EP2406827A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement

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Publication number
EP2406827A1
EP2406827A1 EP09799360A EP09799360A EP2406827A1 EP 2406827 A1 EP2406827 A1 EP 2406827A1 EP 09799360 A EP09799360 A EP 09799360A EP 09799360 A EP09799360 A EP 09799360A EP 2406827 A1 EP2406827 A1 EP 2406827A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
optoelectronic semiconductor
potting
semiconductor component
semiconductor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09799360A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Zitzlsperger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP2406827A1 publication Critical patent/EP2406827A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component and a method for producing an optoelectronic semiconductor component are specified.
  • An object to be solved is to specify a particularly compact and aging-stable semiconductor component.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a carrier.
  • the carrier may be a metallic carrier strip (also leadframe).
  • the carrier may be a metallic carrier strip (also leadframe).
  • Carrier strip then formed with two strip-shaped metal strips, which serve as electrical contact surfaces.
  • the carrier has a mounting surface and a bottom surface opposite the mounting surface.
  • the carrier may also be formed with a base body of electrically insulating material, for example a ceramic.
  • the main body can then be provided on the mounting surface and / or the bottom surface with connection points and conductor tracks.
  • the carrier has at least one opening, wherein the opening extends from the mounting surface to the bottom surface of the carrier.
  • breakthrough means that there is a penetration in the carrier, for example in the form of a hole.
  • the aperture is then bounded by the carrier, so that the breakthrough has at least one contiguous side surface.
  • At least one optoelectronic semiconductor chip is mounted on the mounting surface.
  • the optoelectronic semiconductor chip may, for example, be a luminescence diode chip.
  • the luminescence diode chip can be a luminescent or laser diode chip which emits radiation in the range from ultraviolet to infrared light.
  • the LED chip emits light in the visible or ultraviolet region of the spectrum of the electromagnetic radiation.
  • a plurality of semiconductor chips are mounted on the carrier.
  • the semiconductor chip (s) preferably does not cover the breakthrough.
  • the optoelectronic semiconductor component has a radiation-permeable potting body.
  • the potting body is permeable to the electromagnetic radiation generated by the semiconductor chip. That is, radiation coming from the Semiconductor chip is generated, is not absorbed by the potting body substantially. "Substantially" means in this case that the encapsulation is at least 80%, preferably 90%, permeable to the electromagnetic radiation primarily generated by the optoelectronic semiconductor chip.
  • the potting body encloses the at least one optoelectronic semiconductor chip at least in places.
  • “enclosing in places” means that the potting body surrounds the exposed outer surfaces of the semiconductor chip in a form-fitting manner, at least locally or completely, and the potting body directly adjoins at least parts of the exposed outer surfaces of the semiconductor chip. Furthermore, it is possible that in addition the mounting surface of the carrier is at least in places covered by the potting. Preferably, the stands
  • the potting body is arranged at least in places in the opening of the body. This means that parts of the potting body fill at least in places the breakthrough. In other words, this means that the potting body is also introduced in the breakthrough. However, the potting body does not have to completely fill the breakthrough. It is advantageously made possible by the introduction of the potting in the breakthrough that the potting body is anchored to the carrier at least in the lateral direction, ie parallel to the mounting surface of the carrier.
  • the potting body is a contiguous body, so that the semiconductor chip and the opening are connected to each other by the potting body.
  • the semiconductor component comprises a carrier which has a mounting surface and at least one aperture, wherein the aperture differs from the semiconductor device
  • the optoelectronic semiconductor component has at least one optoelectronic semiconductor chip which is fastened on the mounting surface.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a radiation-permeable potting body which encloses the at least one optoelectronic semiconductor chip at least in places, wherein the potting body is arranged at least in places in the opening of the carrier.
  • the optoelectronic semiconductor component described here is based, inter alia, on the knowledge that a potting body of a semiconductor chip, at least in places surrounded by the potting and the from
  • Potting body at least partially covered carrier often already after a short period of time triggers (even delaminated). This means that, for example, a gap or an interruption then forms between the potting body and the semiconductor chip, as a result of which the optoelectronic semiconductor component can no longer function to its full potential, since it will increase radiation losses or even an increase in the potting process of the potting body from the semiconductor chip Heat development can come.
  • the described here Optoelectronic semiconductor device of the idea use to use a carrier with at least one breakthrough, wherein the breakthrough extends from a mounting surface to a bottom surface of the carrier and at the same time the potting body is at least in places in the opening of the carrier.
  • the potting material consists of a silicone, an epoxide, a mixture of silicone and epoxy or contains at least one of these materials.
  • the potting material is a material which is permeable to the electromagnetic radiation generated by the semiconductor chip.
  • a radiation outcoupling surface of the potting body is formed like a lens.
  • the electromagnetic radiation generated by the semiconductor chip is at an interface of the
  • the potting compound / air interface forms the radiation coupling-out surface of the potting body, via which the electromagnetic radiation is coupled out of the component.
  • the radiation decoupling surface is formed like a lens.
  • the radiation decoupling surface has a curved outer surface like that of a converging lens.
  • such a semiconductor device is possible, which does not require downstream optics, for example, to focus the radiation emitted by the semiconductor chip. This makes it possible to provide a device which has a very small vertical extent. "Vertical" in this context means perpendicular to the mounting surface.
  • the at least one aperture is formed by at least two recesses in the carrier, which differ from each other in terms of their maximum lateral extent.
  • Maximum lateral extent refers to the maximum distance between two points of a recess in the lateral direction. If a recess is square in a plan view, then the maximum lateral extent denotes, for example, the distance between two diagonally opposite edges of the recess. If a recess is circular, the maximum lateral extent may be the diameter. Further, a recess may be composed of a plurality of recesses with different lateral dimensions. It is also possible that the one recess, for example, a cuboid and a second recess is a cylinder-like punched. The respective maximum lateral extent of the two recesses differs from each other in any case.
  • the breakthrough is then formed by a "mounting surface side” and a “bottom surface side” recess.
  • “Montage vomtician” means in this context that the Recess is introduced from the mounting surface forth in the carrier.
  • the bottom surface side recess has a greater maximum lateral extent than the mounting surface side recess.
  • the depths, that is to say the vertical extent of each recess, must then together at least in places comprise the thickness, that is to say the vertical extent, of the carrier at the locations of the recesses.
  • the two recesses can form a breakthrough.
  • the two recesses may have a common center axis in the vertical direction.
  • the recesses are formed by cylindrical openings with mutually different radii.
  • the cylindrical openings may represent holes and be introduced by drilling into the carrier. It is also possible that the cylindrical openings are introduced by means of etching or punching in the carrier. Both mounting surface side and bottom surface side then a recess is formed in each case by at least one cylindrical opening.
  • the cylindrical opening introduced via the mounting surface has a smaller radius than the cylindrical opening introduced over the bottom surface.
  • the at least one aperture has at least one projection.
  • Breakthrough has several projections.
  • the breakthrough is then formed for example by a plurality of holes, each with different radii. That is, then, that the aperture has a plurality of step-like projections and the aperture is thus structured in the vertical direction, for example by recesses of different sizes.
  • the at least one opening is embodied in a funnel shape at least in places, wherein the opening tapers in the lateral direction in the direction of the mounting surface in the lateral direction, starting from the floor surface.
  • "Funnel-shaped" in this context means that the aperture is frusto-conical and therefore the aperture has at least one continuous and contiguous side surface and the radius of the aperture in the funnel-shaped region changes in the vertical direction.
  • the opening is formed by a funnel-shaped recess and a bore. Then, at the point of transition between the bore and the funnel, a projection in the form of a step is formed. Further, for example, it is possible for the aperture to be funnel-shaped over the entire vertical extent of the carrier.
  • the breakthrough is funnel-shaped over its entire vertical extent, the fact that the aperture tapers in its lateral dimensions toward the mounting surface results in catching or anchoring of the potting body in FIG allows the breakthrough, which prevents not only in the lateral, but also in the vertical direction, a detachment of the potting of the semiconductor chip and the carrier.
  • a projection for example in the form of a step, so the breakthrough in this case prevents not only a detachment of the potting of the semiconductor chip and the carrier in the lateral direction, but also a detachment of the potting of the semiconductor chip and the carrier in vertical direction.
  • the potting body "hooks" with the at least one protrusion located in the opening and thus fixes the potting body in its position to the semiconductor chip and the carrier.
  • the breakthrough thus represents an anchoring structure of the potting body in the carrier in each of the embodiments described here.
  • the potting body detaches itself from the carrier and the semiconductor chip and thus, for example, between the semiconductor chip and the semiconductor chip Potting forms a gap or an interruption.
  • the locations of the carrier not covered by the potting body are covered at least in places by a housing body.
  • the housing body covers all exposed areas of the bottom surface as well as all exposed areas of the mounting surface and the side surfaces of the carrier.
  • the housing body may be formed with a duroplastic or thermoplastic material, such as an epoxy, or may be formed with a ceramic material or consist of such.
  • the at least one semiconductor chip is surrounded laterally by elevations and / or countersinks of the housing body. The housing body then covers at least in places the mounting surface. For example, in the lateral direction, a continuous, coherent elevation surrounds the semiconductor chip in a circular, oval or rectangular manner.
  • the elevations are formed at least in places like a bead.
  • Bead-like here means that the surveys encircle the semiconductor chip in a circle and are configured in a cross-sectional view, for example, as an inverted "u” or "v".
  • the depressions in the housing body are trenches.
  • "Trenches” describes in this context, for example, a reduction in the form of a recess in the
  • the trenches then surround the semiconductor chip, for example in a circular shape, wherein the recess is, for example, in cross-section "u" - or "v" -shaped.
  • the potting body reshapes the elevations at least in places. "Formed" in this context means that the potting body is in direct contact with the elevations, the elevations at least in places einschitt and so between the potting and the
  • the potting is arranged on both sides of the highest point of a survey.
  • the "highest point” is the one point where the extent of the survey in the vertical direction has the greatest Aussteckung.
  • the elevations form anchoring structures for the potting body, whereby, for example, a lateral detachment of the potting body from the housing body is avoided.
  • openings in the carrier has the advantage of creating a component which not only has anchoring structures, for example in the form of elevations in the housing body, but also has anchoring structures in the carrier in the form of apertures.
  • anchoring structures in the housing body are thus combined with anchoring structures in the carrier.
  • the potting body is arranged at least in places in the depressions. Preferably, the potting body is disposed completely in the subsidence. The subsidence prevent, as well as the surveys, a detachment of the potting of the
  • Housing body for example, in the lateral direction.
  • the depth of the depressions can be reduced, since, for example, the anchoring structures in the carrier already act against a lateral detachment of the potting body.
  • a carrier composite is first provided.
  • Carrier composite may be a composite of carriers for a variety of devices. The connection between the individual carriers will be solved later by a separation into individual components. For example, the carriers are each one
  • Carrier strip which is then formed by two electrically isolated strip-shaped metal strips.
  • each carrier of the carrier composite In a further step, at least one breakthrough is introduced into each carrier of the carrier composite.
  • a cylindrical opening is introduced by etching or punching in each carrier.
  • the two cylindrical openings each have a different radius, so that forms within a breakthrough, a projection in the form of a step.
  • both central axes of the cylindrical openings do not overlap and the cylindrical openings are therefore offset from each other.
  • the depth of the respective cylindrical openings must at least together have the thickness of the support at the locations of the cylindrical openings, so that the opening forms.
  • the breakthrough is freely accessible both from the mounting surface and from the bottom surface.
  • At least one optoelectronic semiconductor chip is applied to a mounting surface of each carrier.
  • the optoelectronic semiconductor chip is fixed, for example by means of soldering on the carrier and electrically contacted.
  • the at least one semiconductor chip and the at least one breakthrough are potted with a potting material, which then hardens to a potting.
  • a potting material which then hardens to a potting.
  • the potting body can be formed with a permeable to electromagnetic radiation material, such as a silicone.
  • a permeable to electromagnetic radiation material such as a silicone.
  • the potting body flows into the at least one breakthrough and cures within the breakthrough. After curing, the potting body is anchored in the opening. It is then so formed a potting, which is introduced both in the breakthrough, as well as the mounting surface and covers all exposed outer surfaces of the semiconductor chip at least in places.
  • the potting body represents a coherent body.
  • the carrier composite is separated into individual carriers.
  • the singulation can by means of
  • sequence shown can be reversed. This may mean, for example, that the separation of the carrier composite into individual carriers occurs before the application of the at least one optoelectronic semiconductor chip on a mounting surface of each carrier.
  • a carrier composite is first provided. At least one breakthrough is introduced in each carrier.
  • At least one optoelectronic semiconductor chip is applied to a mounting surface of each carrier. Furthermore, the at least one semiconductor chip and the at least one breakthrough are potted with a potting material, which subsequently forms a potting compound
  • Curing body hardens.
  • the carrier composite is separated into individual carriers.
  • the carrier composite is cast with a housing body material prior to casting with the potting material. This advantageously allows, for example, the reshaping of The housing body formed elevations / subsidence through the potting.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view
  • FIG. 3 shows a plan view of an exemplary embodiment of an optoelectronic device described here
  • FIG. 4 shows in a perspective bottom view an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIGS. 5a, 5b, 5c and 5d show, in schematic sectional representations, individual production steps for producing an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 1 shows, by means of a schematic perspective sectional illustration, an optoelectronic semiconductor component 100 having a carrier 1, an optoelectronic semiconductor chip 2 which is fastened to a mounting surface 11 of the carrier 1, a housing body 4 and a potting body 5 according to the exemplary embodiment of FIG described component explained.
  • the carrier 1 is a metallic carrier strip, through which the semiconductor chip 2 is electrically contacted.
  • the carrier 1 is formed by two metallic carrier parts 121 and 120. The two carrier parts 121 and 120 are connected to each other via the housing body and thereby stabilized to each other.
  • the housing body 4 isolates the two carrier parts 121 and 120 from each other.
  • the housing body 4 is formed with a thermosetting or thermosetting material, for example an epoxy.
  • the potting 5 forms a radiation outcoupling surface 51, by which the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip 2 can be coupled out of the component.
  • the radiation decoupling surface 51 is formed in the form of a lens in the form of a converging lens.
  • the openings 3 are formed by means of two recesses 31 and 32.
  • the two recesses 31 and 32 are cylindrical openings in the form of bores.
  • the recesses 31 and 32 Middle axes M31 and M32.
  • the recess 31 is arranged at a lateral distance D from the side surfaces 21 of the semiconductor chip 2 to the central axis M31.
  • the recess 32 has a diameter D2 and the recess 31 has a diameter D1.
  • the central axes M31 and M32 do not overlap, so that the two recesses 31 and 32 are offset from each other.
  • the recess 31 has a smaller diameter than the recess 32. Because the recesses 31 and 32 have a different diameter, that is to say a different lateral dimension, a projection 60 in the form of a step forms within each aperture.
  • the potting body 5 is arranged completely in the two openings 3, so that the potting body 5 is anchored in the openings 3 due to the projections 60 located in the openings 3 in the vertical and lateral direction with the carrier 1.
  • the potting body is fixed in both the lateral and in the vertical direction, so that neither a gap or an interruption forms between the mounting surface 11 nor between the outer surfaces 21 of the semiconductor chip 2 and the potting body 5.
  • a detachment of the potting body 5 is prevented.
  • a semiconductor device 100 is provided which is very particularly resistant to aging.
  • the housing body 4 has bead-like projections 41, which are formed by the potting body 5 on both sides of their maximum vertical extent.
  • the elevations 41 surround the semiconductor chip 2 and the openings 3 in a circular manner. “Formed” means that the potting 5 in is in direct contact with the surveys and so formed between the surveys 41 and the potting 5 neither a gap nor an interruption.
  • the elevations 41 allow anchoring of the potting body 5 in the lateral direction, so that detachment of the potting body 5 from the housing body 4 is avoided at least in the lateral direction.
  • a vertical extent A of the projections 41 may be smaller than in previous semiconductor devices, since already the openings 3 anchor the potting body 5 in the lateral direction. Because the vertical extent of the projections 41 is smaller, the side surfaces 42 are also reduced. As a result, it is possible for the smallest possible area of the housing body 4 to be exposed to the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip 2. Thus, the smallest possible area proportion of the housing body is damaged or heated by impinging radiation.
  • the small vertical extent of the elevations 41 allows a component which is particularly flat.
  • the maximum vertical extent of the elevations 41 is two times greater than the vertical extent of the semiconductor chip 2. It is also possible that the semiconductor chip 2 has the same or a greater maximum vertical extent as the elevations 41.
  • the carrier 1 has a further anchoring structure 13 in the form of a step 131.
  • the Anchoring structure 13 is completely transformed from the housing body 4 and additionally prevents detachment of the support 1 from the housing body 4, for example in the vertical direction.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view
  • the recess 33 is formed oval along the extension axis E, while the recess 34 is a bore. From the bottom surface 12 in the direction of the mounting surface 11, a second recess 35 is inserted into the carrier.
  • the recess 35 like the recess 33 has an oval basic shape along the
  • FIG. 3 shows, in a schematic perspective top view, the optoelectronic semiconductor component 100 according to FIGS. 1 and 2.
  • the openings 3 in the carrier 1 and the semiconductor chip 2 can be seen.
  • the elevations 41 surround the semiconductor chip 2 in a circle.
  • FIG. 4 shows a schematic-perspective bottom view of the optoelectronic semiconductor component according to FIG. 3 with the openings 3, the housing body 4 and the potting body 5 and the carrier 1.
  • FIGS. 5a, 5b, 5c and 5d a method for producing such a semiconductor component described here is explained in more detail by means of schematic sectional representations.
  • FIG. 5 a shows a section through a carrier composite 110 with a multiplicity of carriers 1.
  • the carrier composite 110 is a metallic carrier frame composite.
  • FIG. 5b shows the carrier composite 110 with two openings 3 introduced into each carrier 1, respectively.
  • the recess 31 and the recess 32 are each in turn formed by the recess 31 and the recess 32.
  • the recess 31 has a diameter Dl and the recess 32 has a diameter D2, wherein the diameter D2 is greater than the diameter Dl.
  • FIG. 5 c shows how the optoelectronic semiconductor chip 2 is applied to each mounting surface 11 of each carrier 1.
  • Case body 4 hardens. At the edge regions of each carrier 1, the bead-like projections 41 are formed, wherein the region in the vicinity of the semiconductor chip 2 and the openings 3 themselves are free from the housing body material.
  • the semiconductor chips 2 and the openings 3 in the same Vergussvorgang be potted with a potting material.
  • a lenticular radiation outcoupling surface 51 is formed in the form of a converging lens. Furthermore, the potting body 5 completely transforms the elevations 41.
  • the carrier assembly 110 is singulated into individual optoelectronic semiconductor components 100 by means of sawing, cutting, breaking or punching.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) angegeben, mit - einem Träger (1) der eine Montagefläche (11) sowie zumindest einen Durchbruch (3) aufweist, wobei der Durchbruch (3) sich von der Montagefläche (11) zu einer der Montagefläche (11) gegenüberliegenden Bodenfläche (12) des Trägers (1) erstreckt; - zumindest einem optoelektronischen Halbleiterchip (2), der auf der Montagefläche (11) befestigt ist; - einem strahlungsdurchlässigen Vergusskörper (5), der den zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) zumindest stellenweise umschließt, wobei - der Vergusskörper (5) zumindest stellenweise im Durchbruch (3) des Trägers (1) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauelement
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 012 517.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein besonders kompaktes und alterungsstabiles Halbleiterbauelement anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Träger. Bei dem Träger kann es sich um einen metallischen Trägerstreifen (auch Leadframe) handeln. Beispielsweise ist der
Trägerstreifen dann mit zwei streifenförmigen Metallstreifen gebildet, die als elektrische Kontaktflächen dienen.
Ferner weist der Träger eine Montagefläche sowie eine der Montagefläche gegenüberliegende Bodenfläche auf.
Der Träger kann auch mit einem Grundkörper aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einer Keramik, gebildet sein. Der Grundkörper kann dann an der Montagefläche und/oder der Bodenfläche mit Anschlussstellen und Leiterbahnen versehen sein. Weiter weist der Träger zumindest einen Durchbruch auf, wobei der Durchbruch sich von der Montagefläche zu der Bodenfläche des Trägers erstreckt.
In diesem Zusammenhang bedeutet "Durchbruch", dass sich im Träger eine Durchdringung befindet, beispielsweise in Form eines Loches.
Seitlich ist der Durchbruch dann vom Träger begrenzt, sodass der Durchbruch zumindest eine zusammenhängende Seitenfläche aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der Montagefläche zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip befestigt. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip handeln. Bei dem Lumineszenzdiodenchip kann es sich um einen Leuchtoder Laserdiodenchip handeln, der Strahlung im Bereich von ultraviolettem bis infrarotem Licht emittiert. Vorzugsweise emittiert der Lumineszenzdiodenchip Licht im sichtbaren Bereich oder ultraviolettem Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Strahlung.
Beispielsweise sind auf dem Träger mehrere Halbleiterchips befestigt .
Der oder die Halbleiterchips decken den Durchbruch vorzugsweise nicht ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauelement einen strahlungsdurchlässigen Vergusskörper auf. Der Vergusskörper ist für die vom Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig. Das heißt, dass Strahlung, welche vom Halbleiterchip erzeugt wird, im Wesentlichen nicht vom Vergusskörper absorbiert wird. "Im Wesentlichen" heißt hierbei, dass der Verguss für die vom optoelektronischen Halbleiterchip primär erzeugte elektromagnetische Strahlung wenigstens zu 80 %, vorzugsweise zu 90 %, durchlässig ist. Ferner umschließt der Vergusskörper den zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip zumindest stellenweise. "Stellenweise umschließt" heißt in diesem Zusammenhang, dass der Vergusskörper die freiliegenden Außenflächen des Halbleiterchips formschlüssig zumindest stellenweise oder vollständig umgibt und der Vergusskörper zumindest an Teile der freiliegenden Außenflächen des Halbleiterchips direkt angrenzt. Ferner ist es möglich, dass zusätzlich die Montagefläche des Trägers zumindest stellenweise vom Vergusskörper bedeckt ist. Vorzugsweise steht der
Vergusskörper dann in direktem Kontakt mit der Montagefläche, so dass sich weder ein Spalt noch eine Unterbrechung zwischen dem Vergusskörper und der Montagfläche ausbildet. Zudem ist der Vergusskörper zumindest stellenweise im Durchbruch des Körpers angeordnet. Das heißt, dass Teile des Vergusskörpers zumindest stellenweise den Durchbruch ausfüllen. Mit anderen Worten heißt das, dass der Vergusskörper auch im Durchbruch eingebracht ist. Der Vergusskörper muss den Durchbruch aber nicht vollständig ausfüllen. Vorteilhaft wird durch das Einbringen des Vergusskörper in den Durchbruch ermöglicht, dass der Vergusskörper zumindest in lateraler Richtung, also parallel zu der Montagefläche des Trägers, mit dem Träger verankert ist. Vorzugsweise ist der Vergusskörper ein zusammenhängender Körper, sodass der Halbleiterchip und der Durchbruch durch den Vergusskörper miteinander verbunden sind. Daher wird ein Ablösen des Vergusskörpers in lateraler Richtung vom Träger und gleichzeitig dem Halbleiterchip vermieden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement einen Träger, der eine Montagefläche sowie zumindest einen Durchbruch aufweist, wobei der Durchbruch sich von der
Montagefläche zu einer der Montagefläche gegenüberliegenden Bodenfläche des Trägers erstreckt. Ferner weist das optoelektronische Halbleiterbauelement zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, der auf der Montagefläche befestigt ist. Weiter umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen strahlungsdurchlässigen Vergusskörper, der den zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip zumindest stellenweise umschließt, wobei der Vergusskörper zumindest stellenweise im Durchbruch des Trägers angeordnet ist.
Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich ein Vergusskörper von einem vom Vergusskörper zumindest stellenweise umschlossenen Halbleiterchip sowie dem vom
Vergusskörper zumindest stellenweise bedeckten Träger oftmals bereits nach kurzer Betriebsdauer löst (auch delaminiert) . Das heißt, dass sich dann beispielsweise zwischen dem Vergusskörper und dem Halbleiterchip ein Spalt oder eine Unterbrechung ausbildet, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauelement nicht mehr in seiner vollen Leistungsfähigkeit arbeiten kann, da es beispielsweise durch den Ablöseprozess des Vergusskörpers von dem Halbleiterchip zu Strahlungsverlusten oder auch einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen kann.
Um nun ein solches Ablösen des Vergusses vom Halbleiterchip und dem Träger zu vermeiden, macht das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement von der Idee Gebrauch, einen Träger mit zumindest einem Durchbruch zu verwenden, wobei der Durchbruch sich von einer Montagefläche zu einer Bodenfläche des Trägers hin erstreckt und gleichzeitig der Vergusskörper zumindest stellenweise im Durchbruch des Trägers angeordnet ist.
Vorteilhaft wird so, zumindest in lateraler Richtung, ein Ablösen oder Delaminieren des Vergusskörpers vom Halbleiterchip und dem Träger vermieden. Dadurch wird ein Halbleiterbauelement geschaffen, welches ganz besonders alterungsstabil ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements besteht das Vergussmaterial aus einem Silikon, einem Epoxid, einer Mischung aus Silikon und Epoxid oder enthält zumindest eines dieser Materialien. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vergussmaterial um ein Material, welches für die vom Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Strahlungsauskoppelfläche des Vergusskörpers linsenförmig ausgeformt. Die vom Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung wird an einer Grenzfläche des
Vergusskörpers aus dem Halbleiterbauelement ausgekoppelt. Ist das Halbleiterbauelement beispielsweise von Luft umgeben, so bildet dann die Grenzfläche Vergusskörper/Luft die Strahlungsauskoppelfläche des Vergusskörpers, über die die elektromagnetische Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. Um beispielsweise Totalreflexionen oder unerwünschte Rückreflektionen zu vermeiden, ist die Strahlungsauskoppelfläche linsenförmig ausgeformt. Beispielsweise weist die Strahlungsauskoppelfläche eine gekrümmte Außenfläche wie die einer Sammellinse auf. Vorteilhaft wird so ein Halbleiterbauelement möglich, welches beispielsweise zur Fokussierung der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung keine nachgeschalteten Optiken bedarf. Dies ermöglicht es, ein Bauelement zu schaffen, welches eine ganz besonders geringe vertikale Ausdehnung aufweist. "Vertikal" bedeutet in diesem Zusammenhang senkrecht zur Montagefläche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der zumindest eine Durchbruch durch zumindest zwei Ausnehmungen im Träger gebildet, die sich hinsichtlich ihrer maximalen lateralen Ausdehnung voneinander unterscheiden. "Maximale laterale Ausdehnung" bezeichnet den maximalen Abstand zweier Punkte einer Ausnehmung in lateraler Richtung. Ist in einer Draufsicht eine Ausnehmung quadratisch, so bezeichnet die maximale laterale Ausdehnung beispielsweise den Abstand zweier diagonal gegenüberliegender Kanten der Ausnehmung. Ist eine Ausnehmung kreisförmig, so kann es sich bei der maximalen lateralen Ausdehnung um den Durchmesser handeln. Ferner kann eine Ausnehmung aus mehreren Ausnehmungen mit unterschiedlichen lateralen Ausdehnungen zusammengesetzt sein. Ebenso ist es möglich, dass die eine Ausnehmung beispielsweise eine quaderförmige und eine zweite Ausnehmung eine zylinderartige Ausstanzung ist. Die jeweilige maximale laterale Ausdehnung der beiden Ausnehmungen unterscheidet sich jedenfalls voneinander.
In den Träger ist nun zumindest ein Durchbruch eingebracht. Der Durchbruch ist dann durch eine "montageflächenseitige" und eine "bodenflächenseitige" Ausnehmung gebildet. "Montageflächenseitig" heißt in diesem Zusammenhang, dass die Ausnehmung von der Montagefläche her in den Träger eingebracht ist. Entsprechendes gilt für eine "bodenflächenseitige" Ausnehmung. Vorzugsweise weist die bodenflächenseitige Ausnehmung eine größere maximale laterale Ausdehnung als die montageflächenseitige Ausnehmung auf. Die Tiefen, das heißt die vertikale Ausdehnung jeder Ausnehmung, müssen dann zusammen zumindest stellenweise die Dicke, das heißt die vertikale Ausdehnung, des Trägers an den Stellen der Ausnehmungen umfassen. Infolgedessen können dann die beiden Ausnehmungen einen Durchbruch ausbilden. Ferner können die beiden Ausnehmungen eine gemeinsame Mittelachse in vertikaler Richtung aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die Ausnehmungen durch zylindrische Öffnungen mit voneinander unterschiedlichen Radien gebildet. Die zylindrischen Öffnungen können Bohrungen darstellen und mittels Bohren in den Träger eingebracht sein. Ebenso ist es möglich, dass die zylindrischen Öffnungen mittels Ätzen oder Stanzen in den Träger eingebracht sind. Sowohl montageflächenseitig als auch bodenflächenseitig ist dann jeweils eine Ausnehmung durch jeweils zumindest eine zylindrische Öffnung gebildet. Vorzugsweise weist die über die Montagefläche eingebrachte zylindrische Öffnung einen kleineren Radius als die über die Bodenfläche eingebrachte zylindrische Öffnung auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der zumindest eine Durchbruch zumindest einen Vorsprung auf. Vorsprung heißt in diesem
Zusammenhang, dass sich beispielsweise von der Bodenfläche ausgehend, hin zur Montagefläche des Trägers, die laterale Ausdehnung des Durchbruchs "plötzlich", beispielsweise durch eine Stufe innerhalb des Durchbruchs, verkleinert oder vergrößert. "Plötzlich" heißt in diesem Zusammenhang, dass der Durchbruch in vertikaler Richtung von einer Stelle auf die nächste vorgebbar eine Veränderung in der lateralen Ausdehnung aufweist. Ebenso ist es möglich, dass ein
Durchbruch mehrere Vorsprünge aufweist. Der Durchbruch ist dann beispielsweise durch mehrere Bohrungen mit jeweils unterschiedlichen Radien gebildet. Das heißt dann, dass der Durchbruch eine Vielzahl von stufenartigen Vorsprüngen aufweist und der Durchbruch so in vertikaler Richtung, beispielsweise durch Ausnehmungen verschiedener Größe, strukturiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine Durchbruch zumindest stellenweise trichterförmig ausgestaltet, wobei sich der Durchbruch ausgehend von der Bodenfläche in Richtung der Montagefläche in lateraler Richtung verjüngt. "Trichterförmig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Durchbruch kegelstumpfförmig ausgeformt ist und daher der Durchbruch zumindest eine kontinuierliche und zusammenhängende Seitenfläche aufweist und sich der Radius des Durchbruchs im trichterförmigen Bereich in vertikaler Richtung ändert. Ebenso ist es möglich, dass der Durchbruch durch eine trichterförmige Ausnehmung und eine Bohrung gebildet ist. Dann bildet sich an der Stelle des Übergangs zwischen der Bohrung und dem Trichter ein Vorsprung in Form einer Stufe aus. Ferner ist es beispielsweise möglich, dass der Durchbruch über die gesamte vertikale Ausdehnung des Trägers trichterförmig ist. Ist der Durchbruch über seine ganze vertikale Ausdehnung trichterförmig ausgebildet, so wird dadurch, dass sich der Durchbruch zur Montagefläche hin in seinen lateralen Abmessungen verjüngt, ein Verhaken beziehungsweise Verankern des Vergusskörpers in dem Durchbruch ermöglicht, was nicht nur in lateraler, sondern ebenso in vertikaler Richtung, ein Ablösen des Vergusskörpers vom Halbleiterchip und dem Träger verhindert. Bildet sich im Durchbruch ein Vorsprung, beispielsweise in Form einer Stufe, aus, so verhindert der Durchbruch auch in diesem Fall nicht nur ein Ablösen des Vergusskörpers vom Halbleiterchip und dem Träger in lateraler Richtung, sondern ebenso ein Ablösen des Vergusskörpers vom Halbleiterchip und dem Träger in vertikaler Richtung. Dies wird dadurch ermöglicht, dass sich der Vergusskörper mit dem zumindest einen sich in dem Durchbruch befindlichen Vorsprung "verhakt" und somit den Vergusskörper in seiner Position zum Halbleiterchip und dem Träger fixiert.
Der Durchbruch stellt also in jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen eine Verankerungsstruktur des Vergusskörpers im Träger dar. Vorteilhaft wird so vermieden, dass sich der Vergusskörper, beispielsweise bereits schon nach geringer Betriebsdauer, vom Träger und dem Halbleiterchip löst und sich so beispielsweise zwischen dem Halbleiterchip und dem Vergusskörper ein Spalt oder eine Unterbrechung ausbildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die nicht vom Vergusskörper bedeckten Stellen des Trägers zumindest stellenweise von einem Gehäusekörper bedeckt. Beispielsweise bedeckt der Gehäusekörper alle freiliegenden Stellen der Bodenfläche sowie alle freiliegenden Stellen der Montagefläche sowie der Seitenflächen des Trägers. Der Gehäusekörper kann mit einem duro- oder thermoplastischen Material, beispielsweise einem Epoxid, gebildet sein oder auch mit einem keramischen Material gebildet sein oder aus einem solchen bestehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine Halbleiterchip von Erhebungen und/oder Senkungen des Gehäusekörpers seitlich umrandet. Der Gehäusekörper bedeckt dann zumindest stellenweise die Montagefläche. Beispielsweise umrandet in lateraler Richtung eine durchgehende, zusammenhängende Erhebung den Halbleiterchip kreisförmig, oval oder rechteckförmig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die Erhebungen zumindest stellenweise wulstartig ausgebildet. "Wulstartig" bedeutet hierbei, dass die Erhebungen den Halbleiterchip kreisförmig umschießen und in einer Querschnittsansicht beispielsweise wie ein umgedrehtes "u" oder "v" ausgestaltet sind..
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die Senkungen im Gehäusekörper Gräben. "Gräben" beschreibt in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Senkung in Form einer Ausnehmung im
Gehäusekörper. Die Gräben umschließen dann den Halbleiterchip beispielsweise kreisförmig, wobei die Ausnehmung beispielsweise im Querschnitt "u"- oder "v"-förmig ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umformt der Vergusskörper die Erhebungen zumindest stellenweise. "Umformt" heißt in diesem Zusammenhang, dass der Vergusskörper mit den Erhebungen in direktem Kontakt steht, die Erhebungen zumindest stellenweise einschießt und sich so zwischen dem Vergusskörper und den
Erhebungen weder ein Spalt noch eine Unterbrechung ausbildet. Ferner ist der Verguss beidseitig des höchsten Punktes einer Erhebung angeordnet. Der "Höchste Punkt" ist derjenige Punkt, an dem die Ausdehnung der Erhebung in vertikaler Richtung die größte Ersteckung aufweist. In diesem Fall bilden die Erhebungen Verankerungsstrukturen für den Vergusskörper, wodurch beispielsweise ein laterales Ablösen des Vergusskörpers vom Gehäusekörper vermieden wird.
Das Einbringen von Durchbrüchen in den Träger bietet den Vorteil, ein Bauelement zu schaffen, welches nicht nur Verankerungsstrukturen beispielsweise in Form von Erhebungen im Gehäusekörper aufweist, sondern ebenso Verankerungsstrukturen im Träger in Form von Durchbrüchen aufweist. Insofern werden vorliegend also Verankerungsstrukturen im Gehäusekörper mit Verankerungsstrukturen im Träger kombiniert. Durch diese Kombination wird ein Ablösen des Vergusskörpers vom Gehäusekörper, dem Halbleiterchip und dem Träger vermieden, was das Bauelement nicht nur stabiler macht, sondern auch seine Lebensdauer erhöht.
Ferner wird es dadurch möglich, solche Erhebungen in ihrer vertikalen Ausdehnung zu verkleinern, da der Vergusskörper bereits durch die Verankerungsstrukturen im Träger sowohl in lateraler als auch in vertikaler Richtung verankert ist. Vorteilhaft wird es so ermöglicht, ein Bauelement zu schaffen, welches eine ganz besonders geringe vertikale Ausdehnung aufweist und somit sehr flach und kompakt ist.
Dadurch, dass beispielsweise die vertikale Ausdehnung der Erhebungen verkleinert sind, wird ebenso die dem Halbleiterchip zugewandte Seitenfläche einer Erhebung verkleinert, was dazu führt, dass eine möglichst geringe
Fläche des Gehäusekörpers der vom Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Vergusskörper zumindest stellenweise in den Senkungen angeordnet. Vorzugsweise ist der Vergusskörper vollständig in den Senkungen angeordnet. Die Senkungen verhindern, ebenso wie die Erhebungen, ein Ablösen des Vergusskörpers vom
Gehäusekörper beispielsweise in lateraler Richtung. Auch in diesem Fall kann die Tiefe der Senkungen verringert werden, da beispielsweise gegen ein laterales Ablösen des Vergusskörper bereits die Verankerungsstrukturen im Träger wirken.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Mittels des Verfahrens ist ein hier beschriebenes Bauelement herstellbar. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem
Bauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein Trägerverbund bereitgestellt. Bei dem
Trägerverbund kann es sich um einen Verbund von Trägern für eine Vielzahl von Bauelementen handeln. Die Verbindung zwischen den einzelnen Trägern wird später durch eine Vereinzelung in einzelne Bauelemente gelöst. Beispielsweise handelt es sich bei den Trägern um jeweils einen
Trägerstreifen, der dann durch zwei elektrisch voneinander isolierte streifenförmige Metallstreifen gebildet ist.
In einem weiteren Schritt wird zumindest ein Durchbruch in jeden Träger des Trägerverbunds eingebracht. Beispielsweise wird dazu jeweils eine zylindrische Öffnung in Form einer Bohrung von einer Montagefläche hin zu einer der Montagefläche gegenüberliegenden Bodenfläche und umgekehrt in den Träger eingebracht. Ebenso ist es möglich, dass eine zylindrische Öffnung mittels Ätzen oder Stanzen in jeden Träger eingebracht wird. Zum Beispiel weisen dann die beiden zylindrischen Öffnungen jeweils einen unterschiedlichen Radius auf, sodass sich innerhalb eines Durchbruchs ein Vorsprung in Form einer Stufe ausbildet. Ebenso ist es möglich, dass beide Mittelachsen der zylindrischen Öffnungen sich nicht überlagern und die zylindrischen Öffnungen daher gegeneinander versetzt sind. Die Tiefe der jeweiligen zylindrischen Öffnungen muss in jedem Fall zumindest zusammen die Dicke des Trägers an den Stellen der zylindrischen Öffnungen aufweisen, sodass sich der Durchbruch ausbildet. Der Durchbruch ist sowohl von der Montagefläche als auch von der Bodenfläche her frei zugänglich.
Ferner wird zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip auf einer Montagefläche jeden Trägers aufgebracht. Der optoelektronische Halbleiterchip ist beispielsweise mittels Löten auf dem Träger befestigt und elektrisch kontaktiert.
In einem weiteren Schritt wird der zumindest eine Halbleiterchip und der zumindest eine Durchbruch mit einem Vergussmaterial vergossen, welches anschließend zu einem Vergusskörper aushärtet. Vorzugsweise werden sowohl der Durchbruch als auch der Halbleiterchip in einem
Vergussvorgang vergossen. Der Vergusskörper kann mit einem für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Material, beispielsweise einem Silikon, gebildet sein. Beim Vergießen fließt das Vergussmaterial in den zumindest einen Durchbruch und härtet innerhalb des Durchbruchs aus. Nach dem Aushärten ist der Vergusskörper in dem Durchbruch verankert. Es ist dann also ein Vergusskörper gebildet, der sowohl im Durchbruch eingebracht ist, als auch die Montagefläche und alle freiliegenden Außenflächen des Halbleiterchips zumindest stellenweise bedeckt. Insofern stellt der Vergusskörper einen zusammenhängenden Körper dar.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Trägerverbund in einzelne Träger vereinzelt. Das Vereinzeln kann mittels
Sägen, Schneiden, Brechen oder Stanzen erfolgen. Dies erlaubt eine besonders wirtschaftliche Herstellung des Bauelements.
Ebenso ist es möglich, dass die dargestellte Reihenfolge vertauscht werden kann. Das kann beispielsweise heißen, dass das Vereinzeln des Trägerverbunds in einzelne Träger vor dem Aufbringen des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips auf einer Montagefläche jeden Trägers geschieht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird zunächst ein Trägerverbund bereitgestellt. Zumindest ein Durchbruch wird in jedem Träger eingebracht.
In einem weiteren Schritt wird zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip auf einer Montagefläche jeden Trägers aufgebracht. Weiter wird der zumindest eine Halbleiterchip und der zumindest eine Durchbruch mit einem Vergussmaterial vergossen, welches anschließend zu einem
Vergusskörper aushärtet. In einem weiteren Schritt wird der Trägerverbund in einzelne Träger vereinzelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird vor dem Vergießen mit dem Vergussmaterial der Trägerverbund mit einem Gehäusekörpermaterial vergossen. Dies ermöglicht vorteilhaft beispielsweise das Umformen von durch den Gehäusekörper ausgebildeten Erhebungen/Senkungen durch den Vergusskörper.
Im Folgenden wird das hier beschriebene Bauelement anhand eines Ausführungsbeispiels und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt in einer schematisch-perspektivischen
Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements entlang der Schnittlinie A-A.
Die Figur 2 zeigt in einer schematisch-perspektivischen
Schnittdarstellung das Halbleiterbauelement entlang der Schnittlinie B-B.
Die Figur 3 zeigt in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauelements .
Die Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Unteransicht ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Die Figuren 5a, 5b, 5c und 5d zeigen in schematischen Schnittdarstellungen einzelne Fertigungsschritte zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
In dem Ausführungsbeispiel und den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In der Figur 1 ist anhand einer schematisch-perspektivischen Schnittdarstellung ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 100 mit einem Träger 1, einem optoelektronischen Halbleiterchip 2, der auf einer Montagefläche 11 des Trägers 1 befestigt ist, einem Gehäusekörper 4 und einem Vergusskörper 5 gemäß des Ausführungsbeispiels des hier beschriebenen Bauelements näher erläutert. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Träger 1 um einen metallischen Trägerstreifen, durch die der Halbleiterchip 2 elektrisch kontaktiert ist. Vorliegend ist der Träger 1 durch zwei metallische Trägerteile 121 und 120 gebildet. Die beiden Trägerteile 121 und 120 sind über den Gehäusekörper miteinander verbunden und dadurch zueinander stabilisiert. Der Gehäusekörper 4 isoliert die beiden Trägerteile 121 und 120 voneinander.
Ferner ist der Gehäusekörper 4 mit einem thermo- oder duroplastischen Material, beispielsweise einem Epoxid, gebildet .
Der Verguss 5 bildet eine Strahlungsauskoppelfläche 51 aus, durch die die vom Halbleiterchip 2 emittierte elektromagnetische Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt werden kann. Vorliegend ist die Strahlungsauskoppelfläche 51 linsenförmig in Form einer Sammellinse ausgebildet.
In dem Träger 1 sind zwei Durchbrüche 3 angeordnet. Die Durchbrüche 3 sind mittels zweier Ausnehmungen 31 und 32 gebildet. Vorliegend handelt es sich bei den beiden Ausnehmungen 31 und 32 um zylindrische Öffnungen in Form von Bohrungen. Ferner weisen die Ausnehmungen 31 und 32 Mittelachsen M31 und M32 auf. Die Ausnehmung 31 ist in einem seitlichen Abstand D von den Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 zur Mittelachse M31 angeordnet. Die Ausnehmung 32 weist einen Durchmesser D2 und die Ausnehmung 31 einen Durchmesser Dl auf. Die Mittelachsen M31 und M32 überlagern sich nicht, sodass die beiden Ausnehmungen 31 und 32 versetzt gegeneinander angeordnet sind. Vorliegend weist die Ausnehmung 31 einen kleineren Durchmesser als die Ausnehmung 32 auf. Dadurch, dass die Ausnehmungen 31 und 32 einen unterschiedlichen Durchmesser, also eine unterschiedliche laterale Abmessung, aufweisen, bildet sich innerhalb jedes Durchbruchs ein Vorsprung 60 in Form einer Stufe aus.
Der Vergusskörper 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig in den beiden Durchbrüchen 3 angeordnet, sodass der Vergusskörper 5 in den Durchbrüchen 3 aufgrund der sich in den Durchbrüchen 3 befindlichen Vorsprünge 60 in vertikaler und lateraler Richtung mit dem Träger 1 verankert ist. Das heißt, dass der Vergusskörper sowohl in lateraler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist, sodass sich weder zwischen der Montagefläche 11 noch zwischen den Außenflächen 21 des Halbleiterchips 2 und dem Vergusskörper 5 ein Spalt oder eine Unterbrechung ausbildet. Vorteilhaft wird so ein Ablösen des Vergusskörpers 5 verhindert. Infolgedessen wird ein Halbleiterbauelement 100 geschaffen, welches ganz besonders alterungsstabil ist.
Ferner weist der Gehäusekörper 4 wulstartige Erhebungen 41 auf, die vom Vergusskörper 5 beidseitig ihrer maximalen vertikalen Ausdehnung umformt sind. Vorliegend umgeben die Erhebungen 41 den Halbleiterchip 2 sowie die Durchbrüche 3 kreisförmig. "Umformt" heißt, dass der Vergusskörper 5 in direktem Kontakt mit den Erhebungen steht und sich so zwischen den Erhebungen 41 und dem Vergusskörper 5 weder ein Spalt noch eine Unterbrechung ausbildet. Vorteilhaft ermöglichen die Erhebungen 41 ein Verankern des Vergusskörpers 5 in lateraler Richtung, sodass zumindest in lateraler Richtung ein Ablösen des Vergusskörpers 5 vom Gehäusekörper 4 vermieden wird.
Ferner ermöglicht das Einbringen der Durchbrüche 3 in den Träger 1, dass eine vertikale Ausdehnung A der Erhebungen 41 kleiner sein kann als bei bisherigen Halbleiterbauelementen, da bereits die Durchbrüche 3 den Vergusskörper 5 in lateraler Richtung verankern. Dadurch, dass die vertikale Ausdehnung der Erhebungen 41 geringer ist, sind ebenso die Seitenflächen 42 verkleinert. Infolgedessen wird ermöglicht, dass eine möglichst geringe Fläche des Gehäusekörpers 4 der vom Halbleiterchip 2 emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist. Damit wird ein möglichst geringer Flächenanteil des Gehäusekörpers durch auftreffende Strahlung beschädigt beziehungsweise erwärmt.
Ferner ermöglicht die geringe vertikale Ausdehnung der Erhebungen 41 ein Bauelement, welches ganz besonders flach ist. Vorliegend ist die maximale vertikale Ausdehnung der Erhebungen 41 zwei mal größer als die vertikale Ausdehnung des Halbleiterchips 2. Ebenso ist es möglich, dass der Halbleiterchip 2 die gleiche oder eine größere maximale vertikale Ausdehnung wie die Erhebungen 41 aufweist.
Um ein Ablösen des Gehäusekörper vom Träger in vertikaler Richtung zu vermeiden, weist in vorliegendem Ausführungsbeispiel der Träger 1 eine weitere Verankerungsstruktur 13 in Form einer Stufe 131 aus. Die Verankerungsstruktur 13 ist vollständig von dem Gehäusekörper 4 umformt und verhindert zusätzlich ein Ablösen des Trägers 1 vom Gehäusekörper 4 beispielsweise in vertikaler Richtung.
Die Figur 2 zeigt in einer schematisch-perspektivischen
Schnittdarstellung das optoelektronische Halbleiterbauelement 100 gemäß der Figur 1. Erkennbar ist, dass zwei weitere Durchbrüche 3 in den Träger eingebracht sind. Dazu sind von der Montageseite her in Richtung einer Bodenfläche 12 zwei Ausnehmungen 33 und 34 in den Träger 1 eingebracht. Die Ausnehmung 33 ist entlang der Erstreckungsachse E oval ausgebildet, während die Ausnehmung 34 eine Bohrung darstellt. Von der Bodenfläche 12 in Richtung der Montagefläche 11 ist eine zweite Ausnehmung 35 in den Träger eingebracht. Die Ausnehmung 35 weist ebenso wie die Ausnehmung 33 eine ovale Grundform entlang der
Ersteckungsachse E, jedoch mit einer geringeren Ausdehnung in Richtung der Erstreckungsachse E als die Ausnehmung 35, auf. Die laterale Ausdehnung der Ausnehmung 35 umspannt sowohl die laterale Ausdehnung der Ausnehmung 33 als auch die der
Ausnehmung 34, sodass sich mittels der Ausnehmung 35 die zwei Durchbrüche 3 ausbilden.
Die Figur 3 zeigt in einer schematisch-perspektivischen Draufsicht das optoelektronische Halbleiterbauelement 100 gemäß den Figuren 1 und 2. Erkennbar sind die Durchbrüche 3 im Träger 1 sowie der Halbleiterchip 2. Die Erhebungen 41 umranden den Halbleiterchip 2 kreisförmig.
Ferner zeigt die Figur 4 eine schematisch-perspektivische Unteransicht des optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß der Figur 3 mit den Durchbrüchen 3, dem Gehäusekörper 4 sowie dem Vergusskörper 5 und dem Träger 1. In Verbindung mit den Figuren 5a, 5b, 5c und 5d wird anhand schematischer Schnittdarstellungen ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements näher erläutert.
Die Figur 5a stellt einen Schnitt durch einen Trägerverbund 110 mit einer Vielzahl von Trägern 1 dar. Vorliegend handelt es sich bei dem Trägerverbund 110 um einen metallischen Trägerrahmenverbund.
Die Figur 5b zeigt den Trägerverbund 110 mit jeweils zwei in jeden Träger 1 eingebrachten Durchbrüchen 3. Die Durchbrüche
3 sind jeweils wiederum durch die Ausnehmung 31 und die Ausnehmung 32 gebildet. Vorliegend weist die Ausnehmung 31 einen Durchmesser Dl und die Ausnehmung 32 einen Durchmesser D2 auf, wobei der Durchmesser D2 größer als der Durchmesser Dl ist.
In Figur 5c ist dargestellt, wie auf jede Montagefläche 11 jeden Trägers 1 der optoelektronische Halbleiterchip 2 aufgebracht wird.
Ferner ist in Figur 5c gezeigt, wie beispielsweise mittels einer geeigneten Schablone das Gehäusekörpermaterial zu dem
Gehäusekörper 4 aushärtet. An den Randbereichen jedes Trägers 1 entstehen die wulstartigen Erhebungen 41, wobei der Bereich in der Nähe des Halbleiterchips 2 und der Durchbrüche 3 selbst frei vom Gehäusekörpermaterial sind.
In einem weiteren Schritt ist in Figur 5d gezeigt, wie nach dem Aushärten des Gehäusekörpermaterials zu dem Gehäusekörper
4 die Halbleiterchips 2 und die Durchbrüche 3 im gleichen Vergussvorgang mit einem Vergussmaterial vergossen werden. Nach dem Aushärten des Vergussmaterials zu dem Vergusskörper 5 bildet sich eine linsenförmige Strahlungsauskoppelfläche 51 in Form einer Sammellinse aus. Ferner umformt der Vergusskörper 5 die Erhebungen 41 vollständig.
Schließlich wird der Trägerverbund 110 in einzelne optoelektronische Halbleiterbauelemente 100 mittels Sägen, Schneiden, Brechen oder Stanzen vereinzelt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand des Ausführungsbeispiels beschränkt. Vielmehr erfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder dem Ausführungsbeispiel angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100), mit einem Träger (1) der eine Montagefläche (11) sowie zumindest einen Durchbruch (3) aufweist, wobei der
Durchbruch (3) sich von der Montagefläche (11) zu einer der Montagefläche (11) gegenüberliegenden Bodenfläche (12) des Trägers (1) erstreckt; zumindest einem optoelektronischen Halbleiterchip (2), der auf der Montagefläche (11) befestigt ist; einem strahlungsdurchlässigen Vergusskörper (5), der den zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) zumindest stellenweise umschließt, wobei der Vergusskörper (5) zumindest stellenweise im Durchbruch (3) des Trägers (1) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der zumindest eine Durchbruch (3) durch zumindest zwei Ausnehmungen (31, 32) im Träger (1) gebildet ist, die sich hinsichtlich ihrer maximalen lateralen Ausdehnung voneinander unterscheiden.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach Anspruch 2, bei dem die Ausnehmungen (31, 32) durch zylindrische Öffnungen mit voneinander unterschiedlichen Radien gebildet ist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine Durchbruch (3) zumindest einen Vorsprung (60) aufweist.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine Durchbruch (3) zumindest stellenweise trichterförmig ausgestaltet ist, wobei sich der Durchbruch (3) ausgehend von der Bodenfläche (12) in Richtung der Montagefläche (1) in lateraler Richtung verjüngt .
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die nicht vom Vergusskörper (5) bedeckten Stellen des Trägers (1) zumindest stellenweise von einem Gehäusekörper (4) bedeckt sind.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach
Anspruch 6, bei dem der zumindest eine Halbleiterchip (2) von
Erhebungen (41) oder/und Senkungen des Gehäusekörpers
(4) seitlich umrandet ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach Anspruch 7, bei dem die Erhebungen (41) zumindest stellenweise wulstartig ausgebildet sind.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach Anspruch 6 bis 8, bei dem die Senkungen im Gehäusekörper (4) Gräben sind.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach den Ansprüchen 6 bis 9, bei dem der Vergusskörper (5) die Erhebungen (41) zumindest stellenweise umformt.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) nach den Ansprüchen 6 bis 10, bei dem der Vergusskörper (5) zumindest stellenweise in den Senkungen angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eine optoelektronischen Halbleiterbauelements (100) mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Trägerverbunds (110),
Einbringen von zumindest einem Durchbruch in jeden Träger (1),
Aufbringen von zumindest einem optoelektronischen
Halbleiterchip (2) auf einer Montagefläche (12) jeden
Trägers (1) ,
Vergießen des zumindest einen Halbleiterchips (2) und des zumindest einen Durchbruchs (3) mit einem
Vergussmaterial und anschließendes Aushärten zu einem
Vergusskörper (5) ,
Vereinzeln des Trägerverbunds (110) in einzelne Träger
(D •
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem vor dem Vergießen mit dem Vergussmaterial der Trägerverbund (110) mit einem Gehäusekörpermaterial vergossen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem ein optoelektronisches Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 bis 11 hergestellt wird.
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PCT/EP2009/067890 WO2010102685A1 (de) 2009-03-10 2009-12-23 Optoelektronisches halbleiterbauelement

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