WO2014048699A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils Download PDF

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WO2014048699A1
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semiconductor chips
carrier
conversion
optoelectronic semiconductor
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Stefan Illek
Thomas Schwarz
Jürgen Moosburger
Walter Wegleiter
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component is specified.
  • a method for producing such a semiconductor device is specified.
  • An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor device, which leads to a
  • Wavelength conversion is set up and efficient to produce. This object is achieved inter alia by an optoelectronic semiconductor component and by a method having the features of the independent patent claims.
  • Optoelectronic semiconductor device a carrier.
  • the carrier has at least one conversion agent body and a potting body.
  • the conversion agent body comprises one or more phosphors.
  • the at least one phosphor is adapted to at least partially absorb a primary radiation and to convert it into a longer-wavelength secondary radiation.
  • the potting body is molded in places in a form-fitting manner onto the conversion center body, in particular by means of injection molding or pressing.
  • the potting body is with the
  • Conversion medium body mechanically strong and durable connected. This can mean that the potting body does not come loose from the conversion agent body in the intended use of the semiconductor component.
  • the surrounds
  • the potting body may be formed as a kind of circumferential frame for the conversion center body.
  • the conversion agent body is mechanically stabilized by the potting body.
  • electrical contact structures are attached directly or indirectly to the carrier. Indirectly, it may mean that the contact structures are at least in places spaced from the carrier, but are preferably mechanically fixedly connected to the carrier. Immediately means, for example, that the contact structures touch the carrier at least in places.
  • the semiconductor component can be electrically connected via the electrical contact structures, and current paths within the semiconductor component are defined by the electrical contact structures. According to at least one embodiment, this includes
  • the semiconductor chips are one
  • the semiconductor chips are preferably light-emitting diode chips.
  • the semiconductor chips emit during operation of the
  • the semiconductor device visible light, near-infrared radiation or radiation from the near ultraviolet spectral range. According to at least one embodiment, the
  • the semiconductor chips attached to the carrier.
  • the semiconductor chips are preferably mechanically connected directly to the conversion medium body. This may mean that between the semiconductor chips and the conversion agent body
  • the conversion medium body serves as a mounting platform for the semiconductor chips and the
  • Conversion medium body shaped as a plate. This can be
  • the conversion medium body has two opposing, in the context of manufacturing tolerances evenly shaped main sides.
  • Dimensions of the conversion agent body exceed a thickness of the conversion agent body in particular by at least a factor 10 or by at least a factor 50 or by at least a factor 200th That the two main sides are formed in the middle just does not exclude that in at least one of Main pages is a roughening formed about to improve a radiation decoupling or to improve adhesion properties.
  • the conversion agent body extends continuously over a plurality of the
  • the semiconductor device has exactly one conversion agent body on which all
  • the conversion medium body protrudes laterally beyond the semiconductor chips. That is, seen in plan view, stands
  • Conversion medium body preferably not penetrated by the electrical contact structures. It is therefore possible that the conversion medium body as a continuous plate without
  • Openings and is formed with a substantially constant thickness Seen in plan view, preferably none of the contact structures is then located within an enclosure line of the conversion agent body and between the two main sides of the conversion agent body.
  • the conversion agent body thus has no internal structure, which leads to a
  • this includes
  • Optoelectronic semiconductor device having a carrier
  • the potting body surrounds, seen in plan view, the conversion medium body at least in places. Electrical contact structures are attached to the carrier. Also, a plurality of optoelectronic
  • Semiconductor chips attached to the carrier.
  • the semiconductor chips are set up for generating radiation.
  • Conversion agent body is shaped as a plate.
  • the conversion agent body preferably extends continuously over a plurality of the semiconductor chips and preferably projects beyond the latter Semiconductor chips, seen in plan view.
  • the semiconductor chips are mechanically connected directly to the conversion agent body.
  • the conversion agent body is free of
  • Recesses for the electrical contact structures and is not penetrated by the electrical contact structures.
  • Metal core board or a printed circuit board applied and electrically wired on this system carrier and / or electrically interconnected.
  • conversion substances are often used, in particular for general lighting purposes.
  • the light-emitting diode chips mounted on the system carrier and already electrically connected are used.
  • the carrier with the one or more conversion agent bodies serves as a mounting plane for the semiconductor chips.
  • Art wafers be formed.
  • the wiring on or on the carrier can thus be carried out independently of the manufacturing size of the conversion agent body in a cost-effective batch process.
  • the carrier can be equipped with a conventional assembly process with the semiconductor chips.
  • an optoelectronic semiconductor device can be dispensed with a metal core board, if for Production of a heat sink more cost-effective, in particular planarizing electroplating processes find use.
  • the use of a contiguous conversion agent body instead of individual conversion platelets reduces manufacturing costs. There is a low thermal resistance between the conversion agent body and the
  • the carrier provides the semiconductor component mechanically supporting and supporting
  • the semiconductor device is then mechanically unstable and / or not self-supporting.
  • adjacent semiconductor chips have a distance or mean distance of at most 400 ym or of at most 300 ym or of at most 200 ym or of at most 150 ym to one another. Alternatively or additionally, this distance is at least 20 ym or at least 30 ym or at least 50 ym.
  • the electrical contact structures are at least one, one
  • the conductor tracks are set up to energize the individual semiconductor chips.
  • the semiconductor chips by means of
  • Conductors electrically connected in series or electrically in parallel It is possible that by means of the conductor tracks Groups of semiconductor chips or individual semiconductor chips are electrically controlled independently.
  • the conductor tracks are then formed on a side of the carrier facing the semiconductor chips.
  • the interconnects may be at least in places directly connected to the potting body and / or the conversion medium body and touch the conversion medium body and / or the potting body at least in places.
  • electrical contact points are for example by
  • Electrical contact points of the semiconductor chips may be located on one side or on both sides of the semiconductor chips. It can all the electrical contact points of the semiconductor chips facing the carrier or away from the carrier and the carrier, in particular the
  • Conversion center be spaced.
  • the semiconductor chips are then located between the plane with the conductor tracks and the carrier.
  • the Conversion agent body there is at least in places between the electrical contact structures, in particular the conductor tracks, and the Conversion agent body a mirror.
  • the mirror is, for example, a metallic mirror with or made of a silver layer.
  • the mirror can be segmented and can be limited to areas with the tracks, seen in plan view.
  • the semiconductor chips are densely arranged within the field.
  • dense can mean that the semiconductor chips have an area ratio of at least 25%, as viewed in plan view, or of
  • the conversion agent body extends over the entire field. In particular, exactly one conversion agent body is provided per field.
  • the potting body in areas adjacent to the field with the semiconductor chips on a different thickness, based on the thickness of the conversion agent body or based on the thickness of the potting body directly on the
  • the thickness of the potting body in areas adjacent to the field is greater than at or in the field or as the thickness of the conversion center body.
  • the potting body preferably penetrates the potting body completely. It is the vias with the tracks electrically conductively connected. Furthermore, the plated-through holes are preferably provided with electrical contact points to the external
  • a heat sink is on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier
  • the heat sink is formed by a galvanization.
  • the rear side of the semiconductor device may be a side of the heat sink remote from the semiconductor chips.
  • the heat sink extends continuously and uninterruptedly over all
  • the heat sink is segmented. Individual segments of the heat sink are preferably assigned in each case to one or more of the semiconductor chips. The segments can be set up for electrical contacting of the semiconductor chips.
  • the semiconductor component comprises a plurality of the conversion center bodies. The various conversion agent bodies, which may have mutually different material compositions, are mechanically durable and strong over the potting body
  • Each of the conversion body may be associated with a plurality or a field of the semiconductor chips.
  • Conversion medium body formed by a ceramic plate into which one or more phosphors are incorporated.
  • the conversion medium body formed by a ceramic plate into which one or more phosphors are incorporated.
  • Conversion agent body is formed of one or more sintered phosphors, that it is in the
  • Conversion medium body is about a single-crystal converter or a silicone-bonded converter or that the conversion agent body is formed of glass or sapphire, in which at least one phosphor is introduced.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor device is specified.
  • the method produces a semiconductor device as in connection with one or more of the above
  • the method comprises at least the following steps:
  • Conversion agent body B) forming the conversion agent body with the potting body
  • the method comprises the step of attaching electrical contact structures, in particular of the conductor tracks, to the carrier. This step preferably takes place either between steps B) and C) or between steps C) and D).
  • the step of attaching the individual semiconductor chips comprises pressing the semiconductor chips onto the conversion medium body.
  • Mechanical connection between the semiconductor chips and the conversion agent body is in particular produced by a filling, which serves as a connecting means.
  • the filling can be a so-called underfill. In an underfill, after the mounting of the semiconductor chips
  • Material of the underfill attached which fills in particular by means of capillary gaps between the semiconductor chip and the carrier. A distance between the semiconductor chips and the carrier or between the semiconductor chips and the
  • Conductors is preferably at most 10 ym or at most 5 ym or at most 3 ym. It is possible that the Filling is not limited to an area between the semiconductor chips and the carrier, but also partially accumulates laterally adjacent to the semiconductor chips, seen in plan view. It can find exactly one filling, more than one filling or a multi-component filling use.
  • Filling in particular in the form of an underfill, is preferably radiation-permeable.
  • FIGS. 1A to 1F illustrate a method for producing an optoelectronic semiconductor component 1.
  • a conversion agent body 21 is provided.
  • the conversion center body 21 is shaped as a plate and has two flat, mutually parallel main sides.
  • a thickness of the conversion agent body 21 is constant over the entire lateral extent, in particular with a tolerance of at most 15% or at most 5%, based on an average thickness.
  • the conversion agent body 21 may have roughening or structuring on the main sides.
  • FIG. 1B shows that the
  • Conversion medium body 21 a potting body 22 is formed and so a carrier 2 is formed.
  • the carrier 2 is in particular a so-called
  • Conversion agent body 21 and the potting body 22 can flush with each other and have the same thicknesses.
  • the potting body 22 may also cover main sides of the conversion center body 21 in places, and one of the conversion center body 21
  • the printed conductors 33 are, for example, metallizations.
  • the conductor tracks 33 cover only a small surface portion of the conversion center body 21, viewed in plan view.
  • at least one plated-through hole 35 is formed through the potting body 22, through which also an electrical contact point 34 for external contacting of the semiconductor component can be formed.
  • a recess for the through-hole 35 unlike the one shown, is preferably already in the method step according to FIG. 1B
  • the plated-through hole 35 may be a piece of metal that is embedded in the casting body 22 when it is created.
  • FIG. 1D shows that an optoelectronic semiconductor chip 4 is applied to the interconnects 33 and to the conversion medium body 21.
  • the semiconductor chip 4 is preferably a light-emitting diode chip.
  • An electrical contact between the conductor tracks 33 and the semiconductor chip 4 is via an electrical
  • connection means 31 produced.
  • the connection means 31 is, for example, a solder or an electrically conductive adhesive. To simplify the illustration, only a single semiconductor chip 4 is drawn.
  • Conversion agent body 21 find use.
  • a filling 7 is applied around the semiconductor chip 4 and on the carrier 2, for example by means of transfer molding.
  • Filling 7 can, in the direction away from the carrier 2, flush with the semiconductor chip 4.
  • the method step according to FIG. IE is optional in this case.
  • a cover film instead of the filling 7, a cover film, not shown, can be used.
  • the underfill is preferred radiolucent and clear-sighted.
  • the underfill may be part of the filling 7 or used in addition to the filling 7.
  • a heat sink 5 is applied to the semiconductor chip 4 and to the filling 7, for example by means of electroplating.
  • Semiconductor device 1 is formed by the galvanization 5. Optionally located between the galvanization 5 and the radiation-permeable filling 7 a not shown
  • the galvanization 5 extends continuously over all semiconductor chips 4, but may be different from the representation but also be segmented. An emission of radiation generated in the semiconductor device 1 takes place on the side facing away from the semiconductor chip 4 side of the carrier 2. This page provides a
  • Potting body 22 at a peripheral region has a greater thickness than close to the conversion center body 21. Unlike shown, the heat sink 5 can extend in a constant thickness both over the potting body 22 and over the filling 7 away.
  • the back 25 is preferably formed flat.
  • the potting body 22 is for example made of a
  • thermoplastic thermoplastic
  • thermoset thermoset thermoset thermoset thermoplastic thermoset thermoplastic
  • the potting body 22 may with a
  • the filling 7, which is in particular a molding compound, may have fillers and is
  • Filling can cause a black color or a white color.
  • the filling 7 at least
  • FIG. 2 is a schematic plan view, see FIG. 2A, a schematic bottom view, see FIG. 2B, and a schematic sectional view, see FIG. 2C, an exemplary embodiment of the semiconductor component 1
  • the conversion agent body 21 extends continuously over the entire field.
  • Fastening devices 8 formed in the form of holes. About these fastening devices 8 is the
  • Semiconductor component 1 mechanically fastened to an external carrier, not shown. Except for a narrow, circumferential edge is the entire
  • the heat sink 5 is formed, for example, of copper. Deviating from the representation, it is possible that the
  • Semiconductor device 1 comprises a plurality of the conversion center body 21 and that in each case a field of semiconductor chips 4 is mounted on one of the conversion center body.
  • Semiconductor chips 4 can all be configured identically.
  • the conversion medium body 21 may optionally have further optical properties, in particular the
  • Conversion agent body 21 serve as a scattering agent.
  • a main radiation direction of a radiation R generated in the semiconductor device 1 is preferably perpendicular to the
  • Main radiation main page 20 oriented.
  • FIGS. 3 and 4 show detail views of regions A and B from FIGS. 2A and 2C.
  • the semiconductor chip 4, as used in FIGS. 3 and 4 is constructed, for example, as indicated in the publication US 2011/0260205 A1. The disclosure of this document is incorporated by reference.
  • Conductor tracks 33 are located between the semiconductor chips 4 and the carrier 2.
  • the semiconductor chips 4 are optionally embedded in the filling 7, respectively.
  • the heat sink 5 is in each case mounted directly on the semiconductor chips 4, wherein the heat sink 5 is electrically insulated from the conductor tracks 33.
  • a Layer thickness of the filling 7 between the semiconductor chip 4 and the conversion medium body 21 is preferably as thin as possible.
  • FIGS. 3A and 4A for the sake of simplicity, FIG.
  • the electrical connection means 31 is formed for example by a solder or by an electrically conductive adhesive.
  • Connection means 31 can also be so-called gold-gold interconnects. It can also be a selectively printed conductive adhesive, in particular silver-based, the connecting means 31.
  • the filling 7 is
  • the connecting means 31 is an anisotropic conductive adhesive, English anisotropy Conductive Adhesive or short ACA.
  • the connecting means 31 is formed as an anisotropically conductive film, English Anisotropie Conductive Film or short ACF.
  • connection means 31 extends over all the semiconductor chips 4 and is located between the semiconductor chips 4 and the conversion medium body 21.
  • the connection means 31 is radiolucent, preferably clear-vision.
  • the conductor tracks 33 are preferably each made of copper
  • a metallization 37 is applied to a side of the conductor tracks 33 facing away from the carrier 2, as well as to the semiconductor chips 4
  • Metallization is formed, for example, of titanium, platinum and / or gold.
  • a mirror 6 is optional at least in places between the conductors 33 and the conversion center body 21 and / or the potting body 22, a mirror 6.
  • the mirror 6 is
  • a protective layer 62 is optionally attached to a side of the silver mirror 6 facing the carrier 2.
  • the protective layer 62 is formed of, for example, silicon oxide or silicon nitride.
  • Conversion center body 21 are attached, is a small
  • a thickness of the heat sink 5, in the direction perpendicular to the main radiation side 20, is at least for example 0.1 ym or at least 5 ym or at least 10 ym or at least 20 ym. Alternatively or additionally, the thickness of the heat sink 5 is at most 500 ym or at most 300 ym or at most 150 ym.
  • the semiconductor device 1 has at least such a number of semiconductor chips 4.
  • the semiconductor chips 4 are preferably regular and within the field
  • the semiconductor chips 4 preferably have an electrical
  • the carrier 2 preferably faces.
  • a side of the semiconductor chips 4 facing the heat sink 5 preferably contains an electrically insulating layer (not shown).
  • FIG. 5 A further exemplary embodiment of the semiconductor component 1 is shown in FIG. 5, see the sectional representation in FIG. 5A and the detailed view B in FIG. 5B.
  • the plan views and bottom views are analogous to Figures 2A and 2B.
  • the printed conductors 33 are located on a side of the semiconductor chips 4 facing away from the carrier 2
  • Contact points 37 of the semiconductor chips 4 are also remote from the carrier 2.
  • the semiconductor chips 4 are constructed, as in the publication WO 2012/000725 AI the disclosure by reference to
  • the filling 7 extends in a thin layer between the conversion medium body 21 and the semiconductor chips 4 and may also be located on flanks of the semiconductor chips 4.
  • the filling 7 is, for example, a silicone. It is possible, as in all others
  • a first filling is then located between the semiconductor chips 4 and the carrier 2 and a second filling, applied for example via a
  • the second filling can be particles
  • Radiation absorbing or reflective is formed. Likewise, the filling can also be made clear.
  • An electrically insulating layer 63 is located between the heat sink 5 and the strip conductors 33.
  • the strip can be used
  • Heat sink 5 are a mirror, not drawn. In the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 5, separate conductor tracks are formed in each case. Alternatively, it is possible that the heat sink 5 to the conductor tracks
  • Conductor tracks in the heat sink 5 may be separated from each other by an organic or inorganic dielectric. These conductor tracks can be arranged laterally next to one another or else one above the other.
  • FIG. 6 shows a manufacturing method for the semiconductor device 1, see the sectional views in FIGS. 6A and 6C and the schematic plan views in FIGS. 6B, 6D and 6E.
  • a plurality of the. are formed on a shaped film 28, on which a molding edge 29 is located
  • Conversion body 21 and the vias 35 are then, see Figures 6C and 6D, formed with the potting body 22 so that the contiguous support 2 arise.
  • a protective film 26, English protection tape applied to the conversion center body 21.
  • the carrier 2 thus produced are removed from the forming film 28, see Figure 6E.
  • the conductor tracks 33 are attached directly to the carrier 2 and then the semiconductor chips 4.
  • the optional step of embedding the semiconductor chip 4 in the filling is not shown in FIG. 6E. Notwithstanding Figure 6E, it is also possible that the interconnects 33 indirectly to the carrier 2 after attaching the semiconductor chips 4 and after the
  • the individual carriers 2 can then be moved along
  • Separation lines 24 are separated from each other, for example by sawing.

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das optoelektronische Halbleiterbauteil (1) einen Träger (2) mit einem Konversionsmittelkörper (21) und mit einem Vergusskörper (22). Der Vergusskörper (22) umgibt, in Draufsicht gesehen, den Konversionsmittelkörper (21) wenigstens stellenweise. Elektrische Kontaktstrukturen (3) sind an dem Träger (2) angebracht. Eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (4) ist an dem Träger (2) angebracht. Die Halbleiterchips (4) sind zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet. Der Konversionsmittelkörper (21) ist als Platte geformt. Die Halbleiterchips (4) sind mechanisch unmittelbar mit dem Konversionsmittelkörper (21) verbunden. Der Konversionsmittelkörper (21) ist frei von Aussparungen für die elektrischen Kontaktstrukturen (3) und ist nicht von diesen durchdrungen.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauteils angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das zu einer
Wellenlängenkonversion eingerichtet und effizient herstellbar ist . Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das
optoelektronische Halbleiterbauteil einen Träger. Der Träger weist wenigstens einen Konversionsmittelkörper und einen Vergusskörper auf. Der Konversionsmittelkörper umfasst einen oder mehrere Leuchtstoffe. Der zumindest eine Leuchtstoff ist dazu eingerichtet, eine Primärstrahlung mindestens teilweise zu absorbieren und in eine langwelligere Sekundärstrahlung umzuwandeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Vergusskörper stellenweise formschlüssig an den Konversionsmittelkörper angeformt, insbesondere mittels eines Spritzens oder eines Pressens. Der Vergusskörper ist mit dem
Konversionsmittelkörper mechanisch fest und dauerhaft verbunden. Das kann bedeuten, dass sich der Vergusskörper von dem Konversionsmittelkörper im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils nicht löst. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt der
Vergusskörper den Konversionsmittelkörper, in Draufsicht auf das Halbleiterbauteil gesehen, stellenweise oder ringsum. Der Vergusskörper kann als eine Art umlaufender Rahmen für den Konversionsmittelkörper geformt sein. Insbesondere ist der Konversionsmittelkörper durch den Vergusskörper mechanisch stabilisiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils sind mittelbar oder unmittelbar an dem Träger elektrische Kontaktstrukturen angebracht. Mittelbar kann bedeuten, dass die Kontaktstrukturen zumindest stellenweise von dem Träger beabstandet sind, jedoch bevorzugt mechanisch fest mit dem Träger verbunden sind. Unmittelbar bedeutet beispielsweise, dass die Kontaktstrukturen den Träger wenigstens stellenweise berühren. Über die elektrischen Kontaktstrukturen ist das Halbleiterbauteil elektrisch anschließbar und durch die elektrischen Kontaktstrukturen sind Strompfade innerhalb des Halbleiterbauteils definiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil eine Mehrzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips. Die Halbleiterchips sind zu einer
Strahlungserzeugung eingerichtet. Bevorzugt handelt es sich bei den Halbleiterchips um Leuchtdiodenchips. Beispielsweise emittieren die Halbleiterchips im Betrieb des
Halbleiterbauteils sichtbares Licht, nahinfrarote Strahlung oder Strahlung aus dem nahen ultravioletten Spektralbereich. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterchips an dem Träger angebracht. Bevorzugt sind die Halbleiterchips mit dem Konversionsmittelkörper unmittelbar mechanisch verbunden. Dies kann bedeuten, dass sich zwischen den Halbleiterchips und dem Konversionsmittelkörper
insbesondere an elektrischen Kontaktstellen lediglich ein Verbindungsmittel wie ein Lot oder ein Kleber befindet. Mit anderen Worten dient dann der Konversionsmittelkörper als Montageplattform für die Halbleiterchips und die
Halbleiterchips sind auf dem Konversionsmittelkörper
montiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Konversionsmittelkörper als Platte geformt. Dies kann
bedeuten, dass der Konversionsmittelkörper zwei einander gegenüber liegende, im Rahmen der Herstellungstoleranzen im Mittel eben geformte Hauptseiten aufweist. Laterale
Abmessungen des Konversionsmittelkörpers, in Draufsicht gesehen, übersteigen eine Dicke des Konversionsmittelkörpers insbesondere um mindestens einen Faktor 10 oder um mindestens einen Faktor 50 oder um mindestens einen Faktor 200. Dass die beiden Hauptseiten im Mittel eben geformt sind schließt nicht aus, dass in zumindest einer der Hauptseiten eine Aufrauung etwa zur Verbesserung einer Strahlungsauskopplung oder zur Verbesserung von Hafteigenschaften ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Konversionsmittelkörper durchgehend über mehrere der
Halbleiterchips oder über alle Halbleiterchips des
Halbleiterbauteils. Insbesondere weist das Halbleiterbauteil genau einen Konversionsmittelkörper auf, auf dem alle
Halbleiterchips angebracht sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der Konversionsmittelkörper die Halbleiterchips lateral. Das heißt, in Draufsicht gesehen, steht der
Konversionsmittelkörper über zumindest einen Teil der
Halbleiterchips oder über alle Halbleiterchips über.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Konversionsmittelkörper frei von Aussparungen für die
elektrischen Kontaktstrukturen. Weiterhin wird der
Konversionsmittelkörper bevorzugt nicht von den elektrischen Kontaktstrukturen durchdrungen. Es ist also möglich, dass der Konversionsmittelkörper als durchgehende Platte ohne
Öffnungen und mit im Wesentlichen konstanter Dicke geformt ist. In Draufsicht gesehen befindet sich bevorzugt innerhalb einer Umfassungslinie des Konversionsmittelkörpers und zwischen den beiden Hauptseiten des Konversionsmittelkörpers dann keine der Kontaktstrukturen. Der Konversionsmittelkörper weist somit keine innere Struktur auf, die zu einer
elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips und/oder des Halbleiterbauteils eingerichtet ist.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das
optoelektronische Halbleiterbauteil einen Träger mit
wenigstens einem Konversionsmittelkörper und mit zumindest einem Vergusskörper. Der Vergusskörper umgibt, in Draufsicht gesehen, den Konversionsmittelkörper wenigstens stellenweise. Elektrische Kontaktstrukturen sind an dem Träger angebracht. Ebenfalls ist eine Mehrzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips an dem Träger angebracht. Die Halbleiterchips sind zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet. Der
Konversionsmittelkörper ist als Platte geformt. Es erstreckt sich der Konversionsmittelkörper bevorzugt durchgehend über mehrere der Halbleiterchips und überragt bevorzugt die Halbleiterchips, in Draufsicht gesehen. Die Halbleiterchips sind mechanisch unmittelbar mit dem Konversionsmittelkörper verbunden. Der Konversionsmittelkörper ist frei von
Aussparungen für die elektrischen Kontaktstrukturen und ist nicht von den elektrischen Kontaktstrukturen durchdrungen.
Bei herkömmlichen Anordnungen mit mehreren Halbleiterchips werden diese auf einem Systemträger, etwa einer
Metallkernplatine oder einer Leiterplatte, aufgebracht und auf diesem Systemträger elektrisch verdrahtet und/oder elektrisch verschaltet. Zur Erzeugung von weißem Licht mit Hilfe von Leuchtdiodenchips sind oft, insbesondere zu Zwecken der Allgemeinbeleuchtung, Konversionsstoffe eingesetzt.
Hierzu werden auf die auf dem Systemträger montierten und elektrisch bereits verschalteten Leuchtdiodenchips
beispielsweise einzelne Konversionsplättchen aufgebracht. Derartige Systemträger, insbesondere Metallkernplatinen, sind jedoch vergleichsweise kostenintensiv und ein passgenaues Aufsetzen von Konversionsplättchen auf die Halbleiterchips erhöht den Produktionsaufwand.
Bei dem angegebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil dient der Konversionsmittelkörper selbst als Montageebene für die Halbleiterchips. Insbesondere kann der Träger mit dem einen oder den mehreren Konversionsmittelkörpern als
Kunstwafer ausgebildet sein. Die Verdrahtung an oder auf dem Träger kann somit unabhängig von der Herstellungsgröße des Konversionsmittelkörpers in einem kostengünstigen Batch- Prozess erfolgen. Der Träger kann mit einem konventionellen Bestückungsprozess mit den Halbleiterchips bestückt werden.
Bei einem solchen optoelektronischen Halbleiterbauteil kann auf eine Metallkernplatine verzichtet werden, wenn zur Herstellung einer Wärmesenke kostengünstigere, insbesondere planarisierende Galvanikprozesse Verwendung finden. Durch die Verwendung eines zusammenhängenden Konversionsmittelkörpers anstelle von einzelnen Konversionsplättchen reduziert sich ein Herstellungsaufwand. Es ist ein geringer thermischer Widerstand zwischen dem Konversionsmittelkörper und den
Halbleiterchips erzielbar und somit eine verbesserte Kühlung. Weiterhin erfolgt eine zusätzliche mechanische Stabilisierung der Halbleiterchips durch den Konversionsmittelkörper.
Mittels des durchgehenden Konversionsmittelkörpers ist auch eine homogene Leuchtfläche erreichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform stellt der Träger die das Halbleiterbauteil mechanisch tragende und stützende
Komponente dar. Es ist der Träger dann mechanisch
selbsttragend. Ohne den Träger ist das Halbleiterbauteil dann mechanisch nicht stabil und/oder nicht selbsttragend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen benachbarte Halbleiterchips einen Abstand oder mittleren Abstand von höchstens 400 ym oder von höchstens 300 ym oder von höchstens 200 ym oder von höchstens 150 ym zueinander auf. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei mindestens 20 ym oder bei mindestens 30 ym oder bei mindestens 50 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrischen Kontaktstrukturen zumindest an einer, einer
Strahlungshauptseite abgewandten Seite des Trägers als
Leiterbahnen ausgebildet. Die Leiterbahnen sind zu einer Bestromung der einzelnen Halbleiterchips eingerichtet.
Beispielsweise sind die Halbleiterchips mittels der
Leiterbahnen elektrisch in Serie oder elektrisch parallel geschaltet. Es ist möglich, dass mittels der Leiterbahnen Gruppen von Halbleiterchips oder einzelne Halbleiterchips elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die
Leiterbahnen in einer Ebene zwischen dem Träger und den
Halbleiterchips. Insbesondere sind die Leiterbahnen dann an einer den Halbleiterchips zugewandten Seite des Trägers geformt. Die Leiterbahnen können zumindest stellenweise mit dem Vergusskörper und/oder dem Konversionsmittelkörper unmittelbar verbunden sein und den Konversionsmittelkörper und/oder den Vergusskörper zumindest stellenweise berühren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Halbleiterchips elektrische Kontaktstellen auf. Die
elektrischen Kontaktstellen sind beispielsweise durch
Metallisierungen an den Halbleiterchips gebildet. Die
elektrischen Kontaktstellen der Halbleiterchips können sich an einer Seite oder an beiden Seiten der Halbleiterchips befinden. Es können alle elektrischen Kontaktstellen der Halbleiterchips dem Träger zugewandt oder auch dem Träger abgewandt und von dem Träger, insbesondere dem
Konversionsmittelkörper, beabstandet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die
Leiterbahnen zur Bestromung der einzelnen Halbleiterchips in einer Ebene an einer dem Träger abgewandten Seite der
Halbleiterchips. Mit anderen Worten befinden sich dann die Halbleiterchips zwischen der Ebene mit den Leiterbahnen und dem Träger.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zumindest stellenweise zwischen den elektrischen Kontaktstrukturen, insbesondere den Leiterbahnen, und dem Konversionsmittelkörper ein Spiegel. Bei dem Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen metallischen Spiegel mit oder aus einer Silberschicht. Der Spiegel kann segmentiert sein und kann auf Bereiche mit den Leiterbahnen beschränkt sein, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterchips innerhalb eines oder mehrerer Felder
matrixartig angeordnet. Bevorzugt sind die Halbleiterchips innerhalb des Feldes dicht angeordnet. Dicht kann bedeuten, dass in diesem Feld die Halbleiterchips einen Flächenanteil, in Draufsicht gesehen, von mindestens 25 % oder von
mindestens 50 % oder von mindestens 65 % ausmachen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Konversionsmittelkörper über das gesamte Feld. Pro Feld ist insbesondere genau ein Konversionsmittelkörper vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist, in Draufsicht gesehen, der Vergusskörper in Bereichen neben dem Feld mit den Halbleiterchips eine abweichende Dicke auf, bezogen auf die Dicke des Konversionsmittelkörpers oder bezogen auf die Dicke des Vergusskörpers unmittelbar an dem
Konversionsmittelkörper. Insbesondere ist die Dicke des Vergusskörpers in Bereichen neben dem Feld größer als an oder in dem Feld oder als die Dicke des Konversionsmittelkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Vergusskörper, in dem Bereich neben dem Feld mit den
Halbleiterchips, zwei oder mehr als zwei elektrische
Durchkontaktierungen auf. Die Durchkontaktierungen
durchdringen den Vergusskörper bevorzugt vollständig. Es sind die Durchkontaktierungen mit den Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden. Weiterhin sind die Durchkontaktierungen bevorzugt mit elektrischen Kontaktstellen zur externen
Kontaktierung des Halbleiterbauteils verbunden oder als solche Kontaktstellen ausgeformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil dazu eingerichtet, an der den
Halbleiterchips abgewandten Strahlungshauptseite des Trägers elektrisch angeschlossen zu werden. Eine thermische
Kontaktierung des Halbleiterbauteils erfolgt insbesondere über eine der Strahlungshauptseite gegenüberliegenden
Rückseite .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips eine Wärmesenke
angebracht. Beispielsweise ist die Wärmesenkung durch eine Galvanisierung gebildet. Die Rückseite des Halbleiterbauteils kann eine den Halbleiterchips abgewandte Seite der Wärmesenke sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Wärmesenke zusammenhängend und ununterbrochen über alle
Halbleiterchips. Es ist möglich, dass die Wärmesenke
formschlüssig an die Halbleiterchips angeformt ist und eine Kontur der Halbleiterchips oder eine Kontur einer
Schutzschicht, die auf den Halbleiterchips angebracht ist, nachformt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Wärmesenke segmentiert. Einzelne Segmente der Wärmesenke sind bevorzugt jeweils einem oder mehreren der Halbleiterchips zugeordnet. Die Segmente können zu einer elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips eingerichtet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mehrere der Konversionsmittelkörper. Die verschiedenen Konversionsmittelkörper, die voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen können, sind über den Vergusskörper mechanisch dauerhaft und fest
miteinander verbunden. Jeder der Konversionsmittelkörper kann mehreren oder einem Feld der Halbleiterchips zugeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Konversionsmittelkörper durch eine Keramikplatte gebildet, in die einer oder in die mehrere Leuchtstoffe eingebracht sind. Alternativ hierzu ist es möglich, dass der
Konversionsmittelkörper aus einem oder mehreren gesinterten Leuchtstoffen gebildet ist, dass es sich bei dem
Konversionsmittelkörper um einen einkristallinen Konverter oder um einen silikongebundenen Konverter handelt oder dass der Konversionsmittelkörper aus Glas oder Saphir gebildet ist, in das zumindest ein Leuchtstoff eingebracht ist.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Mit dem Verfahren wird ein Halbleiterbauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten
Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des
Halbleiterbauteils sind daher auch für das Verfahren
offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen des zumindest einen
Konversionsmittelkörpers , B) Umformen des Konversionsmittelkörpers mit dem Vergusskörper,
C) Anbringen der einzelnen Halbleiterchips an dem
Konversionsmittelkörper,
D) Umformen der Halbleiterchips mit zumindest einer Füllung, und
E) Formen der Wärmesenke an der dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips durch Materialabscheidung, insbesondere durch Galvanisieren.
Die einzelnen Verfahrensschritte werden hierbei bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Anbringens von elektrischen Kontaktstrukturen, insbesondere der Leiterbahnen, an dem Träger auf. Dieser Schritt erfolgt bevorzugt entweder zwischen den Schritten B) und C) oder zwischen den Schritten C) und D) . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Anbringens der einzelnen Halbleiterchips ein Anpressen der Halbleiterchips auf den Konversionsmittelkörper. Eine
mechanische Verbindung zwischen den Halbleiterchips und dem Konversionsmittelkörper wird insbesondere durch eine Füllung, die als Verbindungsmittel dient, hergestellt. Bei der Füllung kann es sich um ein so genanntes Underfill handeln. Bei einem Underfill wird nach der Montage der Halbleiterchips ein
Material des Underfills angebracht, das insbesondere mittels Kapillarwirkung Spalten zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger ausfüllt. Ein Abstand zwischen den Halbleiterchips und dem Träger oder zwischen den Halbleiterchips und den
Leiterbahnen beträgt bevorzugt höchstens 10 ym oder höchstens 5 ym oder höchstens 3 ym. Es ist möglich, dass sich die Füllung nicht auf einen Bereich zwischen den Halbleiterchips und dem Träger beschränkt, sondern sich auch teilweise lateral neben den Halbleiterchips ansammelt, in Draufsicht gesehen. Es kann genau eine Füllung, mehr als eine Füllung oder eine mehrkomponentige Füllung Verwendung finden. Die
Füllung, insbesondere in Form eines Underfill, ist bevorzugt strahlungsdurchlässig .
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1 und 6 schematische Darstellungen von
Herstellungsverfahren für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteile in Schnittdarstellungen und Draufsichten, und Figuren 2 bis 5 schematische Schnittdarstellungen und
Draufsichten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauteilen.
In den Figuren 1A bis 1F ist ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 illustriert. Gemäß Figur 1A wird ein Konversionsmittelkörper 21 bereitgestellt. Der Konversionsmittelkörper 21 ist als Platte geformt und weist zwei ebene, parallel zueinander orientierte Hauptseiten auf. Eine Dicke des Konversionsmittelkörpers 21 ist konstant über die gesamte laterale Ausdehnung hinweg, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 15 % oder von höchstens 5 %, bezogen auf eine mittlere Dicke. Anders als dargestellt kann der Konversionsmittelkörper 21 Aufrauungen oder Strukturierungen an den Hauptseiten aufweisen.
In Figur 1B ist dargestellt, dass an den
Konversionsmittelkörper 21 ein Vergusskörper 22 angeformt wird und so ein Träger 2 gebildet wird. Bei dem Träger 2 handelt es sich insbesondere um einen so genannten
Kunstwafer. An einer Grenzfläche zwischen dem
Konversionsmittelkörper 21 und dem Vergusskörper 22 können diese bündig miteinander abschließen und gleiche Dicken aufweisen. Anders als gezeichnet kann der Vergusskörper 22 auch Hauptseiten des Konversionsmittelkörpers 21 stellenweise bedecken und eine von dem Konversionsmittelkörper 21
abweichende Dicke haben.
Im Verfahrensschritt gemäß Figur IC werden an einer der
Hauptseiten des Trägers 2 elektrische Kontaktstrukturen 3 in Form von Leiterbahnen 33 angebracht. Bei den Leiterbahnen 33 handelt es sich beispielsweise um Metallisierungen. Bevorzugt bedecken die Leiterbahnen 33 nur einen kleinen Flächenanteil des Konversionsmittelkörpers 21, in Draufsicht betrachtet. Optional ist durch den Vergusskörper 22 hindurch zumindest eine Durchkontaktierung 35 geformt, durch die auch eine elektrische Kontaktstelle 34 zur externen Kontaktierung des Halbleiterbauteils ausgeformt sein kann. Eine Ausnehmung für die Durchkontaktierung 35 wird, anders als dargestellt, bevorzugt bereits im Verfahrensschritt gemäß Figur 1B
erstellt. Bei der Durchkontaktierung 35 kann es sich um ein Metallstück handeln, das beim Erstellen des Vergusskörpers 22 in diesen eingebettet wird.
In Figur 1D ist gezeigt, dass auf die Leiterbahnen 33 sowie auf den Konversionsmittelkörper 21 ein optoelektronischer Halbleiterchip 4 aufgebracht wird. Bei dem Halbleiterchip 4 handelt es sich bevorzugt um einen Leuchtdiodenchip. Eine elektrische Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen 33 und dem Halbleiterchip 4 wird über ein elektrisches
Verbindungsmittel 31 hergestellt. Bei dem Verbindungsmittel 31 handelt es sich etwa um ein Lot oder um einen elektrisch leitfähigen Kleber. Zur Vereinfachung der Darstellung ist lediglich ein einziger Halbleiterchip 4 gezeichnet.
Anders als dargestellt kann zusätzlich zu dem elektrischen Verbindungsmittel 31 ein weiteres Verbindungsmittel zu einer mechanischen Befestigung des Halbleiterchips 4 an dem
Konversionsmittelkörper 21 Verwendung finden.
Beim Verfahrensschritt, wie in Figur IE dargestellt, wird um den Halbleiterchip 4 herum und auf dem Träger 2 eine Füllung 7 angebracht, beispielsweise mittels Transfermolding. Die
Füllung 7 kann, in Richtung weg von dem Träger 2, bündig mit dem Halbleiterchip 4 abschließen. Der Verfahrensschritt gemäß Figur IE ist hierbei optional. Anstelle der Füllung 7 kann auch eine Abdeckfolie, nicht gezeichnet, verwendet werden.
Optional kann zwischen den Verfahrensschritten gemäß der Figuren 1D und IE ein sogenanntes Underfill, nicht
gezeichnet, angebracht werden. Das Underfill ist bevorzugt strahlungsdurchlässig und klarsichtig. Das Underfill kann ein Teil der Füllung 7 sein oder zusätzlich zu der Füllung 7 verwendet werden. Gemäß Figur 1F wird auf dem Halbleiterchip 4, sowie auf der Füllung 7 eine Wärmesenke 5 aufgebracht, beispielsweise mittels Galvanisieren. Eine Rückseite 25 des
Halbleiterbauteils 1 ist durch die Galvanisierung 5 gebildet. Optional befindet sich zwischen der Galvanisierung 5 und der strahlungsdurchlässigen Füllung 7 ein nicht dargestellter
Spiegel. Die Galvanisierung 5 erstreckt sich durchgehend über alle Halbleiterchips 4, kann abweichend von der Darstellung aber auch segmentiert sein. Eine Abstrahlung von in dem Halbleiterbauteil 1 erzeugter Strahlung erfolgt an der dem Halbleiterchip 4 abgewandten Seite des Trägers 2. Diese Seite stellt eine
Strahlungshauptseite 20 dar. In Figur IG ist eine Variante gezeigt, bei der der
Vergusskörper 22 an einem Randbereich eine größere Dicke aufweist als nahe an dem Konversionsmittelkörper 21. Anders als dargestellt kann sich die Wärmesenke 5 in konstanter Dicke sowohl über den Vergusskörper 22 als auch über die Füllung 7 hinweg erstrecken. Die Rückseite 25 ist bevorzugt eben ausgeformt.
Der Vergusskörper 22 ist beispielsweise aus einem
thermoplastischen Kunststoff, einem duroplastischen
Kunststoff, einem Epoxid, einem Silikonharz, einem Silikon- Verbundwerkstoff oder einem Epoxid-Silikon-Hybridmaterial geformt. Der Vergusskörper 22 kann mit einer
Faserverstärkung, mit Partikeln, Kügelchen und/oder Körnern versehen sein. Die Füllung 7, die insbesondere eine Pressmasse ist, kann Füllstoffe aufweisen und ist
beispielsweise durch ein Epoxid, ein Silikon oder durch ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial gebildet. Füllstoffe der
Füllung können eine schwarze Färbung oder eine weiße Färbung hervorrufen. Ebenso kann die Füllung 7 wenigstens
bereichsweise strahlungsdurchlässig, insbesondere
klarsichtig, sein. In Figur 2 ist in einer schematischen Draufsicht, siehe Figur 2A, in einer schematischen Unteransicht, siehe Figur 2B, sowie in einer schematischen Schnittdarstellung, siehe Figur 2C, ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1
dargestellt .
In einem Feld sind mehrere der Halbleiterchips 4 dicht angeordnet. Der Konversionsmittelkörper 21 erstreckt sich durchgehend über das gesamte Feld. An der
Strahlungshauptseite 20 sind die elektrischen Kontaktstellen 34 angebracht. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die
Halbleiterchips 4 nur an einem Teil der Strahlungshauptseite über dem Konversionsmittelkörper 21 gezeichnet.
Optional sind in dem Vergusskörper 22
Befestigungsvorrichtungen 8 in Form von Bohrungen gebildet. Über diese Befestigungsvorrichtungen 8 ist das
Halbleiterbauteil 1 mechanisch an einem externen, nicht dargestellten Träger befestigbar. Bis auf einen schmalen, umlaufenden Rand ist die gesamte
Rückseite 25 durch die Wärmesenke 5 gebildet, siehe Figur 2B. Die Wärmesenke 5 ist beispielsweise aus Kupfer geformt. Abweichend von der Darstellung ist es möglich, dass das
Halbleiterbauteil 1 mehrere der Konversionsmittelkörper 21 umfasst und dass jeweils ein Feld von Halbleiterchips 4 auf einem der Konversionsmittelkörper angebracht ist. Die
Halbleiterchips 4 können alle baugleich gestaltet sein.
Alternativ hierzu ist es möglich, dass verschiedene Arten von Halbleiterchips 4 verwendet werden, beispielsweise
Halbleiterchips mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen. Der Konversionsmittelkörper 21 kann optional weitere optische Eigenschaften aufweisen, insbesondere kann der
Konversionsmittelkörper 21 als Streumittel dienen.
Eine Hauptabstrahlrichtung einer in dem Halbleiterbauteil 1 erzeugten Strahlung R ist bevorzugt senkrecht zu der
Hauptstrahlungshauptseite 20 orientiert.
In den Figuren 3 und 4 sind Detailansichten der Bereiche A und B aus den Figuren 2A sowie 2C gezeigt. Der Halbleiterchip 4, wie in den Figuren 3 und 4 verwendet, ist beispielsweise aufgebaut, wie in der Druckschrift US 2011/0260205 AI angegeben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug aufgenommen.
Gemäß der Figuren 3 und 4 sind Metallisierungen 37 der
Halbleiterchips 4 jeweils dem Träger 2 zugewandt. Die
Leiterbahnen 33 befinden sich zwischen den Halbleiterchips 4 und dem Träger 2. Die Halbleiterchips 4 sind optional jeweils in die Füllung 7 eingebettet. Bevorzugt ist die Wärmesenke 5 jeweils unmittelbar auf die Halbleiterchips 4 angebracht, wobei die Wärmesenke 5 von den Leiterbahnen 33 elektrisch isoliert ist. Über die Füllung 7 ist, siehe insbesondere Figur 3, ein mechanischer Kontakt zwischen dem Halbleiterchip 4 und dem Konversionsmittelkörper 21 herstellbar. Eine Schichtdicke der Füllung 7 zwischen dem Halbleiterchip 4 und dem Konversionsmittelkörper 21 ist bevorzugt möglichst dünn.
In den Figuren 3A und 4A ist zur Vereinfachung der
Darstellung die Wärmesenke 5 nicht und die Füllung 7 nicht oder nur zum Teil gezeigt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist das elektrische Verbindungsmittel 31 beispielsweise durch ein Lot oder durch einen elektrisch leitfähigen Kleber gebildet. Bei dem
Verbindungsmittel 31 kann es sich auch um so genannte Gold- Gold-Interconnects handeln. Es kann das Verbindungsmittel 31 auch ein selektiv aufgedruckter Leitkleber, insbesondere auf Silberbasis, sein. Bei der Füllung 7 handelt es sich
bevorzugt um ein strahlungsdurchlässiges, bevorzugt
klarsichtiges, sogenanntes Underfill.
Gemäß Figur 4 ist das Verbindungsmittel 31 ein anisotrop leitender Kleber, englisch Anisotropie Conductive Adhesive oder kurz ACA. Bevorzugt ist das Verbindungsmittel 31 als anisotrop leitende Folie, englisch Anisotropie Conductive Film oder kurz ACF gebildet. Im Falle von Figur 4 erfolgt eine mechanische Befestigung des Halbleiterchips 4 an den Konversionsmittelkörper 21 mit Hilfe des elektrischen
Verbindungsmittels 31.
Gemäß Figur 4 erstreckt sich das Verbindungsmittel 31 über alle Halbleiterchips 4 hinweg und befindet sich zwischen den Halbleiterchips 4 und dem Konversionsmittelkörper 21. Das Verbindungsmittel 31 ist strahlungsdurchlässig, bevorzugt klarsichtig . Die Leiterbahnen 33 sind bevorzugt jeweils aus Kupfer
gebildet. Optional ist an einer dem Träger 2 abgewandten Seite der Leiterbahnen 33 jeweils eine Metallisierung 37 aufgebracht, ebenso wie an den Halbleiterchips 4. Die
Metallisierung ist beispielsweise aus Titan, Platin und/oder Gold geformt.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen befindet sich optional mindestens stellenweise zwischen den Leiterbahnen 33 und dem Konversionsmittelkörper 21 und/oder dem Vergusskörper 22 ein Spiegel 6. Bei dem Spiegel 6 handelt es sich
beispielsweise um einen Silberspiegel. Ferner ist an einer dem Träger 2 zugewandten Seite des Silberspiegels 6 optional eine Schutzschicht 62 angebracht. Die Schutzschicht 62 ist zum Beispiel aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid geformt.
Bei einem solchen Halbleiterbauteil 1 steht der
Konversionsmittelkörper 21 in gutem thermischen Kontakt zu der Wärmesenke 5. Da die Halbleiterchips 4 auf dem
Konversionsmittelkörper 21 befestigt sind, ist eine geringe
Verbindungsmitteldicke zwischen den Halbleiterchips 4 und dem Konversionsmittelkörper 21 realisierbar. Hierdurch sind eine bessere Kühlung des Konversionsmittelkörpers 21 und eine höhere Effizienz des Halbleiterbauteils 1 realisierbar.
Werden hingegen einzelne Konversionsmittelkörper, je einer für einen der Halbleiterchips 4, eingesetzt, so können unterschiedliche Verbindungsmitteldicken auftreten und einzelne Konversionsplättchen können relativ zueinander verkippt sein. Dies kann auch zu einer ungleichmäßigeren farblichen Abstrahlung führen.
Eine Dicke der Wärmesenke 5, in Richtung senkrecht zu der Strahlungshauptseite 20, liegt beispielsweise bei mindestens 0,1 ym oder bei mindestens 5 ym oder bei mindestens 10 ym oder bei mindestens 20 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Wärmesenke 5 bei höchstens 500 ym oder bei höchstens 300 ym oder bei höchstens 150 ym.
Eines der Felder der Halbleiterchips beinhaltet
beispielsweise mindestens vier oder mindestens neun oder mindestens 16 oder mindestens 25 der Halbleiterchips.
Entsprechend weist das Halbleiterbauteil 1 mindestens eine solche Anzahl von Halbleiterchips 4 auf. Die Halbleiterchips 4 sind innerhalb des Feldes bevorzugt regelmäßig und
matrixartig angeordnet, wobei hiervon abweichende Anordnungen ebenso möglich sind. Die Halbleiterchips 4 weisen bevorzugt ein elektrisch
isolierendes Substrat, nicht gezeichnet, auf. Eine
Halbleiterschichtenfolge der Halbleiterchips 4, ebenfalls nicht gezeichnet, ist dem Träger 2 bevorzugt zugewandt.
Weisen die Halbleiterchips 4 ein elektrisch leitfähiges Substrat auf, so befindet sich an einer der Wärmesenke 5 zugewandten Seite der Halbleiterchips 4 bevorzugt eine nicht gezeichnete elektrisch isolierende Schicht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 ist in Figur 5 dargestellt, siehe die Schnittdarstellung in Figur 5A und die Detailansicht B in Figur 5B. Die Draufsichten und Unteransichten sind analog zu den Figuren 2A und 2B.
Die Leiterbahnen 33 befinden sich an einer dem Träger 2 abgewandten Seite der Halbleiterchips 4. Elektrische
Kontaktstellen 37 der Halbleiterchips 4 sind dem Träger 2 ebenfalls abgewandt. Beispielsweise sind die Halbleiterchips 4 aufgebaut, wie in der Druckschrift WO 2012/000725 AI angegeben, der Offenbarungsgehalt durch Rückbezug mit
aufgenommen wird.
Die Füllung 7 erstreckt sich in einer dünnen Schicht zwischen dem Konversionsmittelkörper 21 und den Halbleiterchips 4 und kann sich auch an Flanken der Halbleiterchips 4 befinden. Bei der Füllung 7 handelt es sich beispielsweise um ein Silikon. Es ist möglich, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen, dass zwei Füllungen vorhanden sind, anders als dargestellt. Eine erste Füllung befindet sich dann zwischen den Halbleiterchips 4 und dem Träger 2 und eine zweite Füllung, aufgebracht beispielsweise über ein
Transfermolden, befindet sich seitlich neben den
Halbleiterchips 4. Die zweite Füllung kann Partikel
aufweisen, so dass die zweite Füllung beispielsweise
Strahlungsabsorbierend oder reflektierend geformt ist. Ebenso kann die Füllung auch klarsichtig gestaltet sein.
Zwischen der Wärmesenke 5 und den Leiterbahnen 33 befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht 63. Optional kann sich an einer dem Träger 2 zugewandten Seite der Leiterbahnen 33 oder an einer dem Träger 2 zugewandten Seite der
Wärmesenke 5 ein Spiegel befinden, nicht gezeichnet. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 5 sind jeweils separate Leiterbahnen geformt. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Wärmesenke 5 zu den Leiterbahnen
strukturiert ist und dass eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1 über die Rückseite 25 erfolgt.
Leiterbahnen in der Wärmesenke 5 können durch ein organisches oder anorganisches Dielektrikum voneinander separiert sein. Diese Leiterbahnen können lateral nebeneinander oder auch übereinander angeordnet sein. In Figur 6 ist ein Herstellungsverfahren für das Halbleiterbauteil 1 gezeigt, siehe die Schnittdarstellungen in den Figuren 6A und 6C sowie die schematischen Draufsichten in den Figuren 6B, 6D und 6E .
Gemäß der Figuren 6A und 6B werden auf einer Formfolie 28, auf der sich ein Formrand 29 befindet, mehrere der
Konversionsmittelkörper 21 und Metallkörper, sogenannte
Posts, für die Durchkontaktierungen 35 aufgebracht. Die
Konversionsmittelkörper 21 und die Durchkontaktierungen 35 werden anschließend, siehe die Figuren 6C und 6D, mit dem Vergusskörper 22 umformt, sodass die zusammenhängenden Träger 2 entstehen. Optional wird hierbei eine Schutzfolie 26, englisch protection tape, auf die Konversionsmittelkörper 21 aufgebracht .
Anschließend werden die derart hergestellten Träger 2 von der Formfolie 28 entfernt, siehe Figur 6E . Nachfolgend werden die Leiterbahnen 33 unmittelbar an dem Träger 2 angebracht und hierauf die Halbleiterchips 4. Der optionale Schritt des Einbettens der Halbleiterchip 4 in die Füllung ist in Figur 6E nicht gezeichnet. Abweichend von Figur 6E ist es auch möglich, dass die Leiterbahnen 33 mittelbar an dem Träger 2 nach dem Anbringen der Halbleiterchips 4 und nach dem
optionalen Erzeugen der Füllung erstellt werden.
Die einzelnen Träger 2 können anschließend entlang von
Vereinzelungslinien 24 voneinander separiert werden, etwa mittels Sägen.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal, sowie jede Kombination von Merkmalen, insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012109028.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit
- einem Träger (2) mit wenigstens einem
Konversionsmittelkörper (21) und mit einem
Vergusskörper (22), der den Konversionsmittelkörper (21), in Draufsicht gesehen, wenigstens stellenweise umgibt ,
- elektrischen Kontaktstrukturen (3) , die mindestens mittelbar an dem Träger (2) angebracht sind, und
- einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (4), die an dem Träger (2) angebracht sind und die zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet sind,
wobei
- der Konversionsmittelkörper (21) als Platte geformt ist,
- die Halbleiterchips (4) mit dem
Konversionsmittelkörper (21) unmittelbar mechanisch verbunden sind, und
- der Konversionsmittelkörper (21) frei ist von
Aussparungen für die elektrischen Kontaktstrukturen (3) und nicht von diesen durchdrungen wird.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Träger (2) die das Halbleiterbauteil (1) mechanisch tragende und stützende Komponente ist, wobei ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten
Halbleiterchips (4) höchstens 200 ym beträgt, und wobei sich der Konversionsmittelkörper (21) durchgehend über mehrere der Halbleiterchips (4) erstreckt und die
Halbleiterchips (4) lateral überragt, in Draufsicht gesehen .
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich Leiterbahnen (33) , die einen Teil der elektrischen Kontaktstrukturen (3) bilden und die zu einer Bestromung der einzelnen Halbleiterchips (4) eingerichtet sind, in einer Ebene zwischen dem Träger (2) und den Halbleiterchips (4) befinden.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem elektrische Kontaktstellen der Halbleiterchips (4) dem Träger (2) zugewandt sind.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
bei dem sich Leiterbahnen (33) , die einen Teil der elektrischen Kontaktstrukturen (3) bilden und die zu einer Bestromung der einzelnen Halbleiterchips (4) eingerichtet sind, in einer Ebene an einer dem Träger (2) abgewandten Seite der Halbleiterchips (4) befinden.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem elektrische Kontaktstellen der Halbleiterchips (4) dem Träger (2) abgewandt sind und von dem
Konversionsmittelkörper (21) beabstandet sind, ebenso wie die Leiterbahnen (33) .
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich zwischen den elektrischen
Kontaktstrukturen (3) und dem Konversionsmittelkörper (21) mindestens stellenweise ein Spiegel (6) befindet. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Halbleiterchips (4) innerhalb zumindest eines Feldes matrixartig angeordnet sind und sich der Konversionsmittelkörper (21) über das gesamte Feld erstreckt,
wobei, in Draufsicht gesehen, in Bereichen neben dem Feld der Vergusskörper (22) eine größere Dicke aufweist als an dem Konversionsmittelkörper (21),
wobei eine Dicke des Konversionsmittelkörpers (21) konstant ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Vergusskörper (22), in dem Bereich neben dem Feld, von mindestens zwei elektrischen
Durchkontaktierungen (35) durchdrungen ist,
wobei das Halbleiterbauteil (1) dazu eingerichtet ist, an einer den Halbleiterchips (4) abgewandten
Strahlungshauptseite (20) des Trägers (2) elektrisch angeschlossen zu werden.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem an einer dem Träger (2) abgewandten Seite der Halbleiterchips (4) eine Wärmesenke (5) angebracht ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem sich die Wärmesenke (5) formschlüssig und zusammenhängend über alle Halbleiterchips (4)
erstreckt . Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach Anspruch 10,
bei der die Wärmesenke (5) segmentiert ist, wobei Segmente der Wärmesenke einem oder mehreren der
Halbleiterchips (4) zugeordnet sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das mehrere der Konversionsmittelkörper (21) umfasst, wobei die Konversionsmittelkörper (21) über den
Vergusskörper (22) mechanisch dauerhaft und fest miteinander verbunden sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Konversionsmittelkörper (21) eine Keramik ist .
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten:
A) Bereitstellen des zumindest einen
Konversionsmittelkörpers (21),
B) Umformen des Konversionsmittelkörpers (21) mit dem Vergusskörper (22),
C) Anbringen der einzelnen Halbleiterchips (4) an dem Konversionsmittelkörper (21),
D) Umformen der Halbleiterchips (4) mit einer Füllung ( 7 ) , und
E) Formen der Wärmesenke (5) an der dem Träger (2) abgewandten Seite der Halbleiterchips (4) und der
Füllung (7) mittels Materialabscheidung,
wobei die Verfahrensschritte in der angegebenen
Reihenfolge durchgeführt werden.
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