WO2014072256A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil - Google Patents

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WO2014072256A1 PCT/EP2013/072946 EP2013072946W WO2014072256A1 WO 2014072256 A1 WO2014072256 A1 WO 2014072256A1 EP 2013072946 W EP2013072946 W EP 2013072946W WO 2014072256 A1 WO2014072256 A1 WO 2014072256A1
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semiconductor
component carrier
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Thomas Schwarz
Matthias Sabathil
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • Optoelectronic Semiconductor Device An optoelectronic semiconductor device is specified.
  • An object to be solved is to provide a semiconductor device in which an optoelectronic semiconductor chip is thermally and electrically efficiently connected.
  • this includes
  • the chip carrier is for example a
  • the chip carrier is formed from a circuit board, in particular a metal core board.
  • the chip carrier comprises electrical contact devices.
  • the electrical contact devices The electrical
  • Contact devices are formed, for example, as conductor tracks or as electrical contact surfaces, for example for attaching external electrical contacts by means of soldering.
  • the at least one semiconductor chip is used to generate radiation in the operation of the
  • the semiconductor chip generates ultraviolet radiation, visible Light and / or near-infrared radiation.
  • the semiconductor chip is preferably a light-emitting diode or a laser diode.
  • the at least one optoelectronic semiconductor chip is mechanically and electrically mounted on the at least one chip carrier. Mechanically attached can mean that the semiconductor chip does not come off the chip carrier in the intended use of the semiconductor device. About the chip carrier, in particular exclusively via the chip carrier, the at least one optoelectronic semiconductor chip can be energized and electrically driven. In accordance with at least one embodiment, this includes
  • Semiconductor device one or more component carrier.
  • the at least one component carrier is on the chip carrier
  • Component carrier preferably does not touch the at least one semiconductor chip.
  • the component carrier may be a single, mechanically coherent unit, as well as the
  • the semiconductor chip is located in a recess of the component carrier.
  • the semiconductor chip is all around one
  • the component carrier is electrically from the chip carrier and the semiconductor chip
  • the component carrier is formed from a metal or a metal alloy.
  • the component carrier is an aluminum foil or an aluminum sheet.
  • a steel sheet or a stainless steel sheet can be used.
  • a plastic film, filled or highly filled with an admixture in order to achieve a high thermal conductivity can be used, in particular if the component carrier is used for cooling and / or as a heat sink.
  • the component carrier is provided with a reflective coating at least on an upper side facing away from the chip carrier.
  • reflective coating is, for example, an aluminum layer, a silver layer or a so-called Bragg mirror with a layer sequence
  • Layers of alternating high and low refractive indices may be the entire top of the component carrier provided with the reflective coating or even a part, for example at least 50% or at least 75%.
  • the term reflective coating can mean that a reflectivity for radiation emitted by the semiconductor chip, for example averaged over the relevant spectral range, is at least 90% or at least 93% or
  • Coating is a reflectivity of the component carrier, compared to a base material of the component carrier,
  • the optoelectronic semiconductor component includes at least one
  • a component carrier is attached to the chip carrier.
  • Semiconductor chip is located in a recess of the
  • the component carrier is electrically isolated from the chip carrier and the semiconductor chip. It's the
  • Component carrier formed from a metal or a metal alloy. On an upper side remote from the chip carrier, the component carrier is provided with a reflective coating.
  • Lichtauskoppeleffizienz out of the component out, preferably with a defined radiation characteristics to achieve. Furthermore, cost-efficient materials and manufacturing processes are preferred.
  • a ceramic support based for example on alumina or aluminum nitride, with a
  • LED chip and a potting body shaped approximately as a lens attached. It is also possible to use reflective substrates, in particular for light-emitting diode chips with a radiation-transmissive substrate, for example of sapphire.
  • Component carrier in the direction away from the chip carrier, the
  • the component carrier extends beyond the semiconductor chip all around.
  • the at least one semiconductor chip is attached directly to the chip carrier. This can mean that between the semiconductor chip and the
  • Chip carrier is only a connecting means such as an adhesive or a solder. According to at least one embodiment, there is no additional reflective layer between the semiconductor chip and the chip carrier. In other words, then that is
  • Chip carrier not provided with a reflective coating, such as aluminum or silver.
  • Semiconductor chip facing chip mounting side then has a comparatively low reflectivity.
  • the semiconductor chip is mounted directly on a printed circuit or on electrical contact surfaces made of copper or a copper alloy.
  • Chip mounting side of the chip carrier is, especially for blue light at about 480 nm, then for example at most 85% or at most 75%.
  • the component carrier is glued to the chip carrier. Via an adhesive connection, an electrical insulation between the component carrier and the chip carrier can be realized.
  • a connection means free connection between the component carrier and the chip carrier is present, such as a molding on a syringe or a press or by a connection technique such as friction welding.
  • Manufacturing tolerances are planar and planar.
  • the component carrier and the chip carrier do not penetrate one another and do not engage in one another. There is then no toothing formed between the component carrier and the chip carrier.
  • the component carrier and the chip carrier do not penetrate one another and do not engage in one another. There is then no toothing formed between the component carrier and the chip carrier.
  • Component carrier and the chip carrier are joined together.
  • the component carrier has a thickness of at least 100 ⁇ or of at least 150 ⁇ . Alternatively or additionally, the thickness of the
  • Component carrier at most 750 ⁇ or at most 500 ⁇ or at most 350 ⁇ .
  • the component carrier can thus be made comparatively thin. It is possible that the component carrier consists of the metallic base material and the reflective coating and no further
  • Components has.
  • the thickness of the chip carrier is at least 200 ⁇ or at least 500 ⁇ .
  • the thickness of the chip carrier is at most 5 mm or at most 3 mm or at most 1, 5 mm.
  • exactly one semiconductor chip is located in or in at least one of the recesses of the component carrier. Are several recesses
  • each of the recesses is equipped with exactly one of the semiconductor chips.
  • a side wall of the recess has a distance to the semiconductor chip of at most 250 ym or at most 150 ym or at most 100 ym.
  • a size of the recess, seen in plan view is similar to a size of the semiconductor chip. The distance is determined in particular on and in a plane with the chip mounting side. It can be the
  • Chip carrier is then with one or more of the
  • Semiconductor chips are preferably all in one
  • the chip carriers are mechanically connected to one another via the exactly one component carrier and are on the precisely one component carrier
  • Chip carrier within the semiconductor device electrically connected to each other. Corresponding electrical connections can be laid on the component carrier.
  • the semiconductor device may have exactly two contact surfaces to an external electrical contact. It is
  • chip carriers are not single and not
  • the recess in which the semiconductor chip is located is partially or
  • the fillings may be a matrix material, such as a silicone or an epoxy, into which
  • Fillings are present, apply to all fillings or at least one of the fillings.
  • side faces of the component carrier facing the component carrier and side faces of the semiconductor chip and / or the semiconductor chip are partially or completely covered by or from the fillings.
  • the filling can continuously extend from the component carrier to the semiconductor chip. It can fill the semiconductor chip, in
  • the filling or at least one of the fillings is designed radiopaque.
  • the filling is reflective
  • the filling can be white to a viewer
  • the filling or extends at least one of the fillings in the direction away from the chip carrier at least to half of the semiconductor chip.
  • the filling can extend to a main side of the semiconductor chip facing away from the chip carrier.
  • the filling or at least one of the fillings preferably does not cover the main radiation side of the semiconductor chip.
  • the electrical contact device of the chip carrier comprises one or more
  • the at least one conductor track or at least one of the conductor tracks is located in places or completely between the chip carrier and the component carrier. It is possible that the conductor track and / or the electrical contact device do not touch the component carrier.
  • At least one plug is set up for external electrical and / or mechanical contacting of the semiconductor device. According to at least one embodiment is the
  • Component mounting side of the chip carrier or at least one of the chip carrier is that
  • this is the
  • the component carrier is the
  • Component carrier and herewith the semiconductor device in intended use is not preferred or not significant. In this case it is possible that the
  • Semiconductor device without the component carrier is not mechanically stable.
  • the chip carrier is the component carrying the semiconductor component. According to at least one embodiment of the projecting
  • Component carrier in places or all around the chip carrier, seen in plan view of the top.
  • a middle one is
  • Diameter of the component carrier can then be greater than a mean diameter of the chip carrier. The same can apply vice versa, so that the chip carrier then the
  • Component carrier in places or surmounted.
  • the component carrier and the chip carrier in
  • Manufacturing tolerances have the same lateral dimensions and, for example, are congruent.
  • Figures 1 to 5 are schematic sectional views of
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • the semiconductor device 1 comprises a chip carrier 2 with a component mounting side 27 and with a chip mounting side 20. On the chip mounting side 20 there are electrical
  • Semiconductor chip 4 preferably a light-emitting diode chip, mechanically and electrically attached to the chip carrier 2.
  • a bonding wire 33 extends to the electrical contact device 3 from a main radiation side 40 of the semiconductor chip 4 facing away from the chip carrier 2.
  • the semiconductor chip 4 is located in a recess 54 of a component carrier 5.
  • a reflective coating 55 is attached to an upper side 50 of the component carrier 5 facing away from the chip carrier 2.
  • Radiation main page 40 on the one hand and the top 50 of the component carrier 5 on the other hand extends and surrounds the semiconductor chip 4 in one piece around.
  • the component carrier 5 is fastened on the same side of the chip carrier 2 as the semiconductor chip 4 via a carrier connection means 35, preferably an adhesive.
  • the chip carriers 2 and / or the component carriers 5 are each flat and disc-shaped or platelet-shaped.
  • Chip carrier 2 and the component carrier 5 each extend in a plane and are oriented approximately parallel to each other.
  • the chip connection means 34 is, for example, a solder or an adhesive.
  • a gold-gold compound, English gold-gold interconnect or short GGI find use, especially if it is in the
  • Semiconductor chip is a flip-chip. Instead of
  • Bonding wire 33 can also be used for planar contacting or ribbon bonding. Preference is given to
  • the recesses 54 in the component carrier 5 are identical to The recesses 54 in the component carrier 5 .
  • machining for example, by machining such as milling or grinding, by erosion, punching, etching or laser machining.
  • Coating 55 is attached to the top 50 by, for example, a physical vapor deposition, or PVD for short.
  • Reflective coating 55 may be made of aluminum or silver or comprise these metals.
  • the reflective coating 55 may also be a dielectric
  • Corrosion protection or an anti-reflection coating include.
  • the component carrier 5 is a metal sheet, especially an aluminum sheet,
  • a thin, reflective and smooth silver layer or aluminum layer is vapor-deposited.
  • the carrier connecting means 35 is preferably an adhesive over which different thermal
  • Component carrier 5 can be compensated relative to each other. It can also serve as a heat sink, the component carrier 5. A cooling of the semiconductor chip 4 then takes place at least in addition via the electrical contact device 3 to the component carrier 5 and then in the lateral direction away from the semiconductor chip 4. To ensure adequate heat dissipation, in particular to surrounding air, a surface of the component carrier 5 may be greater than a surface of the chip carrier 2, seen in plan view. For example, the component carrier 5 is at least a factor of 1.5 or at least a factor of 2 or at least a factor of 4 larger than the chip carrier 2.
  • the carrier connecting means 35 is in particular an electrical
  • Carrier connection means 35 an additional, electrically insulating layer, such as a lacquer layer, in particular with a solder resist, are applied.
  • an additional, electrically insulating layer such as a lacquer layer, in particular with a solder resist
  • a radiation characteristic is specifically adjustable. This can be achieved in that the component carrier 5 has a non-planar upper side 50, differently than shown in FIG.
  • the filling 6 is, for example, a silicon filled with particles of titanium dioxide for the purpose of improving an outcoupling of light and for preventing it from being released Semiconductor chip 4 emitted radiation, which exits laterally from the semiconductor chip 4, to not provided with a reflective coating, the semiconductor chip 4 facing side surfaces of the component carrier 5 in the recess 54 passes.
  • Chip carrier 2 and not located on the component carrier 5, the component carrier 5, especially at the top 50 have a high reflectivity. It is due to the use of the component carrier 5 as a heat sink and light shaping cost savings achieved. Likewise, a cost savings through the use of printed circuit boards for the chip carrier 2, for example, instead of metal core boards or
  • FIG. 1 Another embodiment of the semiconductor device 1 is shown in FIG. On the component mounting side 27 are several connectors 7 for external electrical and
  • the chip carrier 2 is a printed circuit
  • the semiconductor chip 4 In the direction away from the chip carrier 2, the semiconductor chip 4 is followed by a conversion medium body 8, for example a ceramic tile, for example to produce green light. Close to the chip carrier 2, the semiconductor chip 4 is preferably all around from the white appearing, reflective
  • optional first filling 6a In the direction away from the chip carrier 2, the optional first filling 6a is followed by a preferably transparent, radiation-permeable second filling 6b, which surrounds the semiconductor chip 4, the
  • Conversion center body 8 and the bonding wire 33 can fully embed together with the optional first filling 6a.
  • the second filling 6b may be free from admixtures
  • a radiation mixer 92 and a radiation extractor 93 are arranged downstream of the semiconductor chip 4 and the component carrier 5, in the direction away from the chip carrier 2.
  • Radiation mixer 92, the radiation extractor 93, the second filling 6b and the component carrier 5 are optionally each column 91. It may be between the second filling 6b and the radiation extractor 93 is an optical
  • Connection means are located, with which the radiation extractor 93 may be attached to the filling 6b. Via the optical connection means, a refractive index jump between the filling 6b and the radiation extractor 93 can be reduced or avoided.
  • a plurality of the semiconductor chips 4 may be attached to the chip carrier 2, in a single recess 54 or in a plurality of recesses 54, so that
  • RGB module especially a red-green-blue module, short RGB module
  • the semiconductor device 1 preferably has a protection diode against electrostatic discharge damage, not in each case
  • the chip carrier 2 is formed by a metal core board, in particular provided with conductor tracks on both sides.
  • the chip mounting side 20 are several of
  • Semiconductor chips 4 are surrounded all around by the appearing white filling 6 and embedded in the filling 6.
  • an unillustrated solder resist for optical adjustment when attaching the component carrier 5 is present.
  • one or more electrical contact surfaces 38 for example solder pads, for external electrical contacting of the semiconductor component 1 are located on the chip carrier 2.
  • the semiconductor component 1 has an attachment for the semiconductor component 1
  • Chip carrier 2 preferably has attachment devices 39, via which semiconductor device 1 can be screwed to an external carrier, for example.
  • the semiconductor component 1 mechanically supporting and supporting component is in
  • the component carrier 5 is designed as a round disc in which the circular recess 54 is formed.
  • the optical component 94 is attached, which is a conversion medium body 8 or also can act around a lens. If the optical component 94 is designed as a conversion medium body 8 at the same time, the conversion medium body 8 has, for example, a high scatter proportion, for example of at least 40% or at least 50%. Through the conversion medium body 8 is then a high proportion of the radiation back to the top 50 of the
  • Component carrier 5 reflected.
  • the optical element 54 is formed dome-shaped and is spaced from the chip carrier 2, the semiconductor chips 4 and the filling. 6
  • the semiconductor component 1 has a plurality of the chip carriers 2, to which, for example, one of the semiconductor chips 4 is attached in each case.
  • Each of the chip carrier 2 is assigned one of the recesses 54.
  • a plurality of component carrier 50 are on the
  • the component carriers 5 have, for example, oblique side surfaces in the recess 54, in order to serve for beam shaping of the radiation emitted by the semiconductor chip 4. Such oblique side surfaces can also be present in all other embodiments. Other than shown, it is also possible that the
  • Component carrier 5 is integrally formed and / or that the semiconductor chips 4 protrude from the recess 54,
  • a filling or optical components 91, 92, 93, 94, as shown in connection with FIGS. 2 and 3, can also be found in FIG the embodiments of Figures 1, 4 and / or 5 be present.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das optoelektronische Halbleiterbauteil (1) mindestens einen Chipträger (2) mit elektrischen Kontakteinrichtungen (3) sowie mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip (4), der zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet ist und der auf dem Chipträger (2) mechanisch und elektrisch angebracht ist. Ein Bauteilträger (5) ist an dem Chipträger (2) befestigt. Der Halbleiterchip (4) befindet sich in einer Ausnehmung (54) des Bauteilträgers (5). Der Bauteilträger (5) ist elektrisch von dem Chipträger (2) und dem Halbleiterchip (4) isoliert. Es ist der Bauteilträger (5) aus einem Metall oder einer Metalllegierung geformt. An einer dem Chipträger (2) abgewandten Oberseite (50) ist der Bauteilträger (5) mit einer reflektierenden Beschichtung (55) versehen.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauteil anzugeben, bei dem ein optoelektronischer Halbleiterchip thermisch und elektrisch effizient angeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Chipträger. Bei dem Chipträger handelt es sich beispielsweise um eine
Leiterplatte. Beispielsweise ist der Chipträger aus einer Platine, insbesondere einer Metallkernplatine, geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Chipträger elektrische Kontakteinrichtungen. Die elektrischen
Kontakteinrichtungen sind beispielsweise als Leiterbahnen oder als elektrische Kontaktflächen, etwa zum Anbringen externer elektrischer Kontakte mittels Lötens, ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere optoelektronische
Halbleiterchips auf. Der mindestens eine Halbleiterchip ist zu einer Strahlungserzeugung im Betrieb des
Halbleiterbauteils eingerichtet. Beispielsweise erzeugt der Halbleiterchip im Betrieb ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht und/oder nahinfrarote Strahlung. Bevorzugt handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Leuchtdiode oder um eine Laserdiode . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine optoelektronische Halbleiterchip auf dem mindestens einen Chipträger mechanisch und elektrisch angebracht. Mechanisch angebracht kann bedeuten, dass sich der Halbleiterchip im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils nicht von dem Chipträger löst. Über den Chipträger, insbesondere ausschließlich über den Chipträger, ist der zumindest eine optoelektronische Halbleiterchip bestrombar und elektrisch ansteuerbar . Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Bauteilträger. Der mindestens eine Bauteilträger ist an dem Chipträger
befestigt, sodass sich im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Bauteilträger nicht von dem Chipträger löst. Der
Bauteilträger berührt den mindestens einen Halbleiterchip bevorzugt nicht. Der Bauteilträger kann eine einzige, mechanisch zusammenhängende Einheit sein, wie auch der
Chipträger . Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der Halbleiterchip in einer Ausnehmung des Bauteilträgers.
Insbesondere ist der Halbleiterchip ringsum von einem
Material des Bauteilträgers in einer geschlossenen Linie umgeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bauteilträger elektrisch von dem Chipträger und dem Halbleiterchip
isoliert. Es besteht dann im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils kein Kurzschluss zwischen dem Bauteilträger und dem Chipträger oder dem Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bauteilträger aus einem Metall oder einer Metalllegierung geformt.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Bauteilträger um eine Aluminiumfolie oder um ein Aluminiumblech. Ebenso kann ein Stahlblech oder ein Edelstahlblech zum Einsatz kommen. Auch kann eine Kunststofffolie, gefüllt oder hochgefüllt mit einer Beimengung, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, verwendet werden, insbesondere wenn der Bauteilträger zur Kühlung und/oder als Kühlkörper eingesetzt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bauteilträger zumindest an einer dem Chipträger abgewandten Oberseite mit einer reflektierenden Beschichtung versehen. Bei der
reflektierenden Beschichtung handelt es sich beispielsweise um eine Aluminiumschicht, eine Silberschicht oder um einen so genannten Bragg-Spiegel mit einer Schichtenfolge mit
Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex. Es kann die gesamte Oberseite des Bauteilträgers mit der reflektierenden Beschichtung versehen sein oder auch nur ein Teil, beispielsweise mindestens 50 % oder mindestens 75 %. Der Begriff reflektierende Beschichtung kann bedeuten, dass eine Reflektivität für von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung, beispielsweise über den relevanten Spektralbereich gemittelt, mindestens 90 % oder mindestens 93 % oder
mindestens 95 % beträgt. Mittels der reflektierenden
Beschichtung ist eine Reflektivität des Bauteilträgers, im Vergleich zu einem Basismaterial des Bauteilträgers,
beispielsweise um mindestens fünf Prozentpunkte oder um mindestens acht Prozentpunkte gesteigert. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das optoelektronische Halbleiterbauteil mindestens einen
Chipträger mit elektrischen Kontakteinrichtungen sowie mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, der zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet ist und der auf dem Chipträger mechanisch und elektrisch angebracht ist. Ein Bauteilträger ist an dem Chipträger befestigt. Der
Halbleiterchip befindet sich in einer Ausnehmung des
Bauteilträgers. Der Bauteilträger ist elektrisch von dem Chipträger und dem Halbleiterchip isoliert. Es ist der
Bauteilträger aus einem Metall oder einer Metalllegierung geformt. An einer dem Chipträger abgewandten Oberseite ist der Bauteilträger mit einer reflektierenden Beschichtung versehen.
An eine Montageplattform für einen optoelektronischen
Halbleiterchip, insbesondere für Leuchtdiodenchips, sind eine Reihe von Anforderungen gestellt. So ist eine elektrische Verdrahtung zu ermöglichen, insbesondere ist eine Anode, eine Kathode und optional ein Schutz vor Schäden durch
elektrostatische Entladungen zu realisieren. Ferner ist eine thermische Anbindung an einer Wärmesenke mit einem möglichst geringen Wärmewiderstand angestrebt. Über optische Elemente, die an der Montageplattform angebracht sind oder die durch die Montageplattform gebildet sind, ist eine hohe
Lichtauskoppeleffizienz aus dem Bauteil heraus, bevorzugt mit einer definierten Abstrahlcharakteristik, zu erzielen. Ferner sind kosteneffiziente Materialien und Herstellungsprozesse bevorzugt.
Einige Möglichkeiten, eine Montageplattform für
Leuchtdiodenchips bereitzustellen besteht darin, einen Leiterrahmen zu umgießen und in eine Ausnehmung dieses
Vergusses einen Leuchtdiodenchip zu montieren und die
Ausnehmung mit einem weiteren Vergussmaterial zu versehen. Ebenso besteht eine Möglichkeit zur Schaffung einer
Montageplattform darin, einen Keramikträger, etwa basierend auf Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, mit einem
Halbleiterchip zu versehen und hierauf einen Verguss
anzubringen. Ebenso kann auf Metallkernplatinen ein
Leuchtdiodenchip sowie ein Vergusskörper, etwa als Linse geformt, angebracht werden. Auch können reflektierende Träger Verwendung finden, insbesondere bei Leuchtdiodenchips mit einem strahlungsdurchlässigen Substrat, etwa aus Saphir.
Bei dem angegebenen Halbleiterbauteil wird der reflektierende Bauteilträger eingesetzt, in dessen Ausnehmungen
Halbleiterchips angebracht sind. Als Chipträger wird
bevorzugt eine gedruckte Leiterplatte oder englisch Printed Circuit Board, kurz PCB, eine Metallkernplatine oder englisch Metal Core Board, kurz MCB, eine flexible Leiterplatte, ein so genanntes QFN oder englisch Quad Fiat No Leaded Package, oder ein Keramikträger verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der
Bauteilträger, in Richtung weg von dem Chipträger, den
Halbleiterchip. Insbesondere überragt der Bauteilträger den Halbleiterchip ringsum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Halbleiterchip direkt an dem Chipträger angebracht. Dies kann bedeuten, dass sich zwischen dem Halbleiterchip und dem
Chipträger lediglich ein Verbindungsmittel wie ein Kleber oder ein Lot befindet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen dem Halbleiterchip und dem Chipträger keine zusätzliche reflektierende Schicht. Mit anderen Worten ist dann der
Chipträger nicht mit einer reflektierenden Beschichtung, etwa aus Aluminium oder aus Silber, versehen. Eine dem
Halbleiterchip zugewandte Chipmontageseite weist dann eine vergleichsweise geringe Reflektivität auf. Beispielsweise ist der Halbleiterchip unmittelbar auf einem Leiterbahnen oder auf elektrischen Kontaktflächen aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung angebracht. Eine Reflektivität der
Chipmontageseite des Chipträgers liegt, insbesondere für blaues Licht etwa bei 480 nm, dann zum Beispiel bei höchstens 85 % oder bei höchstens 75 %. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bauteilträger an den Chipträger angeklebt. Über eine Klebeverbindung ist eine elektrische Isolation zwischen dem Bauteilträger und dem Chipträger realisierbar. Alternativ ist es möglich, dass eine Verbindungsmittelfreie Verbindung zwischen dem Bauteilträger und dem Chipträger vorliegt, etwa über ein Anformen über ein Spritzen oder ein Pressen oder durch eine Verbindungstechnik wie Reibschweißen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der
Bauteilträger und der Chipträger einander zugewandte
Begrenzungsflächen auf, die im Rahmen der
Herstellungstoleranzen eben und planar geformt sind.
Insbesondere durchdringen sich der Bauteilträger und der Chipträger nicht gegenseitig und greifen nicht ineinander. Es ist dann keine Verzahnung zwischen dem Bauteilträger und dem Chipträger ausgebildet. Für viele Anwendungen ist eine bestimmte elektrische
Durchschlagsfestigkeit für die elektrische Isolation zwischen dem Bauteilträger und dem Chipträger erforderlich. Bei
Klebstoffen besteht eine Gefahr darin, dass aufgrund von Dickenschwankungen oder Lunkern diese Durchschlagsfestigkeit nicht unbedingt an allen Klebestellen garantiert werden kann. Um die Durchschlagsfestigkeit zu verbessern, können der
Bauteilträger oder/und der Chipträger mit einer
dielektrischen Beschichtung versehen werden, bevor der
Bauteilträger und der Chipträger zusammen gefügt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Bauteilträger eine Dicke von mindestens 100 μιη oder von mindestens 150 μιη auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke des
Bauteilträgers bei höchstens 750 μιη oder bei höchstens 500 μιη oder bei höchstens 350 μιη. Der Bauteilträger kann also vergleichsweise dünn gestaltet sein. Es ist möglich, dass der Bauteilträger aus dem metallischen Basismaterial und der reflektierenden Beschichtung besteht und keine weiteren
Komponenten aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Dicke des Chipträgers mindestens 200 μιη oder mindestens 500 μιη.
Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke des Chipträgers bei höchstens 5 mm oder bei höchstens 3 mm oder bei höchstens 1 , 5 mm .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich in der oder in zumindest einer der Ausnehmungen des Bauteilträgers genau ein Halbleiterchip. Sind mehrere Ausnehmungen
vorhanden, so ist bevorzugt jede der Ausnehmungen mit genau einem der Halbleiterchips bestückt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Seitenwand der Ausnehmung einen Abstand zu dem Halbleiterchip von höchstens 250 ym oder von höchstens 150 ym oder von höchstens 100 ym auf. Mit anderen Worten ist eine Größe der Ausnehmung, in Draufsicht gesehen, einer Größe des Halbleiterchips ähnlich. Der Abstand wird insbesondere an der und in einer Ebene mit der Chipmontageseite bestimmt. Es kann die
Ausnehmung vollständig umlaufend den angegebenen Abstand zu dem Halbleiterchip aufweisen, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil mehrere der Chipträger auf. Jeder der
Chipträger ist dann mit einem oder mit mehreren der
optoelektronischen Halbleiterchips versehen. Die
Halbleiterchips weisen bevorzugt allesamt in dieselbe
Richtung und weisen im Rahmen der Herstellungstoleranzen die gleiche Hauptemissionsrichtung auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Chipträger über den genau einen Bauteilträger mechanisch miteinander verbunden und sind an dem genau einen Bauteilträger
angebracht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die mehreren
Chipträger innerhalb des Halbleiterbauteils elektrisch miteinander verbunden. Entsprechende elektrische Verbindungen können an dem Bauteilträger verlegt sein. In diesem Fall kann das Halbleiterbauteil genau zwei Kontaktflächen zu einer externen elektrischen Kontaktierung aufweisen. Es ist
möglich, dass die Chipträger nicht einzeln und nicht
unabhängig voneinander elektrisch zu kontaktieren sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Ausnehmung, in der sich der Halbleiterchip befindet, teilweise oder
vollständig mit einer oder mit mehreren Füllungen ausgefüllt. Bei den Füllungen kann es sich um ein Matrixmaterial, etwa aus einem Silikon oder einem Epoxid, handeln, in das
bevorzugt Partikel zur Einstellung von optischen
Eigenschaften beigegeben sind. Dies kann, falls mehrere
Füllungen vorliegen, auf alle Füllungen oder auf zumindest eine der Füllungen zutreffen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind dem Bauteilträger zugewandte Seitenflächen des Halbleiterchips und/oder dem Halbleiterchip zugewandte Seitenflächen des Bauteilträgers teilweise oder ganzflächig von der oder von den Füllungen bedeckt. Ein Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Bauteilträger kann, in Draufsicht gesehen, vollständig von der mindestens einen Füllung ausgefüllt sein. Die Füllung kann durchgehend von dem Bauteilträger zu dem Halbleiterchip reichen. Es kann die Füllung den Halbleiterchip, in
Draufsicht auf die Oberseite gesehen, ringsum und durchgehend umgeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Füllung oder ist mindestens eine der Füllungen strahlungsundurchlässig gestaltet. Bevorzugt ist die Füllung reflektierend
ausgeformt. Die Füllung kann einem Betrachter weiß
erscheinen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform reicht die Füllung oder reicht mindestens eine der Füllungen in Richtung weg von dem Chipträger mindestens bis zur Hälfte des Halbleiterchips. Insbesondere kann die Füllung bis zu einer dem Chipträger abgewandten Strahlungshauptseite des Halbleiterchips reichen. Die Füllung oder mindestens eine der Füllungen bedeckt die Strahlungshauptseite des Halbleiterchips bevorzugt nicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die elektrische Kontakteinrichtung des Chipträgers eine oder mehrere
Leiterbahnen. Die mindestens eine Leiterbahn oder zumindest eine der Leiterbahnen befindet sich stellenweise oder auch vollständig zwischen dem Chipträger und dem Bauteilträger. Es ist möglich, dass die Leiterbahn und/oder die elektrische Kontakteinrichtung den Bauteilträger nicht berühren.
Insbesondere befindet sich zwischen der elektrischen
Kontakteinrichtung und dem Bauteilträger die Klebeverbindung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Stecker auf. Der
zumindest eine Stecker ist zu einer externen elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils eingerichtet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der
Stecker an einer dem Bauteilträger abgewandten
Bauteilmontageseite des Chipträgers oder an zumindest einem der Chipträger. Über einen solchen Stecker ist das
Halbleiterbauteil elektrisch und/oder mechanisch effizient an einen externen Träger montierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die das
Halbleiterbauteil tragende Komponente der Bauteilträger. Mit anderen Worten ist dann der Bauteilträger die das
Halbleiterbauteil mechanisch stützende und stabilisierende Komponente. Es ist der Bauteilträger dann bevorzugt
mechanisch selbsttragend und es verbiegt sich der
Bauteilträger und hiermit das Halbleiterbauteil im bestimmungsgemäßen Gebrauch bevorzugt nicht oder nicht signifikant. In diesem Fall ist es möglich, dass das
Halbleiterbauteil ohne den Bauteilträger nicht mechanisch stabil ist.
Entsprechendes kann gelten, falls anstelle des Bauteilträgers der Chipträger die das Halbleiterbauteil tragende Komponente ist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der
Bauteilträger stellenweise oder ringsum den Chipträger, in Draufsicht auf die Oberseite gesehen. Ein mittlerer
Durchmesser des Bauteilträgers kann dann größer sein als ein mittlerer Durchmesser des Chipträgers. Entsprechendes kann umgekehrt gelten, sodass der Chipträger dann den
Bauteilträger stellenweise oder ringsum überragt. Alternativ hierzu können der Bauteilträger und der Chipträger in
lateraler Richtung bündig abschließen, sodass der
Bauteilträger und der Chipträger dann im Rahmen der
Herstellungstoleranzen gleiche laterale Abmessungen aufweisen und beispielsweise deckungsgleich sind.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil 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 bis 5 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 dargestellt. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Chipträger 2 mit einer Bauteilmontageseite 27 und mit einer Chipmontageseite 20. An der Chipmontageseite 20 befinden sich elektrische
Kontakteinrichtungen 3 in Form von Leiterbahnen. Über ein Chipverbindungsmittel 34 ist ein optoelektronischer
Halbleiterchip 4, bevorzugt ein Leuchtdiodenchip, an dem Chipträger 2 mechanisch und elektrisch befestigt. Von einer dem Chipträger 2 abgewandten Strahlungshauptseite 40 des Halbleiterchips 4 reicht ein Bonddraht 33 zu der elektrischen Kontakteinrichtung 3.
Der Halbleiterchip 4 befindet sich in einer Ausnehmung 54 eines Bauteilträgers 5. An einer dem Chipträger 2 abgewandten Oberseite 50 des Bauteilträgers 5 ist eine reflektierende Beschichtung 55 angebracht.
In der Ausnehmung 54 ist der Halbleiterchip 4 in Draufsicht auf die Oberseite 50 ringsum von einer Füllung 6 umgeben, die in Richtung weg von dem Chipträger 2 bis zur
Strahlungshauptseite 40 einerseits und zur Oberseite 50 des Bauteilträgers 5 andererseits reicht und den Halbleiterchip 4 ringsum einstückig umgibt. Der Bauteilträger 5 ist über ein Trägerverbindungsmittel 35, bevorzugt ein Kleber, an derselben Seite des Chipträgers 2 befestigt wie der Halbleiterchip 4. Die Chipträger 2 und/oder die Bauteilträger 5 sind jeweils flach und scheibenförmig oder plättchenförmig gestaltet. Die Hauptseiten des
Chipträgers 2 sowie des Bauteilträgers 5 verlaufen jeweils in einer Ebene und sind näherungsweise parallel zueinander orientiert .
Bei dem Chipverbindungsmittel 34 handelt es sich zum Beispiel um ein Lot oder um einen Kleber. Ebenso kann eine Gold-Gold- Verbindung, englisch gold-gold-interconnect oder kurz GGI, Verwendung finden, speziell falls es sich bei dem
Halbleiterchip um einen Flip-Chip handelt. Anstelle des
Bonddrahts 33 kann auch eine planare Kontaktierung oder ein Bändchenbonden Verwendung finden. Bevorzugt werden die
Halbleiterchips 4 nach einem Anbringen auf dem Chipträger 2 getestet. Werden mehrere der Halbleiterchips 4 auf einem Trägerverbund aufgebracht, so ist es möglich, dass
insbesondere nach dem Testen der Trägerverbund zu den
einzelnen Chipträgern 2 vereinzelt wird.
Die Ausnehmungen 54 in dem Bauteilträger 5 werden
beispielsweise durch eine spanende Verarbeitung wie Fräsen oder Schleifen, durch ein Erodieren, ein Stanzen, ein Ätzen oder eine Laserbearbeitung erzeugt. Die reflektierende
Beschichtung 55 wird beispielsweise durch eine physikalische Gasphasenabscheidung, englisch: physical vapor deposition oder kurz PVD, an der Oberseite 50 angebracht. Die
reflektierende Beschichtung 55 kann aus Aluminium oder Silber bestehen oder diese Metalle umfassen. Die reflektierende Beschichtung 55 kann auch einen dielektrischen
Korrosionsschutz oder eine Anti-Reflexionsbeschichtung umfassen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bauteilträger 5 um ein Metallblech, speziell ein Aluminiumblech,
beispielsweise mit einer Dicke von ungefähr 200 μιτι, auf das eine dünne, reflektierende und glatte Silberschicht oder Aluminiumschicht aufgedampft ist.
Bei dem Trägerverbindungsmittel 35 handelt es sich bevorzugt um einen Kleber, über den unterschiedliche thermische
Ausdehnungskoeffizienten des Chipträgers 2 und des
Bauteilträgers 5 relativ zueinander kompensiert werden können. Es kann der Bauteilträger 5 auch als Kühlkörper dienen. Eine Entwärmung des Halbleiterchips 4 erfolgt dann zumindest zusätzlich über die elektrische Kontakteinrichtung 3 hin zu dem Bauteilträger 5 und anschließend in lateraler Richtung weg von dem Halbleiterchip 4. Um eine hinreichende Wärmeabfuhr insbesondere an umgebende Luft zu gewährleisten, kann eine Fläche des Bauteilträgers 5 größer sein als eine Fläche des Chipträgers 2, in Draufsicht gesehen. Zum Beispiel ist der Bauteilträger 5 um mindestens einen Faktor 1,5 oder mindestens einen Faktor 2 oder mindestens einen Faktor 4 größer als der Chipträger 2. Bei dem Trägerverbindungsmittel 35 handelt es sich insbesondere um einen elektrisch
isolierenden Wärmeleitkleber. Zusätzlich zu dem
Trägerverbindungsmittel 35 kann eine zusätzliche, elektrisch isolierende Schicht, etwa eine Lackschicht insbesondere mit einem Lötstopplack, angewendet werden. Anders als dargestellt ist es möglich, dass über die
reflektierende Beschichtung 55 eine Abstrahlcharakteristik gezielt einstellbar ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Bauteilträger 5 eine nicht ebene Oberseite 50 aufweist, anders als in Figur 1 gezeigt.
Bei der Füllung 6 handelt es sich zum Beispiel um ein mit etwa Titandioxidpartikeln gefülltes Silikon zur Verbesserung einer Lichtauskopplung und um zu verhindern, dass von dem Halbleiterchip 4 emittierte Strahlung, die seitlich aus dem Halbleiterchip 4 austritt, zu nicht mit einer reflektierenden Beschichtung versehenen, dem Halbleiterchip 4 zugewandten Seitenflächen des Bauteilträgers 5 in der Ausnehmung 54 gelangt.
Durch die reflektierende Beschichtung 55 sind ein erhöhter Lichtstrom und eine erhöhte Lichtauskoppeleffizienz bei dem Halbleiterbauteil 1 erzielbar. Da sich elektrische
Leiterbahnen und elektrische Kontakteinrichtungen 3 an dem
Chipträger 2 und nicht an dem Bauteilträger 5 befinden, kann der Bauteilträger 5 speziell an der Oberseite 50 eine hohe Reflektivität aufweisen. Es ist aufgrund des Einsatzes des Bauteilträgers 5 als Kühlkörper und zur Lichtformung eine Kostenersparnis erzielbar. Ebenso ist eine Kostenersparnis durch die Verwendung von gedruckten Leiterplatten für den Chipträger 2 etwa anstelle von Metallkernplatinen oder
Keramiken erreichbar. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 ist in Figur 2 gezeigt. An der Bauteilmontageseite 27 befinden sich mehrere Stecker 7 zur externen elektrischen und
mechanischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1. Über eine elektrische Durchkontaktierung 37 durch den Chipträger 2 hindurch sind Leiterbahnen 3 an der Bauteilmontage 27 mit Leiterbahnen 3 an der Chipmontageseite 20 elektrisch
verbunden. Wärmeleitpfade P verlaufen über die Leiterbahnen 3 an der Chipmontageseite 20 hin zu dem Bauteilträger 5. Bei dem Chipträger 2 handelt es sich um eine gedruckte
Leiterplatte.
In Richtung weg von dem Chipträger 2 ist dem Halbleiterchip 4 ein Konversionsmittelkörper 8 nachgeordnet, beispielsweise ein Keramikplättchen, etwa zur Erzeugung von grünem Licht. Nahe an dem Chipträger 2 ist der Halbleiterchip 4 ringsum bevorzugt von der weiß erscheinenden, reflektierenden
optionalen ersten Füllung 6a umgeben. In Richtung weg von dem Chipträger 2 folgt der optionalen ersten Füllung 6a eine bevorzugt klarsichtige, strahlungsdurchlässige zweite Füllung 6b nach, die den Halbleiterchip 4, den
Konversionsmittelkörper 8 sowie den Bonddraht 33 zusammen mit der optionalen ersten Füllung 6a vollständig einbetten kann. Die zweite Füllung 6b kann frei von Beimengungen wie
streuenden Partikeln sein.
Optional sind dem Halbleiterchip 4 sowie dem Bauteilträger 5, in Richtung weg von dem Chipträger 2, ein Strahlungsmischer 92 und ein Strahlungsextraktor 93 nachgeordnet. Diese
Komponenten können auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Zwischen dem
Strahlungsmischer 92, dem Strahlungsextraktor 93, der zweiten Füllung 6b und dem Bauteilträger 5 befinden sich optional jeweils Spalte 91. Es kann sich zwischen der zweiten Füllung 6b und dem Strahlungsextraktor 93 ein optisches
Verbindungsmittel befinden, mit dem der Strahlungsextraktor 93 an der Füllung 6b angebracht sein kann. Über das optische Verbindungsmittel ist ein Brechungsindexsprung zwischen der Füllung 6b und dem Strahlungsextraktor 93 verringerbar oder vermeidbar .
Anders als dargestellt können an dem Chipträger 2, in einer einzigen Ausnehmung 54 oder in mehreren Ausnehmungen 54, mehrere der Halbleiterchips 4 angebracht sein, sodass
insbesondere ein Rot-Grün-Blau-Modul, kurz RGB-Modul,
realisiert sein kann. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen weist das Halbleiterbauteil 1 bevorzugt eine Schutzdiode gegen Schäden durch elektrostatische Entladungen auf, jeweils nicht
gezeichnet. Sind mehrere elektrisch separat ansteuerbare Halbleiterchips 4 vorhanden, so können auch mehrere solche Schutzdioden Verwendung finden.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1, wie in Figur 3 gezeigt, ist der Chipträger 2 durch eine insbesondere beidseitig mit Leiterbahnen versehene Metallkernplatine gebildet. An der Chipmontageseite 20 sind mehrere der
Halbleiterchips 4 angeklebt und drahtkontaktiert . Die
Halbleiterchips 4 sind ringsum von der weiß erscheinenden Füllung 6 umgeben und in die Füllung 6 eingebettet. Optional ist ein nicht dargestellter Lötstopplack zu einer optischen Justage bei einem Anbringen der Bauteilträger 5 vorhanden.
Ferner befinden sich an dem Chipträger 2 eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen 38, beispielsweise Lötpads, zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1. Zu einer Befestigung des Halbleiterbauteils 1 weist der
Chipträger 2 bevorzugt Befestigungsvorrichtungen 39 auf, über die das Halbleiterbauteil 1 an einen externen Träger zum Beispiel anschraubbar ist. Die das Halbleiterbauteil 1 mechanisch tragende und stützende Komponente ist im
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 der Chipträger 2, der insbesondere eine Aluminium-Metallkernplatine mit einer Dicke von ungefähr 1,1 mm ist. Der Bauteilträger 5 ist als runde Scheibe gestaltet, in der die kreisförmige Ausnehmung 54 geformt ist. Auf dem
Bauteilträger 5 ist die optische Komponente 94 angebracht, bei der es sich um einen Konversionsmittelkörper 8 oder auch um eine Linse handeln kann. Ist die optische Komponente 94 gleichzeitig als Konversionsmittelkörper 8 gestaltet, so weist der Konversionsmittelkörper 8 zum Beispiel einen hohen Streuanteil auf, etwa von mindestens 40 % oder von mindestens 50 %. Durch den Konversionsmittelkörper 8 wird dann ein hoher Anteil der Strahlung zurück zur Oberseite 50 des
Bauteilträgers 5 reflektiert. Bei Verwendung eines solchen streuenden Konversionsmittelkörpers 8 ist durch die
reflektierende Beschichtung 55 eine Lichtauskoppeleffizienz des Halbleiterbauteils 1 steigerbar. Das optische Element 54 ist kuppeiförmig ausgebildet und ist beabstandet von dem Chipträger 2, den Halbleiterchips 4 sowie der Füllung 6.
Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 4 angegeben, weist das Halbleiterbauteil 1 mehrere der Chipträger 2 auf, auf die beispielsweise jeweils einer der Halbleiterchips 4 angebracht ist. Jedem der Chipträger 2 ist eine der Ausnehmungen 54 zugeordnet . Gemäß Figur 5 sind mehrere Bauteilträger 50 auf dem
Chipträger 2 angebracht. Die Bauteilträger 5 weisen in der Ausnehmung 54 beispielsweise schräge Seitenflächen auf, um zu einer Strahlformung der vom Halbleiterchip 4 emittierten Strahlung zu dienen. Solche schrägen Seitenflächen können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Anders als dargestellt ist es auch möglich, dass der
Bauteilträger 5 einstückig ausgebildet ist und/oder dass die Halbleiterchips 4 aus der Ausnehmung 54 herausragen,
abweichend von der Darstellung in Figur 5.
Eine Füllung oder optische Komponenten 91, 92, 93, 94, wie in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 gezeigt, können auch bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 4 und/oder 5 vorhanden sein.
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, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, 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 102012110774.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit
- mindestens einem Chipträger (2) mit elektrischen Kontakteinrichtungen (3) ,
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (4), der zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet ist und der auf dem Chipträger (2) mechanisch und
elektrisch angebracht ist, und
- einem Bauteilträger (5), an dem der Chipträger (2) befestigt ist,
wobei
- sich der Halbleiterchip (4) in einer Ausnehmung (54) des Bauteilträgers (5) befindet,
- der Bauteilträger (5) elektrisch von dem Chipträger (2) und dem Halbleiterchip (4) isoliert ist, und
- der Bauteilträger (5) aus einem Metall oder einer Metalllegierung geformt ist und an einer dem Chipträger (2) abgewandten Oberseite (50) mit einer
reflektierenden Beschichtung (55) versehen ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Bauteilträger (5) , in Richtung weg von dem Chipträger (2), den Halbleiterchip (4) überragt und in Draufsicht auf die Oberseite (50) gesehen ringsum umgibt .
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Chipträger (2) eine Leiterplatte oder eine Metallkernplatine ist,
wobei der mindestens eine Halbleiterchip (4) direkt an dem Chipträger (2) angebracht ist und sich zwischen dem Halbleiterchip (4) und dem Chipträger (2) keine
zusätzliche reflektierende Schicht befindet.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Bauteilträger (5) an den Chipträger (2) angeklebt ist, wobei sich der Bauteilträger (5) und der Chipträger (2) nicht gegenseitig durchdringen oder ineinander greifen.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine Dicke des Bauteilträgers (5) zwischen einschließlich 100 ym und 500 ym liegt.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich genau ein Halbleiterchip (4) in der
Ausnehmung (34) des Bauteilträgers (45) befindet, wobei eine Seitenwand der Ausnehmung (34) umlaufend höchstens 150 ym von dem Halbleiterchip (4) entfernt ist .
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das mehrere der Chipträger (2) mit je mindestens einem der Halbleiterchips (4) umfasst, die an dem genau einen Bauteilträger (5) angebracht sind und die über den Bauteilträger (5) mechanisch miteinander verbunden sind .
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch, bei dem die Chipträger (2) innerhalb des
Halbleiterbauteils (1) elektrisch miteinander verbunden sind .
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Ausnehmung, in der sich der Halbleiterchip (4) befindet, mindestens teilweise mit einer Füllung (6) ausgefüllt ist, sodass dem Bauteilträger (5) zugewandte Seitenflächen des Halbleiterchips (4) und dem Halbleiterchip (4) zugewandte Seitenflächen des Bauteilträgers (5) zumindest teilweise von der Füllung (6) bedeckt sind.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Füllung (6) strahlungsundurchlässig und reflektierend gestaltet ist und in Richtung weg von dem Chipträger (2) bis mindestens zur Hälfte des
Halbleiterchips (4) reicht.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die elektrische Kontakteinrichtung (3)
mindestens eine Leiterbahn umfasst, die sich zwischen dem Chipträger (2) und dem Bauteilträger (5) befindet.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das ferner einen Stecker (7) zu einer externen
elektrischen Verbindung umfasst,
wobei sich der Stecker (7) an einer dem Bauteilträger (5) abgewandten Seite (27) des mindestens einen
Chipträgers (2) befindet.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die das Halbleiterbauteil (1) tragende
Komponente der Bauteilträger (5) ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die das Halbleiterbauteil (1) tragende
Komponente der Chipträger (2) ist.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Bauteilträger (5) den Chipträger (2) überragt, in Draufsicht auf die Oberseite (50) gesehen.
PCT/EP2013/072946 2012-11-09 2013-11-04 Optoelektronisches halbleiterbauteil Ceased WO2014072256A1 (de)

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US (1) US9608172B2 (de)
DE (1) DE102012110774A1 (de)
WO (1) WO2014072256A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105221954A (zh) * 2014-06-27 2016-01-06 日亚化学工业株式会社 发光装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013112886A1 (de) * 2013-11-21 2015-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen und optoelektronisches Halbleiterbauelement
WO2016009088A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Koninklijke Philips N.V. Light emitting diodes and reflector
DE102015108345A1 (de) 2015-05-27 2016-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen und optoelektronisches Halbleiterbauteil
CN205809778U (zh) * 2016-05-31 2016-12-14 京东方科技集团股份有限公司 移动显示设备
DE102016125909A1 (de) * 2016-12-30 2018-07-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bauteil und Anschlussträger
DE102018111791A1 (de) 2018-05-16 2019-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
CN111341750B (zh) * 2018-12-19 2024-03-01 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 包括有导电基部结构的部件承载件及制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040079957A1 (en) * 2002-09-04 2004-04-29 Andrews Peter Scott Power surface mount light emitting die package
US20080203416A1 (en) * 2007-02-22 2008-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha Surface mounting type light emitting diode and method for manufacturing the same
US20110309404A1 (en) * 2010-08-09 2011-12-22 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and lighting system having the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10237084A1 (de) * 2002-08-05 2004-02-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiterrahmens und Verfahren zum Herstellen eines oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements
US7300182B2 (en) * 2003-05-05 2007-11-27 Lamina Lighting, Inc. LED light sources for image projection systems
WO2005067063A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-21 Asetronics Ag Arrangement with a light emitting device on a substrate
DE102009042479A1 (de) * 2009-09-24 2011-03-31 Msg Lithoglas Ag Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem Bauelement auf einem Trägersubstrat und Anordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges und Halbzeug
DE102010027253B4 (de) 2010-07-15 2022-05-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102011011139B4 (de) * 2011-02-14 2023-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung zumindest eines optoelektronischen Halbleiterbauelements und optoelektronisches Halbleiterbauelement
AT14124U1 (de) * 2012-02-13 2015-04-15 Tridonic Jennersdorf Gmbh LED-Modul mit Flächenverguß
DE102012101463A1 (de) * 2012-02-23 2013-08-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und derart hergestelltes optoelektronisches Bauelement
TWI540709B (zh) * 2012-12-28 2016-07-01 群豐科技股份有限公司 光電封裝體及其製造方法
DE102013106689B4 (de) * 2013-06-26 2022-02-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102013212928A1 (de) * 2013-07-03 2015-01-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
DE102014101804A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040079957A1 (en) * 2002-09-04 2004-04-29 Andrews Peter Scott Power surface mount light emitting die package
US20080203416A1 (en) * 2007-02-22 2008-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha Surface mounting type light emitting diode and method for manufacturing the same
US20110309404A1 (en) * 2010-08-09 2011-12-22 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and lighting system having the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105221954A (zh) * 2014-06-27 2016-01-06 日亚化学工业株式会社 发光装置
EP2963685A1 (de) * 2014-06-27 2016-01-06 Nichia Corporation Lichtemittierende vorrichtung
US9627598B2 (en) 2014-06-27 2017-04-18 Nichia Corporation Light emitting device
US10141491B2 (en) 2014-06-27 2018-11-27 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device

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