WO2014127953A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic semiconductor component according to claim 1 and to a method for producing an optoelectronic semiconductor component according to claim 15.
  • German priority application DE 10 2013 202 904.7 which explicitly forms part of the disclosure of the present application also describes an optoelectronic semiconductor component and a method for producing an op ⁇ toelektronischen semiconductor device.
  • Optoelectronic semiconductor devices have in the prior art housings that perform multiple functions. These include the provision of electrical terminals for optoelectronic semiconductor chips of the optoelectronic semiconducting ⁇ terbaumaschine, providing appropriate mounting interfaces ⁇ , for example for surface mounting according to ei ⁇ nem SMT method, and the mechanical connection of the individual components of the semiconductor devices. In addition to the optoe ⁇ lektronischen semiconductor chip also an ESD protection diode comprising of protection chip is integrated frequently that protects the op ⁇ toelektronische semiconductor device from being damaged by electrostatic discharge. Because of the large number of functions to be performed, the housings of conventional optoelectronic semiconductor components represent a significant cost factor.
  • a method is for manufacturing len of an optoelectronic semiconductor component known to be located in the optoelectronic semiconductor chip on an upper surface ei ⁇ nes carrier.
  • the optoelectronic half ⁇ conductor chips are formed with a shaped body, all Side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips covered.
  • the upper and lower sides of the optoelectronic semiconductor chips preferably remain free. After removal of the carrier, the optoelectronic semiconductor chips can be singulated. Contact points may be provided on the upper and / or lower sides of each semiconductor chip.
  • the shaped body can consist, for example, of an epoxy-based molding material.
  • An optoelectronic semiconductor device comprises a optoe ⁇ lektronischen semiconductor chip having a first surface and a second surface and a protective diode aufwei ⁇ send protection chip having a first surface and a second surface. In this case, the semiconductor chip and the protective chip are embedded in a molded body.
  • a first electrical contact and a second electrical contact are arranged.
  • a third electrical ⁇ rischer contact and a fourth electrical contact are arranged net.
  • the first electrical contact is electrically lei ⁇ tend connected to the third electrical contact.
  • the second electrical contact is electrically conductively connected to the fourth electrical contact.
  • the protective chip integrated into this optoelectronic semiconductor component advantageously protects the protective diode from damage by electrostatic discharges.
  • the optoelectronic ⁇ specific semiconductor device is characterized already present and during a Mounting protected.
  • Another advantage of the optoelectronic semiconductor component ⁇ rule is that there is no geson ⁇ derten extending through the mold body, through conductor requires, whereby the optoelectronic semiconductor component cheaply and with compact dimensions who can ⁇ .
  • Another advantage of the optoelectronic semiconductor device is that it requires no on a sub ⁇ side of the optoelectronic semiconductor component arranged wiring, which also supports a low-cost manufacturing adjustability of the optoelectronic semiconductor device under ⁇ .
  • a first electrical contact area and a second electrical contact area are arranged on an underside of the semiconductor component.
  • the semiconductor chip and the protective chip between the first electrical contact surface and the second electrical contact surface are electrically connected in anti-parallel.
  • the semiconductor chip is formed by the anti-parallel connection of semiconductor chip and
  • the optoelectronic semiconductor component is formed as a surface mount component from ⁇ .
  • the optoelectronic ⁇ specific semiconductor device is characterized for surface mounting according to an SMT process, for example for an assembly by means of reflow soldering (reflow soldering).
  • the optoelectronic semiconductor component can thereby be designed to be particularly space-saving.
  • the second electrical contact surface is arranged on the second surface of the protective chip.
  • the second electrical contact area can be disposed before the embedding of the chip protection in the mold body at the second surface of the protective chip, whereby the Optoelectronic semiconductor device is inexpensive to produce.
  • the protective chip has an electrically conductive connection between the second electrical contact area and the fourth electrical contact.
  • it ⁇ it enables the integrated in the protection chip electrically lei ⁇ tend compound to a provision of a separate electrical conducting see through the molding of the optoelectronic semiconductor device and a corresponding wiring to dispense another.
  • the first electrical contact area on the two ⁇ th surface of the protective chip is arranged.
  • the first electrical contact surface can also be arranged on the second surface of the protective chip prior to embedding the protective chip in the molded body, as a result of which the optoelectronic semiconductor component can be produced cost-effectively.
  • the protective chip has an electrically conductive connection between the first electrical contact surface and the third electrical contact.
  • the protection chip ⁇ enables also this integrated in the protection chip electrically conductive connection between said third electrical contact and the first electrical contact area to dispense with a separate electrical feedthrough through the mold body and a waiver required for this further Wire the ⁇ obligations.
  • a thermally conductive contact surface is arranged on the second surface of the semiconductor chip. Advantage ⁇ way legally can serve the thermally conductive pad for ex ⁇ drove from generated in the semiconductor chip waste heat.
  • the thermally conductive contact surface can be contacted simultaneously with vorteilhafterwei ⁇ se electrically conductive contact surfaces of the optoelectronic semiconductor component in a process for surface mounting.
  • the first electrical contact area on the two ⁇ th surface of the semiconductor chip is arranged.
  • the first electrical contact area can be disposed before the embedding of the semiconductor chip in the molded body on the second surface of the semiconductor chip where ⁇ be manufactured inexpensively by the optoelectronic semiconductor component.
  • the semiconductor chip has an electrically conductive connection between the first electrical contact area and the first electrical contact.
  • it enables ⁇ these electrically conductive connection between the first electrical contact surface and the first electrical contact to dispense with a separate electrical feedthrough through the molding of the optoelectronic semiconductor device and a need for additional Ver ⁇ wirings.
  • the first surface of the semiconductor chip is a radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • electromagnetic radiation generated in the semiconductor chip can then exit through the first surface of the semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip is an LED chip.
  • the optoelectronic semiconductor component then forms ei ⁇ ne very compact LED with integrated protection chip ESD Schut zener diode.
  • a method of manufacturing an opto-electronic semi-conductor component comprises the steps of providing an op ⁇ toelektronischen semiconductor chip having a first surface, a first electrical contact and a second electrical contact disposed on the first surface of the semiconductor chip, up-setting for providing a protective diode Protective chips having a first surface, wherein on the first surface of the protective chip, a third electrical contact and a fourth electrical contact are arranged, for forming a shaped body, wherein the semiconductor ⁇ chip and the protective chip are embedded in the molded body, and for producing electrically conductive connections between the first electrical contact and the third electrical contact and between the second electrical contact and the fourth electrical contact.
  • the method enabling an inexpensive production of a light- ⁇ optically toelektronischen semiconductor device with compact dimensions. This is achieved in particular by dispensing into the mold body integrated electrical vias and a waiver of a wiring on a rear side of the optoe ⁇ lektronischen semiconductor device.
  • the first surface of the semiconductor chip and the first surface of the protective chip are formed on a support before the molding is formed. ger arranged.
  • this is depictge ⁇ assumed that the first surfaces of the semiconductor chip and protect the chip, after forming the molded article are not covered by the molding.
  • the shaped body can be formed, for example, in a mold process.
  • Figure 1 is a sectional view of an optoelectronic semiconducting ⁇ terbauteil according to a first embodiment
  • Figure 2 is a plan view of the optoelectronic semiconductor ⁇ component of the first embodiment
  • FIG. 3 is a bottom view of the optoelectronic semiconductor component of the first embodiment
  • FIG. 4 shows a section through an optoelectronic semiconductor component according to a second embodiment
  • Figure 5 is a plan view of the optoelectronic semiconductor ⁇ component of the second embodiment; and FIG. 6 is a bottom view of the optoelectronic semiconductor component of the second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor component 100 according to a first embodiment
  • the optoelectronic semiconductor device 100 may be, for example, a light emitting diode.
  • the optoelectronic semiconductor device 100 has a top side 101 and a ⁇ the top side 101 opposite sub ⁇ page 102.
  • the optoelectronic semiconductor component 100 comprises a shaped body 400 having an upper side 401 and an underside 402 opposite the upper side 401.
  • an optoelectronic semiconductor chip 200 and a protective chip 300 are embedded.
  • the opto-electro ⁇ African semiconductor chip 200 has a first surface 201 and one of the first surface 201 opposing second upper surface 202 on ⁇ .
  • the protection chip 300 has a first surface 301 and a ⁇ Oberflä the first surface 301 opposing second surface 302nd
  • the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and the first surface 301 of the protective chip 300 terminate approximately flush with the upper side 401 of the molded body 400.
  • the second surface 202 of the optoelectronic semiconductor ⁇ semiconductor chip 200 and the second surface 302 of the protective chip 300 terminate approximately flush with the underside 402 of the molded body 400.
  • Figure 2 shows a schematic view of the top 101 of the optoelectronic semiconductor device 100. Visible the upper surface 401 of the mold body 400, the first top ⁇ surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and the first surface 301 of the protective chip 300.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the Underside 102 of the optoelectronic ⁇ African semiconductor device 100. Visible are the bottom 402 of the molding 400, the second surface 202 of the optoelectronic ⁇ . electronic semiconductor chip 200 and the second surface 302 of the protective chip 300.
  • the molded body 400 comprises an electrically insulating material, for example an epoxy.
  • the molded body 400 may be manufactured at ⁇ example by injection molding or transfer molding or another mold process. Specifically, the molded body 400 may be Herge by film assisted molding ⁇ represents.
  • the surfaces 201, 202 of the optoelectronic semiconductor chip 200 embedded in the molded body 400 and the surfaces 301, 302 of the protective chip 300 embedded in the molded body 400 are not or hardly covered by the material of the molded body 400.
  • the remaining outer surfaces of the op ⁇ toelektronischen semiconductor chip 200 and the protective chip 300 are preferably completely or almost completely covered by the molding 400th
  • the molded body 400 thus forms a mechanically robust and inexpensive producible housing for the optoelectronic semiconductor chip 200 and the protective chip 300.
  • FIG. 1 schematically indicates a diode circuit 230 integrated in the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 may ⁇ example, be an LED chip.
  • the diode circuit 230 is a light-emitting diode circuit.
  • the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 preferably forms a radiation exit surface of the optoelectronic semiconductor ⁇ semiconductor chip 200. In the optoelectronic semiconductor chip 200 generated electromagnetic radiation may then through the first surface 201 emerging from the optoelectronic semiconductor chip 200th
  • a first electrical contact 210 and a second electrical contact 220 are disposed on the first surface 201 of the optoelectronic semiconducting ⁇ terchips 200. If the optoelectronic semiconductor chip 200 is an LED chip, then the first electrical contact 210 may be connected to the anode of the integrated diode circuit 230 be, while the second electrical contact 220 with the Ka ⁇ Thode the integrated diode circuit is connected 230th
  • FIG. 2 shows that the first electrical contact 210 and the second electrical contact 220 are preferably arranged in corner areas of the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and occupy only a small part of the area of the first surface 201. If the first Oberflä ⁇ che 201 of the optoelectronic semiconductor chips 200 a
  • Radiation exit surface forms, so is the first
  • a first electrical contact surface 240 is arranged on ⁇ .
  • the first electrical contact surface 240 may be game embodied as a metallization at ⁇ .
  • the first electrical contact surface 240 is guided via a first through connection 250 electrically connected to the ers ⁇ th electrical contact 201 and thus also connected to the diode circuit 230th
  • the first connection 250 runs through the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the first connection 250 that has been made is preferably already applied during the production of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the first conducted Verbin ⁇ extension 250 may also be formed by an electrically conductive support of the semiconductor chip 200th
  • the protection chip 300 has an integrated protection diode 330.
  • the protective diode 330 is schematically indicated in FIGS. 1 and 2.
  • the protection diode 330 can be ⁇ also referred to as ESD diode.
  • the protection chip 300 serves to protect the optoelectronic semiconductor chip 200 of the optoelectronic semiconductor device 100 from being damaged by an electrostatic discharge ⁇ .
  • the protective chip 300 is parallel to the optoelectronic semiconductor chip 200 that the protection diode 330 and the diode circuit 230 are arranged electrically in anti-parallel.
  • a third electrical contact 310 and a fourth electrical contact 320 are formed on the first surface 301 of the protective chip 300.
  • the third electrical contact 310 is connected to the cathode of the protection diode 330.
  • the fourth electrical contact 320 is electrically conductively connected to the anode of the protective diode 330.
  • the third electrical contact 310 and the fourth electrical contact to be attached ⁇ belongs to Eckbe ⁇ range of the first surface 310 of the protective chip 300 320th
  • the third electrical contact 310 is preferably arranged as close as possible to the first electrical contact 210 on the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the fourth electrical contact 320 is preferably arranged as close as possible to the second electrical contact 220 on the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • a second electrical contact surface 340 is arranged on the second surface 302 of the protective chip 300.
  • the second electrical contact surface 340 may for example be formed as a metal ⁇ capitalization.
  • the second electrical contact surface 340 is electrically conductively connected to the fourth electrical contact 320 and thus also to the anode of the protective diode 330 via a second connection 350.
  • the second connection 350 extends through the protective chip 300 and has preferably already been applied during the production of the protective chip 300.
  • first electrically conductive connection 110 and the second electrically conductive Ver ⁇ bond 120 are formed as a bond wires mediated bonding.
  • first electrically conductive connection 110 and the second electrically conductive interconnect 120 may be, for example removablebil ⁇ det as planar links.
  • the first electrically conductive connection 110 and the second electrically conductive connection 120 are applied after embedding the optoelectronic semiconductor chip 200 and the protective chip 300 in the molded body 400.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of an op ⁇ toelektronischen semiconductor device 500 according to a second embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor component 500 may be, for example, a light emitting diode.
  • the optoelectronic semiconductor device 500 has a top side 501 and a ⁇ the top side 501 opposite sub ⁇ page 502.
  • the optoelectronic semiconductor device 500 includes an optoelectronic semiconductor chip 600 having a first surface 601 and one of the first surface 601 opposing second surface 602. Further, the optoelectronic semiconductor component 500 includes a protection chip 700 having a first surface 701 and one of the first Oberflä ⁇ surface 701 opposite second surface 702.
  • the opto The electronic semiconductor chip 600 and the protective chip 700 are embedded in a molded body 800 having an upper side 801 and an upper side 802 opposite the upper side 801.
  • the first surface 601 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the first surface 701 of the protective chip 700 are substantially not covered by the molded body 800 and terminate substantially flush with the top surface 801 of the molded body 800. Together, the upper surface 801 of the mold body 800, the first surface 601 of the optoe ⁇ lektronischen semiconductor chip 600 and the first surface form 701 of the protective chip 700, the upper surface 501 of the optoelectronic ⁇ rule semiconductor device 500.
  • the second surface 602 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the second top surface 702 of the protective chip 700 are substantially not be ⁇ covered by the molded body 800 and include substantially flush with the bottom 802 of the molding 800 from.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a view of the upper side 501 of the optoelectronic semiconductor component 500. Visible are the upper side 801 of the molded body 800, the first surface 601 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the first surface 701 of the protective chip 700.
  • FIG. 6 shows a schematic view of the underside 502 of optoe ⁇ lektronischen semiconductor device 500 are visible, the bottom side 802 of the molding 800, the second surface 602 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the second surface 702 of the protective chip 700th
  • the molded body 800 in turn has an electrically insulating material, for example an epoxy.
  • the molded body 800 is preferably produced by a molding process.
  • the op ⁇ toelektronische semiconductor device 500 corresponds to the extent optoelectronic semiconductor device 100 of Figures 1 to 3.
  • the optoelectronic semiconductor chip 600 has a integ ⁇ tured diode circuit 630th
  • the optoelectronic half ⁇ conductor chip 600 may be, for example, an LED chip.
  • the diode circuit 630 is a light-emitting diode scarf ⁇ tion.
  • the first surface 601 may then 600 bil ⁇ can to exit through generated in the optoelectronic semiconductor chip 600 electromagnetic radiation from the see optoelectronic semiconductor chip 600, a Strahlungsaus ⁇ passage area of the optoelectronic semiconductor chip.
  • a first electrical contact 610 and a second electrical contact 620 are arranged on the first surface 601 of the optoelectronic semiconductor chip 600.
  • the electrical contacts 610 and 620 are arranged in edge or Eckberei ⁇ chen the first surface 601, as shown in Figure 5.
  • the electrical contacts 610, 620 are arranged in edge or Eckberei ⁇ chen the first surface 601, as shown in Figure 5.
  • the first electrical contact 610 is electrically connected to an anode of the diode circuit 630.
  • the second electrical contact 620 is electrically conductively connected to a cathode of the diode circuit 630.
  • a thermal contact surface 640 is angeord ⁇ net.
  • the thermal contact surface 640 may be formed, for example, as a metallization.
  • the thermal contact surface 640 can serve to discharge waste heat generated in the optoelectronic semiconductor chip 600 from the optoelectronic semiconductor chip 600 and to continue it from the optoelectronic semiconductor chip 600.
  • the protection chip 700 has an integrated protection diode 730, which may also be referred to as an ESD diode.
  • On the first surface 701 of the protection chip 700 are a third electrical contact 710 and a fourth electrical contact 720 arranged.
  • the third electrical contact 710 is elekt ⁇ driven conductively connected to a cathode of the protection diode 730 verbun ⁇ .
  • the fourth electrical contact 720 is electrically connected to an anode of the protective diode 730.
  • a first electrical contact surface 745 and a second electrical ⁇ specific contact surface 740 are disposed on the second surface 702 of the protective chip 700th
  • the first electrical contact surface 745 and the second electrical contact surface 740 may be formed, for example, than to the second surface 702 is disposed ⁇ metallizations.
  • the first electrical contact surface 745 is electrically conductively connected via a first conducted Ver ⁇ connection 755 to the third electrical contact 710 and thus also to the cathode of the protective diode 730th
  • the second electrical contact surface 740 is electrically lei ⁇ tend connected via a second connection 750 carried out with the fourth electrical contact 720 of the protective chip 700 and thereby also comparable to the anode of protection diode 730th
  • the performed connections 750, 755 extend through the protection chip 700 and are preferably already currency ⁇ rend the manufacture of the protective chip been applied 700th
  • the first electrical contact 610 of the optoelectronic semiconductor chip 600 is connected to the third electrical contact 710 of the protective chip 700 via a first electrically conductive connection 510.
  • the second electrical contact 620 of the optoelectronic semiconductor chip 600 is connected via a second electrically conductive connection 520 to fourth electrical contact 720 of the protective chip 700.
  • the first electrically conductive connection 510 and the second electrically conductive connection 520 are both arranged above the upper side 501 of the optoelectronic semiconductor device 500.
  • the electrically conductive connections 510, 520 are designed as bond connections.
  • the elekt ⁇ driven conductive connections 510, 520 could, for example formed as planar links at the top 501 of the optoelectronic semiconductor device 500 be.
  • the electrically conductive connections 510, 520 are applied after embedding the optoelectronic semiconductor chip 600 and the protective chip 700 in the molded body 800.
  • a parallel connection of the diode ⁇ circuit 630 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the protective diode 730 of the protective chip 700 is arranged.
  • the DIO denscrien 630 and the protection diode 730 are antipa ⁇ rallel oriented to each other.
  • the protection diode 730 of the protection ⁇ chips 700 serves to protect the optoelectronic semiconductor chip 600 from being damaged by electrostatic Entla ⁇ dung.
  • the first electrical can see contact surface 240 and the second electrical Kunststoffflä ⁇ surface 340 of the optoelectronic semiconductor device 100 and the first electrical contact surface 745 and the second elekt ⁇ generic contact surface 740 of the optoelectronic semiconductor device 500 by means of reflow soldering (reflow soldering) are electrically contacted .
  • the thermal contact surface 640 is preferably simultaneously coupled to a heat sink via a solder connection in order to dissipate waste heat from the optoelectronic semiconductor chip 600 of the optoelectronic semiconductor component 500.
  • waste heat generated in the optoelectronic semiconductor chip 200 can be dissipated to the two ⁇ th surface 202 of the optoelectronic semiconductor chip 240 through 200, the first electrical contact area.
  • the optoelectronic semiconductor chips 200, 600 and the protective chips 300, 700 are provided.
  • the optoelectronic ⁇ specific semiconductor chip 200 is preferred with the already arranged on the second surface 202 of the first electrical contact area 240 is provided.
  • the optoelectronic semiconducting ⁇ terchip 600 is preferably provided in accordance with the already arranged on the second surface 602 thermal contact surface 640th
  • the protection of chip 300 from the first ⁇ guide die is preferably provided with the already arranged on the second surface 302 of second electrical contact surfaces 340th
  • the protection chip 700 of the second off ⁇ guide die is preferably provided with the already arranged on the second surface 702 the first electrical contact surface 745 and disposed on the second surface 702 the second electrical contact surface 740th
  • Protection chips 300, 700 are then arranged on a carrier ⁇ .
  • the first surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 or the first surface 601 of the optoelectronic semiconductor chip 600 and the first surface 301 of the protective chip 300 and the first surface 701 of the protective chip 700 are facing the carrier. Thereby ⁇ the first surface 201, 601 of the optoelectronic semiconductor chip 200, 600 and the first surface 301, 701 of the protective chip 300, 700 protected.
  • the second surface 202, 602 of the op ⁇ toelektronischen semiconductor chip 200, 600 and the second surface 302, 702 of the protective chip 300, 700 are covered and thereby protected.
  • the cover of the second surface 202, 602 of the optoelectronic semiconductor chips 200, 600 and the second surface 302, 702 of the protective chip 300, 700 has the advantage that after the herstel ⁇ len of the molded body 400, 800, no further processing of the second surfaces 202 , 602, 302, 702 arranged contact surfaces 240, 340, 745, 740 is more required.
  • the molded body 400, 800 is formed.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200, 600 and the protective chip 300, 700 are embedded in the molded body 400, 800.
  • the molded body 400, 800 is preferably produced by means of a molding process. After the formation of the molded body 400, 800 are, if necessary, the second surface 202, 602 of the optoelectronic semiconductor chips 200, 600 and the two ⁇ te surface 302, 702 of the protective chips 300, 700 by denudation gene of a portion of the molding 400 exposed 800th
  • the electrically conductive connections 110, 120, 510, 520 are applied.
  • a multiplicity of optoelectronic semiconductor components 100, 500 are generated in parallel.
  • a plurality of optoelectronic semiconductor chips 200, 600 and a corresponding plurality of guard chips 300, 700 disposed on the same egg ⁇ nem common support and embedded in a common large moldings. Only after carrying out further processing steps as the application of the electrically lei ⁇ Tenden links 110, 120, 510, 520, are the many optically toelektronischen semiconductor components 100, 500 separated by cutting the molded article.

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (500) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (600) mit einer ersten Oberfläche (601) und einer zweiten Oberfläche (602), sowie einen eine Schutzdiode (700) aufweisenden Schutzchip mit einer ersten Oberfläche (701) und einer zweiten Oberfläche (702). Dabei sind der Halbleiterchip und der Schutzchip in einen Formkörper eingebettet (800). An der ersten Oberfläche des Halbleiterchips sind ein erster elektrischer Kontakt (610) und ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet (620). An der ersten Oberfläche des Schutzchips sind ein dritter elektrischer Kontakt (710) und ein vierter elektrischer Kontakt (720) angeordnet. Dabei ist der erste elektrische Kontakt elektrisch leitend mit dem dritten elektrischen Kontakt verbunden. Außerdem ist der zweite elektrische Kontakt elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt verbunden.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß Patentanspruch 15.
Die deutsche Prioritätsanmeldung DE 10 2013 202 904.7, die ausdrücklich einen Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung bildet, beschreibt ebenfalls ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein Verfahren zum Herstellen eines op¬ toelektronischen Halbleiterbauteils .
Optoelektronische Halbleiterbauteile weisen im Stand der Technik Gehäuse auf, die mehrere Funktionen erfüllen. Hierzu gehören die Bereitstellung elektrischer Anschlüsse für optoelektronische Halbleiterchips der optoelektronischen Halblei¬ terbauteile, die Bereitstellung geeigneter Montageschnitt¬ stellen, beispielsweise für eine Oberflächenmontage nach ei¬ nem SMT-Verfahren, und die mechanische Verbindung der einzel- nen Komponenten der Halbleiterbauteile. Neben dem optoe¬ lektronischen Halbleiterchip ist häufig auch ein eine ESD- Schutzdiode aufweisender Schutzchip integriert, der das op¬ toelektronische Halbleiterbauteil vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung schützt. Wegen der Vielzahl zu erfüllender Funktionen stellen die Gehäuse herkömmlicher optoelektronischer Halbleiterbauteile einen signifikanten Kostenfaktor dar.
Aus der DE 10 2009 036 621 AI ist ein Verfahren zum Herstel- len eines optoelektronischen Halbleiterbauteils bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite ei¬ nes Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halb¬ leiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf einem Epoxid basierenden Moldmate- rial bestehen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Hableiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufga¬ be der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den ab¬ hängigen Ansprüchen angegeben. Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil weist einen optoe¬ lektronischen Halbleiterchip mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche sowie einen eine Schutzdiode aufwei¬ senden Schutzchip mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf. Dabei sind der Halbleiterchip und der Schutzchip in einen Formkörper eingebettet. An der ersten
Oberfläche des Halbleiterchips sind ein erster elektrischer Kontakt und ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet. An der ersten Oberfläche des Schutzchips sind ein dritter elekt¬ rischer Kontakt und ein vierter elektrischer Kontakt angeord- net . Dabei ist der erste elektrische Kontakt elektrisch lei¬ tend mit dem dritten elektrischen Kontakt verbunden. Außerdem ist der zweite elektrische Kontakt elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt verbunden. Vorteilhafterweise schützt der in dieses optoelektronische Halbleiterbauteil in- tegrierte Schutzchip mit der Schutzdiode den optoelektronischen Halbleiterchip vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen. Vorteilhafterweise ist das optoelektroni¬ sche Halbleiterbauteil dadurch bereits vor und während einer Montage geschützt. Ein weiterer Vorteil des optoelektroni¬ schen Halbleiterbauteils besteht darin, dass es keinen geson¬ derten, sich durch den Formkörper erstreckenden, Durchkontakt erfordert, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig und mit kompakten Abmessungen hergestellt wer¬ den kann. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Halbleiterbauteils besteht darin, dass es keine auf einer Unter¬ seite des optoelektronischen Halbleiterbauteils angeordnete Verdrahtung erfordert, was ebenfalls eine kostengünstige Her- stellbarkeit des optoelektronischen Halbleiterbauteils unter¬ stützt .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind an einer Unterseite des Halbleiterbauteils eine erste elektrische Kontaktfläche und eine zweite elektrische Kontaktfläche angeordnet. Dabei sind der Halbleiterchip und der Schutzchip zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und der zweiten elektrischen Kontaktfläche elektrisch antiparallel geschaltet. Vorteilhafterweise ist der Haltleiterchip durch die Antiparallelschaltung von Halbleiterchip und
Schutzchip vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen geschützt.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiter- bauteils ist dieses als oberflächenmontierbares Bauteil aus¬ gebildet. Vorteilhafterweise eignet sich das optoelektroni¬ sche Halbleiterbauteil dadurch für eine Oberflächenmontage nach einem SMT-Verfahren, beispielsweise für eine Montage mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) . Vorteilhafter- weise kann das optoelektronische Halbleiterbauteil dadurch besonders raumsparend ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die zweite elektrische Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet. Vorteilhafter¬ weise kann die zweite elektrische Kontaktfläche bereits vor dem Einbetten des Schutzchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet werden, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiter- bauteils weist der Schutzchip eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche und dem vierten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise er¬ möglicht es die in den Schutzchip integrierte elektrisch lei¬ tende Verbindung, auf ein Vorsehen einer gesonderten elektri- sehen Durchführung durch den Formkörper des optoelektronischen Halbleiterbauteils und einer entsprechenden weiteren Verdrahtung zu verzichten.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiter- bauteils ist die erste elektrische Kontaktfläche an der zwei¬ ten Oberfläche des Schutzchips angeordnet. Vorteilhafterweise kann auch die erste elektrische Kontaktfläche bereits vor de Einbetten des Schutzchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet werden, wodurch das op- toelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Schutzchip eine elektrisch leitende Ver- bindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem dritten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise er¬ möglicht auch diese in den Schutzchip integrierte elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten elektrischen Kontakt und der ersten elektrischen Kontaktfläche einen Verzicht auf eine gesonderte elektrische Durchführung durch den Formkörper und einen Verzicht auf hierfür erforderliche weitere Verdrah¬ tungen .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiter- bauteils ist an der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips eine thermisch leitende Kontaktfläche angeordnet. Vorteil¬ hafterweise kann die thermisch leitende Kontaktfläche zur Ab¬ fuhr von in dem Halbleiterchip erzeugter Abwärme dienen. Die thermisch leitende Kontaktfläche kann dabei vorteilhafterwei¬ se gleichzeitig mit elektrisch leitenden Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterbauteils in einem Verfahren zur Oberflächenmontage kontaktiert werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronsichen Halbleiterbauteils ist die erste elektrische Kontaktfläche an der zwei¬ ten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet. Vorteilhafter¬ weise kann die erste elektrische Kontaktfläche bereits vor dem Einbetten des Halbleiterchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet werden, wo¬ durch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Halbleiterchip eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem ersten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise er¬ möglicht auch diese elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem ersten elektrischen Kontakt einen Verzicht auf eine gesonderte elektrische Durchführung durch den Formkörper des optoelektronischen Halbleiterbauteils und einen Verzicht auf zusätzliche Ver¬ drahtungen .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem dritten elektrischen Kontakt und/oder die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und dem vierten elektrischen
Kontakt als Bond-Verbindung oder als planare Verbindung ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindungen als Bond-Verbindung eine kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Halbleiter- bauteils. Eine Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindungen als planare Verbindungen führt zu einem sehr robusten optoelektronischen Halbleiterbauteil . In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die erste Oberfläche des Halbleiterchips eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips. Vorteilhafter¬ weise kann in dem Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung dann durch die erste Oberfläche des Halbleiterchips austreten .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der optoelektronische Halbleiterchip ein LED- Chip. Das optoelektronische Halbleiterbauteil bildet dann ei¬ ne sehr kompakte Leuchtdiode mit integriertem Schutzchip mit ESD-Schut zdiode .
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halb- leiterbauteils umfasst Schritte zum Bereitstellen eines op¬ toelektronischen Halbleiterchips mit einer ersten Oberfläche, wobei an der ersten Oberfläche des Halbleiterchips ein erster elektrischer Kontakt und ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet sind, zum Bereitstellen eines eine Schutzdiode auf- weisenden Schutzchips mit einer ersten Oberfläche, wobei an der ersten Oberfläche des Schutzchips ein dritter elektrischer Kontakt und ein vierter elektrischer Kontakt angeordnet sind, zum Ausbilden eines Formkörpers, wobei der Halbleiter¬ chip und der Schutzchip in den Formkörper eingebettet werden, und zum Herstellen elektrisch leitender Verbindungen zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem dritten elektrischen Kontakt sowie zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und dem vierten elektrischen Kontakt. Vorteilhafterweise ermög¬ licht das Verfahren eine kostengünstige Herstellung eines op- toelektronischen Halbleiterbauteils mit kompakten Abmessungen. Dies wird insbesondere durch den Verzicht auf in den Formkörper integrierte elektrische Durchkontakte und einen Verzicht auf eine Verdrahtung an einer Rückseite des optoe¬ lektronischen Halbleiterbauteils erreicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Oberfläche des Halbleiterchips und die erste Oberfläche des Schutzchips vor dem Ausbilden des Formkörpers auf einem Trä- ger angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch sicherge¬ stellt, dass die ersten Oberflächen von Halbleiterchip und Schutzchip nach dem Ausbilden des Formkörpers nicht durch den Formkörper bedeckt sind. Der Formkörper kann dabei beispiels- weise in einem Mold-Prozess ausgebildet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung : Figur 1 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halblei¬ terbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine Aufsicht auf das optoelektronische Halbleiter¬ bauteil der ersten Ausführungsform;
Figur 3 eine Ansicht des optoelektronischen Halbleiterbau¬ teils der ersten Ausführungsform von unten;
Figur 4 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halblei- terbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 5 eine Aufsicht auf das optoelektronische Halbleiter¬ bauteil der zweiten Ausführungsform; und Figur 6 eine Ansicht des optoelektronischen Halbleiterbau¬ teils der zweiten Ausführungsform von unten.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines op- toelektronischen Halbleiterbauteils 100 gemäß einer ersten
Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 weist eine Ober¬ seite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unter¬ seite 102 auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 umfasst einen Formkörper 400 mit einer Oberseite 401 und ei- ner der Oberseite 401 gegenüberliegenden Unterseite 402.
In den Formkörper 400 sind ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 und ein Schutzchip 300 eingebettet. Der optoelektro¬ nische Halbleiterchip 200 weist eine erste Oberfläche 201 und eine der ersten Oberfläche 201 gegenüberliegende zweite Ober¬ fläche 202 auf. Der Schutzchip 300 weist eine erste Oberflä¬ che 301 und eine der ersten Oberfläche 301 gegenüberliegende zweite Oberfläche 302 auf. Die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 schließen etwa bündig mit der Oberseite 401 des Formkörpers 400 ab. Gemeinsam bilden die erste Oberfläche 201 des optoe¬ lektronischen Halbleiterchips 200, die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 und die Oberseite 401 des Formkörpers 400 die Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100. Die zweite Oberfläche 202 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 und die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300 schließen etwa bündig mit der Unterseite 402 des Formkör- pers 400 ab. Gemeinsam bilden die zweite Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300 und die Unterseite 402 des Formkör¬ pers 400 die Unterseite 102 des optoelektronischen Halblei¬ terbauteils 100.
Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100. Sichtbar sind die Oberseite 401 des Formkörpers 400, die erste Ober¬ fläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite 102 des optoelektro¬ nischen Halbleiterbauteils 100. Erkennbar sind die Unterseite 402 des Formkörpers 400, die zweite Oberfläche 202 des optoe- lektronischen Halbleiterchips 200 und die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300.
Der Formkörper 400 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise ein Epoxid. Der Formkörper 400 kann bei¬ spielsweise durch Spritzgießen oder Spritzpressen oder einen anderen Mold-Prozess hergestellt sein. Insbesondere kann der Formkörper 400 durch folienunterstütztes Spritzpressen herge¬ stellt sein. Die Oberflächen 201, 202 des in den Formkörper 400 eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Oberflächen 301, 302 des in den Formkörper 400 eingebetteten Schutzchips 300 sind nicht oder kaum durch das Material des Formkörpers 400 bedeckt. Die übrigen Außenflächen des op¬ toelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 300 sind bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig durch den Formkörper 400 bedeckt. Der Formkörper 400 bildet damit ein mechanisch robustes und kostengünstig herstellbares Gehäuse für den optoelektronischen Halbleiterchip 200 und den Schutzchip 300.
In Figur 1 ist schematisch eine in den optoelektronischen Halbleiterchip 200 integrierte Diodenschaltung 230 angedeutet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispiels¬ weise ein LED-Chip sein. In diesem Fall ist die Diodenschal- tung 230 eine Leuchtdiodenschaltung. Die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildet bevorzugt eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200. Im optoelektronischen Halbleiterchip 200 erzeugte elektromagnetische Strahlung kann dann durch die erste Oberfläche 201 aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 austreten .
Auf der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halblei¬ terchips 200 sind ein erster elektrischer Kontakt 210 und ein zweiter elektrischer Kontakt 220 angeordnet. Falls es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 um einen LED- Chip handelt, so kann der erste elektrische Kontakt 210 mit der Anode der integrierten Diodenschaltung 230 verbunden sein, während der zweite elektrische Kontakt 220 mit der Ka¬ thode der integrierten Diodenschaltung 230 verbunden ist.
Figur 2 zeigt, dass der erste elektrische Kontakt 210 und der zweite elektrische Kontakt 220 bevorzugt in Eckbereichen der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet sind und nur einen kleinen Teil der Fläche der ersten Oberfläche 201 beanspruchen. Falls die erste Oberflä¬ che 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 eine
Strahlungsaustrittsfläche bildet, so wird durch die erste
Oberfläche 201 austretende Strahlung durch den ersten elekt¬ rischen Kontakt 210 und den zweiten elektrischen Kontakt 220 dadurch vorteilhafterweise nur in geringem Maße abgeschattet. An der zweiten Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist eine erste elektrische Kontaktfläche 240 an¬ geordnet. Die erste elektrische Kontaktfläche 240 kann bei¬ spielsweise als Metallisierung ausgebildet sein. Die erste elektrische Kontaktfläche 240 ist über eine erste durchgeführte Verbindung 250 elektrisch leitend mit dem ers¬ ten elektrischen Kontakt 201 und somit auch mit der Diodenschaltung 230 verbunden. Die erste durchgeführte Verbindung 250 erstreckt sich durch den optoelektronischen Halbleiter- chip 200. Bevorzugt wurde die erste durchgeführte Verbindung 250 bereits während der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angelegt. Die erste durchgeführte Verbin¬ dung 250 kann auch durch einen elektrisch leitenden Träger des Halbleiterchips 200 gebildet sein.
Der Schutzchip 300 weist eine integrierte Schutzdiode 330 auf. Die Schutzdiode 330 ist in Figuren 1 und 2 schematisch angedeutet. Die Schutzdiode 330 kann auch als ESD-Diode be¬ zeichnet werden. Der Schutzchip 300 dient dazu, den optoe- lektronischen Halbleiterchip 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 vor einer Beschädigung durch eine elektro¬ statische Entladung zu schützen. Hierzu ist der Schutzchip 300 dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 derart parallel geschaltet, dass die Schutzdiode 330 und die Diodenschaltung 230 elektrisch antiparallel angeordnet sind.
An der ersten Oberfläche 301 des Schutzchips 300 sind ein dritter elektrischer Kontakt 310 und ein vierter elektrischer Kontakt 320 ausgebildet. Der dritte elektrische Kontakt 310 ist mit der Kathode der Schutzdiode 330 verbunden. Der vierte elektrische Kontakt 320 ist elektrisch leitend mit der Anode der Schutzdiode 330 verbunden. Wie der schematischen Aufsicht der Figur 2 zu entnehmen ist, können der dritte elektrische Kontakt 310 und der vierte elektrische Kontakt 320 in Eckbe¬ reichen der ersten Oberfläche 310 des Schutzchips 300 ange¬ ordnet sein. Der dritte elektrische Kontakt 310 ist bevorzugt möglichst nahe am ersten elektrischen Kontakt 210 an der ers- ten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Der vierte elektrische Kontakt 320 ist bevorzugt möglichst nahe am zweiten elektrischen Kontakt 220 an der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet.
An der zweiten Oberfläche 302 des Schutzchips 300 ist eine zweite elektrische Kontaktfläche 340 angeordnet. Die zweite elektrische Kontaktfläche 340 kann beispielsweise als Metal¬ lisierung ausgebildet sein. Die zweite elektrische Kontakt- fläche 340 ist über eine zweite durchgeführte Verbindung 350 elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt 320 und somit auch mit der Anode der Schutzdiode 330 verbunden. Die zweite durchgeführte Verbindung 350 erstreckt sich durch den Schutzchip 300 und ist bevorzugt bereits bei der Herstel- lung des Schutzchips 300 angelegt worden.
Zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 210 an der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und dem dritten elektrischen Kontakt 310 an der ersten Oberfläche 301 des Schutzchips 300 besteht eine oberhalb der Oberseite
101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 angeordnete erste elektrisch leitende Verbindung 110. Zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt 220 des optoelektronischen Halblei- terchips 200 und dem vierten elektrischen Kontakt 320 des Schutzchips 300 besteht eine oberhalb der Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 angeordnete zweite elektrisch leitende Verbindung 120. Die erste elektrisch lei- tende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Ver¬ bindung 120 können, wie in Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt, als durch Bonddrähte vermittelte Bondverbindungen ausgebildet sein. Die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 könnten jedoch beispielsweise auch als planare Verbindungen ausgebil¬ det sein. Die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 werden nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 300 in den Formkörper 400 angelegt.
Durch die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 sind die Diodenschaltung 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Schutzdiode 330 des Schutzchips 300 mit zueinander entge- gengesetzter Polarität parallel geschaltet. Die Parallel¬ schaltung ist zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 240 und der zweiten elektrischen Kontaktfläche 340 des optoe¬ lektronischen Halbleiterbauteils 100 von außen zugänglich. Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines op¬ toelektronischen Halbleiterbauteils 500 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 weist eine Ober¬ seite 501 und eine der Oberseite 501 gegenüberliegende Unter¬ seite 502 auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 600 mit einer ersten Oberfläche 601 und einer der ersten Oberfläche 601 ge- genüberliegenden zweiten Oberfläche 602. Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 einen Schutzchip 700 mit einer ersten Oberfläche 701 und einer der ersten Oberflä¬ che 701 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 702. Der optoe- lektronische Halbleiterchip 600 und der Schutzchip 700 sind in einen Formkörper 800 mit einer Oberseite 801 und einer der Oberseite 801 gegenüberliegenden Unterseite 802 eingebettet. Die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700 sind durch den Formkörper 800 im Wesentlichen nicht bedeckt und schließen im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 801 des Formkörpers 800 ab. Gemeinsam bilden die Oberseite 801 des Formkörpers 800, die erste Oberfläche 601 des optoe¬ lektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchip 700 die Oberseite 501 des optoelektroni¬ schen Halbleiterbauteils 500. Die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die zweite Ober- fläche 702 des Schutzchips 700 sind im Wesentlichen nicht be¬ deckt durch den Formkörper 800 und schließen im Wesentlichen bündig mit der Unterseite 802 des Formkörpers 800 ab. Gemein¬ sam bilden die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600, die zweite Oberfläche 702 des Schutz- chips 700 und die Unterseite 802 des Formkörpers 800 die Un¬ terseite 502 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Ansicht der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500. Erkennbar sind die Oberseite 801 des Formkörpers 800, die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700. Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht der Unterseite 502 des optoe¬ lektronischen Halbleiterbauteils 500. Sichtbar sind die Un- terseite 802 des Formkörpers 800, die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die zweite Oberfläche 702 des Schutzchips 700.
Der Formkörper 800 weist wiederum ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise ein Epoxid, auf. Der Formkörper 800 ist bevorzugt durch einen Mold-Prozess hergestellt. Das op¬ toelektronische Halbleiterbauteil 500 entspricht insoweit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 100 der Figuren 1 bis 3. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 weist eine integ¬ rierte Diodenschaltung 630 auf. Der optoelektronische Halb¬ leiterchip 600 kann beispielsweise ein LED-Chip sein. In die- sem Fall ist die Diodenschaltung 630 eine Leuchtdiodenschal¬ tung. Die erste Oberfläche 601 kann dann eine Strahlungsaus¬ trittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 600 bil¬ den, durch die im optoelektronischen Halbleiterchip 600 erzeugte elektromagnetische Strahlung aus dem optoelektroni- sehen Halbleiterchip 600 austreten kann.
An der ersten Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 sind ein erster elektrischer Kontakt 610 und ein zweiter elektrischer Kontakt 620 angeordnet. Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte 610 und 620 in Rand- oder Eckberei¬ chen der ersten Oberfläche 601 angeordnet, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Dadurch wird ein Strahlungsaustritt durch die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 durch die elektrischen Kontakte 610, 620 nur in ge- ringem Umfang behindert.
Der erste elektrische Kontakt 610 ist elektrisch mit einer Anode der Diodenschaltung 630 verbunden. Der zweite elektrische Kontakt 620 ist elektrisch leitend mit einer Kathode der Diodenschaltung 630 verbunden.
An der zweiten Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist eine thermische Kontaktfläche 640 angeord¬ net. Die thermische Kontaktfläche 640 kann beispielsweise als Metallisierung ausgebildet sein. Die thermische Kontaktfläche 640 kann dazu dienen, im optoelektronischen Halbleiterchip 600 erzeugte Abwärme aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 auszuleiten und von dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 fortzuführen.
Der Schutzchip 700 weist eine integrierte Schutzdiode 730 auf, die auch als ESD-Diode bezeichnet werden kann. An der ersten Oberfläche 701 des Schutzchips 700 sind ein dritter elektrischer Kontakt 710 und ein vierter elektrischer Kontakt 720 angeordnet. Der dritte elektrische Kontakt 710 ist elekt¬ risch leitend mit einer Kathode der Schutzdiode 730 verbun¬ den. Der vierte elektrische Kontakt 720 ist elektrisch lei- tend mit einer Anode der Schutzdiode 730 verbunden.
An der zweiten Oberfläche 702 des Schutzchips 700 sind eine erste elektrische Kontaktfläche 745 und eine zweite elektri¬ sche Kontaktfläche 740 angeordnet. Die erste elektrische Kon- taktfläche 745 und die zweite elektrische Kontaktfläche 740 können beispielsweise als an der zweiten Oberfläche 702 ange¬ ordnete Metallisierungen ausgebildet sein. Die erste elektrische Kontaktfläche 745 ist über eine erste durchgeführte Ver¬ bindung 755 elektrisch leitend mit dem dritten elektrischen Kontakt 710 und somit auch mit der Kathode der Schutzdiode 730 verbunden. Die zweite elektrische Kontaktfläche 740 ist über eine zweite durchgeführte Verbindung 750 elektrisch lei¬ tend mit dem vierten elektrischen Kontakt 720 des Schutzchips 700 und dadurch auch mit der Anode der Schutzdiode 730 ver- bunden. Die durchgeführten Verbindungen 750, 755 erstrecken sich durch den Schutzchip 700 und sind bevorzugt bereits wäh¬ rend der Herstellung des Schutzchips 700 angelegt worden.
Der erste elektrische Kontakt 610 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist über eine erste elektrisch leitende Verbindung 510 mit dem dritten elektrischen Kontakt 710 des Schutzchips 700 verbunden. Der zweite elektrische Kontakt 620 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist über eine zweite elektrisch leitende Verbindung 520 mit vierten elekt- rischen Kontakt 720 des Schutzchips 700 verbunden. Die erste elektrisch leitende Verbindung 510 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 520 sind beide oberhalb der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind die elektrisch leitenden Verbin- düngen 510, 520 als Bondverbindungen ausgebildet. Die elekt¬ risch leitenden Verbindungen 510, 520 könnten jedoch beispielsweise auch als planare Verbindungen an der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 ausgebildet sein. Die elektrisch leitenden Verbindungen 510, 520 werden nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und des Schutzchips 700 in den Formkörper 800 angelegt. Zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 745 und der zweiten elektrischen Kontaktfläche 740 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 ist eine Parallelschaltung der Dioden¬ schaltung 630 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und der Schutzdiode 730 des Schutzchips 700 angeordnet. Die Dio- denschaltung 630 und die Schutzdiode 730 sind dabei antipa¬ rallel zueinander orientiert. Die Schutzdiode 730 des Schutz¬ chips 700 dient dazu, den optoelektronischen Halbleiterchip 600 vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entla¬ dung zu schützen.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 der Figuren 1 bis
3 und das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 der Figuren
4 bis 6 eignen sich jeweils für eine Oberflächenmontage nach einem SMT-Verfahren . Beispielsweise können die erste elektri- sehe Kontaktfläche 240 und die zweite elektrische Kontaktflä¬ che 340 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 bzw. die erste elektrische Kontaktfläche 745 und die zweite elekt¬ rische Kontaktfläche 740 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) elektrisch kontaktiert werden. Beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 500 wird dabei bevorzugt gleichzeitig auch die thermische Kontaktfläche 640 über eine Lötverbindung an eine Wärmesenke angekoppelt, um Abwärme aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 abzuführen. Beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 100 kann im optoelektronischen Halbleiterchip 200 erzeugte Abwärme über die erste elektrische Kontaktfläche 240 an der zwei¬ ten Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgeführt werden.
Zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 der ersten Ausführungsform und des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 der zweiten Ausführungsform werden zu- nächst die optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die Schutzchips 300, 700 bereitgestellt. Der optoelektroni¬ sche Halbleiterchip 200 wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 202 angeordneten ersten elektrischen Kon- taktfläche 240 bereitgestellt. Der optoelektronische Halblei¬ terchip 600 wird bevorzugt entsprechend bereits mit der an der zweiten Oberfläche 602 angeordneten thermischen Kontaktfläche 640 bereitgestellt. Der Schutzchip 300 der ersten Aus¬ führungsform wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 302 angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche 340 bereitgestellt. Der Schutzchip 700 der zweiten Aus¬ führungsform wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 702 angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche 745 und der an der zweiten Oberfläche 702 angeordneten zwei- ten elektrischen Kontaktfläche 740 bereitgestellt.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die
Schutzchips 300, 700 werden anschließend auf einem Träger an¬ geordnet. Dabei werden die erste Oberfläche 201 des optoe- lektronischen Halbleiterchips 200 bzw. die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 bzw. die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700 dem Träger zugewandt. Hierdurch wer¬ den die erste Oberfläche 201, 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die erste Oberfläche 301, 701 des Schutzchips 300, 700 geschützt.
Bevorzugt werden auch die zweite Oberfläche 202, 602 des op¬ toelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die zweite Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 abgedeckt und dadurch geschützt. Dies kann beispielsweise in einer Anlage zum folienunterstützten Spritzpressen erfolgen. Die Abdeckung der zweiten Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und der zweiten Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 hat den Vorteil, dass nach dem Herstel¬ len des Formkörpers 400, 800 keine weitere Bearbeitung der an den zweiten Oberflächen 202, 602, 302, 702 angeordneten Kontaktflächen 240, 340, 745, 740 mehr erforderlich ist. Die Ab- deckung der zweiten Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und der zweiten Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 ist jedoch nicht zwingend erforderlich .
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Formkörper 400, 800 ausgebildet. Während der Ausbildung des Formkörpers 400, 800 werden der optoelektronische Halbleiterchip 200, 600 und der Schutzchip 300, 700 in den Formkörper 400, 800 einge- bettet. Der Formkörper 400, 800 wird bevorzugt mittels eines Mold-Prozesses erzeugt. Nach dem Ausbilden des Formkörpers 400, 800 werden nötigenfalls die zweite Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die zwei¬ te Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 durch Abtra- gen eines Teils des Formkörpers 400, 800 freigelegt.
In einem anschließenden weiteren Bearbeitungsschritt werden die elektrisch leitenden Verbindungen 110, 120, 510, 520 angelegt .
In einer bevorzugten Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens werden eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile 100, 500 parallel erzeugt. Dazu wird eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterchips 200, 600 und eine entspre- chende Vielzahl von Schutzchips 300, 700 gleichzeitig auf ei¬ nem gemeinsamen Träger angeordnet und in einen gemeinsamen großen Formkörper eingebettet. Erst nach Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte, wie dem Anlegen der elektrisch lei¬ tenden Verbindungen 110, 120, 510, 520, werden die vielen op- toelektronischen Halbleiterbauteile 100, 500 durch Zerteilen des Formkörpers voneinander getrennt.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er- findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt.
Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Ί n
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Bezugs zeichenliste
100 Optoelektronisches Halbleiterbauteil
101 Oberseite
102 Unterseite
110 erste elektrisch leitende Verbindung
120 zweite elektrisch leitende Verbindung
200 optoelektronischer Halbleiterchip 201 erste Oberfläche
202 zweite Oberfläche
210 erster elektrischer Kontakt (Anode)
220 zweiter elektrischer Kontakt (Kathode)
230 Diodenschaltung
240 erste elektrische Kontaktfläche
250 erste durchgeführte Verbindung
300 Schutzchip
301 erste Oberfläche
302 zweite Oberfläche
310 dritter elektrischer Kontakt (Kathode)
320 vierter elektrischer Kontakt (Anode)
330 Schutzdiode
340 zweite elektrische Kontaktfläche
350 zweite durchgeführte Verbindung
400 Formkörper
401 Oberseite
402 Unterseite
500 Optoelektronisches Halbleiterbauteil
501 Oberseite
502 Unterseite
510 erste elektrisch leitende Verbindung 520 zweite elektrisch leitende Verbindung
600 optoelektronischer Halbleiterchip
601 erste Oberfläche zweite Oberfläche
erster elektrischer Kontakt (Anode) zweiter elektrischer Kontakt (Kathode) Diodenschaltung
thermische Kontaktfläche Schutzchip
erste Oberfläche
zweite Oberfläche
dritter elektrischer Kontakt (Kathode) vierter elektrischer Kontakt (Anode) Schutzdiode
zweite elektrische Kontaktfläche erste elektrische Kontaktfläche zweite durchgeführte Verbindung erste durchgeführte Verbindung Formkörper
Oberseite
Unterseite

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500)
mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200, 600) mit einer ersten Oberfläche (201, 601) und einer zweiten Oberfläche (202, 602),
und mit einem eine Schutzdiode (330, 730) aufweisenden
Schutzchip (300, 700) mit einer ersten Oberfläche (301,
701) und einer zweiten Oberfläche (302, 702),
wobei der Halbleiterchip (200, 600) und der Schutzchip
(300, 700) in einen Formkörper (400, 800) eingebettet sind,
wobei an der ersten Oberfläche (201, 601) des Halbleiter¬ chips (200, 600) ein erster elektrischer Kontakt (210, 610) und ein zweiter elektrischer Kontakt (220, 620) angeordnet sind,
wobei an der ersten Oberfläche (301, 701) des Schutzchips (300, 700) ein dritter elektrischer Kontakt (310, 710) und ein vierter elektrischer Kontakt (320, 720) angeord¬ net sind,
wobei der erste elektrische Kontakt (210, 610) elektrisch leitend mit dem dritten elektrischen Kontakt (310, 710) verbunden ist,
wobei der zweite elektrische Kontakt (220, 620) elekt¬ risch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt (320, 720) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß An¬ spruch 1,
wobei an einer Unterseite (102) des Halbleiterbauteils (100, 500) eine erste elektrische Kontaktfläche (240, 745) und eine zweite elektrische Kontaktfläche (340, 740) angeordnet sind,
wobei der Halbleiterchip (200, 600) und der Schutzchip (300, 700) zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche (240, 745) und der zweiten elektrischen Kontaktfläche (340, 740) elektrisch antiparallel geschaltet sind. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß An¬ spruch 2,
wobei das Halbleiterbauteil (100, 500) als oberflächen- montierbares Bauteil ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß ei¬ nem der Ansprüche 2 und 3,
wobei die zweite elektrische Kontaktfläche (340, 740) an der zweiten Oberfläche (302, 702) des Schutzchips (300, 700) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß An¬ spruch 4,
wobei der Schutzchip (300, 700) eine elektrisch leitende Verbindung (350, 750) zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche (340, 740) und dem vierten elektrischen Kontakt (320, 720) aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (500) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5,
wobei die erste elektrische Kontaktfläche (745) an der zweiten Oberfläche (702) des Schutzchips (700) angeordnet ist .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (500) gemäß Anspruch 6,
wobei der Schutzchip (700) eine elektrisch leitende Verbindung (755) zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche (745) und dem dritten elektrischen Kontakt (710) aufweist .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (500) gemäß einem der Ansprüche 6 und 7,
wobei an der zweiten Oberfläche (602) des Halbleiterchips (600) eine thermisch leitende Kontaktfläche (640) ange¬ ordnet ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5,
wobei die erste elektrische Kontaktfläche (240) an der zweiten Oberfläche (202) des Halbleiterchips (200) ange- ordnet ist.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) gemäß Anspruch 9,
wobei der Halbleiterchip (200) eine elektrisch leitende Verbindung (250) zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche (240) und dem ersten elektrischen Kontakt (210) aufweist.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß ei- nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die elektrisch leitende Verbindung (110, 510) zwi¬ schen dem ersten elektrischen Kontakt (210, 610) und dem dritten elektrischen Kontakt (310, 710)
und/oder die elektrisch leitende Verbindung (120, 520) zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt (220, 620) und dem vierten elektrischen Kontakt (320, 720)
als Bondverbindung oder als planare Verbindung ausgebildet ist. 12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Oberfläche (201, 601) des Halbleiterchips (200, 600) eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiter¬ chips (200, 600) ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200, 600) ein LED-Chip ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 500) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Oberfläche (201, 601) des optoelektroni- sehen Halbleiterchips (200, 600) und die erste Oberfläche (301, 701) des Schutzchips (300, 700) etwa bündig mit ei¬ ner Oberseite (401, 801) des Formkörpers (400, 800) ab¬ schließen .
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (100, 500)
mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200, 600) mit einer ersten Oberfläche, wobei an der ers¬ ten Oberfläche (201, 601) des Halbleiterchips (200, 600) ein erster elektrischer Kontakt (210, 610) und ein zwei¬ ter elektrischer Kontakt (220, 620) angeordnet sind,
- Bereitstellen eines eine Schutzdiode (330, 730) aufwei¬ senden Schutzchips (300, 700) mit einer ersten Oberfläche (301, 701), wobei an der ersten Oberfläche (301, 701) des Schutzchips (300, 700) ein dritter elektrischer Kontakt (310, 710) und ein vierter elektrischer Kontakt (320, 720) angeordnet sind,
- Ausbilden eines Formkörpers (400, 800), wobei der Halb¬ leiterchip (200, 600) und der Schutzchip (300, 700) in den Formkörper (400, 800) eingebettet werden,
- Herstellen elektrisch leitender Verbindungen (110, 510, 120, 520) zwischen dem ersten elektrischen Kontakt (210, 610) und dem dritten elektrischen Kontakt (310, 710) so¬ wie zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt (220, 620) und dem vierten elektrischen Kontakt (320, 720) .
Verfahren gemäß Anspruch 15,
wobei die erste Oberfläche (201, 601) des Halbleiterchip (200, 600) und die erste Oberfläche (301, 701) des
Schutzchips (300, 700) vor dem Ausbilden des Formkörpers (400, 800) auf einem Träger angeordnet werden.
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