WO2014207037A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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optoelectronic
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optoelectronic semiconductor
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Jürgen Moosburger
Ion Stoll
Thomas Schwarz
Markus Richter
Georg DIRSCHERL
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component according to patent claim 1 and to a method for producing an optoelectronic component according to patent claim 6.
  • an optoelectronic component is known to be located in the optoelectronic semiconductor chip on an upper surface of a support.
  • the optoelectronic semiconductor chips are formed with a shaped body which covers all side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips.
  • the upper and lower sides of the optoelectronic semiconductor chips preferably remain free. After removal of the carrier, the optoelectronic components can be singulated.
  • Contact points may be provided on the upper and / or lower sides of each semiconductor chip.
  • the shaped body may for example consist of an epoxy-based molding material.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device. This object is achieved by an optoelectronic component with the Merkma ⁇ len of claim 1. Another object of the vorlie ⁇ constricting invention is to provide a method for producing an optoelectronic component. This object is achieved by a method having the features of claim 6. In the dependent claims various developments of Wei ⁇ are indicated.
  • An optoelectronic component comprises an optoelectronic ⁇ African semiconductor chip, which is embedded in a molded body such that an upper side of the optoelectronic semiconductor chip ⁇ at least partially not covered by the molding. In this case, a first metallization is arranged on an upper side of the molded body.
  • the first metallization ⁇ tion is electrically isolated from the optoelectronic semiconductor chip.
  • a first material is arranged on the first metallization.
  • the first material may be arranged for example by electrophoretic deposition on the first Metalli ⁇ tion. Because the first metallization
  • the optoelectronic component is electrically insulated from the optoelectronic semiconductor chip, the first material is not deposited on the upper ⁇ side of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the shaped body, the first Metalli ⁇ tion and arranged on the first metallization first material of the optoelectronic component can each have ei ⁇ ne small thickness.
  • the optoelectronic component advantageously has only a very small overall height.
  • the total thickness of the optoelectronic component can only be slightly larger than the thickness of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic component can have beneficial ⁇ way legally very compact dimensions.
  • Another advantage of the optoelectronic component is that the material arranged on the first metallization can be made high-density.
  • the first material Ti0 2 , Al2O3, Zr02, S1O2 or Hf02.
  • the first material can advantageously have a high optical reflectivity.
  • ⁇ first material can serve as an optical reflector of the optoelekt- tronic device.
  • Semiconductor chip of the optoelectronic component emitted electromagnetic radiation, which in the environment of the opto ⁇ electronic component to the molded body of the optoelectronic can be reflected by the reflector formed by the first material, whereby an absorption of the electromagnetic
  • the usable proportion of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component can advantageously increase. Since the disposed on the first metallization on the upper surface of the first molding material may form a high-density layer can be dispensed with a high reflectivity of the first metallization ⁇ tion. This makes it possible to form the first metal ⁇ capitalization from an inexpensive and corrosion-resistant material, for example made of aluminum.
  • the first material of the optoelectronic component comprises a colored pigment.
  • the first material can produce a desired color impression of the optoelectronic component.
  • the first material may, for example, comprise an inorganic dye or an oxide or a sulfide of a transition metal.
  • an element is placed over the top of the optoelectronic semiconductor chip, which has a phosphor which is configured to convert a wavelength of an electromagnetic ⁇ 's radiation.
  • the element can convert a wavelength of a light emitted by the opto-electro ⁇ African semiconductor chip level of electromagnetic radiation.
  • the element can absorb electromagnetic radiation having a first wavelength and for this purpose emit electromagnetic radiation having a second, typically larger, wavelength.
  • the phosphor can be, for example, an organic or an inorganic phosphor.
  • the phosphor may also take quantum dots to ⁇ .
  • an electrically conductive through-contact is embedded in the molded body.
  • the through-hole embedded in the molded body can be used to electrically connect an electrical contact arranged on the upper side of the optoelectronic semiconductor chip to an electrical contact arranged on a rear side of the optoelectronic component.
  • the optoelectronic component may be formed as an SMD component, which is intended for surface mounting.
  • a protective diode is embedded in the molded body.
  • a method of manufacturing an optoelectronic device comprises the steps of providing an optoelectronic semiconductor chip which is embedded somari- into a shaped body, that a top surface of the optoelectronic semiconductor ⁇ semiconductor chip is at least partially not covered by the mold body for applying a first metallization on a top surface of the shaped body, and for depositing a ⁇ ers th material on the first metallization by means of electro-deposition phoretischer.
  • the first material arranged on the first metallization of the optoelectronic component obtainable by this method can serve as an optical reflector, by means of which a reflectivity of the optoelectronic component is increased.
  • the optical registers can Flektor by the optoelectronic semiconductor chip of the available by the process of the optoelectronic component emitted electromagnetic radiation in the order ⁇ réelle of the optoelectronic component to the optoelectronic is back-scattered element, re-reflect and thereby increase the usable portion of the emitted by the optoelectronic semiconductor chip electromagnetic radiation.
  • the method allows deposition of a high density layer of the first material on the first metallization. Characterized the first metallization can be formed from an inexpensive and corrosion resistant material whose reflectivity is only of secondary importance un ⁇ . A particular advantage of the method is that it made the production of an opto-electronic component ⁇ low total thickness ⁇ light.
  • the shaped body can be formed with a thickness which substantially corresponds to the thickness of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the first metallization and the first material can also be placed with very low thicknesses at ⁇ . Also in the lateral direction, the optoelectronic component obtainable by the method can be produced with very compact dimensions.
  • the first metal ⁇ capitalization is applied so that the first metallization
  • the first material is thereby not deposited on the upper side of the optoelectronic semiconductor chip during the deposition of the first material on the first metallization.
  • the upper side of the optoelectronic semiconductor chip remains radiation-transmissive.
  • the first Mate rial in the form of particles is deposited, which have an average size of between 200 nm and 10 ym, preferably a size between 400 nm and 800 nm.
  • ⁇ light in the form of Parti ⁇ angles this size, the generation of a high-density layer of the first material.
  • the optoelectronic semiconductor chip embedded in the molding is provided that a bottom of the optoelectronic semiconductor chip is at least partially not covered by the Formkör ⁇ by.
  • the shaped body thereby has a very small thickness, which substantially corresponds to the thickness of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component obtainable by the method can be electrically contacted on its underside.
  • the obtainable by the process optoelectrochemical ⁇ African component can be designed to be particularly simple and compact.
  • the providing ⁇ embedded in the molded body optoelectronic semiconductor chip comprises an embedding the optoelectronic semiconductor chip into the mold by means of a Moldprozes- ses.
  • the embedding of the optoelectronic semiconductor chip in the molded article can, for example, by a Formpres ⁇ sen (compression molding) or by an injection molding
  • Transfer molding in particular by a film-assisted transfer molding (film assisted transfer molding) done.
  • the method is therefore easy and cost-effectively carried out and is suitable for a mass pro ⁇ production.
  • this comprises a further step for applying a second metallization on the upper side of the shaped body, which is electrically insulated from the first metallization.
  • the second metallization can be used for electrical contacting of the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component obtainable by the method. Because the second metallization against the first metallization
  • this comprises a further step for depositing a second material by means of electrophoretic deposition.
  • the second material can be istschie ⁇ in particular on the second metallization. Since the second metallization is electrically isolated from the first metallization, the second material is not deposited over the first metallization during the electrophoretic deposition of the second material.
  • the second Ma ⁇ TERIAL comprises a phosphor which is configured to convert a wavelength of electromagnetic radiation.
  • the second material can be used to convert an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component obtainable by the method.
  • the second material over the top of optoelekt ⁇ tronic semiconductor chips can be deposited.
  • the deposition of the second material by means of electrophoretic deposition advantageously allows the production of a high-density, thin and thermally well bonded layer of the second material.
  • the second mate rial ⁇ in the form of particles is deposited, which have an average size of between 500 nm and 30 ym, preferably a size between 8 and 15 ym ym.
  • the deposition of the second material in the form of particles of this size permits the production of a thin and highly dense one
  • this comprises a further step for removing at least part of the second metallization.
  • this may be removed on the upper side of the optoelectronic semiconductor chip ⁇ deposited parts of the second metallization. This increases the radiation throughput Permeability of the deposited on the top of the optoelectronic semiconductor ⁇ chip chips layers advantageously.
  • this comprises a further step of depositing a protective layer over the first material.
  • the protective layer can serve for fixing the second material. If no second material has been deposited, the protective layer can in turn also serve to convert a wavelength of electromagnetic radiation.
  • the protective layer may comprise, for example, silicone or a material from the class of parylene.
  • the protective layer comprises a phosphor which is designed to convert a wavelength of electromagnetic radiation.
  • the phosphor may be, for example, an organic phosphor or an inorganic phosphor.
  • the phosphor may also include quantum dots.
  • the protective layer of the obtained by the method ⁇ union optoelectronic component can thereby serve to convert a wavelength of light emitted by the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component electromagnetic radiation.
  • this comprises a further step for arranging a wavelength-converting element over the upper side of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the wavelength-converting element may have a phosphor which is designed to convert a wavelength of an electromagnetic radiation.
  • the phosphor may be, for example, an organic or an inorganic phosphor and also comprise quantum dots.
  • the wavelength-converting element of the optoelectronic component which can be obtained by this method and which is arranged above the upper side of the optoelectronic semiconductor chip can serve to provide a Wavelength of an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip to convert.
  • the shaped body is provided with a second embedded optoelectronic semiconductor chip.
  • the first Metallisie ⁇ tion is applied so that a contiguous portion of the first metallization bounded the top of the first optoelectronic semiconductor chip and an upper surface of the second opto-electronic semiconductor chip.
  • the method thereby enables a parallel production of a plurality of optoelectronic components.
  • the first Ma ⁇ TERIAL may be deposited simultaneously in a common electrophoretic deposition process at all optoelectronic devices through the contiguous first metallization.
  • the parallel production of a plurality of optoelectronic components in common operations advantageously reduces the production costs per individual optoelectronic component.
  • 1 is a plan view of a molded body of a first opto-electronic device with an embedded optoelectronic semiconductor chip.
  • Fig. 2 is a sectional side view of the shaped body
  • Figure 3 is a plan view of the molded body having thereon arrange ⁇ th metallizations.
  • 4 shows a sectional side view of the shaped body and the metallizations;
  • Fig. 6 is a sectional side view of the molded body with the metallizations and deposited thereon materials
  • Fig. 7 is a plan view of a component composite
  • FIG. 8 is a plan view of a molded body of a second opto ⁇ electronic component.
  • FIG. 10 shows a plan view of a shaped body of a third optoelectronic component
  • FIG. 11 is a sectional side view of the third opto ⁇ electronic component.
  • FIG. 12 shows a sectional side view of a fourth opto ⁇ electronic component.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of a molded body 100 of a first opto-electronic device 10 in an unfinished processing state during the production of the f ⁇ th optoelectronic component 10.
  • Fig. 2 shows a ge ⁇ sectioned side view of the molded body 100 of the first opto ⁇ electronic component 10 in the same processing state.
  • the molded body 100 comprises an electrically insulating synthetic ⁇ material, for example a system based on an epoxy or silicone plastic material.
  • the material of the molded body 100 may be black, for example.
  • the form- Body 100 has preferably been produced by a molding process, for example by compression molding or by injection molding (transfer molding), in particular by film assisted transfer molding.
  • the molded body 100 has an upper side
  • top 101 and bottom 102 of the mold ⁇ body 100 are preferably each formed substantially plane from ⁇ .
  • An optoelectronic semiconductor chip 200 is embedded in the molded body 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 was preferably already embedded in the material of the molded body 100 during the production of the molded body 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 has an upper side
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is embedded in the molded body 100 such that its upper side 201 is at least partially not covered by the material of the molded body 100.
  • the upper side 201 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200 is preferably completely free and terminates approximately flush with the upper side 101 of the molded body 100.
  • the underside 202 of the optoelectronic half ⁇ conductor chip 200 is preferably at least partially not covered by the molded body 100. Im in Fign. 1 and 2 of the first optoelectronic component 10, the underside 202 of the optoelectronic semiconductor chip 200 is completely free and terminates approximately flush with the underside 102 of the molded body 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is to be keptbil ⁇ det, electromagnetic radiation such as visible light to emit.
  • a mesa 230 formed on the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 forms a radiation emission surface of the optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 may be, for example, a light-emitting diode chip (LED chip).
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 can also be a La serchip or another optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 has an upper electrical contact surface 210, which is arranged in a corner region of the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the opto-electronic semi-conductor chip ⁇ a lower electrical contact surface 220 which is disposed on the underside 202 of the optoelectronic semiconductor chips 200th Between the upper electrical
  • an electrical voltage can be applied to the optoelectronic semiconductor chip 200 to cause emission of electromagnetic radiation through the optoelectronic semiconductor chip 200. It is also possible to arrange both electrical contact surfaces of the optoelectronic semiconductor chip 200 on the lower side 202 or on the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200. If both electrical contact surfaces are arranged on the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200, then the underside 202 of the optoelectronic semiconductor chip 200 can optionally be covered by the material of the molded body 100. In addition to the optoelectronic semiconductor chip 200, a through contact 300 is embedded in the molded body 100 of the first opto ⁇ electronic component 10.
  • the via 300 extends between the top 101 and the bottom ⁇ page 102 of the molded body 100 through the mold body 100 and is accessible at each top 101 and bottom 102 of the mold body 100th
  • Through contact 300 comprises an electrically conductive material, for example a suitably doped semiconductor material or a metal.
  • the through contact 300 has preferably already been embedded in the material of the molded body 100 together with the optoelectronic semiconductor chip 200 during the production of the molded body 100. However, the through-contact 300 can also only after the production of the molded body 100 may have been introduced into the molded body 100.
  • the molded body 100 of the first optoelectronic component 10 furthermore has an embedded protective chip 400.
  • the protection chip 400 extends between the top 101 and the bottom 102 of the molded body 100 through the mold body 100 and is open at top 101 and bottom 102 of the Formkör ⁇ pers 100th
  • the protection chip 400 is provided to protect the optoelectronic semiconductor chip 200 against damage by electrostatic discharges.
  • the protective chip 400 may be formed, for example, as a protective diode.
  • the protection chip 400 is preferably already been Lucasbet ⁇ tet together with the optoelectronic semiconductor chip 200 during the manufacture of the molded body 100 in the material of the shaped body 100th
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the upper side 101 of the shaped body 100 of the optoelectronic component 10 in a processing state which follows the representation of FIG. Fig. 4 shows a schematic sectional side view of the molded body 100 of the first optoelectronic component 10 in ⁇ rule shown in FIG. ⁇ processing stand. 3
  • first ⁇ Me metallization 510 and a second metallization have been 520 angeord ⁇ net.
  • the first metallization 510 and the second Me ⁇ metallization 520 are in different lateral exhaust 101 cut the upper side of the molded body 100 arranged, spaced apart and electrically insulated from each other.
  • the first metallization 510 and the second Metalli ⁇ tion 520 may have been arranged pers 100, for example, with the methods of plana- ren connection technology on the upper surface 101 of the Formkör-.
  • the first metallization 510 and the second metallization 520 may be different materials or the same material. al.
  • the first metallization 510 preferably comprises a material having high optical reflectivity at ⁇ game as silver or aluminum.
  • the second metallization 520 preferably has an electrically highly conductive material.
  • the second metallization 520 may comprise, for example, copper or nickel.
  • an insulating layer 500 is on parts of the upper side
  • the insulation layer 500 covers portions of the outer edges of the upper surface 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and the upper surfaces of the via 300 and the protective chip 400. Thereby, the in these areas over the insulating layer 500 is ⁇ arranged metallizations 510, 520 electrically from the edges of the optoelectronic Semiconductor chips 200, the via 300 and the protective chip 400 isolated. As a result, short- circuits between the first metallization 510 and the second metallization 520 and between the upper electrical contact surface 210 and the lower electrical contact surface 220 of the optoelectronic semiconductor chip 200 are prevented.
  • the second metallization 520 extends from the Obersei ⁇ te of the via 300 via the top of the protective chip 400 to the upper electrical contact surface 210 of the optoelekt- tronic semiconductor chips 200, thereby forming a
  • Semiconductor chip 200 is electrically conductive and thereby also electrically connected to the second Metalli ⁇ tion 520. If the mesa 230 of the optoelectronic If semiconductor chips 200 themselves are not electrically conductive, then second metallization 520 could also extend via mesa 230 on top side 201 of optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the first metallization 510 preferably extends We ⁇ sentlichen over all remaining portions of the upper surface 101 of the molded body 100.
  • the first metallization 510 may also partially over the via 300 and the protection chip extend 400, it is through the insulating layer 500 to the via 300 and the protective chip 400 isolated.
  • the protection chip 400 is electrically connected in parallel to the optoelectronic semiconductor chip 200 by means of the backside metallization 530 and the second metallization 520.
  • the parallel connection of the optoelectronic semiconductor chip 200 and the protective chip 400 is accessible between the accessible on the Untersei ⁇ te 102 of the molding 100 underside of the through ⁇ contact 300 and bottom electrical contact surface 220 of the optoelectronic semiconductor chip 200th
  • an electrical voltage can be applied to the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200 to cause emission of electromagnetic radiation through the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the first optoelectronic component 10 can then be used, for example, as an SMD
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of the upper side 101 of the shaped body 100 of the first optoelectronic component 10 with the metallizations 510, 520 arranged thereon in a processing state which follows the representation of FIG.
  • Fig. 6 shows a schematic sectional side view of the molded body 100 of the first optoelectronic ⁇ rule component 10 in the same processing status. In the Dar ⁇ positions of FIGS. 5 and 6, the production of the first optoelectronic component 10 is substantially completed.
  • a mirror layer 610 is deposited wor ⁇ .
  • the mirror layer 610 has a first material 615.
  • the first material 615 has been positioned over the first metallization 510 by electrophoretic deposition.
  • the first material 615 has attached itself only in the region of the first metallization 510.
  • the first material 615 of the mirror layer 610 is preferably an optically highly reflective material.
  • the first material 615 of the mirror layer 610 may comprise TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 or HfO 2 .
  • the mirror layer 610 thereby forming an optically reflective layer, which may serve to Reflection ⁇ on electromagnetic radiation.
  • the mirror layer 610 can emit electromagnetic radiation which is emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 and in the vicinity of the first optoelectronic component 10, for example, on a surrounding housing, back to the top. page 101 of the shaped body 100 has been reflected, re- inflect again and thereby make usable. Without the mirror layer 610, the radiation reflected back to the upper side 101 of the molded body 100 would be absorbed at the upper side 101 of the molded body 100 and would thus be lost.
  • the first material 615 of the mirror layer 610 can also have a colored pigment.
  • the first material 615 may comprise an inorganic dye or an oxide or a sulfide of a Kochgangsme ⁇ crystal into this case.
  • the first material 615 deposited over the first metallization 510 forms, instead of the mirror layer 610, a color layer which serves to produce a desired color impression of the first optoelectronic component 10.
  • the first material 615 was electrophoretically deposited on the first metallization 510 in the form of particles.
  • the particles may have an average size of between 200 nm and 10 ym preferably, more preferably a particle size between 400 nm and 800 nm.
  • the average size of the particles can for example be defi ned ⁇ by a d50 value. In this case, the diameter of 50% by weight of all particles is less than or equal to the medium size.
  • a converter layer 620 has also been deposited over the second metallization 520.
  • the Kon ⁇ verter für 620 has a second material 625.
  • the second material 625 of the converter layer 620 has been arranged by means of electrophoretic deposition on the second metallization 520.
  • the second material 625 of the converter layer 620 has thereby over the second metallization
  • the second material 625 of the converter layer 620 has not attached.
  • the part of the second metallization 520 arranged on the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 has been removed again after the electrophoretic deposition of the second material 625 of the converter layer 620 thereby removing the converter layer 620.
  • the second material 625 of the converter layer 620 comprises a phosphor configured to convert a wavelength of electromagnetic radiation.
  • the phosphor may absorb electromagnetic radiation at a first wavelength and emit electromagnetic Strah ⁇ lung with a second, typically larger wavelength.
  • the phosphor of the second material 620 of the converter layer 620 is in particular provided to convert a wavelength of an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 of the first optoelectronic component 10.
  • the second material 625 of the converter layer 620 may, for example, comprise a substance or a substance mixture from the following substance group: Ce 3+ -doped garnets such as YAG: Ce and
  • LuAG for example (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5O12: Ce 3+ , Eu 2+ -doped nitrides, for example CaAlSiN 3 : Eu 2+ , (Ba, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , Eu 2+ - doped sulfides, sions, SiAlON, orthosilicates, beispielswei ⁇ se (Ba, Sr) 2 S1O 4: Eu 2+, Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (barium magnesium aluminate: Eu) and / or SCAP, halophosphate.
  • the second material 625 is preferably deposited in the form of Parti ⁇ angles, which have a mean size of between 500 nm and 30 ym, more preferably an average size between 8 and 15 ym ym.
  • the average size of the particles can be defined, for example, by a d50 value. In this Case is the diameter of 50 weight percent of Parti ⁇ kel less than or equal to the average size.
  • a protective layer 630 over the mirror ⁇ layer 610 and the converter layer 620 has been applied.
  • the protective layer 630 serves to fix the second material 625 of the converter layer 620 and can also serve to fix the first material 615 of the mirror layer 610.
  • the protective layer 630 may also serve for corrosion protection.
  • the protective layer 630 preferably has an optically substantially transparent material.
  • the protective layer 630 preferably has an optically substantially transparent material.
  • Protective layer 630 preferably transparent to electromagnetic radiation with the specific ⁇ emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 wavelength and / or generated by the converter layer 620 wavelength.
  • the protective layer 630 may comprise silicone, for example.
  • the protective layer Preferably, the protective layer, however, a material from the Klas ⁇ se of Parylene, in particular of the parylene type F.
  • the material of the protective layer includes 630 advantageous ⁇ adhesive enough, a good crack penetration, whereby a loading Sonders effective fixing of the second Material 625 Kon ⁇ verter für 620 can be achieved.
  • Fig. 7 shows a schematic plan view of a Bauelemen ⁇ teverbund 700.
  • the component composite 700 comprises a majority number first optoelectronic devices 10, to which the reference to FIGS. 1 to 6 explained manufacturing steps are performed simultaneously in parallel. This enables a parallel production of a plurality of first optoelectronic components 10 in common operations, whereby the manufacturing costs per individual first optoelectronic component 10 decrease.
  • the shaped bodies 100 of the individual ⁇ nen first optoelectronic devices 10 are connected to each other such that they form a common large shaped body 100, in which a plurality of optoelectronic semiconductor chip 200 and a corresponding plurality of Indiankon ⁇ clocks 300 and protective chips 400 embedded is.
  • the second metallizations 520 of the first optoelectronic components 10 of the component group 700 are connected to each other via Kirsab ⁇ sections 515 such that the first metallizations 510 of the first optoelectronic devices 10 are related and electrically conductively connected to each other.
  • the electrophoretic deposition of the mirror layer 610 over the first metallization 510 and the electrophoretic deposition of the converter layer 620 over the second metallization 520, as well as the application of the protective layer 630 he ⁇ follows for all the first optoelectronic devices 10 of the composite element 700 together. Only then are the molded bodies 100 of the first optoelectronic components 10 of the component composite 700 separated from one another in order to separate the first optoelectronic components 10.
  • Fig. 8 shows a schematic plan view of a second opto ⁇ electronic component 20.
  • Fig. 9 shows a schematic sectional side view of the second opto-electronic device 20.
  • the second opto-electronic device 20 has similarities with the first optoelectronic component 10.
  • Components of the second optoelectronic component 20 which correspond to components present in the first optoelectronic component 10 are shown in FIGS. 8 and 9 are given the same reference numerals as in Figs. 1 to 7 and will not be described again in detail below. Below are just the differences between the second optoelectronic component 20 and the first optoelectronic component 10 explained.
  • the deposition of the second material 625 of the converter layer 620 is omitted.
  • the protective layer 630 was also not applied to the second optoelectronic component 20. Instead, in the fabrication of the second optoelectronic device 20, FIG. 8 and 9 after the electrophoretic deposition of the first material 615 of FIG.
  • the encapsulation 640 covers the Spie ⁇ gel layer 610, the top 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200, the second metallization 520 and the remaining portions of the upper surface 101 of the shaped body 100th
  • the encapsulation 640 preferably has an optically transparent Ma ⁇ TERIAL, in particular a material that is transparent to light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 electro-magnetic radiation.
  • the casting 640 may include at ⁇ game as silicone.
  • the casting 640 may further comprise an embedded phosphor, which is intended by the optoelectronic semiconductor chip see 200 of the second optoelectronic component 20 emitted electromagnetic radiation in elekt ⁇ romagnetician radiation to convert a different wavelength.
  • the phosphor can be formed like the phosphor of the second material 625 of the converter layer 620 of the first optoelectronic component 10.
  • a layer may be arranged, which by means of
  • This layer may also comprise a luminescent substance, which is intended to be electromagnetic through the optoelectronic semiconductor chip 200 To convert radiation into electromagnetic radiation of a different wavelength.
  • Fig. 10 shows a schematic plan view of a third optoelectronic device 30.
  • Fig. 11 shows a schematic ⁇ side sectional view of the third optoelectronic ⁇ rule component 30.
  • the third optoelectronic component 30 has similarities with the first optoelectronic component 10. Components of the third optoelectronic component 30, which in the first optoelectronic device
  • the electrophoretic deposition of the second material 625 forming the converter layer 620 over the second metallization 520 has been dispensed with. Also, the protective layer 630 was not provided. Instead, in the manufacture of the third optoelectronic component 30 after the electrophoretic deposition of the first material 615 of the mirror layer 610, a converter element 650 has been disposed above the
  • the converter element 650 is embedded in egg ⁇ NEN encapsulation 640, which has been formed over the upper side 101 of the molding 100th
  • the encapsulation 640 covers the reflective layer 610, a part of the second metallization 520 and the remaining portions of the upper surface 101 of the Formkör ⁇ pers 100, and the side surfaces of the converter element 650.
  • a facing away from the top 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200 top of the converter element 650 is not covered by the potting 640 and preferably includes approximately flush with the potting 640 from.
  • the converter element 650 may comprise, for example, silicone or a ceramic material.
  • the converter element 650 includes an embedded phosphor which is to vorgese ⁇ hen to convert light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 electromagnetic radiation into electromagnetic radiation of a different wavelength.
  • the phosphor of the converter element 650 may correspond to the phosphor of the converter layer 620 of the first optoelectronic component 10.
  • the encapsulation 640 preferably has an optically transparent Ma ⁇ TERIAL.
  • the encapsulation may have 640 silicone on ⁇ .
  • FIG. 12 shows a schematic sectional side view of a fourth optoelectronic component 40.
  • the fourth optoelectronic component 40 has correspondences with the first optoelectronic component 10.
  • Components of the fourth optoelectronic component 40 which correspond to components present in the first optoelectronic component 10 are provided with the same reference symbols in FIG. 12 as in FIGS. 1 to 7 and are not explained in detail ⁇ he detail. In the following, only the differences between the fourth optoelectronic component 40 and the first optoelectronic component 10 will be described.
  • a converter element 660 is arranged above the upper side 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the converter element 660 arranged WUR ⁇ de before embedding the optoelectronic semiconductor chip 200 in the molding 100 at the top 201 of the optoelectronic semiconductor chip 200th
  • One of the optoelectronic semiconductor chip 200 facing away from the top of the converter element 660 terminates flush with the top 101 of the molded body 100.
  • the underside 202 of the optoelectronic semiconductor chip 200 terminates flush with the underside 102 of the molded body 100.
  • the converter element 660 not covered preferably 200 to ⁇ parent upper electrical contact surface 210. 660 in the mold body 100, the upper electrical contact area 210 of the optoelectronic semiconductor ⁇ semiconductor chip 200 on the top 201 of the optoelectronic semiconductor chip during the embedding of the optoelectronic semiconductor chip 200 and the converter element thereby have been covered by the material of the molded body 100.
  • the upper electrical contact surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 after embedding the optoelectronic semiconductor chip 200 and the converter element 660 in the molded body 100 by partially removing the material of the molded body 100, for example by means of a laser, frge ⁇ sets. In this case, an opening 665 was created in the molded body 100.
  • the second metallization 520 applied in a subsequent processing step extends through the opening 665 in the molded body 100 to the upper electrical contact surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and thus forms an electrically conductive connection between the upper electrical contact surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200, the protective chip 400 and the contact 300.
  • the mirror layer 610 was deposited by electrophoretic deposition of the first material 615 over the first metallization 510. The performed for the preparation of the first optoelectronic device 10
  • Step for the deposition of the second material 625 of the converter layer 620 is omitted in the preparation of the fourth optoelekt ⁇ tronic device 40th
  • the creation of the Protective layer 630 is omitted in the production of the fourth opto ⁇ electronic component 40.
  • a cast 640 made of optically transparent material was arranged over the upper side 101 of the molded body 100.
  • the grout 640 be ⁇ covers the reflective layer 610, the converter element 660, the second metallization 520 and the remaining portions of the top side 101 of the molding 100.
  • the casting 640 may as ⁇ derum for example, comprise silicone.
  • first optoelectronic component 20 second optoelectronic component

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (200), der derart in einen Formkörper (100) eingebettet ist, dass eine Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch den Formkörper (100) bedeckt ist. Auf einer Oberseite (101) des Formkörpers (100) ist eine erste Metallisierung (510) angeordnet. Die erste Metallisierung (510) ist elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip (200) isoliert. Auf der ersten Metallisierung (510) ist ein erstes Material (610, 615) angeordnet.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Her¬ stellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 6.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 212 247.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Aus der DE 10 2009 036 621 AI ist ein Verfahren zum Herstel¬ len eines optoelektronischen Bauelements bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seiten- flächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Bauelemente vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kon- taktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkma¬ len des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorlie¬ genden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Wei¬ terbildungen angegeben. Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektro¬ nischen Halbleiterchip, der derart in einen Formkörper eingebettet ist, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halb¬ leiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist. Dabei ist auf einer Oberseite des Formkörpers eine erste Metallisierung angeordnet. Die erste Metallisie¬ rung ist elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert. Auf der ersten Metallisierung ist ein erstes Material angeordnet. Das erste Material kann beispielsweise durch elektrophoretische Abscheidung auf der ersten Metalli¬ sierung angeordnet sein. Da die erste Metallisierung
elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert ist, wird das erste Material dabei nicht auf der Ober¬ seite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschieden. Vorteilhafterweise können der Formkörper, die erste Metalli¬ sierung und das auf der ersten Metallisierung angeordnete erste Material des optoelektronischen Bauelements jeweils ei¬ ne geringe Dicke aufweisen. Dadurch weist das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise insgesamt nur eine sehr geringe Bauhöhe auf. Die Gesamtdicke des optoelektronischen Bauelements kann dabei nur geringfügig größer als die Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips sein. Auch in lateraler Richtung kann das optoelektronische Bauelement vorteil¬ hafterweise sehr kompakte Abmessungen aufweisen. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Bauelements besteht darin, dass das auf der ersten Metallisierung angeordnete Material hochdicht ausgebildet sein kann.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das erste Material Ti02, AI2O3, Zr02, S1O2 oder Hf02 auf. Dadurch kann das erste Material vorteilhafterweise eine hohe optische Reflektivität aufweisen. Hierdurch kann das auf der ersten Metallisierung an der Oberseite des Formkörpers ange¬ ordnete erste Material als optischer Reflektor des optoelekt- ronischen Bauelements dienen. Durch den optoelektronischen
Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung, die in der Umgebung des opto¬ elektronischen Bauelements zum Formkörper des optoelektroni- sehen Bauelements zurückgestreut wird, kann dann durch den durch das erste Material gebildeten Reflektor reflektiert werden, wodurch eine Absorption der elektromagnetischen
Strahlung an der Oberseite des Formkörpers des optoelektroni- sehen Bauelements verhindert wird. Hierdurch kann sich der nutzbare Anteil der durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung vorteilhafterweise erhöhen. Da das auf der ersten Metallisierung auf der Oberseite des Formkörpers angeordnete erste Material eine hochdichte Schicht bilden kann, kann auf eine hohe Reflektivität der ersten Metallisie¬ rung verzichtet werden. Dies ermöglicht es, die erste Metal¬ lisierung aus einem kostengünstigen und korrosionsstabilen Material auszubilden, beispielsweise aus Aluminium.
Alternativ weist das erste Material des optoelektronischen Bauelements ein farbiges Pigment auf. Dadurch kann das erste Material einen gewünschten Farbeindruck des optoelektronischen Bauelements erzeugen. Das erste Material kann hierzu beispielsweise einen anorganischen Farbstoff oder ein Oxid oder ein Sulfid eines Übergangsmetalls aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips ein Element angeordnet, das einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagneti¬ schen Strahlung zu konvertieren. Vorteilhafterweise kann das Element dadurch eine Wellenlänge einer durch den optoelektro¬ nischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strah- lung konvertieren. Hierzu kann das Element elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge absorbieren und dafür elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typischerweise größeren, Wellenlänge emittieren. Der Leuchtstoff kann dabei beispielsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff kann auch Quantenpunkte um¬ fassen . In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in den Formkörper ein elektrisch leitender Durchkontakt eingebettet. Vorteilhafterweise kann der in den Formkörper eingebettete Durchkontakt dazu dienen, einen an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt elektrisch leitend mit einem an einer Rückseite des optoelektronischen Bauelements angeordneten elektrischen Kontakt zu verbinden. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements elektrisch an der Rückseite des optoelektronischen Bauelements zu kontaktieren. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement als SMD-Bauelement ausgebildet sein, das für eine Oberflächenmontage vorgesehen ist. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in den Formkörper eine Schutzdiode eingebettet. Vorteil¬ hafterweise kann die Schutzdiode einem Schutz des optoelekt¬ ronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung dienen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips, der derart in einen Formkörper einge- bettet ist, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halb¬ leiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist, zum Anlegen einer ersten Metallisierung auf einer Oberseite des Formkörpers, und zum Abscheiden eines ers¬ ten Materials auf der ersten Metallisierung mittels elektro- phoretischer Deposition. Vorteilhafterweise kann das auf der ersten Metallisierung des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements angeordnete erste Material als optischer Reflektor dienen, durch den eine Reflektivität des optoelektronischen Bauelements erhöht wird. Der optische Re- flektor kann durch den optoelektronischen Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung, die in der Um¬ gebung des optoelektronischen Bauelements zu dem optoelektro- nischen Bauelement zurückgestreut wird, erneut reflektieren und dadurch den nutzbaren Anteil der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung erhöhen. Vorteilhafterweise erlaubt das Verfahren eine Abscheidung einer hochdichten Schicht des ersten Materials auf der ersten Metallisierung. Dadurch kann die erste Metallisierung aus einem kostengünstigen und korrosionsbeständigen Material ausgebildet werden, dessen Reflektivität nur von un¬ tergeordneter Bedeutung ist. Ein besonderer Vorteil des Ver- fahrens besteht darin, dass es die Herstellung eines opto¬ elektronischen Bauelements mit geringer Gesamtdicke ermög¬ licht. Der Formkörper kann mit einer Dicke ausgebildet werden, die im Wesentlichen der Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips entspricht. Die erste Metallisierung und das erste Material können ebenfalls mit sehr geringen Dicken an¬ gelegt werden. Auch in lateraler Richtung kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement mit sehr kompakten Abmessungen hergestellt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Metal¬ lisierung so angelegt, dass die erste Metallisierung
elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert ist. Vorteilhafterweise wird das erste Material dadurch bei der Abscheidung des ersten Materials auf der ersten Me- tallisierung nicht auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschieden. Dadurch bleibt die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips strahlungsdurchlässig.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Mate- rial in Form von Partikeln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 200 nm und 10 ym aufweisen, bevorzugt eine Größe zwischen 400 nm und 800 nm. Vorteilhafterweise ermög¬ licht die Abscheidung des ersten Materials in Form von Parti¬ keln dieser Größe die Erzeugung einer hochdichten Schicht des ersten Materials.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der in den Formkörper eingebettete optoelektronische Halbleiterchip so be- reitgestellt, dass eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkör¬ per bedeckt ist. Vorteilhafterweise weist der Formkörper dadurch eine sehr geringe Dicke auf, die im Wesentlichen der Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips entspricht.
Dadurch, dass die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist, kann der optoelektronische Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauele- ments an seiner Unterseite elektrisch kontaktiert werden.
Dadurch kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektro¬ nische Bauelement besonders einfach und kompakt ausgebildet sein . In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereit¬ stellen des in den Formkörper eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips ein Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper mittels eines Moldprozes- ses. Das Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper kann dabei beispielsweise durch ein Formpres¬ sen (compression molding) oder durch ein Spritzpressen
(transfer molding) , insbesondere durch ein folienunterstütztes Spritzpressen (film assisted transfer molding), erfolgen. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch einfach und kos- tengünstig durchführbar und eignet sich für eine Massenpro¬ duktion .
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anlegen einer zweiten Metallisierung auf der Oberseite des Formkörpers, die elektrisch gegen die erste Metallisierung isoliert ist. Vorteilhafterweise kann die zweite Metallisierung zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dienen. Da die zweite Metallisierung gegen die erste Metallisierung
elektrisch isoliert ist, wird beim elektrophoretischen Abscheiden des ersten Materials das erste Material nicht auf der zweiten Metallisierung abgeschieden. In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Abscheiden eines zweiten Materials mittels elektrophoretischer Deposition. Das zweite Material kann dabei insbesondere über der zweiten Metallisierung abgeschie¬ den werden. Da die zweite Metallisierung elektrisch gegen die erste Metallisierung isoliert ist, wird das zweite Material während der elektrophoretischen Deposition des zweiten Materials dann nicht über der ersten Metallisierung abgeschieden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das zweite Ma¬ terial einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Vorteilhafterweise kann das zweite Material zur Konver- tierung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung dienen. Hierzu kann das zweite Material über der Oberseite des optoelekt¬ ronischen Halbleiterchips abgeschieden werden. Die Abschei- dung des zweiten Materials mittels elektrophoretischer Deposition erlaubt dabei vorteilhafterweise die Herstellung einer hochdichten, dünnen und thermisch gut angebundenen Schicht des zweiten Materials. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Mate¬ rial in Form von Partikeln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 ym aufweisen, bevorzugt eine Größe zwischen 8 ym und 15 ym. Vorteilhafterweise erlaubt die Abscheidung des zweiten Materials in Form von Partikeln die- ser Größe eine Herstellung einer dünnen und hochdichten
Schicht des zweiten Materials.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Entfernen zumindest eines Teils der zweiten Metallisierung. Vorteilhafterweise können dadurch eventuell auf der Oberseite des optoelektronischen Halb¬ leiterchips abgeschiedene Teile der zweiten Metallisierung entfernt werden. Hierdurch erhöht sich die Strahlungsdurch- lässigkeit der auf der Oberseite des optoelektronischen Halb¬ leiterchips abgeschiedenen Schichten vorteilhafterweise.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Abscheiden einer Schutzschicht über dem ersten Material. Vorteilhafterweise kann die Schutzschicht zur Fixierung des zweiten Materials dienen. Falls kein zweites Material abgeschieden worden ist, so kann die Schutzschicht ihrerseits auch dazu dienen, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Die Schutzschicht kann beispielsweise Silikon oder ein Material aus der Klasse der Parylene aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Schutz- schicht einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann beispielsweise ein organischer Leuchtstoff oder ein anorganischer Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff kann auch Quantenpunkte umfassen. Vorteilhafter- weise kann die Schutzschicht des durch das Verfahren erhält¬ lichen optoelektronischen Bauelements dadurch zur Konvertierung einer Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Elements über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips. Das wellenlängenkonvertierende Element kann da- bei einen Leuchtstoff aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann beispielsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff sein und auch Quantenpunkte umfassen. Vorteilhafterweise kann das über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete wellenlängenkonvertierende Element des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dazu dienen, eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper mit einem zweiten eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchip bereitgestellt. Dabei wird die erste Metallisie¬ rung so angelegt, dass ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierung die Oberseite des ersten optoelektronischen Halbleiterchips und eine Oberseite des zweiten opto- elektronischen Halbleiterchips umgrenzt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente. Dabei kann durch die zusammenhängende erste Metallisierung das erste Ma¬ terial gleichzeitig in einem gemeinsamen elektrophoretischen Depositionsprozess auf allen optoelektronischen Bauelementen abgeschieden werden. Durch die parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente in gemeinsamen Arbeitsgängen sinken vorteilhafterweise die Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Bauelement.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung :
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines ersten opto- elektronischen Bauelements mit einem eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchip;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers; Fig. 3 eine Aufsicht auf den Formkörper mit darauf angeordne¬ ten Metallisierungen; Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers und der Metallisierungen;
Fig. 5 eine Aufsicht auf den Formkörper mit über den Metalli- sierungen abgeschiedenen Materialien;
Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers mit den Metallisierungen und den darüber abgeschiedenen Materialien;
Fig. 7 eine Aufsicht auf einen Bauelementeverbund;
Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines zweiten opto¬ elektronischen Bauelements;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht des zweiten optoelekt¬ ronischen Bauelements;
Fig. 10 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines dritten optoelektronischen Bauelements;
Fig. 11 eine geschnittene Seitenansicht des dritten opto¬ elektronischen Bauelements; und Fig. 12 eine geschnittene Seitenansicht eines vierten opto¬ elektronischen Bauelements.
Fig. 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Formkörper 100 eines ersten optoelektronischen Bauelements 10 in einem unfertigen Bearbeitungsstand während der Herstellung des ers¬ ten optoelektronischen Bauelements 10. Fig. 2 zeigt eine ge¬ schnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten opto¬ elektronischen Bauelements 10 im selben Bearbeitungsstand. Der Formkörper 100 weist ein elektrisch isolierendes Kunst¬ stoffmaterial auf, beispielsweise ein auf einem Epoxid oder auf Silikon basierendes Kunststoffmaterial . Das Material des Formkörpers 100 kann beispielsweise schwarz sein. Der Form- körper 100 ist bevorzugt durch einen Moldprozess hergestellt worden, beispielsweise durch Formpressen (compression molding) oder durch Spritzgießen (transfer molding) , insbesondere durch folienunterstütztes Spritzgießen (film assistet transfer molding) . Der Formkörper 100 weist eine Oberseite
101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite
102 auf. Die Oberseite 101 und die Unterseite 102 des Form¬ körpers 100 sind bevorzugt jeweils im Wesentlichen plan aus¬ gebildet .
Ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 ist in den Formkörper 100 eingebettet. Bevorzugt wurde der optoelektronische Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebettet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Oberseite
201 und eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite
202 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart in den Formkörper 100 eingebettet, dass seine Oberseite 201 zumindest teilweise nicht durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt ist. Bevorzugt liegt die Oberseite 201 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 vollständig frei und schließt etwa bündig mit der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ab. Auch die Unterseite 202 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 ist bevorzugt zumindest teilweise nicht durch den Formkörper 100 bedeckt. Im in Fign. 1 und 2 dargestellten Beispiel des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vollständig frei und schließt etwa bündig mit der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ab.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebil¬ det, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Dabei bildet eine an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ausgebildete Mesa 230 eine Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen
Halbleiterchips 200. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip) sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann aber auch ein La- serchip oder ein anderer optoelektronischer Halbleiterchip sein .
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine obere elektrische Kontaktfläche 210 auf, die in einem Eckbereich der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet ist. Außerdem weist der optoelektronische Halb¬ leiterchip 200 eine untere elektrische Kontaktfläche 220 auf, die an der Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiter- chips 200 angeordnet ist. Zwischen der oberen elektrischen
Kontaktfläche 210 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 kann eine elektrische Spannung an den optoelektronischen Halbleiterchip 200 angelegt werden, um eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch den optoelektronischen Halb- leiterchip 200 zu bewirken. Es ist auch möglich, beide elektrischen Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 an der Unterseite 202 oder an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 anzuordnen. Falls beide elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet sind, so kann die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 wahlweise durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt sein. Zusätzlich zu dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 ist ein Durchkontakt 300 in den Formkörper 100 des ersten opto¬ elektronischen Bauelements 10 eingebettet. Der Durchkontakt 300 erstreckt sich zwischen der Oberseite 101 und der Unter¬ seite 102 des Formkörpers 100 durch den Formkörper 100 und ist an Oberseite 101 und Unterseite 102 des Formkörpers 100 jeweils zugänglich. Der Durchkontakt 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein geeignet dotiertes Halbleitermaterial oder ein Metall. Der Durchkontakt 300 ist bevorzugt gemeinsam mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebettet worden. Der Durchkontakt 300 kann jedoch auch erst nach der Herstellung des Formkörpers 100 in den Formkörper 100 eingebracht worden sein .
Der Formkörper 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 weist ferner einen eingebetteten Schutzchip 400 auf. Der Schutzchip 400 erstreckt sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 des Formkörpers 100 durch den Formkörper 100 und ist an Oberseite 101 und Unterseite 102 des Formkör¬ pers 100 zugänglich. Der Schutzchip 400 ist zum Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen vorgesehen. Der Schutzchip 400 kann beispielsweise als Schutzdiode ausgebildet sein. Der Schutzchip 400 ist bevorzugt gemeinsam mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebet¬ tet worden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des Formkörpers 100 des optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der Fig. 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Fig. 4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten optoelektroni¬ schen Bauelements 10 im in Fig. 3 dargestellten Bearbeitungs¬ stand .
Auf der Oberseite 101 des Formkörpers 100 sind eine erste Me¬ tallisierung 510 und eine zweite Metallisierung 520 angeord¬ net worden. Die erste Metallisierung 510 und die zweite Me¬ tallisierung 520 sind in unterschiedlichen lateralen Ab- schnitten der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet, voneinander beabstandet und elektrisch gegeneinander isoliert. Die erste Metallisierung 510 und die zweite Metalli¬ sierung 520 können beispielsweise mit den Methoden der plana- ren Verbindungstechnologie auf der Oberseite 101 des Formkör- pers 100 angeordnet worden sein.
Die erste Metallisierung 510 und die zweite Metallisierung 520 können unterschiedliche Materialien oder dasselbe Materi- al aufweisen. Die erste Metallisierung 510 weist bevorzugt ein Material mit hoher optischer Reflektivität auf, bei¬ spielsweise Silber oder Aluminium. Die zweite Metallisierung 520 weist bevorzugt ein elektrisch gut leitendes Material auf. Die zweite Metallisierung 520 kann beispielsweise Kupfer oder Nickel aufweisen.
Vor dem Anordnen der ersten Metallisierung 510 und der zweiten Metallisierung 520 auf der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ist eine Isolationsschicht 500 auf Teilen der Oberseite
101 des Formkörpers 100, der Oberseite 201 des optoelektroni¬ schen Halbleiterchips 200 und den an der Oberseite 101 des Formkörpers 100 freiliegenden Oberseiten des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400 angelegt worden. Die Isolations- schicht 500 bedeckt Teile der Außenkanten der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der Oberseiten des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400. Dadurch werden die in diesen Bereichen über der Isolationsschicht 500 ange¬ ordneten Metallisierungen 510, 520 elektrisch von den Kanten des optoelektronischen Halbleiterchips 200, des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400 isoliert. Dadurch werden Kurz¬ schlüsse zwischen der ersten Metallisierung 510 und der zweiten Metallisierung 520 und zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verhindert.
Die zweite Metallisierung 520 erstreckt sich von der Obersei¬ te des Durchkontakts 300 über die Oberseite des Schutzchips 400 zur oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelekt- ronischen Halbleiterchips 200 und bildet dadurch eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Durchkontakt 300, dem Schutzchip 400 und der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Die Mesa 230 an der Oberseite 201 des optoelektronischen
Halbleiterchips 200 ist elektrisch leitend ausgebildet und dadurch ebenfalls elektrisch leitend mit der zweiten Metalli¬ sierung 520 verbunden. Wäre die Mesa 230 des optoelektroni- sehen Halbleiterchips 200 selbst nicht elektrisch leitend ist, so könnte sich die zweite Metallisierung 520 auch über die Mesa 230 an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstrecken.
Die erste Metallisierung 510 erstreckt sich bevorzugt im We¬ sentlichen über alle übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100. Die erste Metallisierung 510 kann sich auch teilweise über den Durchkontakt 300 und den Schutzchip 400 erstrecken, ist dabei jedoch durch die Isolationsschicht 500 gegen den Durchkontakt 300 und den Schutzchip 400 isoliert.
An der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ist eine Rücksei¬ tenmetallisierung 530 angeordnet worden. Die Rückseitenmetal- lisierung 530 bildet eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der an der Unterseite 102 des Formkörpers 100 freilie¬ genden Unterseite des Schutzchips 400 und der unteren
elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200.
Somit ist der Schutzchip 400 dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 mittels der Rückseitenmetallisierung 530 und der zweiten Metallisierung 520 elektrisch parallelgeschaltet. Die Parallelschaltung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 400 ist zwischen der an der Untersei¬ te 102 des Formkörpers 100 zugänglichen Unterseite des Durch¬ kontakts 300 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich. Zwischen der Unterseite des Schutzchips 400 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 kann eine elektrische Spannung an den opto¬ elektronischen Halbleiterchip 200 angelegt werden, um eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch den optoelektro- nischen Halbleiterchip 200 zu bewirken.
Die elektrisch leitend mit der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verbun- dene Rückseitenmetallisierung 530 und eine an der Unterseite des Schutzchips 400 angeordnete Metallisierung können als Lötkontakte zur elektrischen Kontaktierung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Das erste optoelektro- nische Bauelement 10 kann dann beispielsweise als SMD-
Bauelement dienen, das für eine Oberflächenmontage vorgesehen ist, beispielsweise für eine Oberflächenmontage mittels Wie¬ deraufschmelzlöten (Reflow-Löten) . Fig. 5 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des Formkörpers 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 mit den darauf angeordneten Metallisierungen 510, 520 in einem der Darstellung der Fig. 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Fig. 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten optoelektroni¬ schen Bauelements 10 im selben Bearbeitungsstand. In den Dar¬ stellungen der Fign. 5 und 6 ist die Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 im Wesentlichen abgeschlossen .
Über der ersten Metallisierung 510 an der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ist eine Spiegelschicht 610 abgeschieden wor¬ den. Die Spiegelschicht 610 weist ein erstes Material 615 auf. Das erste Material 615 ist durch elektrophoretische De- position über der ersten Metallisierung 510 angeordnet worden. Das erste Material 615 hat sich dabei nur im Bereich der ersten Metallisierung 510 angelagert.
Das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 ist bevorzugt ein optisch gut reflektierendes Material. Beispielsweise kann das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 Ti02, AI2O3, Zr02, S1O2 oder Hf02 aufweisen. Die Spiegelschicht 610 bildet dadurch eine optisch reflektierende Schicht, die zur Reflexi¬ on elektromagnetischer Strahlung dienen kann. Beispielsweise kann die Spiegelschicht 610 elektromagnetische Strahlung, die durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittiert und in der Umgebung des ersten optoelektronischen Bauelements 10, beispielsweise an einem umgebenden Gehäuse, zurück zur Ober- seite 101 des Formkörpers 100 reflektiert wurde, erneut re¬ flektieren und dadurch nutzbar machen. Ohne die Spiegelschicht 610 würde die zur Oberseite 101 des Formkörpers 100 zurückgeworfene Strahlung an der Oberseite 101 des Formkör- pers 100 absorbiert und wäre damit verloren.
Das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 kann alternativ aber auch ein farbiges Pigment aufweisen. Beispielsweise kann das erste Material 615 in diesem Fall einen anorganischen Farbstoff oder ein Oxid oder ein Sulfid eines Übergangsme¬ talls aufweisen. In diesem Fall bildet das über der ersten Metallisierung 510 abgeschiedene erste Material 615 statt der Spiegelschicht 610 eine Farbschicht, die dazu dient, einen gewünschten Farbeindruck des ersten optoelektronischen Bau- elements 10 zu erzeugen.
Bevorzugt wurde das erste Material 615 in Form von Partikeln elektrophoretisch an der ersten Metallisierung 510 abgeschieden. Die Partikel können dabei bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 200 nm und 10 ym aufweisen, besonders bevorzugt eine Partikelgröße zwischen 400 nm und 800 nm. Die mittlere Größe der Partikel kann beispielsweise durch einen d50-Wert defi¬ niert sein. In diesem Fall ist der Durchmesser von 50 Gewichtsprozent aller Partikel kleiner oder gleich der mittle- ren Größe.
Zwischen den in Fign. 3 und 4 und den in Fign. 5 und 6 dargestellten Bearbeitungsständen des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist außerdem über der zweiten Metallisierung 520 eine Konverterschicht 620 abgeschieden worden. Die Kon¬ verterschicht 620 weist ein zweites Material 625 auf. Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 ist mittels elektrophoretischer Deposition an der zweiten Metallisierung 520 angeordnet worden. Das zweite Material 625 der Konverter- schicht 620 hat sich dabei über der zweiten Metallisierung
520 und über der elektrisch leitend mit der zweiten Metallisierung 520 verbundenen Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angelagert. In den übrigen Bereichen des ersten optoelektronischen Bauelements 10 hat sich das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 nicht angelagert.
Falls sich die zweite Metallisierung 520 über die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstreckt hat, so ist der an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete Teil der zweiten Metallisierung 520 nach der elektrophoretischen Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 wieder entfernt worden, ohne dabei die Konverterschicht 620 zu entfernen.
Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 weist einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Hierzu kann der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge absorbieren und elektromagnetische Strah¬ lung mit einer zweiten, typischerweise größeren, Wellenlänge emittieren. Der Leuchtstoff des zweiten Materials 620 der Konverterschicht 620 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 kann beispielsweise einen Stoff oder ein Stoffgemisch aus der folgenden Stoffgruppe aufweisen: Ce3+-dotierte Granate wie YAG:Ce und
LuAG, beispielsweise (Y, Lu) 3 (AI , Ga) 5O12 : Ce3+, Eu2+-dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN3 : Eu2+, (Ba, Sr) 2Si5N8 : Eu2+, Eu2+- dotierte Sulfide, SiONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielswei¬ se (Ba, Sr) 2S1O4 : Eu2+, Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat : Eu) und/oder SCAP, Halophosphat .
Bei der elektrophoretischen Deposition der Konverterschicht 620 wird das zweite Material 625 bevorzugt in Form von Parti¬ keln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 ym aufweisen, besonders bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 8 ym und 15 ym. Die mittlere Größe der Partikel kann beispielsweise durch einen d50-Wert definiert sein. In diesem Fall ist der Durchmesser von 50 Gewichtsprozent aller Parti¬ kel kleiner oder gleich der mittleren Größe.
Nach der elektrophoretischen Abscheidung der Spiegelschicht 610 und der elektrophoretischen Abscheidung der Konverterschicht 620 wurde eine Schutzschicht 630 über der Spiegel¬ schicht 610 und der Konverterschicht 620 aufgebracht. Die Schutzschicht 630 dient der Fixierung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 und kann auch der Fixierung des ersten Materials 615 der Spiegelschicht 610 dienen. Darüber hinaus kann die Schutzschicht 630 auch einem Korrosionsschutz dienen .
Die Schutzschicht 630 weist bevorzugt ein optisch im Wesent- liehen transparentes Material auf. Insbesondere ist die
Schutzschicht 630 bevorzugt transparent für elektromagneti¬ sche Strahlung mit der durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten Wellenlänge und/oder mit der durch die Konverterschicht 620 erzeugten Wellenlänge. Die Schutz- schicht 630 kann beispielsweise Silikon aufweisen. Bevorzugt weist die Schutzschicht 630 jedoch ein Material aus der Klas¬ se der Parylene auf, insbesondere des Parylens vom Typ F. In diesem Fall weist das Material der Schutzschicht 630 vorteil¬ hafterweise eine gute Spaltgängigkeit auf, wodurch eine be- sonders wirksame Fixierung des zweiten Materials 625 der Kon¬ verterschicht 620 erreicht werden kann.
Fig. 7 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Bauelemen¬ teverbund 700. Der Bauelementeverbund 700 umfasst eine Mehr- zahl erster optoelektronischer Bauelemente 10, an denen die anhand der Fign. 1 bis 6 erläuterten Herstellungsschritte gleichzeitig parallel durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine parallele Produktion mehrerer erster optoelektronischer Bauelemente 10 in gemeinsamen Arbeitsgängen, wodurch die Her- Stellungskosten pro einzelnem ersten optoelektronischen Bauelement 10 sinken. Im Bauelementeverbund 700 sind die Formkörper 100 der einzel¬ nen ersten optoelektronischen Bauelemente 10 derart miteinander verbunden, dass diese einen gemeinsamen großen Formkörper 100 bilden, in den eine Mehrzahl optoelektronischer Halb- leiterchips 200 und eine entsprechende Mehrzahl von Durchkon¬ takten 300 und Schutzchips 400 eingebettet ist. Die zweiten Metallisierungen 520 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 sind über Verbindungsab¬ schnitte 515 derart miteinander verbunden, dass die ersten Metallisierungen 510 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 zusammenhängen und elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Somit umgrenzt ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierungen 510 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 die Oberseiten 201 aller optoelektronischen Halbleiterchips 200 des Bauelemente¬ verbunds 700.
Die elektrophoretische Abscheidung der Spiegelschicht 610 über der ersten Metallisierung 510 und die elektrophoretische Abscheidung der Konverterschicht 620 über der zweiten Metallisierung 520, sowie das Anlegen der Schutzschicht 630 er¬ folgt für alle ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 gemeinsam. Erst anschließend werden die Formkörper 100 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 voneinander getrennt, um die ersten optoelektronischen Bauelemente 10 zu vereinzeln.
Fig. 8 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein zweites opto¬ elektronisches Bauelement 20. Fig. 9 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, die beim ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fign. 8 und 9 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fign. 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
Bei der Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauele- ments 20 ist die Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 entfallen. Auch die Schutzschicht 630 wurde beim zweiten optoelektronischen Bauelement 20 nicht angelegt. Stattdessen wurde bei der Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 der Fign. 8 und 9 nach der elektrophoretischen Deposition des ersten Materials 615 der
Spiegelschicht 610 ein Verguss 640 über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet. Der Verguss 640 bedeckt die Spie¬ gelschicht 610, die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die zweite Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100.
Der Verguss 640 weist bevorzugt ein optisch transparentes Ma¬ terial auf, insbesondere ein Material, das für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromag- netische Strahlung transparent ist. Der Verguss 640 kann bei¬ spielsweise Silikon aufweisen.
Der Verguss 640 kann außerdem einen eingebetteten Leuchtstoff aufweisen, der dazu vorgesehen ist, durch den optoelektroni- sehen Halbleiterchip 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 emittierte elektromagnetische Strahlung in elekt¬ romagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann dabei ausgebildet sein wie der Leuchtstoff des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
Anstelle des Vergusses 640 könnte bei dem zweiten optoelekt¬ ronischen Bauelement 20 über der Oberseite 101 des Formkör¬ pers 100 auch eine Schicht angeordnet sein, die mittels
Spray-Coating aufgebracht wurde. Auch diese Schicht kann ei¬ nen Leuchtstoff aufweisen, der dazu vorgesehen ist, durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
Fig. 10 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein drittes optoelektronisches Bauelement 30. Fig. 11 zeigt eine schema¬ tische geschnittene Seitenansicht des dritten optoelektroni¬ schen Bauelements 30. Das dritte optoelektronische Bauelement 30 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des dritten optoelektronischen Bauelements 30, die beim ersten optoelektronischen Bauelement
10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fign. 10 und
11 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fign. 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
Bei der Herstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30 wurde auf die elektrophoretische Abscheidung des die Konverterschicht 620 bildenden zweiten Materials 625 über der zweiten Metallisierung 520 verzichtet. Auch die Schutzschicht 630 wurde nicht vorgesehen. Stattdessen wurde bei der Herstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30 nach der elektrophoretischen Abscheidung des ersten Materials 615 der Spiegelschicht 610 ein Konverterelement 650 über der
Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 an¬ geordnet. Anschließend wurde das Konverterelement 650 in ei¬ nen Verguss 640 eingebettet, der über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ausgebildet wurde. Der Verguss 640 bedeckt die Spiegelschicht 610, einen Teil der zweiten Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkör¬ pers 100, sowie die Seitenflächen des Konverterelements 650. Eine von der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgewandte Oberseite des Konverterelements 650 ist nicht durch den Verguss 640 bedeckt und schließt bevorzugt etwa bündig mit dem Verguss 640 ab. Das Konverterelement 650 kann beispielsweise Silikon oder ein keramisches Material aufweisen. Das Konverterelement 650 weist einen eingebetteten Leuchtstoff auf, der dazu vorgese¬ hen ist, durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Der Leuchtstoff des Konverterelements 650 kann dem Leuchtstoff der Konverterschicht 620 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 entsprechen.
Der Verguss 640 weist bevorzugt ein optisch transparentes Ma¬ terial auf. Beispielsweise kann der Verguss 640 Silikon auf¬ weisen . Fig. 12 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements 40. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des vierten optoelektronischen Bauelements 40, die beim ers- ten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 12 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fign. 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht er¬ neut detailliert erläutert. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem vierten optoelektronischen Bauele- ment 40 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 beschrieben .
Beim vierten optoelektronischen Bauelement 40 ist ein Konverterelement 660 über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Das Konverterelement 660 wur¬ de bereits vor dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 in den Formkörper 100 an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. An¬ schließend wurden der optoelektronische Halbleiterchip 200 und das an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 angeordnete Konverterelement 660 gemeinsam in den Formkörper eingebettet. Eine von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 abgewandte Oberseite des Konverterelements 660 schließt bündig mit der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ab. Die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 schließt bündig mit der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ab.
Das Konverterelement 660 bedeckt bevorzugt nicht die an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 an¬ geordnete obere elektrische Kontaktfläche 210. Während des Einbettens des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Konverterelements 660 in den Formkörper 100 kann die obere elektrische Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 dadurch durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt worden sein. In diesem Fall wurde die obere elektrische Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halb- leiterchips 200 nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Konverterelements 660 in den Formkörper 100 durch teilweises Entfernen des Materials des Formkörpers 100, beispielsweise mittels eines Lasers, freige¬ legt. Dabei wurde eine Öffnung 665 in dem Formkörper 100 an- gelegt.
Die in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt angelegte zweite Metallisierung 520 erstreckt sich durch die im Formkörper 100 angelegte Öffnung 665 zur oberen elektrischen Kon- taktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und bildet damit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, dem Schutzchip 400 und dem Durchkontakt 300.
Während der weiteren Bearbeitung des vierten optoelektronischen Bauelements 40 wurde die Spiegelschicht 610 durch elektrophoretische Abscheidung des ersten Materials 615 über der ersten Metallisierung 510 angelegt. Der zur Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 durchgeführte
Schritt zur Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 ist bei der Herstellung des vierten optoelekt¬ ronischen Bauelements 40 entfallen. Auch das Anlegen der Schutzschicht 630 ist bei der Herstellung des vierten opto¬ elektronischen Bauelements 40 entfallen. Dafür wurde ein Ver- guss 640 aus optisch transparentem Material über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet. Der Verguss 640 be¬ deckt die Spiegelschicht 610, das Konverterelement 660, die zweite Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100. Der Verguss 640 kann wie¬ derum beispielsweise Silikon aufweisen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher erläutert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
10 erstes optoelektronisches Bauelement 20 zweites optoelektronisches Bauelement
30 drittes optoelektronisches Bauelement
40 viertes optoelektronisches Bauelement
100 Formkörper
101 Oberseite
102 Unterseite
200 optoelektronischer Halbleiterchip
201 Oberseite
202 Unterseite
210 obere elektrische Kontaktfläche
220 untere elektrische Kontaktfläche
230 Mesa 300 Durchkontakt
400 Schutzchip
500 Isolationsschicht
510 erste Metallisierung
515 Verbindungsabschnitt
520 zweite Metallisierung
530 Rückseitenmetallisierung
610 Spiegelschicht
615 erstes Material
620 Konverterschicht
625 zweites Material
630 Schutzschicht
640 Verguss
650 Konverterelement
660 Konverterelement
665 Öffnung
700 Bauelementeverbünd

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40)
mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200), der derart in einen Formkörper (100) eingebettet ist, dass eine Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch den Formkör¬ per (100) bedeckt ist,
wobei auf einer Oberseite (101) des Formkörpers (100) ei¬ ne erste Metallisierung (510) angeordnet ist,
wobei die erste Metallisierung (510) elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip (200) isoliert ist, wobei auf der ersten Metallisierung (510) ein erstes Material (610, 615) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß An¬ spruch 1,
wobei das erste Material (610, 615) Ti02, A1203, Zr02, Si02, Hf02 und/oder ein farbiges Pigment aufweist.
3. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei über der Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) ein Element (620, 640, 650, 660) angeordnet ist, das einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagneti¬ schen Strahlung zu konvertieren.
4. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in den Formkörper (100) ein elektrisch leitender Durchkontakt (300) eingebettet ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in den Formkörper (100) eine Schutzdiode (400) ein¬ gebettet ist. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauele ments (10, 20, 30, 40)
mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200), der derart in einen Formkörper (100) eingebettet ist, dass eine Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch Formkörper (100) bedeckt ist;
- Anlegen einer ersten Metallisierung (510) auf einer Oberseite (101) des Formkörpers (100);
- Abscheiden eines ersten Materials (610, 615) auf der ersten Metallisierung (510) mittels elektrophoretischer Deposition .
Verfahren gemäß Anspruch 6,
wobei die erste Metallisierung (510) so angelegt wird, dass die erste Metallisierung (510) elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip (200) isoliert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 und 7,
wobei das erste Material (610, 615) in Form von Partikeln abgeschieden wird, die eine mittlere Größe zwischen
200 nm und 10 ym aufweisen, bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 400 nm und 800 nm.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8,
wobei der in den Formkörper (100) eingebettete optoelekt¬ ronische Halbleiterchip (200) so bereitgestellt wird, dass eine Unterseite (202) des optoelektronischen Halb¬ leiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch Form¬ körper (100) bedeckt ist.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9,
wobei das Bereitstellen des in den Formkörper (100) eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips (200) ein Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips (200) in den Formkörper (100) mittels eines Moldprozesses umfasst.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst :
- Anlegen einer zweiten Metallisierung (520) auf der Oberseite (101) des Formkörpers (100), die elektrisch ge¬ gen die erste Metallisierung (510) isoliert ist.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst:
- Abscheiden eines zweiten Materials (620, 625) mittels elektrophoretischer Deposition.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12,
wobei das zweite Material (620, 625) einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge ei¬ ner elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 und 13,
wobei das zweite Material (620, 625) in Form von Parti¬ keln abgeschieden wird, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 ym aufweisen, bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 8 ym und 15 ym. 15. Verfahren gemäß Anspruch 11 und einem der Ansprüche 12 bis 14,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst :
- Entfernen zumindest eines Teils der zweiten Metallisie- rung (520) .
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 15,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst :
- Abscheiden einer Schutzschicht (630, 640) über dem ers¬ ten Material (610, 615) .
17. Verfahren gemäß Anspruch 16,
wobei die Schutzschicht (640) einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektro¬ magnetischen Strahlung zu konvertieren.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 16,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst :
- Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Elements (650, 660) über der Oberseite (201) des optoelektroni¬ schen Halbleiterchips (200).
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 18,
wobei der Formkörper (100) mit einem zweiten eingebette- ten optoelektronischen Halbleiterchip (200) bereitgestellt wird,
wobei die erste Metallisierung (510) so angelegt wird, dass ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierung (510) die Oberseite (201) des ersten optoelektro- nischen Halbleiterchips (200) und eine Oberseite (201) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) umgrenzt .
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