WO2017050913A1 - Herstellung eines elektronischen bauelements - Google Patents

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WO2017050913A1
WO2017050913A1 PCT/EP2016/072568 EP2016072568W WO2017050913A1 WO 2017050913 A1 WO2017050913 A1 WO 2017050913A1 EP 2016072568 W EP2016072568 W EP 2016072568W WO 2017050913 A1 WO2017050913 A1 WO 2017050913A1
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semiconductor chip
carrier
molding
molding compound
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PCT/EP2016/072568
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Michael Zitzlsperger
Tobias Gebuhr
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electronic component.
  • the invention relates to Weite ⁇ ren an electronic component.
  • An electronic component such as a optoelekt ⁇ ronisches device for generating light radiation may be a carrier and a thereto arranged semiconductor chip having. On the semiconductor chip, a conversion element for radiation conversion can be arranged.
  • the carrier can be formed with a molding compound (molding compound). In the production of such components, which can take place in the compo ⁇ ment composite, a film-supported
  • Transfer molding process (FAM, Film Assisted Molding) are performed.
  • FAM Film Assisted Molding
  • the transfer molding process can be carried out with a carrier on which semiconductor chips or stacks comprising a semiconductor chip and a conversion element are arranged.
  • the semiconductor chips or stack can be sealed at a front side, and may be a molding material such on the support are applied such that the semiconductor chip or Sta ⁇ pel are laterally zoom sufficiently surrounded by the molding material.
  • robust components can be manufactured with compact dimensions . Height fluctuations from semiconductor chip to semiconductor chip or from stack to stack are problematic.
  • spacers are used on the semiconductor chips to prevent damage to the wire during application of the molding compound.
  • spacers are ceramic conversion elements or plates made of glass or a transparent ceramic.
  • the use of spacers can be associated with an increased cost. Also, this measure can lead to an additional increase in the above-mentioned height fluctuations.
  • the object of the present invention is to provide a solution for improved manufacturing an electronic component as well as an improved electronic Bauele ⁇ ment.
  • a method for producing an electronic component comprises providing a carrier with a semiconductor chip arranged on the carrier and a frame structure arranged on the carrier.
  • the semiconductor chip is arranged in an area enclosed by the frame structure.
  • Another step of the process is application a molding compound adjacent to the frame structure on the substrate by performing a molding process. This is done in such a way that the molding compound surrounds the frame structure and the area enclosed by the frame structure is free of the molding compound.
  • the semiconductor chip arranged on the carrier is not formed directly with the molding compound. Instead, the semiconductor chip is surrounded by the frame structure arranged on the carrier, which in turn is formed in the molding process with the molding compound.
  • the frame structure can provide a seal for the area enclosed by the frame structure. An introduction of the molding compound into the enclosed area and thereby an application of the molding compound to the semiconductor chip can therefore be prevented.
  • the frame structure may further serve as a mechanical element for stabilization in the manufactured electronic component. This makes it possible to manufacture the component with a thin and / or flexible carrier. In this case, a sufficient mechanical stability can be imparted to the component with the aid of the frame structure.
  • a molding process also known as a molding process, carried out, in which a molding compound (molding compound) supported on the carrier is ⁇ introduced.
  • a mold or mold tool is used.
  • the mold may have a plurality of tool parts for receiving the provided carrier and a corresponding cavity structure.
  • one of the tool parts can be pressed against the frame structure.
  • the molding compound can be applied with a predetermined shape on the support.
  • the molding process is a transfer molding process.
  • a molding ⁇ tool is used.
  • the molding material may be injected or with the aid of a piston in the hollow structure of the spray ⁇ pressing tool pressed.
  • FAM film-assisted transfer molding process
  • a film made of a plastic material can be arranged on a tool part of the transfer molding tool.
  • the relevant tool part with the film can be pressed against the frame structure.
  • the sealing effect of the frame structure can be promoted and, therefore, can be achieved with a high reliability that the molding material is applied adjacent to the frame ⁇ structure on the support and the space enclosed by the frame structure area remains free from the molding material.
  • the molding compound may comprise a plastic material, for example an epoxy material or silicone material.
  • the molding composition may further embedded in the plastic material comprises at least ⁇ material, for example in the form of particles or in the form of a particulate filler having.
  • the application of the molding composition to the carrier can be carried out in a flowable or (viscous) liquid state of the molding composition. Subsequently, the molding compound can harden.
  • the frame structure can be a closed circumferential shape be ⁇ sit. It is possible, for example, a rectangular shape, or another shape, for example, a circular ring shape or an oval shape.
  • the frame structure may be spaced from the semiconductor chip such that the semiconductor chip does not abut the frame structure.
  • the frame structure may be formed for example of a Halbleiterma ⁇ TERIAL such as silicon or of a plastic material out ⁇ .
  • the frame structure can be manufactured separately and arranged on the carrier within the scope of providing the carrier.
  • the frame structure may further be formed or have a thickness such that the frame structure projects beyond one or more components located within the enclosed area.
  • these include the semiconductor chip as ⁇ further possible components.
  • the semiconductor chip in the enclosed area not only the semiconductor chip but additionally an optical element and / or a plurality of semiconductor chips instead of a single semiconductor chip may be arranged.
  • a conversion element or a conversion layer can be arranged on the at least one semiconductor chip. In such embodiments wei ⁇ ter is discussed in more detail below.
  • the frame structure can also be designed in such a way, alternatively, that the frame structure does not project one or more components located within the enclosed area on ⁇ .
  • the sealing of the space enclosed by the frame structure by a suitable range or thereon adapted shape of the mold can be made possible.
  • the frame structure has a rectangular cross-sectional profile. Furthermore, an inner side and an outer side of the frame structure arranged on the carrier can run perpendicular to the carrier or to a plane predetermined by the carrier.
  • the electronic component produced by means of the method may be an optoelectronic component.
  • the semiconductor chip arranged on the carrier is an optoelectronic semiconductor chip. chip.
  • the optoelectronic component can be designed, for example, to generate electromagnetic radiation or light radiation.
  • a radiation-emitting semiconductor chip such as a light-emitting diode chip or LED chip (Light Emitting Diode) can be used.
  • the Ver ⁇ application of the frame structure on the bracket further has the following advantages.
  • the frame structure may be covered on the front with the molding compound (Mold Flash). It may also happen that the molding compound around the frame structure has a trench. Such conditions can be without influence on the producible luminous image of the optoelectronic component produced by means of the method and designed to emit light radiation.
  • the frame structure can further serve as a diaphragm, with the aid of which a sharp light-dark contrast can be achieved for a compensate ⁇ given light radiation.
  • the optoelectronic component is suitable, for example, for use in a dipped beam.
  • the luminous image, and the brightness when a ⁇ ness emitted by the optoelectronic component light radiation due to the frame structure may be independent of a color design of the molding composition. For this reason, it is possible, for example, to use a cost-effective black epoxy material for the molding compound. In this case, the black color can be produced with the aid of embedded soot particles.
  • the frame structure may result in a shielding of the frame structure arranged around the molding compound so that the molding material can be protected from influences such as a direct radiation and an effect of heat during operation of the Strahlungsemit ⁇ animal semiconductor chips.
  • the optoelectronic component can be characterized by a long service life.
  • the carrier may, for example, be a metallic leadframe, a ceramic carrier substrate with electrical conductor structures or a printed circuit board (PCB).
  • the mechanically stabilizing frame structure has put ⁇ the opportunity march a thin and / or flexible printed circuit board in this regard, for example.
  • the carrier in addition to the aforementioned components on other components and / or the carrier is designed in several parts and includes several of the aforementioned components.
  • a possible example of a multi-part embodiment is a carrier comprising a leadframe and a ceramic substrate arranged thereon.
  • Another example is a Trä ⁇ ger comprising a circuit board and a thereto arranged ceramic substrate.
  • the individual components can be arranged in a suitable manner
  • the molding compound can be applied to the substrate in such a way that the molding compound has a flat surface and terminates flush with the frame structure.
  • the application of the molding compound takes place on the carrier such that the molding compound has a structured surface.
  • This can be achieved by a corresponding shape of the mold used. It may, for example, be considered to form the molding compound with a step shape surrounding the frame structure.
  • the component next to the frame structure may have a greater thickness than farther away from the frame structure, and there may be intermediate in cross section inclined surface sections. With the aid of such an embodiment it can be achieved that a retro-reflected radiation component is partially reflected laterally outward.
  • the area within the frame structure may be considered apart from the semiconductor chip for receiving further components.
  • the carrier is provided with an optical element, wherein the optical element is arranged in the region enclosed by the frame structure.
  • the optical element can be arranged on the carrier like the semiconductor chip.
  • the optical element may surround the semiconductor chip.
  • the optical element may be, for example, a lens or a window.
  • the shield obtained by means of the frame structure offers the possibility that the optical element used is neither mechanically stable nor dense.
  • the optical element may have vents over which an adhesive may outgas.
  • a potting compound is introduced into the region enclosed by the frame structure. This process can be carried out after the application of the molding material on the support. With the help of the potting compound, the semiconductor chip located within the frame structure can be encapsulated and thereby protected from external influences.
  • the molding compound may be a radiation- lung permeable potting or plastic material, In ⁇ play a silicone material having.
  • the sealing compound may additionally have embedded phosphor particles for ⁇ radiation conversion in the potting material. In this way, the potting compound can convert at least part of a light radiation generated by the semiconductor chip during operation.
  • the carrier in such a way that a conversion element for radiation conversion is arranged on the radiation-emitting semiconductor chip.
  • a chip stack comprising the semiconductor chip and the conversion element arranged thereon can be present in the region enclosed by the frame structure.
  • application of the molding compound to the chip stack can be prevented with the aid of the frame structure.
  • a conversion ⁇ layer to radiation conversion by means of a ses Sprühprozes- form.
  • the conversion layer may comprise a strahlungs telllässi ⁇ ges matrix or plastic material such as a Si likonmaterial and embedded therein phosphor particles on ⁇ .
  • the formation or spraying of the conversion layer can be carried out after or even before arranging the frame structure on the carrier.
  • the frame structure and the molding compound can be arranged on the conversion layer.
  • a reflective or white potting compound can be introduced to collectively ⁇ a plastic material such as a silicone ⁇ material and embedded therein scattering particles in the space enclosed by the frame structure area.
  • the carrier can be provided with an unhoused semiconductor chip.
  • the sealing effect of the frame structure in the molding process also makes it possible to perform the molding process without spacers on the semiconductor chip. Therefore, a design of the semiconductor chip may be used in which the semiconductor chip has (at least) a front-side contact.
  • the carrier may be provided with a device connected to the front contact bonding wire, and may be used in the molding process using the frame structure of a loading ⁇ damage of the wire can be prevented.
  • another semiconductor chip for example, a radiation-receiving semiconductor chip
  • a radiation-receiving semiconductor chip may be used.
  • a detector with the method produced Bauele ⁇ ment.
  • an optoelectronic semiconductor chip instead of an optoelectronic semiconductor chip another kind of semi ⁇ conductor chip can be used.
  • the electronic construction ⁇ element produced by the process may be a single chip device.
  • the device manufactured by means of the method may be a multi-chip component which has a plurality of semiconductor chips.
  • the plurality of semiconductor chips may optionally be electrically connected to each other. Possible, for example, a series connection, a parallel connection or a combined series and parallel connection.
  • the carrier may be provided with a plurality of semiconductor chips, which may be electrically interconnected, wherein the plurality of semiconductor chips are arranged within the area enclosed by the frame structure.
  • the frame structure can be spaced apart from the several be semiconductor chip, so that the semiconductor chips are not adjacent to the frame structure.
  • a single semiconductor chip may be used with respect.
  • all semiconductor chips may be optoelectronic or radiation-emitting semiconductor chip, a conversion element to the radiation conversion or Konversi ⁇ onstik may be disposed on each semiconductor chip, an additional unused optical element which surrounded a plurality of semiconductor chips, etc.
  • a multi-chip device can also be realized with several different ⁇ union semiconductor chips.
  • One possible example is a component having a radiation-emitting and a radiation-receiving semiconductor chip, which may be considered, for example, for realizing a reflection light barrier.
  • the method can furthermore be used to jointly produce a plurality of electronic components in a composite.
  • the carrier may have a plurality of frame structures arranged on the carrier and a plurality of on the
  • Carrier arranged semiconductor chips are provided.
  • at least one semiconductor chip or chip stack can be arranged from a semiconductor chip and a conversion element.
  • the application of the carrier carried out Aufbrin ⁇ conditions of the molding compound on the support can be such that the molding compound adjacent to all frame structures and all frame structures are surrounded by the molding compound, and the areas enclosed by the frame structures areas are free of the molding material.
  • the thus educated ⁇ th component assembly can be separated into separate Bauelemen ⁇ te then.
  • an electronic component is proposed.
  • the electronic component has a carrier, a semiconductor chip arranged on the carrier and a frame structure arranged on the carrier.
  • the semiconductor chip is arranged in an area enclosed by the frame structure.
  • a further component of the electronic component is a molding compound arranged on the substrate and adjacent to the frame structure. The molding compound encloses the frame structure. The area enclosed by the frame structure is free of the molding compound.
  • the molding compound may be applied to the substrate by performing a molding process in which a molding tool may be used.
  • the electronic component can be produced according to the method described above or according to one or more of the embodiments of the method described above. The same configurations can be conceivable for the component and the same advantages can be considered as have been explained above with reference to the method.
  • the component may be an optoelectronic component for emitting light radiation, and can use the frame structure effects such as increased mechanical stability, a sharp bright-dark contrast for ist ⁇ passed light radiation, a light image and a brightness un ⁇ dependent on a color design of the molding compound, and a shielding of the molding material against influences such as a direct irradiation and a heat exposure can be achieved.
  • the device in the form of a single chip or Be implemented multichip device. For further details, reference is made to the above description.
  • Figures 1 to 5 a possible process sequence for the manufacture ⁇ development of an electronic component, wherein a carrier is provided with a disposed thereon semiconductor chip, wherein the carrier includes a lead frame and a ceramic substrate, a semiconductor chip enclosing frame structure on the support, and wherein in a molding process, a molding compound adjoining the frame structure on the outside is applied to the substrate;
  • FIG. 6 is a perspective view of the electronic component
  • 7 shows a further intermediate step of a method sequence run of manufacturing an electronic device wherein a ceramic substrate of a carrier thereon angeord ⁇ Neten semiconductor chip and disposed thereon a frame structure is provided with a;
  • FIG. 8 shows an electronic component which has a molding compound with a structured surface
  • Figure 9 is an electronic component having a ceramic carrier ⁇
  • FIG. 10 shows an electronic component which has a carrier comprising a printed circuit board and a ceramic substrate
  • FIG. 11 shows an electronic component having a conductor ⁇ plate as a carrier and an optical element; and FIGS. 12, 13 further electronic components with a ceramic carrier.
  • the fi gures can be interpreted in part as partial representations of Ferti ⁇ supply interconnection in the range of one of the components produced and shown here can Ge sacrificehei ⁇ th in many cases repeatedly in the composite are present.
  • the following description may apply to all of the components commonly manufactured in a composite fashion.
  • Figures 1 to 5 based on lateral diagrams show one possible method for fabricating an electronic device 101.
  • the device 101 is a surface-chenmontierbares single chip device having a single semiconductor chip ⁇ NEN 110th
  • Such an embodiment is also indicated in the AufSichtsdar ein of the device 101 of Figure 6.
  • it is in the construction ⁇ element 101 to an optoelectronic component for emitting light radiation.
  • the semiconductor chip 110 is an optoelectronic radiation-emitting semiconductor chip.
  • a carrier 140 is provided on which the unpackaged semiconductor chip 110 and additionally a frame structure 120 are arranged (see FIG. 3).
  • the carrier 140 is made up of a plurality of carrier parts, i. composed of a ceramic carrier 141 and a metallic lead frame 150.
  • the provision of the carrier 140 with the semiconductor chip 110 and the frame structure 120 can be carried out in accordance with the process sequence described below.
  • the unpackaged semiconductor chip 110 is disposed on the ceramic substrate 141 and electrically connected thereto.
  • the ceramic carrier 141 which can be referred to as a submount or a submount, has two electrical conductor structures 142, 143 made of a metallic material on the front side.
  • the Lei ⁇ ter Siemensen 142, 143 may be formed flat.
  • the semiconductor chip 110 is arranged on the conductor structure 142 and connected to the other conductor structure 143 via a bonding wire 113.
  • the semiconductor chip 110 is an opto-electronic radiation emitter
  • semiconductor chip 110 It is possible for a Ausgestal ⁇ processing in the form of an LED chip or LED chips (LED, Light Emitting Diode).
  • a possible design of the semiconductor chip 110 is indicated with a front side contact, not shown, and a rear side contact, not shown.
  • the semiconductor chip 110 is electrically and mechanically connected to the conductor pattern 142 via the backside contact and an electrically conductive connection layer, not shown, for example, a solder layer or a layer of an electrically conductive adhesive.
  • the front-side contact of the semiconductor chip 110 is electrically connected to the other conductor pattern 143 via the bonding wire 113.
  • the conversion element 115 is designed to convert a primary light radiation emitted by the semiconductor chip 110 during operation at least partially into one or more secondary light radiation.
  • the conversion element 115 may be, for example, a ceramic convergence ⁇ sion element.
  • a matrix material such as, for example, a silicone material or glass material and incorporated therein phosphor particles.
  • the semiconductor chip 110 may have a rectangular shape when viewed from above.
  • the front side contact not shown, for example, be formed in the region of a corner of the semiconductor chip 110.
  • the conversion element 115 can be fixed on the semiconductor chip 110 with the aid of a radiation-transmissive adhesive (not shown). Arranging the conversion element 115 on the semiconductor chip 110 may be carried out after arranging the semiconductor chip 110 on the ceramic carrier 141 and before or even after the attachment of the bonding wire 113.
  • the ceramic carrier 141 provided with the semiconductor chip 110 is disposed on the metallic lead frame 150 as shown in FIG. Also, the ceramic carrier 141 is electrically connected to the lead frame 150.
  • the lead frame 150 has two lead frame portions 151, 152 of different sizes, which have a stepped shape in cross section at the edge.
  • the ceramic carrier 141 is placed on the larger lead frame portion 151.
  • An attachment of the ceramic carrier 141 on the lead frame portion 151 can be done for example by means of an adhesive, not shown.
  • the electrical conductor structures 142, 143 of the ceramic carrier 141 are electrically connected to the conductor frame sections 151, 152 via bonding wires 113.
  • this is illustrated only for the conductor structure 143, which is connected to the smaller conductor frame section 152 via a bonding wire 113.
  • Conductor structure 142 connected at an offset to the sectional plane of Figure 2 region via a further bonding wire 113 to the other lead frame portion 151 (not Darge ⁇ asserted).
  • the lead frame 150 is provided such that the lead frame 150 for each of the construction element 101 has a pair of two lead frame sections 151, 152.
  • ceramic support 141 is provided with the structure shown in Figure 1, and according to Figure 2 arranged on a lead frame portion 151 and wired to the lead frame portion 151 and another Lei ⁇ terrahmenabites 152.
  • the leadframe lead frame portions 151, 152 connecting interconnect structures (not Darge ⁇ is) on.
  • the leadframe sections 151, 152 of various components 101 to be manufactured are connected to one another via the connection structures.
  • the connection structures are severed, so that the two conductor frame sections 151, 152 associated with a component 101 are no longer connected by material of the leadframe 150 in each of the separated components 101 and are therefore no longer short-circuited.
  • the frame structure 120 disposed on the support 140 or on the ceramic substrate 141 of the herzustel- lumbar optoelectronic device 101 in connection to the Fixed To ⁇ gene of the ceramic substrate 141 on the lead frame 150 and the production of the wire connections.
  • Frame structure 120 has a thickness which exceeds comprising a height of the chip stack the semiconductor chip 110 and the convergence ⁇ sion element 115th Furthermore it has the frame structure 120 ⁇ a closed peripheral shape and encloses an area 125.
  • the frame structure 120 In the plan view of Figure 6 is one possible configuration of the frame structure 120 is shown having a rectangular shape. The arrangement of the frame structure 120 is such that the semiconductor chip 110 is located within the enclosed area 125. Here, the frame structure 120 is spaced from the semiconductor chip 110 or chip stack, so that the semiconductor chip 110 or
  • Chip stack is not adjacent to the frame structure 120.
  • the frame structure 120 is manufactured separately from the carrier 140 and fastened thereon , for example, with the aid of a non- exposed adhesive.
  • the frame structure 120 may be formed, for example, from a semiconductor material such as silicon or from a plastic material.
  • the frame structure 120 may have a rectangular cross-sectional profile. Furthermore, an inner side and an outer side of the frame structure 120 arranged on the carrier 140 may extend in cross section perpendicular to the carrier 140 or to a plane predetermined by the carrier 140 (and extending horizontally relative to FIG. 3).
  • a corresponding frame structure 120 is provided and disposed on the support 140 or on the ceramic supports 141 for each device the one hundred and first This is done such that each frame structure 120 encloses a corresponding semiconductor chip 110.
  • the carrier 140 provided with the semiconductor chip 110 and the frame structure 120 is subjected to a transfer molding process.
  • a molding compound 130 is applied to the carrier 140.
  • the molding compound 130 together with the carrier 140 and the frame structure 120 forms a housing of the component 101.
  • the molding compound 130 may comprise a plastic material, for example an epoxy material or silicone material. Wei ⁇ more advanced, the molding material 130 at least one further contained in the plastic material material, such as a particulate filler having, (not shown).
  • the molding process is performed using a molding factory ⁇ zeugs.
  • the transfer molding tool has a suitable 2
  • the carrier 140 provided with the semiconductor chip 110 and the frame 120 is received in the transfer molding tool between the two tool parts 201, 202.
  • a foil 205 made of a plastic material is arranged on the upper tool part 202.
  • the transfer molding process is a so-called foil-assisted molding process. It may be possible to provide a foil on the lower tool part 201 (not shown).
  • the carrier 140 Before the actual transfer molding, the carrier 140 is arranged with the injection-molding tool open on the lower tool part 201 or on a film located thereon. An ⁇ closing the two mold parts 201, 202 out together ⁇ to achieve the state shown in FIG. 4 The upper tool part 202 is in this case pressed against the frame structure 120 with the film 205.
  • the molding compound 130 brought into a liquid or viscous state is injected by means of a piston, not shown, between the tool parts 201, 202, so that cavities present here are filled and the molding compound 130 is applied to the carrier 140.
  • the frame structure 120 causes a sealing of the area 125 enclosed by the frame structure 120, so that introduction of the molding compound 130 into the enclosed area 125 is prevented. This sealing effect of the frame structure 120 is promoted by the use of the film 205 on the tool part 202.
  • the state shown in FIG. 5 After hardening of the molding compound 130 and removal from the mold, the state shown in FIG. 5 is present.
  • the molding compound 130 has on the front a flat upper surface and terminates flush with the frame structure 120.
  • Components of the carrier 140 such as the ceramic carrier 141 and the lead frame 150 are partially surrounded by the molding compound 130.
  • the embodiment of the leadframe sections 151, 152 with the peripheral step shape causes the molding compound 130 to be anchored.
  • the region 125 enclosed by the frame structure 120 is free of the molding compound 130.
  • Carrier 140 is provided with a plurality of frame structures 120 and semiconductor chips 110 located within the frame structures 120.
  • Trä ⁇ ger 140 is disposed between the tool parts 201, 202 and the tool part 202 is pressed with the foil 205 to all Rah ⁇ men Modellen 120th
  • the molding compound 130 is applied to the carrier 140 in such a way that the molding compound 130 adjoins all the frame structures 120 and all the frame structures 120 are surrounded by the molding compound 130, whereas the regions enclosed by the frame structures 120 125 remain free of the molding compound 130 due to the sealing effect of the frame structures 120.
  • the component composite formed in this way is then separated on ⁇ so that separate optoelectronic devices 101 are formed with the structure shown in Figures 5, 6.
  • the singulation in which the molding compound 130 and the leadframe 150, that is to say connecting structures which are not shown and which connect the conductor frame sections 151, 152, are severed, can be effected, for example, by a sawing process (not shown).
  • the optoelectronic construction ⁇ element 101 made according to the method is suitable for surface mounting (SMT, Surface Mounting Technology).
  • the component 101 can be arranged, for example, in a reflow soldering process with the rearwardly exposed conductor frame sections 151, 152 on connection surfaces of a printed circuit board (not shown).
  • the primary radiation of the semiconductor chip 110 can be at least partially converted by means of the conversion element 115, so that the element 101 can emit the converted radiation, including any unconverted radiation component that may be present.
  • the configuration of the optoelectronic component 101 with the frame structure 120 and the forming of the frame structure 120 with the molding compound 130 offers a number of advantages. As indicated above, with the help of the frame structure
  • the frame structure 120 may also serve as a mechanical element.
  • the optoelectronic ⁇ construction element 101 can be obtained by a high mechanical stability auszeich ⁇ NEN.
  • the molding material is arranged on the front side 130 and the frame structural ⁇ structure 120 in the transfer molding process (mold flash). Furthermore, it is possible that the molding compound 130 around the frame structure 120 has a recess in the form of a trench (not shown in each case). Due to the arrangement of the semiconductor chip ⁇ 110 and the chip stack of semiconductor chip 110 and conversion element 115 within the frame structure 120 are Such conditions without consequences for the illuminated image and the brightness of the light emitted by the optoelectronic component 101 light radiation. A further effect of the configuration of the optoelectronic component 101 with the frame structure 120 is that a color expression of the molding compound 120 is also without influence on the luminous image and the brightness. In this respect there is the possibility, game for the molding compound 130 for examples ⁇ to USAGE an inexpensive black epoxy to.
  • the frame structure 120 can serve as a diaphragm of the opto ⁇ electronic device 101, so that a sharp light-dark contrast for the emitted light radiation he can be ⁇ testifies.
  • Characterized the optoelectronic Bauele ⁇ element 101 can be used, for example in a passing beam of a motor driving ⁇ zeugs.
  • the molding material 130 is also protected in the radiation operation of the optoelectronic Bauele ⁇ ments 101 from influences such as a direct irradiation with radiation emitted from the chip stack and a heat. This results in a long service life of the optoelectronic component 101.
  • the configuration of the components 101 with the frame structure 120 is also advantageous with regard to the interconnected production of a plurality of optoelectronic components 101.
  • For variations in height or thickness of semiconductor chips 110 and / or conversion elements 115 have no influence on the desired process result of manufacturing components 101 without applying the molding compound 130 to the semiconductor chips 101 or chip stacks.
  • one modification is to perform steps to provide a carrier with a semiconductor chip 110 and a frame structure 120 in a different order.
  • Figure 7 shows the exemplary illustration of an intermediate step of a further process flow for the manufacture of the overall showed in Figures 5, 6 optoelectronic component 101.
  • the ceramic carrier 141 is with the chip stack of semiconductor chip 110 and conversion element 115 including the frame structure 120 before the ceramic carrier 141 is placed on the leadframe 150.
  • Arranging the components 110, 115, 120 on the ceramic carrier 141 can be done in one of several orders.
  • the frame structure may first be placed 120 on the ceramic substrate 141, and the mounting of the semiconductor chip 110 can be made confining ⁇ Lich of applying the conversion element 115 and the on ⁇ closing of the bonding wire 113 to the semiconductor chip 110 and the conductor structure 143 below. It is also possible another order, such as applying the frame ⁇ structure 120 only after the chip assembly.
  • the ceramic carrier 141 can be arranged on the conductor frame 150 and wired with it, so that the structure shown in FIG. 3 is present. Subsequently, the transfer molding process for applying the molding compound 130 can be performed.
  • the composite production _ n In terms of the composite production _ n
  • a plurality of the ceramic carriers 141 shown in FIG. 7 may be manufactured and arranged on the leadframe 150.
  • the component composite present after the transfer molding can be separated into separate optoelectronic components 101.
  • the molding compound comprises 130 ei ⁇ ne planar front surface.
  • reindeer applying the molding material 130 such effetzumate- that the molding compound 130 in a controlled manner has a struc tured ⁇ front surface.
  • This can be realized by a corresponding shape of the transfer molding tool .
  • an unillustrated upper mold part is used, which is not a plane, but instead having differing from that shown in Figure 4 the tool part 202, a constructive ⁇ tured Andschreibseite.
  • FIG. 1 A possible embodiment of an optoelectronic component 102 embodied in this sense is shown in FIG.
  • the component 102 has essentially the same structure as the component 101.
  • the molding compound 130 of the device 102 front ⁇ side with a structure in the form of a frame structure 120 circumferential step 135 is formed.
  • the molding compound 130 terminates flush with the frame structure 120, and the molding compound 130 is lowered somewhat further outward.
  • the device 102 has in the region of and somewhat beside the frame structure 120 a greater thickness than further away from the Rah ⁇ men Design 120. In between are the cross-section slanting surface sections of the molding composition 130 before.
  • a back-reflected radiation in operation of the optoelekt ⁇ tronic device 102 radiation component is reflected by the partly slanting surface laterally outwardly.
  • a back reflection can occur, for example, at a secondary optics, not shown.
  • the embodiment shown here can also be used to play as favorable in terms of space in an assembly of the device 102 prove.
  • the component 103 has a ceramic carrier 160 as the carrier component.
  • the Kera ⁇ mikisme 160 has two electrical conductor structures 161, 162 of a metallic material.
  • Each of the Lei ⁇ terpatenteden 161, 162 includes a front portion, a rear portion and a vertically extending through the ceramic substrate 160 portion, which forms a front and rear portion electrically connecting via.
  • the front and liensei ⁇ term sections of the conductor patterns 161, 162 may be formed flat.
  • the optoelectronic device 103 of Figure 9 has fer ⁇ ner, comparable to the previously discussed components 101, 102, on the ceramic substrate 160 are arranged components such as an optoelectronic radiation-emitting semiconductor chip 110, an area 125, and thus the semiconductor chip 110 enclosing frame structure 120 and a 120 adjacent to the frame ⁇ structure and the frame structure 120 encloses ⁇ sequent molding compound 130.
  • the semiconductor chip 110 is arranged with the rear contact on the front side section of the conductor structure 161. In between is an electrically conductive connection layer, not shown.
  • the front-side contact of the semiconductor chip 110 is connected to the front-side portion of the other conductor pattern 162 via a bonding wire 113.
  • the frame structure 120 may be adhesively secured to the ceramic support 160 (not shown). Notwithstanding the above-described optoelectronic components 101, 102, there is no conversion element 115 on the semiconductor chip 110 of the optoelectronic component 103 of FIG. 9. Another difference is that the region 125 enclosed by the frame structure 120 has a potting compound applied to the ceramic carrier 160 117 is filled. In this way, the semiconductor chip 110 is encapsulated and thereby protected from external influences.
  • the sealing compound 117 may include a radiation-permeable plastic ⁇ -material, for example a silicone material. This may be a clear potting, which only has the plastic material. It is also possible that the potting compound 117 additionally has phosphor particles embedded in the potting material for radiation conversion (not shown). In this way, the primary radiation emitted by the semiconductor chip 110 in the radiation mode can be at least partially converted by means of the potting compound 117 (volume conversion).
  • the production of the optoelectronic device 103 of Figure 9 may be such that first the ceramic substrate 160 arranged with the thereon and wired semiconductor chip 110 and disposed thereon and the semiconductor chip 110 enclosing frame structure 120 is provided, followed by a transfer molding process for applying the form ⁇ mass 130 is carried out on the ceramic carrier 160, wherein with the aid of the frame structure 120, introduction of the molding compound 130 into the enclosed region 125 and thus application of the molding compound 130 to the semiconductor chip 110 is prevented, and subsequently thereto the potting compound 117, for example by means of dispensing into the area 125 enclosed by the frame structure 120 is introduced.
  • the ceramic substrate for each device 103 has two conductor patterns 161, 162, and a plurality of semiconductor chips 110 and Rah ⁇ men Modellen 120 on the support 160 are arranged in a corresponding manner.
  • the molding compound 130 may be applied adjacent to all compassionstruktu ⁇ ren 120 on the carrier 160th Following this, all of which can be filled from the frame structures 120 connected environmentally regions 125 with the sealing compound 117, and the composite component formed in this manner may be singulated 160 by cutting the molding material 130 and the Keramikträ ⁇ gers.
  • the optoelectronic component 103 of FIG. 9 is also suitable for surface mounting.
  • the component 103 can be arranged, for example, in a reflow soldering process with the backsi ⁇ term sections of the conductor patterns 161, 162 on pads of a printed circuit board, not shown, so that the device 103 and thus the semiconductor ⁇ chip 110 in this way electrical energy Radiation ⁇ generation can be supplied.
  • Figure 10 shows a further optoelectronic device 104 having a multi-part of a circuit board 180 (PCB Printed Circuit Board) and a ceramic support 171 to support ⁇ sammenforforen 170th
  • the circuit board 180 includes an insulating circuit board material such as FR4.
  • the printed circuit board 180 has three conductor structures 181, 182, 183 made of a metallic material.
  • Each of the conductor patterns 181, 182, 183 includes a front side portion and a rear side portion, which may be formed flat.
  • the ceramic carrier 171, which on the front side Section of the central conductor pattern 182 of the printed circuit board 180 and arranged thereon, for example, by means of an adhesive, not shown, has on the front side a planar conductor pattern 172 on.
  • the optoelectronic device 104 of Figure 10 has fer ⁇ ner on the carrier 170 arranged components such as an optoelectronic radiation-emitting semiconductor chip 110, a region 125 enclosing frame structure 120 and a 120 adjacent to the frame structure and the Rah ⁇ menWORK 120 surrounding molding compound 130.
  • the half ⁇ semiconductor chip 110 is disposed with its rear-side contact on the Lei ⁇ ter Quilt 172 of the ceramic substrate 171st In between there is an electrically conductive connection layer (not shown).
  • the front-side contact of the semiconductor chip 110 is connected to the front-side portion of the conductor pattern 183 of the circuit board 180 via a bonding wire 113.
  • the conductor structure 172 of the ceramic carrier 171 and the front-side portion of the conductor structure 181 of the printed circuit board 180 are electrically connected to one another.
  • the frame structure 120 is located on the circuit board 180 and surrounds the ceramic substrate 171 and the thereto angeord- Neten semiconductor chip 110.
  • the frame structure 120 may be attached by an adhesive not shown, on the circuit board ⁇ 180th
  • the region 125 enclosed by the frame structure 120, in which the ceramic carrier 171 is arranged with the semiconductor chip 110, is filled with a potting compound 117, comparable to the optoelectronic component 103 of FIG.
  • the production of the optoelectronic component 104 of FIG. 10 can take place in such a way that initially the carrier 170 with the semiconductor chip 110 arranged thereon, the bond wires 113 and the surrounding frame structure 120 is provided, then a transfer molding process for applying the molding compound 130 to the carrier 170 or on the Printed circuit board 180 is performed, wherein the enclosed area 125 remains free of the molding compound 130 due to the sealing frame structure 120, and subsequently the Vergussmas ⁇ se 117 is introduced, for example by means of dispensing in the umsten nen area 125.
  • ⁇ associated component steps can be performed in a different sequence 120 as the assembly of the carrier 170 from the printed circuit board 180 and the Keramikträ- ger 171, placing the semiconductor chip 110 and the on ⁇ bring the frame structure , In this sense, it is possible, for example , to first arrange the semiconductor chip 110 on the ceramic carrier 171 and subsequently mount this arrangement on the printed circuit board 180. It is also possible to arrange the semiconductor chip 110 on the ceramic carrier 171 already mounted on the printed circuit board 180.
  • the circuit board 180 has three conductor structures 181, 182, 183 for each component 104, and the carrier 170 is correspondingly provided with a plurality of ceramic carriers 171, semiconductor chips 110 arranged thereon and a plurality of frame structures 120 provided.
  • the molding compound 130 may be applied adjacent to all compassionstruktu ⁇ ren 120 on the support 170 or on its printed circuit board 180th
  • all enclosed by the frame structures 120 regions may be filled 125 with the Ver ⁇ casting compound 117, and the composite component formed in this manner may be singulated by cutting the molding material 130 and the circuit board 180th
  • the optoelectronic device 104 of Figure 10 is just ⁇ if suitable for surface mounting.
  • the component 104 may be mounted, for example, in a reflow soldering process with the rear portions of the conductor patterns 181, 182, 183 on pads of a printed circuit board, not shown.
  • About the two outer conductor structures 181, 183 can be supplied to the device 104 and thus the semiconductor chip 110 electrical energy for generating radiation.
  • the middle conductor structure 182, in cooperation with the ceramic carrier 171, can provide for a heat dissipation during the operation of the component 104.
  • Figure 11 shows a further optoelectronic device 105, which comprises as a vehicle component, a circuit board 190 on ⁇ .
  • the circuit board 190 includes an insulating circuit board material such as FR4.
  • the printed circuit board 190 has two conductor structures 191, 192 made of a metallic material.
  • Each of the conductor patterns 191, 192 includes a front side portion, a rear side portion, and one or more portions vertically extending through the conductor plate 190, which form the front and rear portions electrically and thermally connecting via holes.
  • the front and rear portions of the conductor structures 191, 192 may be formed flat.
  • the optoelectronic device 105 of Figure 11 has fer ⁇ ner on the circuit board 190 are arranged components such as egg ⁇ NEN optoelectronic radiation-emitting semiconductor chip 110, an area 125, and thus the semiconductor chip 110 enclosing frame structure 120 and a layer adjacent to the framework structural ⁇ structure 120 and the frame structure 120 enclosing molding compound 130 on.
  • the semiconductor chip 110 is disposed with its rear-side contact on the front side portion of the Lei ⁇ ter Design 191st In between is an electrically conductive connection layer, not shown.
  • the front-side contact of the semiconductor chip 110 is connected to the front portion of the Lei ⁇ ter Design 192 via a bonding wire 113th
  • the frame structure 120 may be attached to the printed circuit board 190 by means of an adhesive, not shown.
  • the optoelectronic component 105 of FIG. 11 has an optical element in the form of a lens 119. As indicated in FIG. 11, this may be a Fresnel lens 119.
  • the lens 119 is disposed within the frame 125 enclosed by the frame structure 120 on the circuit board 190 and surrounds the semiconductor chip 110.
  • the lens 119 may be secured by means of an adhesive, not shown, on the circuit board 190.
  • the use of the frame structure 120 proves to be advantageous. This makes it possible lent, 119 neither stable nor mechanically tight for For ⁇ form the lens. Therefore, the lens 119 may, for example, have vents, not shown, over which an adhesive may outgas.
  • Figure 11 may be such that, first the printed circuit board 190 is arranged with the thereon and wired semiconductor chip 110, the lens 119 and the frame structure 120 shadowge ⁇ represents, and then a molding process for winding bring the molding material 130 on the circuit board 190 Runaway ⁇ leads is, wherein the umringe ⁇ of the frame structure ⁇ nen area 125 remains free of the molding compound 130.
  • the frame structure to bring be performed in a different order 120 for providing the circuit board 190 with the attached thereto can arrange ⁇ th components of steps such as the application of semi-conductor chips 110, the application of the lens 119 and the on ⁇ .
  • the circuit board 190 for each component 105, two conductor patterns 191, 192, and a plurality of semiconductor chips 110, lenses 119, and frame structures 120 on the PCB 190 are in a corresponding manner be ⁇ arranged.
  • the molding material 130 may be subsequently brought adjacent to all the frame structures 120 on the PCB 190 on ⁇ .
  • the component composite formed in this way can be separated by cutting through the molding compound 130 and the printed circuit board 190.
  • the optoelectronic component 105 of Figure 11 is flat ⁇ as appropriate for surface mounting.
  • the component 105 can be arranged, for example, in a reflow soldering process with the rear portions of the conductor structures 191, 192 on pads of a printed circuit board, not shown, so that the component 105 and thus the semiconductor chip ⁇ 110 electrical energy can be supplied to the radiation generation.
  • Optoelectronic components can also be formed with further layers and / or materials. This is the case, for example, in the case of the optoelectronic component 106 shown in FIG. 12, which has essentially the same structure as the component 103 of FIG.
  • the surface mount component 106 additionally has a conversion layer 116, with the aid of which in the
  • the conversion layer 116 can be a matrix or plastic material such as a silicone material and embedded therein phosphor Parti ⁇ kel comprise (not shown).
  • the conversion layer 116 covers the semiconductor chip 110 and the ceramic carrier 160 laterally of the semiconductor chip 110 in the region 125 enclosed by the frame structure 120.
  • the conversion layer 116 is also located on the frame structure 120 and the molding compound 130 outside of this.
  • an optional potting compound 118 which covers the conversion layer 116 and adjoins the frame structure 120 on the inside.
  • the sealing compound 118 may be a white or reflectors ⁇ animal end potting compound 118 which, having a Kunststoffmate- rial such as a silicone material and isußbet ⁇ preparing scattering particles, for example TiOx-particles (not shown).
  • Toward the front of the area enclosed by the Rah ⁇ men Design 120 portion 125 is in the device 106 corresponding to the component 103 with the formed, for example, as a clear potting grout 117 backfilled.
  • the production of the optoelectronic component 106 of FIG. 12 can take place in such a way that first the ceramic carrier 160 is provided with the semiconductor chip 110 arranged thereon and wired and the frame structure 120 arranged thereon and enclosing the semiconductor chip 110, and subsequently a transfer molding process the molding compound 130 on the ceramic substrate 160 leads Maschinenge ⁇ .
  • the conversion layer 116 may be formed, for example, by performing a spray coating.
  • the material to be applied on the conversion layer 116 may be diluted with a solvent.
  • the potting compound 118 successively and further potting compound 117 can be arranged for example in each case by means of dispen ⁇ Sieren in the range 125th
  • a large-area application or spraying of the conversion layer 116 can be carried out.
  • An ⁇ closing the potting 117 may in all enclosed by the frame structures 120 regions 125, 118 is ⁇ be introduced, and can the so formed Bauele ⁇ ment composite by cutting the conversion layer 116, isolated the molding material 130 and the ceramic carrier 160 ⁇ the ,
  • FIG. 13 shows another optoelectronic component 107 designed in this sense, which likewise has a structure corresponding to the component 103 of FIG.
  • the surface mono- tierbare device 107 additionally has a conversion layer 116 to the radiation conversion ⁇ which the semiconductor chip 110 and the ceramic substrate of the semiconductor chip 110 and covered in a region around the semiconductor chip 110 side around 160th Which is arranged on the ceramic substrate 160 frame structure 120 and the molding material 130 are not located directly on the ceramic substrate 160 but on the conversion layer 116.
  • the 120 umschlos ⁇ sene of the frame structure area 125 is filled with the formed, for example, as Klarverguss potting 117th
  • the preparation of the optoelectronic component 107 of Figure 13 may be such that initially is provided 110 Keramikträ ⁇ ger 160 arranged with the thereon and wired semi-conductor chip, and then the 116 is formed, for example, by performing a spraying Kon ⁇ version layer. Subsequently, the frame ⁇ structure may be placed 120 on the versehe with the conversion layer 116 ⁇ NEN ceramic substrate 160, an injection may be press process for applying the molding material 130 carried out, and can the space enclosed by the frame structure 120 area to be filled 125 with the potting compound 117 ,
  • a further variant consists, for example, in the component 101 of FIG. 5 of filling the region 125 enclosed by the frame structure 120 with a clear or radiation-permeable potting compound 117 corresponding to the component 103 of FIG.
  • the filling can be done after performing the molding process. It is also possible to perform the filling, for example, after provision of the arrangement shown in FIG.
  • the conversion element 115 disposed on the semiconductor chip 110 may be omitted. This can be considered, for example, when a potting compound 117 is applied with phosphor particles.
  • Such modifications are conceivable in a corresponding manner with respect to the component 102 of FIG.
  • molding compound 130 with the step shape shown in Figure 8 in the other, shown in Figures 9, 10, 11, 12, 13 components 103, 104, 105, 106, 107. Also, components can ⁇ realized in which the molding compound 130 has a different surface structure on the front side.
  • components comparable to the components 101, 102, 103, 104, 106, 107 of FIGS. 5, 8, 9, 10, 12, 13 can be formed which, within the range of the
  • a conversion element provided on Strahlungskonversi ⁇ on the semiconductor chip 110 115th This can also be done, for example, for the components 103, 104 of FIGS. 9, 10 in FIG To consider. In this case, the potting compound 117 given ⁇ if omitted.
  • a further variant consists, for example, in omitting the potting compound 118 in the component 106 of FIG. 12. It is also possible to form the component 107 of FIG. 13 with the additional potting compound 118.
  • a conversion layer 116 With regard to the use of a conversion layer 116, as was explained with reference to the components 106, 107 of the Figures 12, 13, it is possible that such a conversion ⁇ layer 116 also in devices with other carriers such as the components 101, 102, 104 of Figures 5, 8, 10 provide. In a corresponding manner, application or spraying of the conversion layer 116 can be carried out after or even before arranging a frame structure 120.
  • the optional potting compound 118 with which an area can be covered on the side of a semiconductor chip 110, not only in the components 106, 107 of Figures 12, 13, but also in other components such as the components 101, 102, 104 of Figures 5, 8, 10 are used. Also, the potting compound 118 can be formed without the additional potting compound 117.
  • semiconductor chips 110 with a front contact and a back contact ⁇ include semiconductor chips with only front side contacts or even semiconductor chips with only rear side contacts, as is the case with flip chips.
  • the corresponding carrier have correspondingly adapted conductor structures.
  • multi-chip components with a plurality of semiconductor chips can also be realized.
  • the carrier employed is such riding be provided ⁇ that several semiconductor chips are arranged within the frame structure 120th
  • the plurality of semiconductor chips may be electrically connected together in a suitable manner.
  • FIGS. 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13 it is conceivable, for example, to have correspondingly constructed multichip components by having at least one further semiconductor chip 110 offset from the respective illustrated sectional plane ,
  • semiconductor chips for example strahlungsempfan ⁇ constricting semiconductor chips, are used in addition to radiation-emitting semiconductor chips. It is mög ⁇ Lich also to use not only optoelectronic semiconductor chips but Toggle particular types of semiconductor chips. This includes, for example, a driver for one or more LED chips, a logic block, an inserted, for example, a reflection light barrier ⁇ ASIC chip (Application Specific Integrated Circuit), etc.
  • the frame structure 120 may have a rectangular supervisory shape, as shown in FIG. However, other configurations such as an annular or an oval configuration of the frame structure 120 are also possible.
  • a frame structure 120 used in the method may also be configured in such a way and of such a thickness alswei ⁇ sen that the frame structure does not extend beyond 120, one or more components located within the enclosed area 125, but instead the same or a smaller thickness has.
  • Matched thereto the spray ⁇ compression tool and the upper tool part used may have a entspre ⁇ adapted accordingly structured Andschreibseite, so that the area 125 enclosed by the frame structure 120 can be sealed during transfer molding.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Trägers (140) mit einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterchip (10) und einer auf dem Träger angeordneten Rahmenstruktur (120). Der Halbleiterchip ist in einem von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich angeordnet. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Aufbringen einer an die Rahmenstruktur angrenzenden Formmasse (130) auf dem Träger durch Durchführen eines Formprozesses, wobei die Formmasse die Rahmenstruktur umschließt und der von der Rahmenstruktur umschlossene Bereich frei von der Formmasse ist. Die Erfindung betrifft ferner ein elektronisches Bauelement.

Description

HERSTELLUNG EINES ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements. Die Erfindung betrifft des Weite¬ ren ein elektronisches Bauelement.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 116 263.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Ein elektronisches Bauelement wie zum Beispiel ein optoelekt¬ ronisches Bauelement zum Erzeugen von Lichtstrahlung kann ei- nen Träger und einen hierauf angeordneten Halbleiterchip aufweisen. Auf dem Halbleiterchip kann ein Konversionselement zur Strahlungskonversion angeordnet sein. Der Träger kann mit einer Formmasse (Mold Compound) umformt sein. Bei der Herstellung solcher Bauelemente, welche im Bauele¬ mentverbund erfolgen kann, kann ein folienunterstützter
Spritzpressprozess (FAM, Film Assisted Molding) durchgeführt werden. Hierbei kommt in dem verwendeten Spritzpresswerkzeug eine zusätzliche Folie zum Einsatz. Der Spritzpressprozess kann mit einem Träger durchgeführt werden, auf welchem Halbleiterchips oder Stapel umfassend einen Halbleiterchip und ein Konversionselement angeordnet sind. Mit Hilfe der Folie können die Halbleiterchips bzw. Stapel an einer Vorderseite abgedichtet werden, und kann eine Formmasse derart auf dem Träger aufgebracht werden, dass die Halbleiterchips bzw. Sta¬ pel seitlich heranreichend von der Formmasse umgeben sind. Auf diese Weise können robuste Bauelemente mit kompakten Aus¬ maßen gefertigt werden. Problematisch sind Höhenschwankungen von Halbleiterchip zu Halbleiterchip bzw. von Stapel zu Stapel. Solche Toleranzen können dazu führen, dass einzelne Halbleiterchips bzw. Chip¬ stapel nicht ausreichend abgedichtet und infolgedessen vor- derseitig ganz oder teilweise mit der Formmasse bedeckt wer¬ den (Mold Flash) . Diesem Effekt kann durch erhöhten Schließdruck des Werkzeugs entgegen gewirkt werden. Hierbei wird die Abdichtfolie jedoch stärker von den Halbleiterchips bzw. Sta- peln verdrängt, wodurch selbst bei einer zähen Folie Ausbuchtungen und dadurch Gräben in der Formmasse rund um die Halbleiterchips bzw. Stapel erzeugt werden können. Daher können die Bauelemente von einem vorgegebenen Erscheinungsbild mit ebener Vorderseite abweichen, und kann eine veränderte Ab- Strahlcharakteristik vorliegen.
Bei Verwendung von Halbleiterchips mit einem Vorderseitenkontakt und einem hieran angeschlossenen Bonddraht werden Abstandshalter (Spacer) auf den Halbleiterchips eingesetzt, um eine Beschädigung des Drahtes beim Aufbringen der Formmasse zu verhindern. Beispiele möglicher Abstandshalter sind keramische Konversionselemente oder Plättchen aus Glas oder einer transparenten Keramik. Die Verwendung von Abstandshaltern kann mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden sein. Auch kann diese Maßnahme zu einer zusätzlichen Vergrößerung der oben erwähnten Höhenschwankungen führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine verbesserte Herstellung eines elektronischen Bauelements sowie für ein verbessertes elektronisches Bauele¬ ment anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Trägers mit einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterchip und einer auf dem Träger angeordneten Rahmenstruktur. Der Halbleiterchip ist in einem von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich angeordnet. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist ein Aufbringen einer an die Rahmenstruktur angrenzenden Formmasse auf dem Träger durch Durchführen eines Formprozesses. Dies erfolgt derart, dass die Formmasse die Rahmenstruktur umschließt und der von der Rahmenstruktur umschlossene Bereich frei von der Formmasse ist.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der auf dem Träger angeordnete Halbleiterchip nicht direkt mit der Formmasse um¬ formt. Der Halbleiterchip ist stattdessen von der auf dem Träger angeordneten Rahmenstruktur umgeben, welche ihrerseits in dem Formprozess mit der Formmasse umformt wird. Hierbei kann die Rahmenstruktur für eine Abdichtung des von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereichs sorgen. Ein Einbringen der Formmasse in den umschlossenen Bereich und dadurch ein Aufbringen der Formmasse auf den Halbleiterchip kann daher verhindert werden.
Die Rahmenstruktur kann des Weiteren bei dem hergestellten elektronischen Bauelement als mechanisches Element zur Stabi- lisierung dienen. Dadurch ist es möglich, das Bauelement mit einem dünnen und/oder flexiblen Träger zu fertigen. Hierbei kann dem Bauelement mit Hilfe der Rahmenstruktur eine ausrei- chende mechanische Stabilität verliehen werden.
Im Folgenden werden weitere mögliche Ausführungsformen und Details beschrieben, welche für das Verfahren und für das gemäß dem Verfahren hergestellte elektronische Bauelement in Betracht kommen können.
Bei dem Verfahren wird nach dem Bereitstellen des Trägers mit dem Halbleiterchip und der Rahmenstruktur ein Formprozess (Molding) , auch als Moldprozess bezeichnet, durchgeführt, in welchem eine Formmasse (Mold Compound) auf dem Träger aufge¬ bracht wird. Hierbei kommt ein Form- bzw. Moldwerkzeug zum Einsatz. Das Formwerkzeug kann mehrere Werkzeugteile zum Auf¬ nehmen des bereitgestellten Trägers und eine entsprechende Hohlraumstruktur aufweisen. In dem Formprozess kann eines der Werkzeugteile an die Rahmenstruktur angedrückt sein. Mit Hil- fe der Hohlraumstruktur kann die Formmasse mit einer vorgegebenen Form auf dem Träger aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform ist der Formprozess ein Spritzpress- prozess (Transfer Molding) . Hierbei kommt ein Spritzpress¬ werkzeug zum Einsatz. Beim Spritzpressen kann die Formmasse mit Hilfe eines Kolbens in die Hohlraumstruktur des Spritz¬ presswerkzeugs eingespritzt bzw. eingepresst werden. Möglich ist zum Beispiel das Durchführen eines folienunterstützten Spritzpressprozesses (FAM, Film Assisted Molding) . Hierbei kann auf einem Werkzeugteil des Spritzpresswerkzeugs eine Folie aus einem Kunststoffmaterial angeordnet sein. In dem Spritzpressprozess kann das betreffende Werkzeugteil mit der Folie an die Rahmenstruktur angedrückt sein. Auf diese
Weise kann die abdichtende Wirkung der Rahmenstruktur begünstigt werden, und kann daher mit einer hohen Zuverlässigkeit erzielt werden, dass die Formmasse angrenzend an die Rahmen¬ struktur auf dem Träger aufgebracht wird und der von der Rah- menstruktur umschlossene Bereich frei von der Formmasse bleibt .
Die Formmasse kann ein Kunststoffmaterial , zum Beispiel ein Epoxidmaterial oder Silikonmaterial aufweisen. Darüber hinaus kann die Formmasse wenigstens ein weiteres in dem Kunststoff¬ material eingebettetes Material, zum Beispiel in Form von Partikeln bzw. in Form eines partikelförmigen Füllstoffs, aufweisen. Das Aufbringen der Formmasse auf dem Träger kann in einem fließfähigen bzw. ( zäh) flüssigen Zustand der Form- masse durchgeführt werden. Nachfolgend kann die Formmasse aushärten .
Die Rahmenstruktur kann eine geschlossene umlaufende Form be¬ sitzen. Möglich ist zum Beispiel eine rechteckige Form, oder auch eine andere Form, zum Beispiel eine Kreisringform oder eine ovale Form. Bei dem bereitgestellten Träger kann die Rahmenstruktur beabstandet zu dem Halbleiterchip sein, so dass der Halbleiterchip nicht an die Rahmenstruktur angrenzt. Die Rahmenstruktur kann zum Beispiel aus einem Halbleiterma¬ terial wie Silizium oder aus einem Kunststoffmaterial ausge¬ bildet sein. Des Weiteren kann die Rahmenstruktur separat ge- fertigt und im Rahmen des Bereitstellens des Trägers auf dem Träger angeordnet werden.
Die Rahmenstruktur kann ferner derart ausgebildet sein bzw. eine solche Dicke aufweisen, dass die Rahmenstruktur eine o- der mehrere innerhalb des umschlossenen Bereichs befindliche Bestandteile überragt. Hierzu gehören der Halbleiterchip so¬ wie weitere mögliche Bestandteile. Beispielsweise kann in dem umschlossenen Bereich nicht nur der Halbleiterchip, sondern kann zusätzlich ein optisches Element und/oder können anstel- le eines einzelnen Halbleiterchips mehrere Halbleiterchips angeordnet sein. Des Weiteren kann auf dem wenigstens einen Halbleiterchip ein Konversionselement oder eine Konversions¬ schicht angeordnet sein. Auf solche Ausgestaltungen wird wei¬ ter unten noch näher eingegangen.
Die Rahmenstruktur kann alternativ auch derart ausgebildet sein, dass die Rahmenstruktur eine oder mehrere innerhalb des umschlossenen Bereichs befindliche Bestandteile nicht über¬ ragt. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Abdichtung des von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereichs durch eine geeignete bzw. hieran angepasste Form des Formwerkzeugs ermög¬ licht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Rahmenstruktur ein rechteckförmiges Querschnittsprofil auf. Des Weiteren können eine Innenseite und eine Außenseite der auf dem Träger angeordneten Rahmenstruktur senkrecht zu dem Träger bzw. zu einer durch den Träger vorgegebenen Ebene verlaufen. Bei dem mit Hilfe des Verfahrens hergestellten elektronischen Bauelement kann es sich um ein optoelektronisches Bauelement handeln. In dieser Ausführungsform ist der auf dem Träger angeordnete Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiter- chip. Das optoelektronische Bauelement kann zum Beispiel zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung bzw. Lichtstrahlung ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung kann ein strahlungsemittierender Halbleiterchip wie zum Beispiel ein Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip (Light Emitting Diode) zur Anwendung kommen.
In Bezug auf die vorgenannte Ausführungsform bietet die Ver¬ wendung der Rahmenstruktur auf dem Träger ferner folgende Vorteile. Beispielsweise ist es gegebenenfalls möglich, dass die Rahmenstruktur vorderseitig mit der Formmasse bedeckt wird (Mold Flash) . Auch kann es vorkommen, dass die Formmasse rund um die Rahmenstruktur einen Graben aufweist. Solche Gegebenheiten können ohne Einfluss auf das erzeugbare Leucht- bild des mit Hilfe des Verfahrens gefertigten und zur Abgabe von Lichtstrahlung ausgebildeten optoelektronischen Bauelements sein.
Die Rahmenstruktur kann des Weiteren als Blende dienen, mit deren Hilfe ein scharfer Hell-Dunkel-Kontrast für eine abge¬ gebene Lichtstrahlung erzielt werden kann. Dadurch eignet sich das optoelektronische Bauelement zum Beispiel für eine Anwendung in einem Abblendlicht. Von Vorteil ist ferner, dass das Leuchtbild und die Hellig¬ keit einer von dem optoelektronischen Bauelement abgegebenen Lichtstrahlung aufgrund der Rahmenstruktur unabhängig von einer farblichen Gestaltung der Formmasse sein können. Daher ist es zum Beispiel möglich, für die Formmasse ein kosten- günstiges schwarzes Epoxidmaterial zu verwenden. Hierbei kann die schwarze Farbe mit Hilfe von eingebetteten Rußpartikeln erzeugt sein.
Des Weiteren kann die Rahmenstruktur eine Abschirmung der um die Rahmenstruktur angeordneten Formmasse bewirken, so dass die Formmasse vor Einflüssen wie einer unmittelbaren Bestrahlung und einer Hitzeeinwirkung im Betrieb des Strahlungsemit¬ tierenden Halbleiterchips geschützt werden kann. Insofern kann sich das optoelektronische Bauelement durch eine hohe Lebensdauer auszeichnen.
In Bezug auf den Träger können unterschiedliche Ausführungs- formen in Betracht kommen. Der Träger kann zum Beispiel ein metallischer Leiterrahmen, ein keramisches Trägersubstrat mit elektrischen Leiterstrukturen oder eine Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) sein. Die mechanisch stabilisierende Rahmenstruktur bietet in diesem Zusammenhang zum Beispiel die Möglichkeit, eine dünne und/oder flexible Leiterplatte einzu¬ setzen. In einer weiteren Ausgestaltung weist der Träger neben den vorgenannten Bestandteilen weitere Bestandteile auf und/oder ist der Träger mehrteilig ausgebildet und umfasst mehrere der vorgenannten Komponenten.
Ein mögliches Beispiel für eine mehrteilige Ausgestaltung ist ein Träger umfassend einen Leiterrahmen und ein hierauf angeordnetes Keramiksubstrat. Ein weiteres Beispiel ist ein Trä¬ ger umfassend eine Leiterplatte und ein hierauf angeordnetes Keramiksubstrat.
Für das Bereitstellen des Trägers mit dem Halbleiterchip und der Rahmenstruktur, sowie bei einer mehrteiligen Ausgestaltung des Trägers und/oder bei Verwendung weiterer Komponen- ten, können die einzelnen Komponenten in einer geeigneten
Reihenfolge angeordnet bzw. zusammengesetzt und miteinander verbunden werden.
Je nach Ausgestaltung des Trägers kann das gemäß dem Verfah- ren gefertigte elektronische Bauelement für eine Oberflächen¬ montage (SMT, Surface Mounting Technology) geeignet sein.
In dem Formprozess kann die Formmasse derart auf dem Träger aufgebracht werden, dass die Formmasse eine ebene Oberfläche aufweist und bündig mit der Rahmenstruktur abschließt.
Möglich ist auch folgende Ausführungsform, in welcher das Aufbringen der Formmasse auf dem Träger derart erfolgt, dass die Formmasse eine strukturierte Oberfläche aufweist. Dies kann durch eine entsprechende Form des eingesetzten Formwerkzeugs verwirklicht werden. Es kann zum Beispiel in Betracht kommen, die Formmasse mit einer die Rahmenstruktur umlaufenden Stufenform auszubilden. Hierbei kann das Bauelement neben der Rahmenstruktur eine größere Dicke besitzen als weiter weg von der Rahmenstruktur, und können dazwischen im Querschnitt schräg verlaufende Oberflächenabschnitte vorliegen. Mit Hilfe einer solchen Ausgestaltung kann erzielt werden, dass ein rückreflektierter Strahlungsanteil teilweise seitlich nach außen reflektiert wird.
Der Bereich innerhalb der Rahmenstruktur kann abgesehen von dem Halbleiterchip zur Aufnahme weiterer Komponenten in Betracht kommen. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Träger mit einem optischen Element bereitgestellt wird, wobei das optische Element in dem von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich angeordnet ist. Das optische Element kann wie der Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet sein. Auch kann das optische Element den Halbleiterchip umgeben. Das optische Element kann zum Beispiel eine Linse oder ein Fenster sein. Die mit Hilfe der Rahmenstruktur erzielte Abschirmung bietet die Möglichkeit, dass das verwendete optische Element weder mechanisch stabil noch dicht ist. Daher kann das optische Element zum Beispiel Entlüftungsöffnungen aufweisen, über welche ein Klebstoff ausgasen kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird in den von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich eine Vergussmasse eingebracht. Dieser Vorgang kann nach dem Aufbringen der Formmasse auf dem Träger durchgeführt werden. Mit Hilfe der Vergussmasse kann der innerhalb der Rahmenstruktur befindliche Halbleiterchip eingekapselt und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt werden .
Sofern mit Hilfe des Verfahrens ein optoelektronisches Bau¬ element hergestellt wird, kann die Vergussmasse ein strah- lungsdurchlässiges Verguss- bzw. Kunststoffmaterial , zum Bei¬ spiel ein Silikonmaterial, aufweisen. Die Vergussmasse kann zusätzlich in dem Vergussmaterial eingebettete Leuchtstoff¬ partikel zur Strahlungskonversion aufweisen. Auf diese Weise kann die Vergussmasse wenigstens einen Teil einer im Betrieb von dem Halbleiterchip erzeugten Lichtstrahlung konvertieren.
In Bezug auf das Ermöglichen einer Strahlungskonversion kann es ferner in Betracht kommen, den Träger derart bereitzustel- len, dass auf dem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip ein Konversionselement zur Strahlungskonversion angeordnet ist. Auf diese Weise kann in dem von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich ein Chipstapel umfassend den Halbleiterchip und das hierauf angeordnete Konversionselement vorhanden sein. In dem Formprozess kann mit Hilfe der Rahmenstruktur ein Aufbringen der Formmasse auf dem Chipstapel verhindert werden.
Darüber hinaus ist es zum Beispiel möglich, eine Konversions¬ schicht zur Strahlungskonversion mit Hilfe eines Sprühprozes- ses auszubilden. Auf diese Weise können der Strahlungsemit¬ tierende Halbleiterchip und der Träger in einem Bereich seitlich des Halbleiterchips mit der Konversionsschicht bedeckt werden. Die Konversionsschicht kann ein strahlungsdurchlässi¬ ges Matrix- bzw. Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Si- likonmaterial und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel auf¬ weisen. Das Ausbilden bzw. Aufsprühen der Konversionsschicht kann nach, oder auch bereits vor dem Anordnen der Rahmenstruktur auf dem Träger durchgeführt werden. In der der zweiten Variante können die Rahmenstruktur und die Formmasse auf der Konversionsschicht angeordnet werden.
Ferner kann eine reflektierende bzw. weiße Vergussmasse um¬ fassend ein Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikon¬ material und darin eingebettete Streupartikel in den von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich eingebracht werden.
Hierdurch kann ein Bereich seitlich des Halbleiterchips mit der reflektierenden bzw. weißen Vergussmasse abgedeckt werden . Im Hinblick auf den Halbleiterchip können weitere Details vorliegen. Beispielsweise kann der Träger mit einem ungehäus- ten Halbleiterchip bereitgestellt werden. Die abdichtende bzw. schützende Wirkung der Rahmenstruktur in dem Formprozess macht es ferner möglich, den Formprozess ohne Abstandshalter auf dem Halbleiterchip durchzuführen. Daher kann eine Bauform des Halbleiterchips zur Anwendung kommen, in welcher der Halbleiterchip (wenigstens) einen Vorderseitenkontakt auf- weist. Hierbei kann der Träger mit einem an den Vorderseitenkontakt angeschlossenen Bonddraht bereitgestellt werden, und kann in dem Formprozess mit Hilfe der Rahmenstruktur eine Be¬ schädigung des Drahtes verhindert werden. Anstelle des oben erwähnten Strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann ein anderer Halbleiterchip, zum Beispiel ein strahlungsempfangender Halbleiterchip, eingesetzt werden. Auf diese Weise kann das mit dem Verfahren hergestellte Bauele¬ ment zum Beispiel ein Detektor sein. Auch kann anstelle eines optoelektronischen Halbleiterchips eine andere Art von Halb¬ leiterchip zur Anwendung kommen.
Das mit Hilfe des Verfahrens hergestellte elektronische Bau¬ element kann ein Einzelchip-Bauelement sein. In dieser Aus- führungsform befindet sich innerhalb der Rahmenstruktur des bereitgestellten Trägers lediglich ein einzelner Halbleiterchip. Alternativ kann das mit Hilfe des Verfahrens gefertigte Bauelement ein Multichip-Bauelement sein, welches mehrere Halbleiterchips aufweist. Die mehreren Halbleiterchips können gegebenenfalls elektrisch miteinander verbunden sein. Möglich ist zum Beispiel eine Reihenverbindung, eine Parallelverbindung oder eine kombinierte Reihen- und Parallelverbindung. Zu diesem Zweck kann der Träger mit mehreren und gegebenenfalls elektrisch miteinander verbundenen Halbleiterchips bereitge- stellt werden, wobei die mehreren Halbleiterchips innerhalb des von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereichs angeordnet sind. Hierbei kann die Rahmenstruktur beabstandet zu den meh- reren Halbleiterchip sein, so dass die Halbleiterchips nicht an die Rahmenstruktur angrenzen.
Bei einer Ausgestaltung des elektronischen Bauelements als Multichip-Bauelement können oben in Bezug auf einen einzelnen Halbleiterchip beschriebene Merkmale und Details in entspre¬ chender Weise zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Rahmenstruktur ein Aufbringen der Formmasse auf die mehreren Halbleiterchips verhindert werden, können sämtliche Halbleiterchips optoelektronische bzw. Strahlungsemittierende Halbleiterchips sein, kann auf jedem Halbleiterchip ein Konversionselement zur Strahlungskonversion oder eine Konversi¬ onsschicht angeordnet sein, kann ein zusätzlich verwendetes optisches Element die mehreren Halbleiterchips umgeben, usw. Ein Multichip-Bauelement kann auch mit mehreren unterschied¬ lichen Halbleiterchips verwirklicht werden. Ein mögliches Beispiel ist ein Bauelement mit einem Strahlungsemittierenden und einem Strahlungsempfangenden Halbleiterchip, was zum Beispiel zum Verwirklichen einer Reflexionslichtschranke in Be- tracht kommen kann.
Das Verfahren kann des Weiteren zur gemeinsamen Herstellung einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente im Verbund eingesetzt werden. Hierbei kann der Träger mit mehreren auf dem Träger angeordneten Rahmenstrukturen und mehreren auf dem
Träger angeordneten Halbleiterchips bereitgestellt werden. In den von den Rahmenstrukturen umschlossenen Bereichen kann jeweils wenigstens ein Halbleiterchip bzw. Chipstapel aus einem Halbleiterchip und einem Konversionselement angeordnet sein. Das nach dem Bereitstellen des Trägers durchgeführte Aufbrin¬ gen der Formmasse auf dem Träger kann derart erfolgen, dass die Formmasse an sämtliche Rahmenstrukturen angrenzt und sämtliche Rahmenstrukturen von der Formmasse umschlossen sind, sowie die von den Rahmenstrukturen umschlossenen Berei- che frei von der Formmasse sind. Der auf diese Weise gebilde¬ te Bauelementverbund kann anschließend in separate Bauelemen¬ te vereinzelt werden. Für den Fall, dass Höhenschwankungen von Halbleiterchips oder auch Dickenschwankungen weiterer Komponenten, zum Beispiel von auf den Halbleiterchips angeordneten Konversionselementen, vorliegen, kann mit Hilfe der Rahmenstrukturen erzielt werden, dass solche Schwankungen ohne Folgen für das angestrebte Prozessergebnis sind, also kein Aufbringen der Form¬ masse auf die Halbleiterchips bzw. Chipstapel auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektronisches Bauelement vorgeschlagen. Das elektronische Bauelement weist einen Träger, einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterchip und eine auf dem Träger angeordnete Rahmenstruktur auf. Der Halbleiterchip ist in einem von der Rahmenstruktur umschlossenen Bereich angeordnet. Eine weitere Komponente des elektronischen Bauelements ist eine auf dem Träger angeordne¬ te und an die Rahmenstruktur angrenzende Formmasse. Die Form¬ masse umschließt die Rahmenstruktur. Der von der Rahmenstruktur umschlossene Bereich ist frei von der Formmasse.
Die Formmasse kann durch Durchführen eines Formprozesses, bei welchem ein Formwerkzeug zur Anwendung kommen kann, auf dem Träger aufgebracht sein. Das elektronische Bauelement kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren bzw. gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens hergestellt sein. Für das Bauelement können dieselben Ausgestaltungen denkbar sein und können dieselben Vorteile in Betracht kommen, wie sie oben mit Bezug auf das Verfahren erläutert wurden.
Beispielsweise kann das Bauelement ein optoelektronisches Bauelement zur Abgabe von Lichtstrahlung sein, und können mit Hilfe der Rahmenstruktur Effekte wie eine erhöhte mechanische Stabilität, ein scharfer Hell-Dunkel-Kontrast für eine abge¬ gebene Lichtstrahlung, ein Leuchtbild und eine Helligkeit un¬ abhängig von einer farblichen Gestaltung der Formmasse, und eine Abschirmung der Formmasse gegenüber Einflüssen wie einer direkten Bestrahlung und einer Hitzeeinwirkung erzielt werden. Auch kann das Bauelement in Form eines Einzelchip- oder Multichip-Bauelements verwirklicht sein. Für weitere Details wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei- spielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figuren 1 bis 5 einen möglichen Verfahrensablauf zur Herstel¬ lung eines elektronischen Bauelements, wobei ein Träger mit einem hierauf angeordneten Halbleiterchip bereitgestellt wird, wobei der Träger einen Leiterrahmen und ein Keramiksubstrat umfasst, wobei eine den Halbleiterchip umschließende Rahmenstruktur auf dem Träger angeordnet wird, und wobei in einem Formprozess eine außenseitig an die Rahmenstruktur an- grenzende Formmasse auf dem Träger aufgebracht wird;
Figur 6 eine AufSichtsdarstellung des elektronischen Bauelements; Figur 7 einen Zwischenschritt eines weiteren Verfahrensab¬ laufs zur Herstellung eines elektronischen Bauelements, wobei ein Keramiksubstrat eines Trägers mit einem hierauf angeord¬ neten Halbleiterchip und einer hierauf angeordneten Rahmenstruktur bereitgestellt wird;
Figur 8 ein elektronisches Bauelement, welches eine Formmasse mit einer strukturierten Oberfläche aufweist; Figur 9 ein elektronisches Bauelement, welches einen Keramik¬ träger aufweist;
Figur 10 ein elektronisches Bauelement, welches einen Träger umfassend eine Leiterplatte und ein Keramiksubstrat aufweist;
Figur 11 ein elektronisches Bauelement, welches eine Leiter¬ platte als Träger und ein optisches Element aufweist; und Figuren 12, 13 weitere elektronische Bauelemente mit einem Keramikträger .
Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen eines Verfahrens zum Herstellen eines elekt- ronischen Bauelements beschrieben. Bei dem Verfahren können aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung elektronischer Bauelemente bekannte Prozesse durchgeführt werden und können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden und können die Bauelemente zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten mit weiteren Komponenten und Strukturen gefertigt werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. Das Verfahren kann des Weiteren zur parallelen Herstellung einer Vielzahl an elektronischen Bauelementen eingesetzt werden. Hierbei kann ein zusammenhängender Bauelementverbund gefertigt und nachfolgend in separate Bauelemente vereinzelt werden (nicht dargestellt) . In dieser Hinsicht können die Fi- guren zum Teil als ausschnittweise Darstellungen des Ferti¬ gungsverbunds im Bereich von einem der hergestellten Bauelemente aufgefasst werden, und können hier gezeigte Gegebenhei¬ ten sich vielfach wiederholend in dem Verbund vorliegen. Auch kann die folgende Beschreibung jeweils für sämtliche der in gemeinsamer Weise im Verbund hergestellten Bauelemente zur Anwendung kommen. Die Figuren 1 bis 5 zeigen anhand von seitlichen Darstellungen ein mögliches Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements 101. Das Bauelement 101 ist ein oberflä- chenmontierbares Einzelchip-Bauelement, welches einen einzel¬ nen Halbleiterchip 110 aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist auch in der AufSichtsdarstellung des Bauelements 101 von Figur 6 angedeutet. Des Weiteren handelt es sich bei dem Bau¬ element 101 um ein optoelektronisches Bauelement zur Abgabe von Lichtstrahlung. Dementsprechend ist der Halbleiterchip 110 ein optoelektronischer strahlungsemittierender Halb- leiterchip.
Im Verlauf des Verfahrens wird ein Träger 140 bereitgestellt, auf welchem der ungehäuste Halbleiterchip 110 und zusätzlich eine Rahmenstruktur 120 angeordnet sind (vgl. Figur 3) . Der Träger 140 ist aus mehreren Trägerteilen, d.h. aus einem Keramikträger 141 und einem metallischen Leiterrahmen 150 zusammengesetzt. Das Bereitstellen des Trägers 140 mit dem Halbleiterchip 110 und der Rahmenstruktur 120 kann gemäß der im Folgenden beschriebenen Prozessfolge durchgeführt werden.
Hierbei wird, wie in Figur 1 gezeigt ist, der ungehäuste Halbleiterchip 110 auf dem Keramikträger 141 angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden. Der Keramikträger 141, welcher als Submount bzw. Keramik-Submount bezeichnet werden kann, weist vorderseitig zwei elektrische Leiterstrukturen 142, 143 aus einem metallischen Material auf. Die Lei¬ terstrukturen 142, 143 können flächig ausgebildet sein. Der Halbleiterchip 110 wird auf der Leiterstruktur 142 angeordnet und über einen Bonddraht 113 an die andere Leiterstruktur 143 angeschlossen.
Wie oben angegeben wurde, handelt es sich bei dem Halbleiterchip 110 um einen optoelektronischen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 110. Möglich ist zum Beispiel eine Ausgestal¬ tung in Form eines Leuchtdiodenchips bzw. LED-Chips (LED, Light Emitting Diode) .
In Figur 1 und den folgenden Figuren ist eine mögliche Bauform des Halbleiterchips 110 mit einem nicht dargestellten Vorderseitenkontakt und einem nicht dargestellten Rückseitenkontakt angedeutet. Beim Anordnen des Halbleiterchips 110 auf dem Keramiksubstrat 141 wird der Halbleiterchip 110 über den Rückseitenkontakt und eine nicht gezeigte elektrisch leitende Verbindungsschicht, zum Beispiel eine Lotschicht oder eine Schicht eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs, elektrisch und mechanisch mit der Leiterstruktur 142 verbunden. Hieran anschließend wird der Vorderseitenkontakt des Halbleiterchips 110 über den Bonddraht 113 elektrisch mit der anderen Leiterstruktur 143 verbunden.
Auf dem Halbleiterchip 110 ist ferner, wie in Figur 1 gezeigt ist, ein plättchenförmiges Konversionselement 115 zur Strah- lungskonversion vorgesehen, so dass ein Chipstapel umfassend den Halbleiterchip 110 und das Konversionselement 115 vor¬ liegt. Das Konversionselement 115 ist dazu ausgebildet, eine im Betrieb von dem Halbleiterchip 110 abgegebene primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise in eine oder mehrere se- kundäre Lichtstrahlungen umzuwandeln. Bei dem Konversionselement 115 kann es sich zum Beispiel um ein keramisches Konver¬ sionselement handeln. Möglich ist auch eine Ausgestaltung aus einem Matrixmaterial wie beispielsweise einem Silikonmaterial oder Glasmaterial und darin eingelagerten Leuchtstoffparti- kein.
Der Halbleiterchip 110 kann, wie in Figur 6 gezeigt ist, von oben betrachtet eine rechteckige Form aufweisen. Hierbei kann der nicht dargestellte Vorderseitenkontakt zum Beispiel im Bereich einer Ecke des Halbleiterchips 110 ausgebildet sein. Das auf dem Halbleiterchip 110 angeordnete und in Figur 6 nicht gezeigte Konversionselement 110 kann eine dem Halb¬ leiterchip 110 entsprechende Aufsichtsform mit einer am Rand bzw. an einer Ecke ausgebildeten Aussparung zum Freihalten des Vorderseitenkontakts des Halbleiterchips 110 aufweisen.
Das Konversionselement 115 kann mit Hilfe eines nicht gezeig- ten strahlungsdurchlässigen Klebstoffs auf dem Halbleiterchip 110 befestigt sein. Ein Anordnen des Konversionselements 115 auf dem Halbleiterchip 110 kann nach dem Anordnen des Halbleiterchips 110 auf dem Keramikträger 141 sowie vor oder auch nach dem Anbringen des Bonddrahts 113 durchgeführt werden.
Um den Träger 140 zusammenzusetzen, wird der mit dem Halbleiterchip 110 versehene Keramikträger 141, wie in Figur 2 gezeigt ist, auf dem metallischen Leiterrahmen 150 angeordnet. Auch wird der Keramikträger 141 elektrisch mit dem Lei- terrahmen 150 verbunden. Der Leiterrahmen 150 weist zwei Leiterrahmenabschnitte 151, 152 mit unterschiedlicher Größe auf, welche am Rand im Querschnitt eine Stufenform besitzen.
Der Keramikträger 141 wird auf dem größeren Leiterrahmenab- schnitt 151 angeordnet. Eine Befestigung des Keramikträgers 141 auf dem Leiterrahmenabschnitt 151 kann zum Beispiel mit Hilfe eines nicht gezeigten Klebstoffs erfolgen.
Nach dem Anordnen des Keramikträgers 141 werden die elektri- sehen Leiterstrukturen 142, 143 des Keramikträgers 141 über Bonddrähte 113 elektrisch mit den Leiterrahmenabschnitten 151, 152 verbunden. In der Schnittansicht von Figur 2 ist dies lediglich für die Leiterstruktur 143 dargestellt, welche über einen Bonddraht 113 an den kleineren Leiterrahmenab- schnitt 152 angeschlossen wird. In gleicher Weise wird die
Leiterstruktur 142 in einem zur Schnittebene von Figur 2 versetzten Bereich über einen weiteren Bonddraht 113 an den anderen Leiterrahmenabschnitt 151 angeschlossen (nicht darge¬ stellt) .
In Bezug auf die verbundweise Herstellung mehrerer optoelekt¬ ronischer Bauelemente 101 wird der Leiterrahmen 150 derart bereitgestellt, dass der Leiterrahmen 150 für jedes der Bau- elemente 101 ein Paar aus zwei Leiterrahmenabschnitten 151, 152 aufweist. Für jedes Bauelement 101 wird ferner ein mit einem Halbleiterchip 110 versehener Keramikträger 141 mit dem in Figur 1 gezeigten Aufbau bereitgestellt, sowie entspre- chend Figur 2 auf einem Leiterrahmenabschnitt 151 angeordnet und mit dem Leiterrahmenabschnitt 151 und einem weiteren Lei¬ terrahmenabschnitt 152 verdrahtet.
Zusätzlich zu den Leiterrahmenabschnitten 151, 152 weist der bereitgestellte Leiterrahmen 150 die Leiterrahmenabschnitte 151, 152 verbindende Verbindungsstrukturen auf (nicht darge¬ stellt) . Hierbei sind die Leiterrahmenabschnitte 151, 152 verschiedener zu fertigender Bauelemente 101 über die Verbindungsstrukturen miteinander verbunden. Beim Vereinzeln des Bauelementverbunds werden die Verbindungsstrukturen durchtrennt, so dass die zwei einem Bauelement 101 zugehörigen Leiterrahmenabschnitte 151, 152 bei jedem der vereinzelten Bauelemente 101 nicht mehr durch Material des Leiterrahmens 150 verbunden und dadurch nicht mehr kurzgeschlossen sind.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, wird im Anschluss an das Befesti¬ gen des Keramikträgers 141 auf dem Leiterrahmen 150 und dem Herstellen der Drahtverbindungen die Rahmenstruktur 120 auf dem Träger 140 bzw. auf dem Keramikträger 141 des herzustel- lenden optoelektronischen Bauelements 101 angeordnet. Die
Rahmenstruktur 120 weist eine Dicke auf, welche eine Höhe des Chipstapels umfassend den Halbleiterchip 110 und das Konver¬ sionselement 115 übersteigt. Des Weiteren besitzt die Rahmen¬ struktur 120 eine geschlossene umlaufende Form und umschließt einen Bereich 125. In der AufSichtsdarstellung von Figur 6 ist eine mögliche Ausgestaltung der Rahmenstruktur 120 mit einer rechteckigen Form gezeigt. Das Anordnen der Rahmenstruktur 120 erfolgt derart, dass sich der Halbleiterchip 110 innerhalb des umschlossenen Bereichs 125 befindet. Hierbei ist die Rahmenstruktur 120 beabstandet zu dem Halbleiterchip 110 bzw. Chipstapel, so dass der Halbleiterchip 110 bzw.
Chipstapel nicht an die Rahmenstruktur 120 angrenzt. Die Rahmenstruktur 120 wird separat von dem Träger 140 gefertigt und auf diesem zum Beispiel mit Hilfe eines nicht ge¬ zeigten Klebstoffs befestigt. Die Rahmenstruktur 120 kann zum Beispiel aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Si- lizium oder aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann die Rahmenstruktur 120 ein rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweisen. Des Weiteren können eine Innenseite und eine Außenseite der auf dem Träger 140 angeordneten Rahmenstruktur 120 im Querschnitt senkrecht zu dem Träger 140 bzw. zu einer durch den Träger 140 vorgegebenen (und bezogen auf Figur 3 sich horizontal erstreckenden) Ebene verlaufen. In Bezug auf die verbundweise Fertigung mehrerer optoelektro¬ nischer Bauelemente 101 wird für jedes Bauelement 101 eine entsprechende Rahmenstruktur 120 bereitgestellt und auf dem Träger 140 bzw. auf dessen Keramikträgern 141 angeordnet. Dies erfolgt derart, dass jede Rahmenstruktur 120 einen ent- sprechenden Halbleiterchip 110 umschließt.
Nachfolgend wird der mit dem Halbleiterchip 110 und der Rahmenstruktur 120 bereitgestellte Träger 140, wie anhand der Figuren 4, 5 erläutert wird, einem Spritzpressprozess (Trans- fer Molding) unterzogen. Auf diese Weise wird eine Formmasse 130 auf dem Träger 140 aufgebracht. Bei dem hergestellten optoelektronischen Bauelement 101 bildet die Formmasse 130 zusammen mit dem Träger 140 und der Rahmenstruktur 120 ein Gehäuse des Bauelements 101.
Die Formmasse 130 kann ein Kunststoffmaterial , zum Beispiel ein Epoxidmaterial oder Silikonmaterial, aufweisen. Des Wei¬ teren kann die Formmasse 130 wenigstens ein weiteres in dem Kunststoffmaterial enthaltenes Material, zum Beispiel einen partikelförmigen Füllstoff, aufweisen (nicht dargestellt) .
Der Spritzpressprozess wird mit Hilfe eines Spritzpresswerk¬ zeugs durchgeführt. Das Spritzpresswerkzeug weist eine geeig- 2
nete Hohlraumstruktur und, wie in Figur 4 dargestellt ist, zwei Werkzeugteile 201, 202 auf. Beim Spritzpressen ist der mit dem Halbleiterchip 110 und dem Rahmen 120 versehene Träger 140 in dem Spritzpresswerkzeug zwischen den beiden Werk- zeugteilen 201, 202 aufgenommen. Wie ebenfalls in Figur 4 gezeigt ist, ist auf dem oberen Werkzeugteil 202 eine Folie 205 aus einem Kunststoffmaterial angeordnet. Bei dieser Ausge¬ staltung handelt es sich bei dem Spritzpressprozess um einen sogenannten folienunterstützten Spritzpressprozess . Es ist gegebenenfalls möglich, auch auf dem unteren Werkzeugteil 201 eine Folie vorzusehen (nicht dargestellt) .
Vor dem eigentlichen Spritzpressen wird der Träger 140 bei geöffnetem Spritzpresswerkzeug auf dem unteren Werkzeugteil 201 bzw. auf einer hierauf befindlichen Folie angeordnet. An¬ schließend werden die beiden Werkzeugteile 201, 202 zusammen¬ geführt, um den in Figur 4 gezeigten Zustand zu erreichen. Das obere Werkzeugteil 202 wird hierbei mit der Folie 205 an die Rahmenstruktur 120 angedrückt.
Nachfolgend wird die in einen flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand gebrachte Formmasse 130 mit Hilfe eines nicht gezeigten Kolbens zwischen die Werkzeugteile 201, 202 eingespritzt, so dass hier vorliegende Hohlräume ausgefüllt werden und die Formmasse 130 auf dem Träger 140 aufgebracht wird. Bei diesem Vorgang bewirkt die Rahmenstruktur 120 eine Abdichtung des von der Rahmenstruktur 120 umschlossenen Bereichs 125, so dass ein Einbringen der Formmasse 130 in den umschlossenen Bereich 125 verhindert wird. Diese abdichtende Wirkung der Rahmenstruktur 120 wird durch den Einsatz der Folie 205 auf dem Werkzeugteil 202 begünstigt.
Nach einem Aushärten der Formmasse 130 und einem Entformen liegt der in Figur 5 gezeigte Zustand vor. Die auf dem Träger 140 aufgebrachte Formmasse 130 grenzt außenseitig an die Rah¬ menstruktur 120 an und umschließt die Rahmenstruktur 120, wie auch anhand der AufSichtsdarstellung von Figur 6 deutlich wird. Die Formmasse 130 weist vorderseitig eine ebene Ober- fläche auf und schließt bündig mit der Rahmenstruktur 120 ab. Bestandteile des Trägers 140 wie der Keramikträger 141 und der Leiterrahmen 150 sind zum Teil von der Formmasse 130 umgeben. Die Ausgestaltung der Leiterrahmenabschnitte 151, 152 mit der randseitigen Stufenform bewirkt eine Verankerung der Formmasse 130. Die den Keramikträger 141 mit dem Leiterrahmen 150 elektrisch verbindenden Bonddrähte 113, von welchen in der Schnittansicht von Figur 5 lediglich der die Leiterstruktur 143 mit dem Leiterrahmenabschnitt 152 verbindende Bond- draht 113 gezeigt ist, sind in der Formmasse 130 eingebettet. Der von der Rahmenstruktur 120 umschlossene Bereich 125 ist hingegen frei von der Formmasse 130.
In Bezug auf die verbundweise Fertigung mehrerer optoelektro- nischer Bauelemente 101 wird, wie oben angegeben wurde, der
Träger 140 mit einer Mehrzahl an Rahmenstrukturen 120 und innerhalb der Rahmenstrukturen 120 befindlichen Halbleiterchips 110 bereitgestellt. Für den Spritzpressprozess wird der Trä¬ ger 140 zwischen den Werkzeugteilen 201, 202 angeordnet und wird das Werkzeugteil 202 mit der Folie 205 an sämtliche Rah¬ menstrukturen 120 angedrückt. Beim Einspritzen der Formmasse 130 zwischen die Werkzeugteile 201, 202 wird die Formmasse 130 derart auf dem Träger 140 aufgebracht, dass die Formmasse 130 an sämtliche Rahmenstrukturen 120 angrenzt und sämtliche Rahmenstrukturen 120 von der Formmasse 130 umgeben sind, wohingegen die von den Rahmenstrukturen 120 umschlossenen Bereiche 125 aufgrund der abdichtenden Wirkung der Rahmenstrukturen 120 frei von der Formmasse 130 bleiben. Der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund wird an¬ schließend vereinzelt, so dass separate optoelektronische Bauelemente 101 mit dem in den Figuren 5, 6 gezeigten Aufbau gebildet werden. Das Vereinzeln, in welchem die Formmasse 130 und der Leiterrahmen 150, d.h. nicht gezeigte und die Leiter- rahmenabschnitte 151, 152 verbindende Verbindungsstrukturen durchtrennt werden, kann zum Beispiel durch einen Sägeprozess erfolgen (nicht dargestellt) . Das gemäß dem Verfahren hergestellte optoelektronische Bau¬ element 101 ist für eine Oberflächenmontage (SMT, Surface Mounting Technology) geeignet. Hierbei kann das Bauelement 101 zum Beispiel in einem Reflow-Lötprozess mit den rücksei- tig freiliegenden Leiterrahmenabschnitten 151, 152 auf Anschlussflächen einer nicht gezeigten Leiterplatte angeordnet werden. Über die Leiterrahmenabschnitte 151, 152 kann dem Bauelement 101 und damit dem Halbleiterchip 110 elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden. Wie oben angegeben wurde, kann die Primärstrahlung des Halbleiterchips 110 wenigstens teilweise mit Hilfe des Konversionselements 115 konvertiert werden, so dass von dem Bauelement 101 die konvertierte Strahlung einschließlich eines gegebenenfalls vorhandenen nicht konvertierten Strahlungsanteils emittiert werden kann.
Die Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements 101 mit der Rahmenstruktur 120 und das Umformen der Rahmenstruktur 120 mit der Formmasse 130 bietet eine Reihe von Vorteilen. Wie oben angegeben wurde, kann mit Hilfe der Rahmenstruktur
120 ein Einbringen der Formmasse 130 in den umschlossenen Bereich 125 und dadurch ein Aufbringen der Formmasse 130 auf den Chipstapel aus Halbleiterchip 110 und Konversionselement 115 verhindert werden.
Die Rahmenstruktur 120 kann ferner als mechanisches Element dienen. Auf diese Weise kann sich das optoelektronische Bau¬ element 101 durch eine hohe mechanische Stabilität auszeich¬ nen .
Es kann gegebenenfalls vorkommen, dass die Formmasse 130 in dem Spritzpressprozess auch vorderseitig auf der Rahmenstruk¬ tur 120 angeordnet wird (Mold Flash) . Des Weiteren ist es möglich, dass die Formmasse 130 rund um die Rahmenstruktur 120 eine Vertiefung in Form eines Grabens aufweist (jeweils nicht dargestellt) . Aufgrund der Anordnung des Halbleiter¬ chips 110 bzw. des Chipstapels aus Halbleiterchip 110 und Konversionselement 115 innerhalb der Rahmenstruktur 120 sind solche Gegebenheiten ohne Folgen für das Leuchtbild und die Helligkeit der von dem optoelektronischen Bauelement 101 abgegebenen Lichtstrahlung. Ein weiterer Effekt der Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements 101 mit der Rahmenstruktur 120 besteht darin, dass auch eine farbliche Ausprägung der Formmasse 120 ohne Einfluss auf das Leuchtbild und die Helligkeit sind. Insofern ist die Möglichkeit gegeben, für die Formmasse 130 zum Bei- spiel ein kostengünstiges schwarzes Epoxidmaterial zu verwen¬ den .
Des Weiteren kann die Rahmenstruktur 120 als Blende des opto¬ elektronischen Bauelements 101 dienen, so dass ein scharfer Hell-Dunkel-Kontrast für die abgegebene Lichtstrahlung er¬ zeugt werden kann. Dadurch kann das optoelektronische Bauele¬ ment 101 zum Beispiel in einem Abblendlicht eines Kraftfahr¬ zeugs eingesetzt werden. Durch die Rahmenstruktur 120 wird die Formmasse 130 darüber hinaus im Strahlungsbetrieb des optoelektronischen Bauele¬ ments 101 vor Einflüssen wie einer direkten Bestrahlung mit von dem Chipstapel emittierter Strahlung und einer Hitzeeinwirkung geschützt. Hieraus resultiert eine hohe Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements 101.
Auch im Hinblick auf die verbundweise Herstellung mehrerer optoelektronischer Bauelemente 101 ist die Ausgestaltung der Bauelemente 101 mit der Rahmenstruktur 120 vorteilhaft. Denn Höhen- bzw. Dickenschwankungen von Halbleiterchips 110 und/oder Konversionselementen 115 haben keinen Einfluss auf das angestrebte Prozessergebnis, Bauelemente 101 ohne ein Aufbringen der Formmasse 130 auf die Halbleiterchips 101 bzw. Chipstapel zu fertigen.
Im Folgenden werden mögliche Varianten und Abwandlungen des anhand der Figuren 1 bis 6 erläuterten Verfahrens sowie der herstellbaren optoelektronischen Bauelemente beschrieben. Übereinstimmende Merkmale, Aspekte und Vorteile sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird statt¬ dessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren wird auf die Möglichkeit hingewiesen, Merkmale von zwei oder mehreren Ausführungsformen miteinander zu kombinieren .
Eine Abwandlung besteht zum Beispiel darin, Schritte zum Be- reitstellen eines Trägers mit einem Halbleiterchip 110 und einer Rahmenstruktur 120 in einer anderen Reihenfolge durchzuführen. In diesem Zusammenhang zeigt Figur 7 zur beispielhaften Veranschaulichung einen Zwischenschritt eines weiteren Verfahrensablaufs zur Herstellung des in den Figuren 5, 6 ge- zeigten optoelektronischen Bauelements 101. Hierbei wird ab¬ weichend von dem zuvor erläuterten Verfahren zunächst der Keramikträger 141 mit dem Chipstapel aus Halbleiterchip 110 und Konversionselement 115 einschließlich der Rahmenstruktur 120 bereitgestellt, bevor der Keramikträger 141 auf dem Leiter- rahmen 150 angeordnet wird.
Das Anordnen der Komponenten 110, 115, 120 auf dem Keramikträger 141 lässt sich in einer von mehreren Reihenfolgen durchführen. Beispielsweise kann zuerst die Rahmenstruktur 120 auf dem Keramikträger 141 angeordnet werden, und können nachfolgend die Montage des Halbleiterchips 110 einschlie߬ lich des Aufbringens des Konversionselements 115 und des An¬ schließens des Bonddrahts 113 an den Halbleiterchip 110 und an die Leiterstruktur 143 erfolgen. Möglich ist auch eine an- dere Reihenfolge, wie zum Beispiel ein Aufbringen der Rahmen¬ struktur 120 erst nach der Chip-Montage.
Im Anschluss an das Bereitstellen des in Figur 7 gezeigten Keramikträgers 141 kann der Keramikträger 141 auf dem Leiter- rahmen 150 angeordnet und mit diesem verdrahtet werden, so dass der in Figur 3 gezeigte Aufbau vorliegt. Nachfolgend kann der Spritzpressprozess zum Aufbringen der Formmasse 130 durchgeführt werden. In Bezug auf die verbundweise Fertigung _ n
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können mehrere der in Figur 7 gezeigten Keramikträger 141 gefertigt und auf dem Leiterrahmen 150 angeordnet werden. Der nach dem Spritzpressen vorliegende Bauelementverbund kann in separate optoelektronische Bauelemente 101 vereinzelt werden.
Bei dem in Figur 5 im Querschnitt von der Seite gezeigten optoelektronischen Bauelement 101 weist die Formmasse 130 ei¬ ne ebene vorderseitige Oberfläche auf. Es ist jedoch auch möglich, das Aufbringen der Formmasse 130 derart durchzufüh- ren, dass die Formmasse 130 in gezielter Weise eine struktu¬ rierte vorderseitige Oberfläche besitzt. Dies kann durch eine entsprechende Form des Spritzpresswerkzeugs verwirklicht wer¬ den. Hierzu wird ein nicht dargestelltes oberes Werkzeugteil eingesetzt, welches abweichend von dem in Figur 4 gezeigten Werkzeugteil 202 keine ebene, sondern stattdessen eine struk¬ turierte Andrückseite aufweist.
Eine mögliche Ausgestaltung eines in diesem Sinne verwirklichten optoelektronischen Bauelements 102 ist in Figur 8 gezeigt. Das Bauelement 102 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Bauelement 101 auf. Im Unterschied zu dem Bau¬ element 101 ist die Formmasse 130 des Bauelements 102 vorder¬ seitig mit einer Struktur in Form einer die Rahmenstruktur 120 umlaufenden Stufe 135 ausgebildet. Hierbei schließt die Formmasse 130 bündig mit der Rahmenstruktur 120 ab, und ist die Formmasse 130 weiter außen etwas abgesenkt. Somit besitzt das Bauelement 102 im Bereich und etwas neben der Rahmenstruktur 120 eine größere Dicke als weiter weg von der Rah¬ menstruktur 120. Dazwischen liegen im Querschnitt schräg verlaufende Oberflächenabschnitte der Formmasse 130 vor.
Mit Hilfe der in Figur 8 gezeigten Bauform kann zum Beispiel erzielt werden, dass ein im Strahlungsbetrieb des optoelekt¬ ronischen Bauelements 102 rückreflektierter Strahlungsanteil an der zum Teil schräg verlaufenden Oberfläche seitlich nach außen reflektiert wird. Eine Rückreflexion kann zum Beispiel an einer nicht gezeigten Sekundäroptik auftreten. Des Weiteren kann sich die hier gezeigte Ausgestaltung auch zum Bei- spiel als günstig im Hinblick auf Platzverhältnisse bei einer Montage des Bauelements 102 erweisen.
Bei dem Verfahren können abgesehen von dem mehrteiligen, aus dem Keramikträger 141 und dem Leiterrahmen 150 zusammengesetzten Träger 140 andere Träger zur Anwendung kommen.
Dies ist zum Beispiel der Fall bei dem in Figur 9 gezeigten optoelektronischen Bauelement 103. Das Bauelement 103 weist als Trägerkomponente einen Keramikträger 160 auf. Der Kera¬ mikträger 160 weist zwei elektrische Leiterstrukturen 161, 162 aus einem metallischen Material auf. Jede der Lei¬ terstrukturen 161, 162 umfasst einen vorderseitigen Abschnitt, einen rückseitigen Abschnitt und einen sich vertikal durch den Keramikträger 160 erstreckenden Abschnitt, welcher eine den vorder- und rückseitigen Abschnitt elektrisch verbindende Durchkontaktierung bildet. Die vorder- und rücksei¬ tigen Abschnitte der Leiterstrukturen 161, 162 können flächig ausgebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 103 von Figur 9 weist fer¬ ner, vergleichbar zu den zuvor erläuterten Bauelementen 101, 102, auf dem Keramikträger 160 angeordnete Komponenten wie einen optoelektronischen Strahlungsemittierenden Halbleiter- chip 110, eine einen Bereich 125 und damit den Halbleiterchip 110 umschließende Rahmenstruktur 120 und eine an die Rahmen¬ struktur 120 angrenzende und die Rahmenstruktur 120 umschlie¬ ßende Formmasse 130 auf. Der Halbleiterchip 110 ist mit des¬ sen Rückseitenkontakt auf dem vorderseitigen Abschnitt der Leiterstruktur 161 angeordnet. Dazwischen befindet sich eine nicht gezeigte elektrisch leitende Verbindungsschicht. Der Vorderseitenkontakt des Halbleiterchips 110 ist über einen Bonddraht 113 an den vorderseitigen Abschnitt der anderen Leiterstruktur 162 angeschlossen. Die Rahmenstruktur 120 kann mittels Klebstoff auf dem Keramikträger 160 befestigt sein (nicht dargestellt) . Abweichend von den zuvor erläuterten optoelektronischen Bauelementen 101, 102 befindet sich auf dem Halbleiterchip 110 des optoelektronischen Bauelements 103 von Figur 9 kein Konversionselement 115. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der von der Rahmenstruktur 120 umschlossene Bereich 125 mit einer auf dem Keramikträger 160 aufgebrachten Vergussmasse 117 verfüllt ist. Auf diese Weise ist der Halbleiterchip 110 verkapselt und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Vergussmasse 117 kann ein strahlungsdurchlässiges Kunst¬ stoffmaterial , zum Beispiel ein Silikonmaterial, aufweisen. Hierbei kann es sich um einen Klarverguss handeln, welcher lediglich das Kunststoffmaterial aufweist. Möglich ist es auch, dass die Vergussmasse 117 zusätzlich in dem Vergussmaterial eingebettete Leuchtstoffpartikel zur Strahlungskonversion aufweist (nicht dargestellt) . Auf diese Weise kann die im Strahlungsbetrieb von dem Halbleiterchip 110 abgegebene Primärstrahlung wenigstens teilweise mit Hilfe der Vergussmasse 117 konvertiert werden (Volumenkonversion) .
Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 103 von Figur 9 kann derart erfolgen, dass zunächst der Keramikträger 160 mit dem hierauf angeordneten und verdrahteten Halbleiter- chip 110 und der hierauf angeordneten und den Halbleiterchip 110 umschließenden Rahmenstruktur 120 bereitgestellt wird, anschließend ein Spritzpressprozess zum Aufbringen der Form¬ masse 130 auf dem Keramikträger 160 durchgeführt wird, wobei mit Hilfe der Rahmenstruktur 120 ein Einbringen der Formmasse 130 in den umschlossenen Bereich 125 und damit ein Aufbringen der Formmasse 130 auf den Halbleiterchip 110 verhindert wird, und im Anschluss hieran die Vergussmasse 117 beispielsweise mittels Dispensieren in den von der Rahmenstruktur 120 umschlossenen Bereich 125 eingebracht wird. Für das Bereitstel- len des Keramikträgers 160 mit den hierauf angeordneten Kom¬ ponenten können Schritte wie das Anordnen des Halbleiterchips 110 und das Anordnen der Rahmenstruktur 120 auf dem Träger 160 in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. In Bezug auf die verbundweise Fertigung mehrerer optoelektro¬ nischer Bauelemente 103 weist der Keramikträger 160 für jedes Bauelement 103 zwei Leiterstrukturen 161, 162 auf, und werden in entsprechender Weise mehrere Halbleiterchips 110 und Rah¬ menstrukturen 120 auf dem Träger 160 angeordnet. Nachfolgend kann die Formmasse 130 angrenzend an sämtliche Rahmenstruktu¬ ren 120 auf dem Träger 160 aufgebracht werden. Im Anschluss hieran können sämtliche von den Rahmenstrukturen 120 um- schlossene Bereiche 125 mit der Vergussmasse 117 verfüllt werden, und kann der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund durch Durchtrennen der Formmasse 130 und des Keramikträ¬ gers 160 vereinzelt werden. Auch das optoelektronische Bauelement 103 von Figur 9 ist für eine Oberflächenmontage geeignet. Hierbei kann das Bauelement 103 zum Beispiel in einem Reflow-Lötprozess mit den rücksei¬ tigen Abschnitten der Leiterstrukturen 161, 162 auf Anschlussflächen einer nicht gezeigten Leiterplatte angeordnet werden, so dass dem Bauelement 103 und damit dem Halbleiter¬ chip 110 auf diese Weise elektrische Energie zur Strahlungs¬ erzeugung zugeführt werden kann.
Figur 10 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 104, welches einen mehrteiligen, aus einer Leiterplatte 180 (PCB, Printed Circuit Board) und einem Keramikträger 171 zu¬ sammengesetzten Träger 170 aufweist. Die Leiterplatte 180 weist ein isolierendes Leiterplattenmaterial wie zum Beispiel FR4 auf. Des Weiteren weist die Leiterplatte 180 drei Lei- terstrukturen 181, 182, 183 aus einem metallischen Material auf. Jede der Leiterstrukturen 181, 182, 183 umfasst einen vorderseitigen Abschnitt und einen rückseitigen Abschnitt, welche flächig ausgebildet sein können. Darüber hinaus umfas¬ sen die Leiterstrukturen 181, 182, 183 einen oder mehrere sich vertikal durch die Leiterplatte 180 erstreckende Ab¬ schnitte, welche die vorder- und rückseitigen Abschnitte elektrisch bzw. thermisch verbindende Durchkontaktierungen bilden. Der Keramikträger 171, welcher auf dem vorderseitigen Abschnitt der mittleren Leiterstruktur 182 der Leiterplatte 180 angeordnet und hierauf zum Beispiel mit Hilfe eines nicht gezeigten Klebstoffs befestigt ist, weist vorderseitig eine flächige Leiterstruktur 172 auf.
Das optoelektronische Bauelement 104 von Figur 10 weist fer¬ ner auf dem Träger 170 angeordnete Komponenten wie einen optoelektronischen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 110, eine einen Bereich 125 umschließende Rahmenstruktur 120 und eine an die Rahmenstruktur 120 angrenzende und die Rah¬ menstruktur 120 umschließende Formmasse 130 auf. Der Halb¬ leiterchip 110 ist mit dessen Rückseitenkontakt auf der Lei¬ terstruktur 172 des Keramikträgers 171 angeordnet. Dazwischen befindet sich eine nicht gezeigte elektrisch leitende Verbin- dungsschicht . Der Vorderseitenkontakt des Halbleiterchips 110 ist über einen Bonddraht 113 an den vorderseitigen Abschnitt der Leiterstruktur 183 der Leiterplatte 180 angeschlossen. Über einen weiteren Bonddraht 113 sind die Leiterstruktur 172 des Keramikträgers 171 und der vorderseitige Abschnitt der Leiterstruktur 181 der Leiterplatte 180 elektrisch miteinander verbunden.
Die Rahmenstruktur 120 befindet sich auf der Leiterplatte 180 und umschließt den Keramikträger 171 und den hierauf angeord- neten Halbleiterchip 110. Die Rahmenstruktur 120 kann mit Hilfe eines nicht dargestellten Klebstoffs auf der Leiter¬ platte 180 befestigt sein. Der von der Rahmenstruktur 120 umschlossene Bereich 125, in welchem der Keramikträger 171 mit dem Halbleiterchip 110 angeordnet sind, ist vergleichbar zu dem optoelektronischen Bauelement 103 von Figur 9 mit einer Vergussmasse 117 verfüllt.
Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 104 von Figur 10 kann derart erfolgen, dass zunächst der Träger 170 mit dem hierauf angeordneten Halbleiterchip 110, den Bonddrähten 113 und der umschließenden Rahmenstruktur 120 bereitgestellt wird, anschließend ein Spritzpressprozess zum Auf¬ bringen der Formmasse 130 auf dem Träger 170 bzw. auf der Leiterplatte 180 durchgeführt wird, wobei der umschlossene Bereich 125 aufgrund der abdichtenden Rahmenstruktur 120 frei von der Formmasse 130 bleibt, und nachfolgend die Vergussmas¬ se 117 beispielsweise mittels Dispensieren in den umschlosse- nen Bereich 125 eingebracht wird.
Für das Bereitstellen des Trägers 170 mit den hierauf ange¬ ordneten Komponenten können Schritte wie das Zusammensetzen des Trägers 170 aus der Leiterplatte 180 und dem Keramikträ- ger 171, das Anordnen des Halbleiterchips 110 und das Auf¬ bringen der Rahmenstruktur 120 in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. In diesem Sinne ist es zum Bei¬ spiel möglich, den Halbleiterchip 110 zuerst auf dem Keramikträger 171 anzuordnen und diese Anordnung nachfolgend auf der Leiterplatte 180 zu montieren. Möglich ist auch ein Anordnen des Halbleiterchips 110 auf dem bereits auf der Leiterplatte 180 befestigten Keramikträger 171.
In Bezug auf die verbundweise Fertigung mehrerer optoelektro- nischer Bauelemente 104 weist die Leiterplatte 180 für jedes Bauelement 104 drei Leiterstrukturen 181, 182, 183 auf, und wird der Träger 170 in entsprechender Weise mit mehreren Keramikträgern 171, hierauf angeordneten Halbleiterchips 110 und mehreren Rahmenstrukturen 120 bereitgestellt. Nachfolgend kann die Formmasse 130 angrenzend an sämtliche Rahmenstruktu¬ ren 120 auf dem Träger 170 bzw. auf dessen Leiterplatte 180 aufgebracht werden. Anschließend können sämtliche von den Rahmenstrukturen 120 umschlossene Bereiche 125 mit der Ver¬ gussmasse 117 verfüllt werden, und kann der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund durch Durchtrennen der Formmasse 130 und der Leiterplatte 180 vereinzelt werden.
Das optoelektronische Bauelement 104 von Figur 10 ist eben¬ falls für eine Oberflächenmontage geeignet. Hierbei kann das Bauelement 104 zum Beispiel in einem Reflow-Lötprozess mit den rückseitigen Abschnitten der Leiterstrukturen 181, 182, 183 auf Anschlussflächen einer nicht gezeigten Leiterplatte montiert werden. Über die beiden äußeren Leiterstrukturen 181, 183 kann dem Bauelement 104 und damit dem Halbleiterchip 110 elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden. Die mittlere Leiterstruktur 182 kann im Zusammenspiel mit dem Keramikträger 171 für eine Entwärmung im Betrieb des Bauelements 104 sorgen.
Figur 11 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 105, welches als Trägerkomponente eine Leiterplatte 190 auf¬ weist. Die Leiterplatte 190 weist ein isolierendes Leiter- plattenmaterial wie zum Beispiel FR4 auf. Des Weiteren weist die Leiterplatte 190 zwei Leiterstrukturen 191, 192 aus einem metallischen Material auf. Jede der Leiterstrukturen 191, 192 umfasst einen vorderseitigen Abschnitt, einen rückseitigen Abschnitt und ein oder mehrere sich vertikal durch die Lei- terplatte 190 erstreckende Abschnitte, welche die vorder- und rückseitigen Abschnitte elektrisch bzw. thermisch verbindende Durchkontaktierungen bilden. Die vorder- und rückseitigen Abschnitte der Leiterstrukturen 191, 192 können flächig ausgebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 105 von Figur 11 weist fer¬ ner auf der Leiterplatte 190 angeordnete Komponenten wie ei¬ nen optoelektronischen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 110, eine einen Bereich 125 und damit den Halbleiterchip 110 umschließende Rahmenstruktur 120 und eine an die Rahmenstruk¬ tur 120 angrenzende und die Rahmenstruktur 120 umschließende Formmasse 130 auf. Der Halbleiterchip 110 ist mit dessen Rückseitenkontakt auf dem vorderseitigen Abschnitt der Lei¬ terstruktur 191 angeordnet. Dazwischen befindet sich eine nicht gezeigte elektrisch leitende Verbindungsschicht. Der Vorderseitenkontakt des Halbleiterchips 110 ist über einen Bonddraht 113 an den vorderseitigen Abschnitt der Lei¬ terstruktur 192 angeschlossen. Die Rahmenstruktur 120 kann Hilfe eines nicht dargestellten Klebstoffs auf der Leiter- platte 190 befestigt sein.
Darüber hinaus weist das optoelektronische Bauelement 105 von Figur 11 ein optisches Element in Form einer Linse 119 auf. Wie in Figur 11 angedeutet ist, kann es sich hierbei um eine Fresnel-Linse 119 handeln. Die Linse 119 ist innerhalb des von der Rahmenstruktur 120 umschlossenen Bereichs 125 auf der Leiterplatte 190 angeordnet und umgibt den Halbleiterchip 110. Die Linse 119 kann mit Hilfe eines nicht dargestellten Klebstoffs auf der Leiterplatte 190 befestigt sein.
Auch in Bezug auf die Linse 119 erweist sich die Verwendung der Rahmenstruktur 120 als vorteilhaft. Hierdurch ist es mög- lieh, die Linse 119 weder mechanisch stabil noch dicht auszu¬ bilden. Daher kann die Linse 119 zum Beispiel nicht gezeigte Entlüftungsöffnungen aufweisen, über welche ein Klebstoff ausgasen kann. Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 105 von
Figur 11 kann derart erfolgen, dass zunächst die Leiterplatte 190 mit dem hierauf angeordneten und verdrahteten Halbleiterchip 110, der Linse 119 und der Rahmenstruktur 120 bereitge¬ stellt wird, und anschließend ein Spritzpressprozess zum Auf- bringen der Formmasse 130 auf der Leiterplatte 190 durchge¬ führt wird, wobei der von der Rahmenstruktur 120 umschlosse¬ nen Bereich 125 frei von der Formmasse 130 bleibt. Für das Bereitstellen der Leiterplatte 190 mit den hierauf angeordne¬ ten Komponenten können Schritte wie das Aufbringen des Halb- leiterchips 110, das Aufbringen der Linse 119 und das Auf¬ bringen der Rahmenstruktur 120 in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden.
In Bezug auf die verbundweise Fertigung mehrerer optoelektro- nischer Bauelemente 105 weist die Leiterplatte 190 für jedes Bauelement 105 zwei Leiterstrukturen 191, 192 auf, und werden in entsprechender Weise mehrere Halbleiterchips 110, Linsen 119 und Rahmenstrukturen 120 auf der Leiterplatte 190 ange¬ ordnet. Die Formmasse 130 kann nachfolgend angrenzend an sämtliche Rahmenstrukturen 120 auf der Leiterplatte 190 auf¬ gebracht werden. Im Anschluss hieran kann der auf diese Weise gebildete Bauelementverbunds durch Durchtrennen der Formmasse 130 und der Leiterplatte 190 vereinzelt werden. Das optoelektronische Bauelement 105 von Figur 11 ist eben¬ falls für eine Oberflächenmontage geeignet. Hierbei kann das Bauelement 105 zum Beispiel in einem Reflow-Lötprozess mit den rückseitigen Abschnitten der Leiterstrukturen 191, 192 auf Anschlussflächen einer nicht gezeigten Leiterplatte angeordnet werden, so dass dem Bauelement 105 und damit dem Halb¬ leiterchip 110 elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden kann.
Optoelektronische Bauelemente können ferner mit weiteren Schichten und/oder Materialien ausgebildet werden. Dies ist zum Beispiel der Fall bei dem in Figur 12 gezeigten optoelektronischen Bauelement 106, welches im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Bauelement 103 von Figur 9 aufweist. Das oberflächenmontierbare Bauelement 106 weist zusätzlich eine Konversionsschicht 116 auf, mit deren Hilfe die im
Strahlungsbetrieb von dem Halbleiterchip 110 abgegebene Pri¬ märstrahlung konvertiert werden kann. Die Konversionsschicht 116 kann ein Matrix- bzw. Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial und darin eingebettete LeuchtstoffParti¬ kel aufweisen (nicht dargestellt). Die Konversionsschicht 116 bedeckt den Halbleiterchip 110 und den Keramikträger 160 seitlich des Halbleiterchips 110 in dem von der Rahmenstruk- tur 120 umschlossenen Bereich 125. Die Konversionsschicht 116 befindet sich auch außerhalb hiervon auf der Rahmenstruktur 120 und der Formmasse 130.
In einem Bereich seitlich des Halbleiterchips 110 bzw. um den Halbleiterchip 110 herum befindet sich ferner eine optionale und die Konversionsschicht 116 bedeckende Vergussmasse 118, welche innenseitig an die Rahmenstruktur 120 angrenzt. Bei der Vergussmasse 118 kann es sich um eine weiße bzw. reflek¬ tierende Vergussmasse 118 handeln, welche ein Kunststoffmate- rial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial und darin eingebet¬ tete Streupartikel, zum Beispiel TiOx-Partikel , aufweist (nicht dargestellt) . Zur Vorderseite hin ist der von der Rah¬ menstruktur 120 umschlossene Bereich 125 bei dem Bauelement 106 entsprechend des Bauelements 103 mit der zum Beispiel als Klarverguss ausgebildeten Vergussmasse 117 verfüllt.
Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 106 von Figur 12 kann derart erfolgen, dass zunächst der Keramikträ¬ ger 160 mit dem hierauf angeordneten und verdrahteten Halbleiterchip 110 und der hierauf angeordneten und den Halbleiterchip 110 umschließenden Rahmenstruktur 120 bereitgestellt wird, und anschließend ein Spritzpressprozess zum Auf- bringen der Formmasse 130 auf dem Keramikträger 160 durchge¬ führt wird. Im Anschluss hieran kann die Konversionsschicht 116 ausgebildet werden, zum Beispiel durch Durchführen eines Sprühprozesses (Spray Coating) . Für das Durchführen dieses Prozesses kann das aufzubringende Material der Konversions- schicht 116 mit einem Lösungsmittel verdünnt sein. Anschlie¬ ßend bzw. nach einem Trocknen der aufgebrachten Konversionsschicht 116 können nacheinander die Vergussmasse 118 und die weitere Vergussmasse 117 zum Beispiel jeweils mittels Dispen¬ sieren in dem Bereich 125 angeordnet werden.
In Bezug auf eine verbundweise Fertigung mehrerer Bauelemente 106 kann nach dem Anordnen mehrerer Halbleiterchips 110 und Rahmenstrukturen 120 auf dem Träger 160 und nach dem Aufbringen der Formmasse 130 ein großflächiges Aufbringen bzw. Auf- sprühen der Konversionsschicht 116 durchgeführt werden. An¬ schließend können in sämtliche von den Rahmenstrukturen 120 umschlossene Bereiche 125 die Vergussmassen 117, 118 einge¬ bracht werden, und kann der auf diese Weise gebildete Bauele¬ mentverbund durch Durchtrennen der Konversionsschicht 116, der Formmasse 130 und des Keramikträgers 160 vereinzelt wer¬ den .
Bei einer Ausgestaltung mit einer Konversionsschicht 116 kann ein Aufbringen derselben auch vor dem Anordnen der Rahmen- struktur 120 erfolgen. Zur Veranschaulichung zeigt Figur 13 ein weiteres in diesem Sinne ausgebildetes optoelektronisches Bauelement 107, welches ebenfalls einen Aufbau entsprechend des Bauelements 103 von Figur 9 besitzt. Das oberflächenmon- tierbare Bauelement 107 weist zusätzlich eine Konversions¬ schicht 116 zur Strahlungskonversion auf, welche den Halbleiterchip 110 und den Keramikträger 160 seitlich des Halbleiterchips 110 bzw. in einem Bereich um den Halbleiterchip 110 herum bedeckt. Die auf dem Keramikträger 160 angeordnete Rahmenstruktur 120 und die Formmasse 130 befinden sich nicht unmittelbar auf dem Keramikträger 160, sondern auf der Konversionsschicht 116. Der von der Rahmenstruktur 120 umschlos¬ sene Bereich 125 ist mit der zum Beispiel als Klarverguss ausgebildeten Vergussmasse 117 verfüllt.
Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 107 von Figur 13 kann derart erfolgen, dass zunächst der Keramikträ¬ ger 160 mit dem hierauf angeordneten und verdrahteten Halb- leiterchip 110 bereitgestellt wird, und anschließend die Kon¬ versionsschicht 116 zum Beispiel durch Durchführen eines Sprühprozesses ausgebildet wird. Nachfolgend kann die Rahmen¬ struktur 120 auf dem mit der Konversionsschicht 116 versehe¬ nen Keramikträger 160 angeordnet werden, kann ein Spritz- pressprozess zum Aufbringen der Formmasse 130 durchgeführt werden, und kann der von der Rahmenstruktur 120 umschlossene Bereich 125 mit der Vergussmasse 117 verfüllt werden.
In Bezug auf eine verbundweise Fertigung mehrerer Bauelemente 107 kann nach dem Anordnen mehrerer Halbleiterchips 110 auf dem Träger 160 ein großflächiges Aufbringen bzw. Aufsprühen der Konversionsschicht 116 durchgeführt werden. Nachfolgend kann ein Anordnen mehrerer Rahmenstrukturen 120 und ein Aufbringen der Formmasse 130 erfolgen, kann in die Bereiche 125 die Vergussmasse 117 eingebracht werden, und kann der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund durch Durchtrennen der Formmasse 130, der Konversionsschicht 116 und des Kera¬ mikträgers 160 vereinzelt werden. Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weite- _ ,
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re Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben ange¬ gebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Auch können oben erläuterte Prozessschritte gegebenenfalls in ei- ner anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
Eine weitere Variante besteht zum Beispiel darin, bei dem Bauelement 101 von Figur 5 den von der Rahmenstruktur 120 umschlossenen Bereich 125 mit einer klaren bzw. strahlungsdurchlässigen Vergussmasse 117 entsprechend dem Bauelement 103 von Figur 9 zu verfüllen. Das Verfüllen kann nach Durchführen des Formprozesses erfolgen. Möglich ist es auch, das Verfüllen beispielsweise nach Bereitstellen der in Figur 7 gezeigten Anordnung durchzuführen. Des Weiteren kann das auf dem Halbleiterchip 110 angeordnete Konversionselement 115 weggelassen werden. Dies kann zum Beispiel in Betracht kommen, wenn eine Vergussmasse 117 mit LeuchtstoffPartikeln aufgebracht wird. Solche Abwandlungen sind in entsprechender Weise in Bezug auf das Bauelement 102 von Figur 8 denkbar.
Möglich ist ferner eine Ausgestaltung der Formmasse 130 mit der in Figur 8 dargestellten Stufenform bei den anderen, in den Figuren 9, 10, 11, 12, 13 gezeigten Bauelementen 103, 104, 105, 106, 107. Auch können Bauelemente verwirklicht wer¬ den, bei denen die Formmasse 130 vorderseitig eine andere Oberflächenstruktur aufweist.
Darüber hinaus können zu den Bauelementen 101, 102, 103, 104, 106, 107 der Figuren 5, 8, 9, 10, 12, 13 vergleichbare Bau- elemente ausgebildet werden, welche innerhalb des von der
Rahmenstruktur 120 umschlossenen Bereichs 125 ein optisches Element bzw. eine Linse 119 entsprechend des Bauelements 105 von Figur 11 aufweisen. Ferner ist es möglich, bei dem Bauelement 105 von Figur 11 zusätzlich ein Konversionselement 115 zur Strahlungskonversi¬ on auf dem Halbleiterchip 110 vorzusehen. Dies kann auch zum Beispiel für die Bauelemente 103, 104 der Figuren 9, 10 in Betracht kommen. Hierbei kann die Vergussmasse 117 gegebenen¬ falls weggelassen werden.
Eine weitere Variante besteht zum Beispiel darin, bei dem Bauelement 106 von Figur 12 die Vergussmasse 118 wegzulassen. Möglich ist es auch, das Bauelement 107 von Figur 13 mit der zusätzlichen Vergussmasse 118 auszubilden.
Im Hinblick auf die Verwendung einer Konversionsschicht 116, wie sie anhand der Bauelemente 106, 107 der Figuren 12, 13 erläutert wurde, ist es möglich, eine solche Konversions¬ schicht 116 auch bei Bauelementen mit anderen Trägern wie zum Beispiel den Bauelementen 101, 102, 104 der Figuren 5, 8, 10 vorzusehen. In entsprechender Weise kann ein Aufbringen bzw. Aufsprühen der Konversionsschicht 116 nach oder bereits vor dem Anordnen einer Rahmenstruktur 120 durchgeführt werden.
Des Weiteren kann die optionale Vergussmasse 118, mit welcher ein Bereich seitlich eines Halbleiterchips 110 bedeckt werden kann, nicht nur bei den Bauelementen 106, 107 der Figuren 12, 13, sondern auch bei anderen Bauelementen wie zum Beispiel den Bauelementen 101, 102, 104 der Figuren 5, 8, 10 zum Einsatz kommen. Auch kann die Vergussmasse 118 ohne die weitere Vergussmasse 117 ausgebildet werden.
Anstelle des in den Figuren angedeuteten Halbleiterchips 110 mit einem Vorderseitenkontakt und einem Rückseitenkontakt können andere Bauformen von Halbleiterchips eingesetzt wer¬ den. Hierzu gehören Halbleiterchips mit lediglich Vordersei- tenkontakten oder auch Halbleiterchips mit lediglich Rückseitenkontakten, wie es bei Flip-Chips der Fall ist. Bei Verwen¬ dung solcher Halbleiterchips weisen die dazugehörigen Träger entsprechend angepasste Leiterstrukturen auf. Das in den Figuren 5, 6 gezeigte Bauelement 101 ist, wie oben erläutert wurde, ein Einzelchip-Bauelement. Auch die weite¬ ren, in den Figuren 8, 9, 10, 11, 12, 13 von der Seite ge- zeigten Bauelementen 102, 103, 104, 105, 106, 107 können Einzelchip-Bauelemente sein.
Mit Hilfe des erläuterten Verfahrens können jedoch auch Mul- tichip-Bauelemente mit mehreren Halbleiterchips verwirklicht werden. Hierfür wird der jeweils verwendete Träger derart be¬ reitgestellt, dass innerhalb der Rahmenstruktur 120 mehrere Halbleiterchips angeordnet sind. Die mehreren Halbleiterchips können in geeigneter Art und Weise elektrisch miteinander verbunden sein. In Bezug auf die in den Figuren 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13 gezeigten Anordnungen ist es zum Beispiel denkbar, dass entsprechend aufgebaute Multichip-Bauelemente vorliegen, indem wenigstens ein weiterer Halbleiterchip 110 versetzt zu der jeweils veranschaulichten Schnittebene vorhanden ist.
Des Weiteren können neben Strahlungsemittierenden Halbleiterchips andere Halbleiterchips, zum Beispiel strahlungsempfan¬ gende Halbleiterchips, zur Anwendung kommen. Auch ist es mög¬ lich, nicht nur optoelektronische Halbleiterchips sondern an- dere Typen von Halbleiterchips zu verwenden. Hierunter fällt zum Beispiel ein Treiber für einen oder mehrere LED-Chips, ein Logik-Baustein, ein beispielsweise für eine Reflexions¬ lichtschranke eingesetzter ASIC-Chip (Application Specific Integrated Circuit), usw.
Die Rahmenstruktur 120 kann, wie in Figur 6 gezeigt ist, eine rechteckige Aufsichtsform aufweisen. Möglich sind jedoch auch andere Ausgestaltungen wie zum Beispiel eine ringförmige oder eine ovale Ausgestaltung der Rahmenstruktur 120.
Eine bei dem Verfahren verwendete Rahmenstruktur 120 kann ferner derart ausgebildet sein bzw. eine solche Dicke aufwei¬ sen, dass die Rahmenstruktur 120 eine oder mehrere innerhalb des umschlossenen Bereichs 125 befindliche Bestandteile nicht überragt, sondern stattdessen die gleiche oder eine geringere Dicke besitzt. Hierauf abgestimmt kann das verwendete Spritz¬ presswerkzeug bzw. dessen oberes Werkzeugteil eine entspre¬ chend angepasste strukturierte Andrückseite aufweisen, so dass der von der Rahmenstruktur 120 umschlossene Bereich 125 beim Spritzpressen abgedichtet werden kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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BEZUGSZEICHENLISTE
101, 102 Bauelement
103, 104 Bauelement
105, 106 Bauelement
107 Bauelement
110 Halbleiterchip
113 Bonddraht
115 Konversionselement
116 KonversionsSchicht
117 Vergussmasse
118 Vergussmasse
119 Linse
120 Rahmenstruktur
125 Bereich
130 Formmasse
135 Stufe
140 Träger
141 Keramikträger
142, 143 Leiterstruktur
150 Leiterrahmen
151, 152 Leiterrahmenabschnitt
160 Keramikträger
161, 162 Leiterstruktur
170 Träger
171 Keramikträger
172 Leiterstruktur
180 Leiterplatte
181, 182 Leiterstruktur
183 Leiterstruktur
190 Leiterplatte
191, 192 Leiterstruktur
201, 202 Werkzeugteil
205 Folie

Claims

PATENTA S PRUCHE
Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107), umfassend:
Bereitstellen eines Trägers (140, 160, 170, 190) mit ei¬ nem auf dem Träger (140, 160, 170, 190) angeordneten Halbleiterchip (110) und einer auf dem Träger (140, 160, 170, 190) angeordneten Rahmenstruktur (120), wobei der Halbleiterchip (110) in einem von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereich (125) angeordnet ist; und
Aufbringen einer an die Rahmenstruktur (120) angrenzenden Formmasse (130) auf dem Träger (140, 160, 170, 190) durch Durchführen eines Formprozesses, wobei die Form¬ masse (130) die Rahmenstruktur (120) umschließt und der von der Rahmenstruktur (120) umschlossene Bereich (125) frei von der Formmasse ist (130) .
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Formprozess eines der Folgenden ist:
ein Spritzpressprozess ; und
ein folienunterstützter Spritzpressprozess .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (110) ein optoelektronischer Halbleiterchip ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger eines der Folgenden ist oder wenigstens eines der Folgenden aufweist: einen Leiterrahmen (150); ein keramisches Trägersubstrat (141, 160, 171); und eine Leiterplatte (180, 190) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Formmasse (130) derart erfolgt, dass die Formmasse (130) eine strukturierte Oberfläche aufweist .
Verfahren nach Anspruch 5,
wobei die Formmasse (130) mit einer die Rahmenstruktur (120) umlaufenden Stufenform ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das Aufbringen der Formmasse (130) derart erfolgt, dass die Formmasse (130) eine ebene Oberfläche aufweist und bündig mit der Rahmenstruktur (120) abschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (190) mit einem optischen Element (119) bereitgestellt wird, und wobei das optische Element (119) in dem von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereich (125) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereich (125) eine Vergussmasse (117, 118) eingebracht wird .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rahmenstruktur (120) in dem Formprozess für eine Abdichtung des von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereichs (125) sorgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formprozess ein folienunterstützter Spritz- pressprozess ist, wobei ein Spritzpresswerkzeug zum Ein¬ satz kommt, wobei auf einem Werkzeugteil (202) des
Spritzpresswerkzeugs eine Folie (205) aus einem Kunst¬ stoffmaterial angeordnet ist, und wobei in dem Spritz- pressprozess das Werkzeugteil (202) mit der Folie (205) an die Rahmenstruktur (120) angedrückt ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Rahmenstruktur (120) eine geschlossene umlau- fende Form aufweist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Rahmenstruktur (120) aus einem Halbleitermate¬ rial oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in den von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereich (125) eine reflektierende Vergussmasse (118) eingebracht wird, wobei die reflektierende Vergussmasse (118) ein Kunststoffmaterial und darin eingebettete
Streupartikel aufweist, und wobei ein Bereich seitlich des Halbleiterchips (110) mit der reflektierenden Ver¬ gussmasse (118) abgedeckt wird. 15. Elektronisches Bauelement (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107), aufweisend: einen Träger (140, 160, 170, 190); einen auf dem Träger (140, 160, 170, 190) angeordneten
Halbleiterchip (110); eine auf dem Träger (140, 160, 170, 190) angeordnete Rahmenstruktur (120), wobei der Halbleiterchip (110) in einem von der Rahmenstruktur (120) umschlossenen Bereich
(125) angeordnet ist; und eine auf dem Träger (140, 160, 170, 190) angeordnete und an die Rahmenstruktur (120) angrenzende Formmasse (130), wobei die Formmasse (130)) die Rahmenstruktur (120) um¬ schließt und der von der Rahmenstruktur (120) umschlos¬ sene Bereich (125) frei von der Formmasse (130) ist. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 15,
wie die Formmasse (130) eine ebene oder strukturierte Oberfläche aufweist und bündig mit der Rahmenstruktur (120) abschließt.
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