WO2018108823A1 - Strahlungsemittierende vorrichtung, pixelmodul, und verfahren zur herstellung einer strahlungsemittierenden vorrichtung - Google Patents

Strahlungsemittierende vorrichtung, pixelmodul, und verfahren zur herstellung einer strahlungsemittierenden vorrichtung Download PDF

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WO2018108823A1
WO2018108823A1 PCT/EP2017/082246 EP2017082246W WO2018108823A1 WO 2018108823 A1 WO2018108823 A1 WO 2018108823A1 EP 2017082246 W EP2017082246 W EP 2017082246W WO 2018108823 A1 WO2018108823 A1 WO 2018108823A1
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silver
connection carrier
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Thomas Schwarz
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0315—Oxidising metal

Definitions

  • Pixel module with a radiation-emitting device and a method for producing a radiation-emitting device specified.
  • Radiation-emitting device the pixel module and the method for producing the radiation-emitting
  • a radiation-emitting device particularly preferably comprises at least one radiation-emitting device
  • the radiation-emitting semiconductor chip is preferably applied to the first major surface of the connection carrier.
  • the first main surface of the connection carrier preferably comprises metallic elements which are formed black.
  • the metallic elements are blackened.
  • the metallic elements may be, for example, electrical connection points, interconnects or even a conductive adhesive which is filled with metal particles such as silver particles.
  • a solder for example a silver-containing solder, can also form such a metallic element.
  • connection carrier In addition, it is possible that metallic elements are present on the first main surface of the connection carrier, which allow an optical adjustment, for example in the assembly of the semiconductor chips.
  • a semiconductor chip generally has an epitaxially grown semiconductor layer sequence with an active zone, which is suitable for generating radiation.
  • epitaxial semiconductor layer sequence is usually grown epitaxially on a growth substrate.
  • the semiconductor layer sequence may be based on a nitride compound semiconductor.
  • Nitride compound semiconductors contain nitrogen, such as the
  • a semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor or consists of a nitride compound semiconductor is usually suitable for generating electromagnetic radiation from the ultraviolet to blue spectral range.
  • the semiconductor chip may be, for example, a thin-film semiconductor chip.
  • a thin-film semiconductor chip usually has no growth substrate or that
  • the growth substrate is thinned such that it alone is not suitable for mechanically stabilizing the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • a thin-film semiconductor chip has a carrier to which the epitaxial semiconductor layer sequence is attached.
  • between the semiconductor layer sequence and the carrier is a
  • Radiation exit surface of the semiconductor chip directs.
  • a material for the carrier for example, germanium,
  • the thin-film semiconductor chip usually has one
  • the thin-film semiconductor chip also includes the radiation exit surface of the semiconductor chip, and a further electrical contact on a back side of the carrier, which faces away from the semiconductor layer sequence.
  • the thin-film semiconductor chip it is also possible for the thin-film semiconductor chip to have two electrical contacts on it
  • Front side has.
  • the thin-film semiconductor chip is generally a surface radiator having a substantially
  • the thin-film semiconductor chip transmits the electromagnetic radiation generated in the active zone from one
  • the semiconductor chip comprises the growth substrate of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the growth substrate is designed to be transparent to the electromagnetic radiation generated in the semiconductor layer sequence.
  • Such a semiconductor chip transmits the electromagnetic radiation generated in the active zone both over the
  • Such a semiconductor chip is also referred to as a volume emitter.
  • the volume emitter comprises a growth substrate formed of sapphire or silicon carbide or containing one of these materials. These materials are usually advantageously transparent to visible light and especially to blue light.
  • the arrangement of the electrical contacts depends on whether the carrier is electrically conductive or not. If the carrier is designed to be electrically conductive, then the volume emitter usually has a front-side electrical contact and a rear-side electrical contact. If, on the other hand, the carrier is designed to be electrically insulating, then the volume emitter usually has two front-side electrical contacts. Furthermore, it is also possible that the semiconductor chip is a so-called flip-chip. A flip-chip is usually characterized in that both electrical contacts are arranged on the back of the semiconductor chip. Therefore, the flip-chip usually requires no bonding wire for external electrical contacting.
  • the radiation-emitting semiconductor chip on at least one electrical contact on its front side.
  • the or the electrical contacts on the front side of the semiconductor chip are likewise formed black.
  • the entire first major surface of the connection carrier is formed black.
  • all metallic elements which are located on the first main surface of the connection carrier blackened.
  • the rest of the first main area of the connection carrier is formed black.
  • Plastic surface may be formed as an epoxy resin, this is also particularly preferably black. Furthermore, it is also possible that on the first epoxy resin, this is also particularly preferably black. Furthermore, it is also possible that on the first epoxy resin, this is also particularly preferably black. Furthermore, it is also possible that on the first epoxy resin, this is also particularly preferably black. Furthermore, it is also possible that on the first epoxy resin, this is also particularly preferably black. Furthermore, it is also possible that on the first
  • Main surface for example, a Lötstopplack is applied to make them black.
  • Radiation-emitting device this has a red emitting semiconductor chip, a green emitting
  • the device in this embodiment has exactly one red emitting semiconductor chip, exactly one green emitting semiconductor chip and exactly one blue emitting semiconductor chip.
  • the connection carrier is preferred in this embodiment
  • a through-connection for each semiconductor chip is preferably arranged in three corners of the connection carrier, while the fourth corner of the connection carrier is a through-connection for one
  • Embodiment of the radiation-emitting device to an opto-electronic device such as a light emitting diode.
  • Device is the black surface of the metallic element by an oxidized silver surface, by a black nickel-containing surface, by a
  • the metallic element may be multi-layered.
  • the metallic element has a core which, preferably over the entire surface of one or more
  • the core of the metallic element comprises copper or is formed from copper.
  • the core can, for example, galvanically on the
  • the metallic layers on the core may, for example, comprise silver or nickel or consist of silver or nickel.
  • the metallic element has a copper core on which a silver layer is applied.
  • Silver layer can be deposited on the core, for example, with an electroless galvanic process. Particularly preferred is between the copper core and the
  • Such a nickel layer can also with a
  • the copper core for example, has a thickness between
  • the silver layer for example, has a thickness between 0.6 microns and 1.2 microns.
  • the barrier layer of nickel for example, has a thickness between 3 microns and 10 microns.
  • the outermost layer of the metallic element is formed by a metallic layer which comprises chromium, brass or nickel or consists of chromium, brass or nickel.
  • the surface of a silver layer forming the outermost layer of the metallic element is particularly preferably oxidized to appear black.
  • chromium-containing layer of the outermost layer of a metallic element it is preferably a
  • the outermost layer of the metallic element is formed by a nickel-containing layer whose surface is black nickel-containing and thus appears black. According to a further embodiment, the
  • Each pixel preferably includes a green emitting one
  • Semiconductor chip a red emitting semiconductor chip and a blue emitting semiconductor chip is formed.
  • each segment envelops a pixel.
  • each segment envelops exactly one pixel.
  • the use of a cover with segments usually reduces advantageously a deflection of the
  • Radiation-emitting device When used in a pixel module, segmentation of the cladding furthermore advantageously leads to a more homogeneous image impression without
  • Radiation-emitting device are the segments
  • the trench preferably has a thickness of at least 70% of the thickness of the envelope.
  • the segments are completely separated from each other.
  • the sheath is preferably formed by segments that are completely
  • the envelope can be formed, for example, from a transparent potting compound such as epoxy or silicone.
  • the envelope comprises filler particles which absorb the thermal
  • the coating comprises a comparatively high proportion of filler particles, preferably between 30% by weight and 70% by weight inclusive.
  • a casing has, for example, a thermal
  • connection carrier is much thinner than the envelope. In this way, preferably a deflection of the
  • the thickness of the connection carrier to the thickness of the envelope has a value of at most 0.1.
  • the connection carrier has a maximum thickness of 10 micrometers and the envelope has a thickness of at least 100 micrometers.
  • connection carrier opposite the sheath is formed very thick. Also in this way, a deflection of the connection carrier opposite the sheath
  • Radiation-emitting device are at least reduced. Compared to a device with a very thin connection carrier, however, the device with a very thick connection carrier can be made easier. Especially Preferably, the thickness of the connection carrier to the thickness of the envelope has a value of at least 2.5.
  • connection carrier has a thickness of at least 500 micrometers and the envelope has a thickness of at most 200 micrometers.
  • the semiconductor chips are electrically contacted with bonding wires.
  • the bonding wires may, for example, comprise one of the following materials or be made of one of the following materials: gold, silver, aluminum, copper.
  • the surface of the bonding wires is blackened.
  • the surface of the blackened bonding wires may comprise, for example, oxidized silver, black nickel, black chrome or pickled copper.
  • the core of the bonding wire is formed of gold covered with a blackened silver layer. This embodiment has the advantage that the bonding wire can be easily processed due to its gold core and at the same time because of its silver layer easily and efficiently
  • the radiation-emitting devices described here especially if they have a multiplicity of red-emitting, green-emitting and blue-emitting semiconductor chips, are suitable for use in a pixel module.
  • Radiation-emitting device is initially a
  • Connection carrier provided with a first main surface. On the first main surface of the connection carrier are
  • a plurality of radiation-emitting semiconductor chips are arranged on the first main surface of the connection carrier.
  • the radiation-emitting semiconductor chips are arranged on a part of the metallic elements, for example on electrical
  • the semiconductor chips can, for example, with one of the following methods on the connection points or the
  • Connection carrier to be attached soldering, for example, with a silver-containing solder, gluing, preferably with a
  • conductive conductive adhesive such as a silver conductive adhesive
  • one of the following methods can be used to blacken the metallic elements: treatment with an oxygen plasma,
  • Black chrome plating, black nickel plating or treatment with a brass blaubeize for example, a
  • a copper-containing surface can also be blackened with a brass-blue stain.
  • Oxygen plasma usually causes oxidation of the surface instead.
  • Oxygen plasma usually causes oxidation of the surface instead.
  • Oxygen plasma the surface is roughened in addition to the blackening usually. This also increases the contrast of a pixel module with such a device because direct reflection of incident light is reduced.
  • a silver-containing surface is converted into powdery black silver oxide by the application of an oxygen plasma.
  • the blackened surface is provided with a protective layer.
  • Having silver oxide or silver oxide is provided with a protective layer to fix the silver oxide.
  • Radiation-emitting semiconductor chips fixed by means of a silver-filled conductive adhesive or a silver-containing solder on the first main surface of the connection carrier.
  • silver-containing adhesive or the silver-containing solder is partially freely accessible, for example in the form of a Adhesive edge or Lotrands that can partially or completely surround the semiconductor chip.
  • Adhesive edge or Lotrands that can partially or completely surround the semiconductor chip.
  • the semiconductor chips are electrically contacted with bonding wires, which are also blackened in the blackening of the metallic elements.
  • bonding wires Preferably, all metallic elements and all bonding wires have silver-containing surfaces which are all blackened by an oxidation process.
  • connection carrier Semiconductor chips arranged in pixels on the connection carrier, each pixel one green emitting, one red
  • the covering is firstly arranged over the entire surface of the semiconductor chips, for example by casting or molding, and the segments are produced by creating trenches.
  • the trenches can be produced by sawing.
  • the trenches can also by a
  • a surface of the envelope is formed rough.
  • the surface of the enclosure may be made by using a
  • the surface of the casing is roughened after the production of the casing or provided with a rough coating.
  • a cladding with a rough surface is
  • One idea of the present application is to blacken the area surrounding the pixels of the pixel module to the
  • Reflection of incident light is reduced. This also increases the contrast of the pixel module.
  • metallic components of the device are selectively blackened with a selective process. This advantageously causes a low process engineering effort and low costs.
  • the application of a selective process means that no photo technology has to be used. In addition, such a process is advantageous
  • the radiation-emitting device the method of manufacturing the radiation-emitting device and the Pixel module will be described below with reference to
  • FIG. 15 shows a radiation-emitting device according to one exemplary embodiment.
  • FIGS. 16 and 17 show schematic representations of a radiation-emitting device according to a further exemplary embodiment.
  • FIGS. 22 and 23 each show an example of a scanning electron micrograph of a blackened silver surface.
  • the same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.
  • the figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to scale
  • connection carrier 1 On a first main surface 2 of the connection carrier 1 is a plurality of radiation-emitting semiconductor chips 3rd
  • connection carrier 1 has a multilayer structure (FIG. 1).
  • the connection carrier 1 has four electrically conductive metallic connection layers 4, 5, 6, 7.
  • the four connection layers 4, 5, 6, 7 are structured
  • connection carrier 1 opposite. Furthermore, the metallic connection layers 4, 5, 6, 7 are arranged parallel to one another and to the main surfaces 2, 9 of the connection carrier 1.
  • the first metallic connection layer 4 faces the first main surface 2 of the connection carrier 1 and is freely accessible from outside.
  • the first metallic connection layer 4 comprises electrical connection points for the semiconductor chips 3 and electrical connection points for bonding wires 10 electrical connection points for the semiconductor chips 3 and the electrical connection points for the bonding wires 10 form metallic elements on the first main surface 4 of the connection carrier 1.
  • connection layer 5 and the third connection layer 6 are arranged in the interior of the connection carrier 1 and in each case are electrically insulated from one another by a dielectric material, for example an epoxy resin.
  • a dielectric material for example an epoxy resin.
  • Terminal layer 7 faces the second main surface 9 of the
  • Connection carrier 1 forms electrical contact points for external contact.
  • the fourth connection layer 7 is also freely accessible from outside. The four
  • Terminal layers 4, 5, 6, 7 are connected by plated-through holes 8 in places electrically conductively.
  • connection carrier 1 is designed to be thick relative to a later-applied enclosure 11.
  • Terminal carrier 1 is further for use in a
  • Pixel module provided, in which an electrical control of the pixels can be done in rows and columns, wherein the rows and columns are perpendicular to each other.
  • the electrical control of the pixels can be done in rows and columns, wherein the rows and columns are perpendicular to each other.
  • connection points which are provided with through holes 8.
  • the plated-through holes 8 carry the electrical contact further to the second connection layer 5.
  • Terminal layer 6 and / or the fourth terminal layer 7 can be used for example for a rewiring.
  • Control electronics may also be integrated in the connection carrier 1 or on the second main surface 9 of the
  • Connection carrier 1 may be arranged.
  • the first connection layer 4 and the second connection layer 5 are presently electrically insulated from one another by dielectric material having a thickness of at most 100
  • the via 8 in this dielectric material is preferably a laser
  • Terminal layer 5 are presently electrically insulated from each other by a dielectric material having a thickness of at least 300 micrometers. In this way, the connection carrier 1 is made stiff, so that it has a small deflection.
  • the via 8 in the dielectric material electrically insulating the first terminal layer 4 and the second terminal layer 5 from each other is preferably drilled.
  • the semiconductor chips 3 are attached, for example, by gluing with a silver-filled conductive adhesive 13 on the electrical connection points. Between the semiconductor chips 3 adhesive traps 14 are arranged to avoid short circuits. Furthermore, the front-side electrical contacts of the semiconductor chips 3 with a bonding wire 10 with a
  • connection carrier 1 electrically conductively connected.
  • Bonding wires 10 of the respective outer semiconductor chips 3 are formed here from gold, while the bonding wires 10 of the internal semiconductor chips 3 have a gold core, which is coated with silver.
  • the plurality of semiconductor chips 3 comprises a plurality of red-emitting, green-emitting and blue-emitting semiconductor chips 3.
  • the green-emitting semiconductor chips 3 and the blue-emitting semiconductor chips 3 are volume emitters with two front-side electrical contacts, while the red-emitting ones
  • Semiconductor chips 3 are formed as thin-film semiconductor chips having a single front-side electrical contact.
  • the front-side second electrical contact can also be connected to the first
  • Terminal layer 4 may be electrically connected to achieve a connection to the circuit of the columns.
  • emitting semiconductor chips 3 are arranged alternately in rows arranged parallel to one another on the connection carrier 1 (FIG. 2). One red emitting, one green emitting and one blue emitting semiconductor chip 3 together form a pixel 12. The semiconductor chips 3 are electrically conductive via a front contact with a connection point on the connection carrier 1
  • Bonding wire 10 connected.
  • two adjacent semiconductor chips 3 of the same emission color share a common connection point in the vicinity of the through-connection 8.
  • the exposed areas of the metal connection points, the adhesive area of the conductive adhesive 13 and the central bonding wires 10 are blackened with the silver layer, for example by an oxidation process.
  • the semiconductor chips 3 are provided with a sheath 11 which completely envelopes the semiconductor chips 3 and the bonding wires 10.
  • the envelope 11 is subdivided into segments 15, each segment 15 completely enveloping a single pixel 12.
  • the segments 15 are
  • trenches 16 separated from each other by trenches 16.
  • the trenches 16 can be produced for example by sawing. Furthermore, it is also possible that the trenches 16 are generated in the mold process.
  • connection carrier 1 which is formed comparatively thin.
  • Connection carrier 1 has a core which is preferably made of a black, flexible material, such as polyimide,
  • connection carrier 1 has a first connection layer 4 and a second connection layer 5, wherein the first
  • Connection carrier 1 is arranged and the second
  • Connection carrier 1 which is the first major surface 2 opposite.
  • Terminal layer 5 are metallic and structured
  • connection layer 4 and the second connection layer 5 are electrically conductively connected to one another by plated-through holes 8 through the core. Furthermore, in the present case, a soldering layer 17 is applied to the second main surface 9 of the connection carrier 1. For reasons of clarity, FIGS. 7 to 9 show only a single pixel 12, which is formed from a red, a green and a blue semiconductor chip 3.
  • FIG. 7 shows a schematic
  • the first connection layer 4 has mutually parallel conductor tracks, which are common
  • the red semiconductor chip 3 of a pixel which is formed as a thin-film semiconductor chip is electrically conductively connected via its rear electrical contact by a Silberleitkleber with the anode line, while each one
  • Anode line is electrically connected.
  • the green-emitting semiconductor chips 3 and the blue-emitting semiconductor chips 3 are also fastened with a silver conductive adhesive on the anode line, wherein no electrical contact is to be produced.
  • adhesive traps 14 are arranged between the semiconductor chips.
  • Cathode lines which are also arranged parallel to each other and perpendicular to the anode lines.
  • the cathode lines are part of the second connection layer 5.
  • the semiconductor chips 3 are each provided with one front electrical contact electrically conductive via a bonding wire 10 with vias 8 to the
  • the bonding wire 10 is applied by means of a so-called reverse-ball stitch ("reverse ball stitch").
  • reverse ball stitch a spherical AufSchmelzung the material of the bonding wire 10 on the front-side electrical contact of the bonding wire 10
  • connection carrier 1 out. In this way, a bonding wire connection to the connection carrier 1 can be produced with advantage, which only a small height above the connection carrier 1
  • Front side of the semiconductor chip 3 forms.
  • the bonding wire 10 has, for example, a diameter of approximately 20 micrometers.
  • the height of the bonding wire 10 over the semiconductor chip has a value between 80 microns inclusive and 120 inclusive
  • the bonding wire 10 has a height of approximately 50 micrometers above the semiconductor chip 3.
  • the bonding wire 10 further includes, starting from the connection carrier 1 with its first major surface 2 an angle of approximately 90 °.
  • a reverse BSOB bond can be
  • Each pixel 12 is further surrounded by a sheath 11 formed, for example, of a clear epoxy resin.
  • the envelope 11 has segments 15 which are separated by trenches 16.
  • the envelope 11 has a height of about 100 microns above the
  • FIGS. 10 to 12 also show only a single pixel 12, which is formed from a red, a green and a blue semiconductor chip 3. However, the radiation-emitting device has a plurality of such pixels 12.
  • FIG. 10 shows a schematic
  • connection carrier 1 is formed comparatively thin compared to a later applied
  • a front-side electrical contact of each semiconductor chip 3 is presently electrically conductively connected to a respective bonding wire 10 having two connection points on the connection carrier 1, which belongs to a cathode line.
  • the cathode line is part of a first connection layer 4 on the first main surface 2 of the connection carrier 1.
  • the bonding wire connections in the present case are wedge-wedge bonding wire connections.
  • the Wedge-wedge bonding wire connection is particularly characterized in that it includes a comparatively small angle with a surface of the front-side electrical contact of the semiconductor chip 3. The angle is
  • Terminal layer 4 in this case comprises the anode line and the cathode line on the first main surface 2 of the
  • Connection carrier 1 and the second connection layer 5 the electrical connection points on the second main surface 9 of the connection carrier. 1
  • Silver conductive adhesive 13 for fixing the semiconductor chips 3 are metallic elements on the first main surface 2 of the connection carrier 1.
  • these metallic elements have a silver surface.
  • the metallic elements on the first major surface 2 of the terminal support 1 are blackened, as shown schematically in Figures 14 and 13, for example.
  • blackening of the metallic elements these are for example with an oxygen plasma applied, so that the silver-containing surface too
  • FIG. 15 shows a schematic sectional representation of a radiation-emitting device according to FIG.
  • the radiation-emitting device has a connection carrier 1, which is provided on a first main surface 2 with metallic connection points and on a second main surface p with external metallic connection points.
  • the connection points of the first main surface and the second main surface of the connection carrier are with
  • connection points of the first main surface 1 are part of the first connection layer 4 and the connection points of the second main surface 9 are part of the second
  • the radiation-emitting device according to FIG. 15 comprises radiation-emitting semiconductor chips 3, which are applied, for example, with a silver-filled conductive adhesive 13 to the connection points of the first main surface 2.
  • the semiconductor chips 3 with wedge wedge bonding wire connections are laterally one each
  • connection point electrically connected. Furthermore, the connection elements and the bonding wires 10 are blackened, for example by means of an oxidation process.
  • the radiation-emitting device has a
  • Embodiment of Figures 16 and 17 is a Optoelectronic component with exactly three semiconductor chips 3.
  • FIG. 17 shows a schematic
  • the optoelectronic component according to FIGS. 16 and 17 thus does not have a plurality of pixels 12, but only a single pixel 12 with a red emitting semiconductor chip 3, a blue emitting semiconductor chip 3 and a green emitting semiconductor chip 3 of the
  • Connection carrier 1 of the optoelectronic component of Figures 16 and 17 has a rectangular shape, wherein in each case a through-connection 8 is arranged for the electrical contacting of a semiconductor chip in three corners of the connection carrier 1. In the fourth corner of the connection carrier 1, a common contact point is further established.
  • FIG. 18 shows a receptacle of a volume-emitting semiconductor chip 3 and of a thin-film semiconductor chip 3 which is connected to a silver-filled conductive adhesive 13 on a semiconductor chip 3
  • connection carrier 1 are attached.
  • the connection carrier 1 is galvanically provided with a nickel-silver layer.
  • the electrical contacts of the semiconductor chips 3 are connected to the connection carrier 1 with a bonding wire 10.
  • Bonding wire is formed here from gold.
  • FIG. 19 shows the structure of FIG. 18 after treatment with an oxygen plasma.
  • FIGS. 22 and 23 show by way of example

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Abstract

Es wird eine strahlungsemittierende Vorrichtung mit mindestens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (3) und einem Anschlussträger (1) mit einer ersten Hauptfläche (2), auf die der Halbleiterchip (3) aufgebracht ist, angegeben, wobei die erste Hauptfläche (2) metallische Elemente aufweist, die schwarz ausgebildet sind. Weiterhin werden ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung und ein Pixelmodul mit einer derartigen Vorrichtung angegeben.

Description

Beschreibung
STRAHLUNGSEMITTIERENDE VORRICHTUNG, PIXELMODUL, UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER STRAHLUNGSEMITTIERENDEN VORRICHTUNG
Es werden eine strahlungsemittierende Vorrichtung, ein
Pixelmodul mit einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung angegeben.
Es soll eine strahlungsemittierende Vorrichtung angegeben werden, die zur Verwendung in einem Pixelmodul mit einem hohen Kontrast geeignet ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Strahlungsemittierenden
Vorrichtung und ein Pixelmodul mit einer derartigen
Vorrichtung angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch eine strahlungsemittierende
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Pixelmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 13 gelöst .
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung, des Pixelmoduls und des Verfahrens zur Herstellung der Strahlungsemittierenden
Vorrichtung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen
angegeben . Eine strahlungsemittierende Vorrichtung umfasst besonders bevorzugt mindestens einen Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip und einen Anschlussträger mit einer ersten Hauptfläche. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist bevorzugt auf die erste Hauptfläche des Anschlussträgers aufgebracht .
Die erste Hauptfläche des Anschlussträgers umfasst bevorzugt metallische Elemente, die schwarz ausgebildet sind.
Beispielsweise sind die metallischen Elemente geschwärzt. Bei den metallischen Elementen kann es sich etwa um elektrische Anschlussstellen, Leiterbahnen oder auch um einen leitfähigen Kleber handeln, der mit Metallpartikeln wie Silberpartikeln gefüllt ist. Auch ein Lot, beispielsweise ein silberhaltiges Lot kann ein derartiges metallisches Element ausbilden.
Außerdem ist es möglich, dass metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers vorhanden sind, die eine optische Justage beispielsweise bei der Montage der Halbleiterchips ermöglichen.
Ein Halbleiterchip weist in der Regel eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Die
epitaktische Halbleiterschichtenfolge ist in der Regel epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat gewachsen.
Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruhen. Nitrid- Verbindungshalbleiter enthalten Stickstoff, wie die
Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1. Eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruht oder aus einem Nitrid- Verbindungshalbleiter besteht, ist in der Regel dazu geeignet elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten bis blauen Spektralbereich zu erzeugen. Bei dem Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Dünnfilm-Halbleiterchip handeln. Ein Dünnfilm-Halbleiterchip weist in der Regel kein Aufwachssubstrat auf oder das
Aufwachssubstrat ist derart gedünnt, dass es alleine nicht dazu geeignet ist, die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mechanisch zu stabilisieren. Zur mechanischen Stabilisation weist ein Dünnfilm-Halbleiterchip einen Träger auf, an dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Dünnfilm-Halbleiterchips ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Träger eine
Spiegelschicht angeordnet, die elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, zu einer
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips lenkt. Als Material für den Träger ist beispielsweise Germanium,
Silizium oder ein Metall geeignet.
Der Dünnfilm-Halbleiterchip weist in der Regel einen
elektrischen Kontakt auf seiner Vorderseite auf, die
ebenfalls die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips umfasst, und einen weiteren elektrischen Kontakt auf einer Rückseite des Trägers, die von der Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Dünnfilm- Halbleiterchip zwei elektrische Kontakte auf seiner
Vorderseite aufweist.
Bei dem Dünnfilm-Halbleiterchip handelt es sich in der Regel um einen Oberflächenstrahler mit einer im Wesentlichen
Lambertschen Abstrahlcharakteristik. In der Regel sendet der Dünnfilm-Halbleiterchip die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche aus, während Seitenflächen des Halbleiterchips in der Regel keine oder nur einen vernachlässigbaren Anteil an elektromagnetischer Strahlung aussenden .
Weiterhin ist es auch möglich, dass der Halbleiterchip das Aufwachssubstrat der epitaktische Halbleiterschichtenfolge umfasst. Besonders bevorzugt ist das Aufwachssubstrat hierbei transparent für die in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Ein derartiger Halbleiterchip sendet die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung sowohl über die
Strahlungsaustrittsfläche als auch über die Seitenflächen aus, die im Wesentlichen durch das Trägermaterial gebildet sind. Ein solcher Halbleiterchip wird auch als Volumenemitter bezeichnet .
Als Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruht, ist
beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet:
Saphir, Siliziumkarbid, Galliumnitrid. Besonders bevorzugt weist der Volumenemitter ein Aufwachssubstrat auf, das aus Saphir oder Siliziumkarbid gebildet ist oder eines dieser Materialien enthält. Diese Materialien sind in der Regel mit Vorteil transparent für sichtbares Licht und insbesondere für blaues Licht. Die Anordnung der elektrischen Kontakte ist abhängig davon, ob der Träger elektrisch leitend ist oder nicht. Ist der Träger elektrisch leitend ausgebildet, so weist der Volumenemitter in der Regel einen vorderseitigen elektrischen Kontakt und einen rückseitigen elektrischen Kontakt auf. Ist der Träger hingegen elektrisch isolierend ausgebildet, so weist der Volumenemitter in der Regel zwei vorderseitige elektrische Kontakte auf. Weiterhin ist es auch möglich, dass es sich bei dem Halbleiterchip um einen so genannten Flip-Chip handelt. Ein Flip-Chip ist in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass beide elektrischen Kontakte auf der Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Daher benötigt der Flip-Chip in der Regel keinen Bonddraht zur externen elektrischen Kontaktierung .
Gemäß einer Ausführungsform der Strahlungsemittierenden
Vorrichtung weist der Strahlungsemittierende Halbleiterchip zumindest einen elektrischen Kontakt auf seiner Vorderseite auf. Besonders bevorzugt ist der oder sind die elektrischen Kontakte auf der Vorderseite des Halbleiterchips ebenfalls schwarz ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist die gesamte erste Hauptfläche des Anschlussträgers schwarz ausgebildet. Hierzu sind beispielsweise sämtliche metallischen Elemente, die sich auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befinden, geschwärzt. Der Rest der ersten Hauptfläche des
Anschlussträgers, der beispielsweise durch eine
KunststoffOberfläche wie eine Epoxidharzoberfläche gebildet sein kann, ist hierbei ebenfalls besonders bevorzugt schwarz. Weiterhin ist es auch möglich, dass auf der ersten
Hauptfläche beispielsweise ein Lötstopplack aufgebracht ist, um diese schwarz auszubilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung, weist diese einen rot emittierenden Halbleiterchip, einen grün emittierenden
Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip auf. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung bei dieser Ausführungsform genau einen rot emittierenden Halbleiterchip, genau einen grün emittierenden Halbleiterchip und genau einen blau emittierenden Halbleiterchip auf. Weiterhin ist der Anschlussträger bei dieser Ausführungsform bevorzugt
rechteckig ausgebildet. In drei Ecken des Anschlussträgers ist jeweils bevorzugt eine Durchkontaktierung für jeweils einen Halbleiterchip angeordnet, während die vierte Ecke des Anschlussträgers eine Durchkontaktierung für einen
gemeinsamen Kontakt der drei Halbleiterchips aufweist.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dieser
Ausführungsform der Strahlungsemittierenden Vorrichtung um ein optoelektronisches Bauelement wie eine Leuchtdiode.
Gemäß einer Ausführungsform der Strahlungsemittierenden
Vorrichtung ist die schwarze Oberfläche des metallischen Elements durch eine oxidierte Silberoberfläche, durch eine schwarznickelhaltige Oberfläche, durch eine
schwarzchromhaltige Oberfläche oder durch eine gebeizte
Kupferoberfläche gebildet. Das metallische Element kann mehrlagig aufgebaut sein.
Beispielsweise weist das metallische Element einen Kern auf, der, bevorzugt vollflächig von einer oder mehreren
metallischen Schicht bedeckt ist. Bevorzugt weist der Kern des metallischen Elements Kupfer auf oder ist aus Kupfer gebildet. Der Kern kann beispielsweise galvanisch auf den
Anschlussträger aufgebracht sein. Die metallischen Schichten auf dem Kern können beispielsweise Silber oder Nickel aufweisen oder aus Silber oder Nickel bestehen. Beispielsweise weist das metallische Element einen Kupferkern auf, auf den eine Silberschicht aufgebracht ist. Die
Silberschicht kann beispielsweise mit einem stromlosen galvanischen Prozess auf dem Kern abgeschieden werden. Besonders bevorzugt ist zwischen dem Kupferkern und der
Silberschicht eine Sperrschicht aufgebracht, die
beispielsweise Nickel umfasst oder aus Nickel gebildet ist. Eine derartige Nickelschicht kann ebenfalls mit einem
stromlosen galvanischen Prozess abgeschieden werden. Der Kupferkern weist beispielsweise eine Dicke zwischen
einschließlich 18 Mikrometer und einschließlich 25 Mikrometer auf, während die Silberschicht beispielsweise eine Dicke zwischen 0,6 Mikrometer und 1,2 Mikrometer aufweist. Die Sperrschicht aus Nickel weist beispielsweise eine Dicke zwischen 3 Mikrometer und 10 Mikrometer auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die äußerste Schicht des metallischen Elements durch eine metallische Schicht gebildet ist, die Chrom, Messing oder Nickel aufweist oder aus Chrom, Messing oder Nickel besteht.
Die Oberfläche einer Silberschicht, die die äußerste Schicht des metallischen Elements bildet, ist besonders bevorzugt oxidiert, damit sie schwarz erscheint. Bildet eine
chromhaltige Schicht die äußerste Schicht eines metallischen Elements aus, so handelt es sich bevorzugt um eine
schwarzchromhaltige Schicht oder um eine chromhaltige Schicht mit einer schwarzchromhaltigen Oberfläche, die ebenfalls schwarz für einen externen Betrachter erscheint. Weiterhin ist es möglich, dass die äußerste Schicht des metallischen Elements durch eine nickelhaltige Schicht gebildet ist, deren Oberfläche schwarznickelhaltig ist und so schwarz erscheint. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die
Strahlungsemittierende Vorrichtung eine Vielzahl rot
emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips, die in Pixel angeordnet sind. Hierbei umfasst jedes Pixel bevorzugt einen grün emittierenden
Halbleiterchip, einen rot emittierenden Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip. Es ist auch möglich, dass jedes Pixel durch einen grün emittierenden
Halbleiterchip, einen rot emittierenden Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip gebildet ist.
Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform eine strahlungsdurchlässige Umhüllung mit einer Vielzahl von
Segmenten vorgesehen, wobei jedes Segment ein Pixel umhüllt. Besonders bevorzugt umhüllt jedes Segment genau ein Pixel. Die Verwendung einer Umhüllung mit Segmenten vermindert in der Regel mit Vorteil eine Durchbiegung der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung. Beim Einsatz in einem Pixelmodul führt eine Segmentierung der Umhüllung weiterhin mit Vorteil zu einem homogeneren Bildeindruck ohne
Farbübergänge von Pixel zu Pixel.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Umhüllung
unsegmentiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung sind die Segmente
zusammenhängend ausgebildet, wobei zwei direkt benachbarte Segmente durch jeweils einen Graben voneinander getrennt sind. Der Graben weist hierbei bevorzugt eine Dicke von mindestens 70% von der Dicke der Umhüllung auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Segmente vollständig voneinander getrennt sind. In diesem Fall ist die Umhüllung bevorzugt durch Segmente gebildet, die vollständig
voneinander separiert sind und jeweils ein Pixel umhüllen. Die Umhüllung kann beispielsweise aus einer transparenten Vergussmasse wie Epoxid oder Silikon gebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform der Strahlungsemittierenden Vorrichtung umfasst die Umhüllung Füllpartikel, die den thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der Umhüllung reduziert. Besonders bevorzugt umfasst die Umhüllung einen vergleichsweise hohen Anteil an Füllpartikeln, bevorzugt zwischen einschließlich 30 Gew% und einschließlich 70 Gew% . Eine derartige Umhüllung weist beispielsweise einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten zwischen einschließlich 35 ppm/K und einschließlich 52 ppm/K auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist der Anschlussträger deutlich dünner ausgebildet als die Umhüllung. Auf diese Art und Weise lässt sich bevorzugt eine Durchbiegung des
Anschlussträgers vermindern, da die Ausdehnung des Bauteils hierbei im Wesentlichen von der Umhüllung bestimmt wird. Besonders bevorzugt weist die Dicke des Anschlussträgers zu der Dicke der Umhüllung einen Wert von höchstens 0,1 auf. Beispielsweise weist der Anschlussträger eine Dicke von maximal 10 Mikrometer auf und die Umhüllung eine Dicke von mindestens 100 Mikrometer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist der Anschlussträger gegenüber der Umhüllung sehr dick ausgebildet. Auch auf diese Art und Weise kann eine Durchbiegung der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung zumindest vermindert werden. Gegenüber einer Vorrichtung mit einem sehr dünnen Anschlussträger kann die Vorrichtung mit einem sehr dicken Anschlussträger jedoch leichter hergestellt werden. Besonders bevorzugt weist die Dicke des Anschlussträgers zu der Dicke der Umhüllung einen Wert von mindestens 2,5 auf.
Beispielsweise weist der Anschlussträger eine Dicke von mindestens 500 Mikrometer und die Umhüllung eine Dicke von höchstens 200 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung sind die Halbleiterchips mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert. Die Bonddrähte können beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Gold, Silber, Aluminium, Kupfer.
Bevorzugt ist die Oberfläche der Bonddrähte geschwärzt. Die Oberfläche der geschwärzten Bonddrähte kann beispielsweise oxidiertes Silber, Schwarznickel, Schwarzchrom oder gebeiztes Kupfer aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kern des Bonddrahts aus Gold gebildet, der mit einer geschwärzten Silberschicht bedeckt ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Bonddraht aufgrund seines Goldkerns einfach verarbeitet werden kann und gleichzeitig aufgrund seiner Silberschicht einfach und effizient
schwärzbar ist. Die hier beschriebenen strahlungsemittierenden Vorrichtungen sind, insbesondere wenn sie eine Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips aufweisen, zur Verwendung in einem Pixelmodul geeignet. Ein Pixelmodul, in dem mehrere Pixel zu einem Bauteil
zusammengefasst sind, kann aufgrund seiner Größe leichter prozessiert werden als einzelne Pixel. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer
Strahlungsemittierenden Vorrichtung wird zunächst ein
Anschlussträger mit einer ersten Hauptfläche bereitgestellt. Auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers sind
metallische Elemente angeordnet. Dann wird in einem nächsten Schritt eine Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers angeordnet. Hierbei ist es auch möglich, dass die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf einem Teil der metallischen Elemente angeordnet werden, beispielsweise auf elektrischen
Anschlussstellen. Nach dem Aufbringen der Halbleiterchips auf die erste Hauptfläche des Anschlussträgers werden die
metallischen Elemente, die noch frei zugänglich sind, in einem weiteren Schritt geschwärzt.
Die Halbleiterchips können beispielsweise mit einem der folgenden Verfahren auf den Anschlussstellen oder dem
Anschlussträger befestigt werden: Löten, beispielsweise mit einem silberhaltigen Lot, Kleben, bevorzugt mit einem
leitfähigen Leitkleber wie einem Silberleitkleber,
Thermokompression .
Besonders bevorzugt wird hierzu ein selektives
Schwärzungsverfahren angewendet, das lediglich die
metallischen Elemente schwärzt und den Rest der Vorrichtung unverändert lässt. Beispielsweise kann zur Schwärzung der metallischen Elemente eines der folgenden Verfahren verwendet werden: Behandlung mit einem Sauerstoffplasma,
Schwarzverchromen, Schwarzvernickeln oder Behandlung mit einer Messing-Blaubeize. Beispielsweise kann eine
Silberoberfläche durch die Behandlung mit einem
Sauerstoffplasma geschwärzt werden. Auf Kupferoberflächen kann zur Schwärzung eine Schwarznickelschicht mittels einem galvanischen stromlosen Verfahren abgeschieden werden. Dieses Verfahren ist nasschemisch und selektiv für metallische
Flächen. Weiterhin ist es insbesondere auf Kupferoberflächen auch möglich, eine Schwarzchromschicht zur Schwärzung
abzuscheiden. Zudem kann eine kupferhaltige Oberfläche zur auch mit einer Messing-Blau-Beize geschwärzt werden.
Insbesondere findet bei der Behandlung mit einem
Sauerstoffplasma in der Regel eine Oxidation der Oberfläche statt. Bei der Oxidation der Oberfläche mit einem
Sauerstoffplasma wird die Oberfläche neben der Schwärzung in der Regel auch aufgeraut. Dies erhöht ebenfalls den Kontrast eines Pixelmoduls mit einer solchen Vorrichtung, da eine direkte Reflektion einfallenden Lichts verringert wird.
Beispielsweise wird eine silberhaltige Oberfläche durch die Beaufschlagung mit einem Sauerstoffplasma in pulveriges schwarzes Silberoxid umgewandelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die geschwärzte Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen.
Beispielsweise wird eine geschwärzte Oberfläche, die
Silberoxid aufweist oder aus Silberoxid besteht mit einer Schutzschicht versehen, um das Silberoxid zu fixieren.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit Hilfe eines silbergefüllten Leitklebers oder eines silberhaltigen Lots auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befestigt.
Hierbei entstehen in der Regel Bereiche, in denen der
silberhaltige Klebstoff oder das silberhaltige Lot teilweise frei zugänglich ist, beispielsweise in Form eines Klebstoffrands oder Lotrands, der den Halbeiterchip teilweise oder vollständig umgeben kann. Bevorzugt werden bei dem
Schwärzen der metallischen Elemente auch die frei
zugänglichen Bereiche des silberhaltigen Klebstoffs oder des silberhaltigen Lots geschwärzt. Wird zur Schwärzung der metallischen Elemente ein Sauerstoffplasma verwendet, so wird hierbei beispielsweise mit Vorteil ebenfalls der freiliegende Klebstoffrand oder Lotrand geschwärzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleiterchips mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert, die bei dem Schwärzen der metallischen Elemente ebenfalls geschwärzt werden. Bevorzugt weisen sämtliche metallischen Elemente und sämtliche Bonddrähte silberhaltige Oberflächen auf, die durch einen Oxidationsprozess alle geschwärzt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl rot emittierender Halbleiterchips, grün
emittierender Halbleiterchips und blau emittierender
Halbleiterchips in Pixeln auf dem Anschlussträger angeordnet, wobei jedes Pixel einen grün emittierenden, einen rot
emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip umfasst. Schließlich wird eine Umhüllung mit einer Vielzahl an Segmenten über den Halbleiterchips aufgebracht, wobei bevorzugt jedes Segment genau ein Pixel umhüllt. Besonders bevorzugt wird die Umhüllung zunächst vollflächig über den Halbleiterchips angeordnet, beispielsweise durch Vergießen oder Molden und die Segmente durch Erzeugung von Gräben erzeugt. Beispielsweise können die Gräben durch Sägen erzeugt werden. Weiterhin können die Gräben auch durch einen
mechanischen lokalen Abtrag, durch einen chemischen lokalen Abtrag oder durch einen Laserprozess erzeugt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Gräben mit Hilfe eines entsprechend strukturierten Werkzeugs direkt beim
Aufbringen der Umhüllung in dieser erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Oberfläche der Umhüllung rau ausgebildet. Beispielsweise kann die Oberfläche der Umhüllung durch Verwendung eines
entsprechenden Werkzeugs bei der Herstellung direkt rau ausgebildet werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Oberfläche der Umhüllung nach der Herstellung der Umhüllung aufgeraut wird oder mit einer rauen Beschichtung versehen wird. Eine Umhüllung mit einer rauen Oberfläche ist
insbesondere in einem Pixelmodul vorteilhaft, da die raue Oberfläche direkte Reflektion von Strahlung verhindert und so den Kontrast erhöht.
Eine Idee der vorliegenden Anmeldung ist es, die Fläche, die die Pixel des Pixelmoduls umgibt, zu schwärzen, um den
Kontrast zu erhöhen. Weiterhin führt eine raue Oberfläche, wie sie beispielsweise bei einem Oxidationsprozess mit
Vorteil erzeugt werden kann, dazu, dass eine direkte
Reflektion von einfallendem Licht verringert wird. Auch dies erhöht den Kontrast des Pixelmoduls. Vorliegend werden insbesondere metallische Komponenten der Vorrichtung mit einem selektiven Prozess selektiv geschwärzt. Dies verursacht mit Vorteil einen geringen prozesstechnischen Aufwand und geringe Kosten. Die Anwendung eines selektiven Prozesses führt dazu, dass keine Fototechnik eingesetzt werden muss. Zudem ist ein derartiger Prozess mit Vorteil
selbstj ustierend .
Die Strahlungsemittierende Vorrichtung, das Verfahren zur Herstellung der Strahlungsemittierenden Vorrichtung und das Pixelmodul werden im Folgenden anhand von
Ausführungbeispielen in Verbindungen mit den Figuren näher erläutert . Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 1 bis 6 wird ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 7 bis 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens näher erläutert .
Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 13 bis 14 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
strahlungsemittierenden Vorrichtung näher erläutert.
Figur 15 zeigt eine Strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figuren 16 und 17 zeigen schematische Darstellungen einer strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .
Anhand der Figuren 18 und 19 werden die experimentellen Ergebnisse der Schwärzung einer Oberfläche näher erläutert.
Anhand der Figuren 20 und 21 werden die experimentellen Ergebnisse eines weiteren Schwärzungsversuches näher
erläutert .
Die Figuren 22 und 23 zeigen jeweils beispielhaft eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer geschwärzten Silberoberfläche . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 wird zunächst ein Anschlussträger 1 bereitgestellt. Auf eine erste Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 wird eine Vielzahl an Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3
aufgebracht .
Der Anschlussträger 1 ist vorliegend mehrschichtig aufgebaut (Figur 1) . Der Anschlussträger 1 weist vier elektrischen leitfähige metallische Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 auf, Die vier Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 sind strukturiert
ausgebildet und stellen zusammen mit mehreren
Durchkontaktierungen 8 die leitenden Verbindungen zwischen der ersten Hauptfläche 2 und einer zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 her. Die zweite Hauptfläche 9 des
Anschlussträgers 1 liegt der ersten Hauptfläche 2 des
Anschlussträgers 1 gegenüber. Weiterhin sind die metallischen Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 parallel zueinander sowie zu den Hauptflächen 2, 9 des Anschlussträgers 1 angeordnet.
Die erste metallische Anschlussschicht 4 weist zu der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 und ist von außen frei zugänglich. Die erste metallische Anschlussschicht 4 umfasst elektrische Anschlussstellen für die Halbleiterchips 3 sowie elektrische Anschlussstellen für Bonddrähte 10. Die elektrischen Anschlussstellen für die Halbleiterchips 3 und die elektrischen Anschlussstellen für die Bonddrähte 10 bilden metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche 4 des Anschlussträgers 1 aus.
Die zweite Anschlussschicht 5 und die dritte Anschlussschicht 6 sind im Inneren des Anschlussträgers 1 angeordnet und jeweils durch ein dielektrisches Material, beispielsweise ein Epoxidharz voneinander elektrisch isoliert. Die vierte
Anschlussschicht 7 weist zur zweiten Hauptfläche 9 des
Anschlussträgers 1 und bildet elektrische Kontaktstellen zur externen Kontaktierung aus. Die vierte Anschlussschicht 7 ist ebenfalls von außen frei zugänglich. Die vier
Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 sind durch Durchkontaktierungen 8 stellenweise elektrisch leitend miteinander verbunden.
Der Anschlussträger 1 ist vorliegend dick gegenüber einer später aufgebrachten Umhüllung 11 ausgebildet. Der
Anschlussträger 1 ist weiterhin zur Verwendung in einem
Pixelmodul vorgesehen, bei dem eine elektrische Ansteuerung der Pixel in Zeilen und Spalten erfolgen kann, wobei die Zeilen und Spalten aufeinander senkrecht stehen. Auf der ersten Anschlussschicht 4 erfolgt die elektrische
Kontaktierung der Halbleiterchips 3 in Spalten und auf der zweiten Anschlussschicht 5 die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 3 in Zeilen. Mit Hilfe der Bonddrähte 10 werden die elektrischen Kontakte von den vorderseitigen
Kontakten der Halbleiterchips 3 zu den Anschlussstellen geführt, die mit Durchkontaktierungen 8 versehen sind. Die Durchkontaktierungen 8 führen die elektrische Kontaktierung weiter zu der zweiten Anschlussschicht 5. Die dritte
Anschlussschicht 6 und/oder die vierte Anschlussschicht 7 können beispielsweise für eine Umverdrahtung genutzt werden. Auch eine Steuerelektronik kann in den Anschlussträger 1 integriert sein oder auf der zweiten Hauptfläche 9 des
Anschlussträgers 1 angeordnet sein. Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 sind vorliegend durch dielektrisches Material voneinander elektrisch isoliert, das eine Dicke von höchstens 100
Mikrometer aufweist. Die Durchkontaktierung 8 in diesem dielektrischen Material ist bevorzugt mit einem Laser
erzeugt. Die zweite Anschlussschicht 4 und die dritte
Anschlussschicht 5 sind vorliegend durch ein dielektrisches Material voneinander elektrisch isoliert, das eine Dicke von mindestens 300 Mikrometer aufweist. Auf diesen Art und Weise wird der Anschlussträger 1 steif ausgebildet, so dass er eine geringe Durchbiegung aufweist. Die Durchkontaktierung 8 in dem dielektrischen Material, das die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 voneinander elektrisch isoliert, ist bevorzugt gebohrt. Die Halbleiterchips 3 werden beispielsweise durch Kleben mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf den elektrischen Anschlussstellen befestigt. Zwischen den Halbleiterchips 3 sind Kleberfallen 14 angeordnet, die Kurzschlüsse vermeiden. Weiterhin werden die vorderseitigen elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 3 mit einem Bonddraht 10 mit einer
elektrischen Anschlussstelle auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 elektrisch leitend verbunden. Die
Bonddrähte 10 der jeweils außen liegenden Halbleiterchips 3 sind hierbei aus Gold gebildet, während die Bonddrähte 10 der innen liegenden Halbleiterchips 3 einen Goldkern aufweisen, der mit Silber beschichtet ist. Die Vielzahl an Halbleiterchips 3 umfasst eine Vielzahl an rot emittierenden, grün emittierenden und blau emittierenden Halbleiterchips 3. Bei den grün emittierenden Halbleiterchips 3 und den blau emittierenden Halbleiterchips 3 handelt es sich vorliegend um Volumenemitter mit zwei vorderseitigen elektrischen Kontakten, während die rot emittierenden
Halbleiterchips 3 als Dünnfilm-Halbleiterchips ausgebildet sind, die einen einzigen vorderseitigen elektrischen Kontakt aufweisen. Bei den Volumenemittern kann der vorderseitige zweite elektrische Kontakt ebenfalls mit ersten
Anschlussschicht 4 elektrisch leitend verbunden sein, um eine Anbindung an die Schaltung der Spalten zu erzielen.
Die rot emittierenden, grün emittierenden und blau
emittierenden Halbleiterchips 3 sind alternierend in parallel zu einander angeordneten Reihen auf dem Anschlussträger 1 angeordnet (Figur 2) . Je ein rot emittierender, ein grün emittierender und ein blau emittierender Halbleiterchip 3 bilden gemeinsam ein Pixel 12 aus. Die Halbleiterchips 3 sind über ihren vorderseitigen Kontakt mit einer Anschlussstelle auf dem Anschlussträger 1 elektrisch leitend mit einem
Bonddraht 10 verbunden. Hierbei teilen sich jeweils zwei benachbarte Halbleiterchips 3 gleicher Emissionsfarbe eine gemeinsame Anschlussstelle in der Nähe der Durchkontaktierung 8.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, werden die freiliegenden Bereiche der metallischen Anschlussstellen, der Kleberhof des Leitklebers 13 und die mittleren Bonddrähte 10 mit der Silberschicht geschwärzt, beispielsweise durch einen Oxidationsprozess . In einem nächsten Schritt, der schematisch in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, werden die Halbleiterchips 3 mit einer Umhüllung 11 versehen, die die Halbleiterchips 3 und die Bonddrähte 10 vollständig umhüllt. Die Umhüllung 11 ist in Segmente 15 unterteilt, wobei jedes Segment 15 ein einziges Pixel 12 vollständig umhüllt. Die Segmente 15 sind
voneinander durch Gräben 16 getrennt. Die Gräben 16 können beispielsweise durch Sägen erzeugt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Gräben 16 bei dem Mold-Prozess erzeugt werden.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 9 weist im Unterschied zu der strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 8 einen Anschlussträger 1 auf, der vergleichsweise dünn ausgebildet ist. Der
Anschlussträger 1 weist einen Kern auf, der bevorzugt aus einem schwarzen, flexiblen Material, wie Polyimid,
Polyarylat, Polyethersulfon, gebildet ist. Weiterhin weist der Anschlussträger 1 eine erste Anschlussschicht 4 und eine zweite Anschlussschicht 5 auf, wobei die erste
Anschlussschicht 4 an einer ersten Hauptfläche 2 des
Anschlussträgers 1 angeordnet ist und die zweite
Anschlussschicht 5 an einer zweiten Hauptfläche 9 des
Anschlussträgers 1, die der ersten Hauptfläche 2 gegenüber liegt. Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite
Anschlussschicht 5 sind metallisch und strukturiert
ausgebildet. Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 sind mit Durchkontaktierungen 8 durch den Kern elektrisch leitend mit einander verbunden. Weiterhin ist vorliegend auf die zweite Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 eine Lötschicht 17 aufgebracht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigen die Figuren 7 bis 9 nur ein einziges Pixel 12, das aus einem roten, einem grünen und einem blauen Halbleiterchip 3 gebildet ist. Die
Strahlungsemittierende Vorrichtung weist jedoch mehrere solche Pixel 12 auf. Figur 7 zeigt eine schematische
Draufsicht auf das Pixel 12, während Figur 8 eine
schematische Schnittdarstellung entlang der Linie Α-Αλ und die Figur 9 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B λ zeigt.
Die erste Anschlussschicht 4 weist parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen auf, die als gemeinsame
Anodenleitungen für die Halbleiterchips 3 dienen. Der rote Halbleiterchip 3 eines Pixels, der als Dünnfilmhalbleiterchip ausgebildet ist, ist über seinen rückseitigen elektrischen Kontakt durch einen Silberleitkleber mit der Anodenleitung elektrisch leitend verbunden, während jeweils ein
vorderseitiger elektrischer Kontakt der volumenemittierenden grünen und blauen Halbleiterchips 3 jeweils mit einem
Bonddraht 10 elektrisch leitend mit einer Ausbuchtung der
Anodenleitung elektrisch leitend verbunden ist. Auch die grün emittierenden Halbleiterchips 3 und die blau emittierenden Halbleiterchips 3 sind mit einem Silberleitkleber auf der Anodenleitung befestigt, wobei kein elektrischer Kontakt hergestellt werden soll. Um die Gefahr von Kurzschlüssen zu minimieren sind zwischen den Halbleiterchips 3 Kleberfallen 14 angeordnet.
Weiterhin weist die erste Anschlussschicht 4
Kathodenleitungen auf, die ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind und senkrecht auf den Anodenleitungen stehen. Die Kathodenleitungen sind Teil der zweiten Anschlussschicht 5. Die Halbleiterchips 3 sind mit jeweils einem vorderseitigen elektrischen Kontakt elektrisch leitend über einen Bonddraht 10 mit Durchkontaktierungen 8 zu den
Kathodenleitungen verbunden. Eine externe Kontaktierung ist über die zweite Anschlussschicht 5 möglich.
Der Bonddraht 10 ist vorliegend mit einem so genannten reverse-BSOB Verfahren (englisch: reverse Ball Stitch On Ball) aufgebracht. Hierbei wird in einem ersten Schritt eine kugelförmige AufSchmelzung des Materials des Bonddrahts 10 auf den vorderseitigen elektrischen Kontakt des
Halbleiterchips 3 aufgebracht. In einem nächsten Schritt wird wiederum eine kugelförmige AufSchmelzung auf der
Kathodenleitung des Anschlussträgers 1 aufgebracht.
Schließlich wird ein Bonddraht 10 ausgehend von der
kugelförmigen AufSchmelzung auf dem vorderseitigen
elektrischen Kontakt des Halbleiterchips 3 zu der
kugelförmigen AufSchmelzung auf der Kathodenleitung des
Anschlussträgers 1 geführt. Auf diese Art und Weise kann mit Vorteil eine Bonddrahtverbindung zum Anschlussträger 1 hergestellt werden, die nur eine geringe Höhe über der
Vorderseite des Halbleiterchips 3 ausbildet.
Der Bonddraht 10 weist beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 20 Mikrometer auf. Beispielsweise weist die Höhe des Bonddrahts 10 über dem Halbleiterchip einen Wert zwischen einschließlich 80 Mikrometer und einschließlich 120
Mikrometer auf. Vorliegend weist der Bonddraht 10 eine Höhe von ungefähr 50 Mikrometer über dem Halbleiterchip 3 auf. Der Bonddraht 10 schließt weiterhin ausgehend vom Anschlussträger 1 mit dessen erster Hauptfläche 2 einen Winkel von ungefähr 90° ein. Eine reverse BSOB Bondverbindung kann
vergleichsweise schnell und kostengünstig erzeugt werden. Auch die Haftung einer reverse BSOB Bondverbindung ist in der Regel vergleichsweise gut.
Jedes Pixel 12 ist weiterhin von einer Umhüllung 11 umgeben, die beispielsweise aus einem klaren Epoxidharz gebildet ist. Die Umhüllung 11 weist Segmente 15 auf, die durch Gräben 16 voneinander getrennt sind. Beispielsweise weist die Umhüllung 11 eine Höhe von ungefähr 100 Mikrometer über dem
Halbleiterchip 3 auf.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigen auch die Figuren 10 bis 12 nur ein einziges Pixel 12, das aus einem roten, einem grünen und einem blauen Halbleiterchip 3 gebildet ist. Die Strahlungsemittierende Vorrichtung weist jedoch mehrere solche Pixel 12 auf. Figur 10 zeigt eine schematische
Draufsicht auf das Pixel 12, während Figur 11 eine
schematische Schnittdarstellung entlang der Linie Α-Αλ und die Figur 12 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B λ zeigt.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 10 bis 14 werden wiederum zunächst Halbleiterchips 3 auf eine Anodenleitung eines bereit gestellten Anschlussträgers 1 aufgebracht. Der Anschlussträger 1 ist vergleichsweise dünn ausgebildet im Vergleich zu einer später aufgebrachten
Umhüllung 11 der Halbleiterchips 3. Ein vorderseitiger elektrischer Kontakt jedes Halbleiterchips 3 wird vorliegend mit jeweils einem Bonddraht 10 mit zwei Anschlussstellen auf dem Anschlussträger 1 elektrisch leitend verbunden, die zu einer Kathodenleitung gehört. Die Kathodenleitung ist Teil einer ersten Anschlussschicht 4 auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1. Bei der Bonddrahtverbindungen handelt es sich vorliegend um Wedge-Wedge-Bonddrahtverbindungen . Die Wedge-Wedge-Bonddrahtverbindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er einen vergleichsweise kleinen Winkel mit einer Oberfläche des vorderseitigen elektrischen Kontakts des Halbleiterchips 3 einschließt. Der Winkel liegt
beispielsweise zwischen einschließlich 5° und einschließlich 20°. Im Unterschied zu der oben beschriebenen reverse BSOB Bondverbindung ist eine Wedge-Wedge-Bondverbindung
vergleichsweise zeit- und kostenintensiv. Mit Hilfe der Bonddrähte 10 werden Drahtbrücken zu den
Kathodenleitungen ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 3 entlang Spalten und Zeilen, die aufeinander senkrecht stehen, mit einer ersten elektrischen Anschlussschicht 4 auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 und einer zweiten elektrischen Anschlussschicht 5 auf der zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 realisiert werden. Die erste
Anschlussschicht 4 umfasst hierbei die Anodenleitung und die Kathodenleitung auf der ersten Hauptfläche 2 des
Anschlussträgers 1 und die zweite Anschlussschicht 5 die elektrischen Anschlussstellen auf der zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1.
Die Anodenleitung, die Kathodenleitung und der
Silberleitkleber 13 zur Befestigung der Halbleiterchips 3 sind metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1. Insbesondere weisen diese metallischen Elemente eine Silberoberfläche auf. Die metallischen Elemente auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 werden geschwärzt, wie beispielsweise schematisch in den Figur 14 und 13 dargestellt. Zur Schwärzung der metallischen Elemente werden diese beispielsweise mit einem Sauerstoffplasma beaufschlagt, so dass die silberhaltige Oberfläche zu
Silberoxid oxidiert und dadurch geschwärzt wird.
Figur 15 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel, deren Herstellung beispielsweise anhand der Figuren 10 bis 14 bereits beschrieben wurde. Die
strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß der Figur 15 weist einen Anschlussträger 1 auf, der auf einer ersten Hauptfläche 2 mit metallischen Anschlussstellen und auf einer zweiten Hauptfläche p mit externen metallischen Anschlussstellen versehen ist. Die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers sind mit
Durchkontaktierungen miteinander elektrisch leitend
verbunden. Die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche 1 sind Teil der ersten Anschlussschicht 4 und die Anschlussstellen der zweiten Hauptfläche 9 sind Teil der zweiten
Anschlussschicht 5. Weiterhin umfasst die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß der Figur 15 strahlungsemittierende Halbleiterchips 3, die beispielsweise mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche 2 aufgebracht sind. Vorderseitig sind die Halbleiterchips 3 mit Wedge- Wedge-Bonddrahtverbindungen seitlich mit jeweils einer
Anschlussstelle elektrisch leitend verbunden. Weiterhin sind die Anschlusselemente und die Bonddrähte 10 geschwärzt, beispielsweise mit Hilfe eines Oxidationsprozesses . Zudem weist die strahlungsemitttierende Vorrichtung eine
segmentierte Umhüllung 11 auf.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 16 und 17 ist ein optoelektronisches Bauelement mit genau drei Halbleiterchips 3. Figur 17 zeigt hierbei eine schematische
Schnittdarstellung entlang der Linie Α-Αλ der schematischen Draufsicht gemäß Figur 16. Im Unterschied zu der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß der Figur 15 weist das optoelektronische Bauelement gemäß den Figuren 16 und 17 somit nicht mehrere Pixel 12 auf, sondern lediglich ein einziges Pixel 12 mit einem rot emittierenden Halbleiterchip 3, einem blau emittierenden Halbleiterchip 3 und einem grün emittierenden Halbleiterchip 3. Weiterhin weist der
Anschlussträger 1 des optoelektronischen Bauelements der Figuren 16 und 17 eine rechteckige Form auf, wobei in drei Ecken des Anschlussträgers 1 jeweils eine Durchkontaktierung 8 für die elektrische Kontaktierung eines Halbleiterchips angeordnet ist. In der vierten Ecke des Anschlussträgers 1 ist weiterhin eine gemeinsame Kontaktstelle eingerichtet.
Die Figur 18 zeigt eine Aufnahme eines volumenemittierenden Halbleiterchips 3 und eines Dünnfilmhalbleiterchips 3, die mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf einem
Anschlussträger 1 befestigt sind. Der Anschlussträger 1 ist galvanisch mit einer Nickel-Silberschicht versehen. Die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 3 sind mit einem Bonddraht 10 mit dem Anschlussträger 1 verbunden. Der
Bonddraht ist hierbei aus Gold gebildet.
Figur 19 zeigt den Aufbau der Figur 18 nach einer Behandlung mit einem Sauerstoffplasma . Die Oberfläche des
Anschlussträgers 1 und auch ein Kleberhof 13 um die
Halbleiterchips 3 sind hierbei geschwärzt.
Im Unterschied zu dem Aufbau der Figuren 18 und 19 ist bei dem Aufbau gemäß der Figuren 20 und 21 ein Silberdraht für die Bonddrähte 10 verwendet. Wie Figur 21 zeigt, werden bei dem Schwärzungsprozess mit Hilfe eines Sauerstoffplasmas auch die Silberdrähte geschwärzt. Figuren 22 und 23 zeigen exemplarisch
rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Nickel-Silber¬ beschichteten Oberfläche des Anschlussträgers 1 gemäß der der Figuren 18 bis 21. Mit Hilfe des Sauerstoffplasmas wird eine raue pulvrige Oberfläche erzeugt wird.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102016124373.6, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Anschlussträger
2 erste Hauptfläche des Anschlussträgers
3 Halbleiterchip
4 erste Anschlussschicht
5 zweite Anschlussschicht
6 dritte Anschlussschicht
7 vierte Anschlussschicht
8 Durchkontaktierung
9 zweite Hauptfläche des Anschlussträgers
10 Bonddraht
11 Umhüllung
12 Pixel
13 Leitkleber
14 Kleberfalle
15 Segment
16 Graben
17 Lötschicht

Claims

Patentansprüche :
1. Strahlungsemittierende Vorrichtung mit:
- mindestens einem Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip (3) , und
- einem Anschlussträger (1) mit einer ersten
Hauptfläche (2), auf die der Halbleiterchip (3)
aufgebracht ist, wobei die erste Hauptfläche (2) metallische Elemente aufweist, die schwarz ausgebildet sind .
2. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, die einen rot emittierenden, einen grün emittierenden und einen blau emittierenden
Halbleiterchip (3) und einen Anschlussträger (1) mit einer rechteckigen Form aufweist, wobei
drei Ecken des Anschlussträgers (1) jeweils eine
Durchkontaktierung (8) für jeweils einen Halbleiterchip (3) aufweist und die vierte Ecke des Anschlussträgers (1) eine Durchkontaktierung (8) für einen gemeinsamen
Kontakt der drei Halbleiterchips (3) .
3. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der
obigen Ansprüche, bei der die schwarze Oberfläche des metallischen Elements durch eine oxidierte
Silberoberfläche, durch eine schwarznickelhaltige
Oberfläche, durch eine schwarzchromhaltige Oberfläche oder durch eine gebeizte Kupferoberfläche gebildet ist.
4. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der
obigen Ansprüche, mit:
- einer Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips (3) , die in Pixeln (12) angeordnet sind, wobei jedes Pixel (12) einen grün emittierenden, einen rot emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip (3) umfasst, und
- einer strahlungsdurchlässigen Umhüllung (11).
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Umhüllung (11) eine Vielzahl an Segmenten (15) aufweist, wobei jedes Segment (15) ein Pixel (12) umhüllt.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Segmente (15) zusammenhängend ausgebildet sind und zwei direkt benachbarte Segmente (15) durch jeweils einen Graben (16) voneinander getrennt sind.
Strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, bei der die Umhüllung (11)
Füllstoffe umfasst, die den thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der Umhüllung (11) reduziert.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Dicke des
Anschlussträgers (1) zu der Dicke der Umhüllung (11) höchstens 0,1 beträgt.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Dicke des
Anschlussträgers (1) zu der Dicke der Umhüllung (11) mindestens 2,5 beträgt. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Halbleiterchips (3) mit geschwärzten Bonddrähten (10) elektrisch kontaktiert sind .
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Oberfläche der Bonddrähte (10) oxidiertes Silber, Schwarznickel, Schwarzchrom oder gebeiztes Kupfer aufweisen.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei der ein Kern des Bonddrahts (10) aus Gold gebildet ist, der mit einer geschwärzten Silberschicht bedeckt ist.
Pixelmodul für eine Videowand mit mindestens einer Vorrichtung gemäß einem der obigen Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung mit den folgenden Schritten:
A) Bereitstellen eines Anschlussträgers (10) mit einer ersten Hauptfläche, auf der metallische Elemente angeordnet sind,
B) Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips (3) auf die erste Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1), und
C) Schwärzen der metallischen Elemente.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Schwärzung der metallischen Elemente mit einem der folgenden Verfahren durchgeführt wird: Behandlung mit einem Sauerstoffplasma, Schwarz-Verchromen oder
Behandlung mit einer Messing-Blaubeize. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei dem die Halbleiterchips (3) mit Bonddrähten (10) elektrisch kontaktiert werden, und
- die Bonddrähte (10) bei dem Schwärzen der
metallischen Elemente ebenfalls geschwärzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem
- eine Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips (3) in Pixeln (12) auf dem Anschlussträger (1) angeordnet werden, wobei jedes Pixel (12) einen grün emittierenden, einen rot emittierenden und einen blau emittierenden
Halbleiterchip (3) umfasst, und
- eine Umhüllung (11) über den Halbleiterchips (3) aufgebracht wird, und
- Gräben (16) in der Umhüllung (11) gebildet werden, so dass Segmente (15) in der Umhüllung (11) entstehen, wobei jedes Segment (15) ein Pixel (12) umhüllt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem sämtliche metallischen Element auf der ersten
Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1) und sämtliche Bonddrähte (10) silberhaltige Oberflächen aufweisen, die durch einen Oxidationsprozess geschwärzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem
- die Halbleiterchips (3) mit einem silberhaltigen Klebstoff oder einem silberhaltigen Lot auf der ersten Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1) befestigt werden, wobei auf der ersten Hauptfläche des
Anschlussträgers (1) der silberhaltige Klebstoff oder das silberhaltigen Lot teilweise frei zugänglich ist, und
- bei dem Schwärzen der metallischen Elemente auch die frei zugänglichen Bereiche des silberhaltigen
Klebstoffs oder des silberhaltigen Lots geschwärzt werden .
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