WO2019219287A1 - Optoelektronisches bauteil - Google Patents

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WO2019219287A1
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Andreas Reith
Paola ALTIERI-WEIMAR
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (20) mit einem Träger (21), einem optoelektronischen Halbleiterchip (25), einer Isolationsschicht (22), welche ein elektrisch isolierendes Material aufweist, und einer ersten Kontaktschicht (23), welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, angegeben. Die Isolationsschicht (22) ist auf dem Träger (21) angeordnet und weist eine Kavität (24) auf, der Halbleiterchip (25) ist in der Kavität (24) angeordnet, die erste Kontaktschicht (23) ist zwischen dem Halbleiterchip (25) und dem Träger (21) und zwischen der Isolationsschicht (22) und dem Träger (21) angeordnet, und die erste Kontaktschicht (23) weist mindestens eine Unterbrechung (26) auf, so dass der Träger (21) im Bereich der Kavität (24) zumindest stellenweise frei von der ersten Kontaktschicht (23) ist.

Description

2017PF03227 2. April 2019
WO 2019/219287 FPCT/EP2019/058289 N
1
Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil, das effizient betrieben werden kann, anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, umfasst das optoelektronische Bauteil einen Träger. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen
Anschlussträger, eine Leiterplatte, eine bedruckte
Leiterplatte oder um eine Metallkernplatine handeln. Der Träger kann ein dreidimensionaler Körper sein und
beispielsweise die Form eines Zylinders, einer Scheibe oder eines Quaders aufweisen. Der Träger weist insbesondere eine Haupterstreckungsebene auf. Die Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft beispielsweise parallel zu einer Oberfläche, zum Beispiel einer Deckfläche, des Trägers. Der Träger kann ein elektrisch isolierendes Material wie zum Beispiel ein dielektrisches Material aufweisen. Das optoelektronische Bauteil kann ebenfalls eine Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, umfasst das optoelektronische Bauteil einen
optoelektronischen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip kann dazu ausgelegt sein im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren oder zu detektieren. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Alternativ kann der Halbleiterchip zur 2017PF03227 2. April 2019
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Detektion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, ausgebildet sein. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Halbleiterchip dann um eine Fotodiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, umfasst das optoelektronische Bauteil eine
Isolationsschicht, welche ein elektrisch isolierendes
Material aufweist. Die Isolationsschicht kann beispielsweise ein dielektrisches Material aufweisen. Zum Beispiel kann die Isolationsschicht ein Material aufweisen, welches mit einem Epoxidharz gebildet ist. Die Isolationsschicht weist zum Beispiel das Material FR4 auf oder besteht aus diesem.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, umfasst das optoelektronische Bauteil eine erste Kontaktschicht, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist. Die erste Kontaktschicht kann ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, aufweisen oder sein. Die erste
Kontaktschicht erstreckt sich zumindest abschnittsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist die Isolationsschicht auf dem Träger angeordnet und weist eine Kavität auf. Die Isolationsschicht kann mit dem Träger verbunden sein, beispielsweise durch einen
Lotprozess. Zwischen der Isolationsschicht und dem Träger kann ein Verbindungsmaterial angeordnet sein. Alternativ befindet sich die Isolationsschicht in direktem Kontakt mit dem Träger. Der Träger ist dann zum Beispiel mit dem Material der Isolationsschicht beschichtet, wobei das Material nach dem Aufbringen auf den Träger ausgehärtet wird. Die
Isolationsschicht kann an Seitenkanten des optoelektronischen Bauteils bündig mit dem Träger abschließen, so dass die 2017PF03227 2. April 2019
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Isolationsschicht den Träger in lateralen Richtungen nicht überragt, wobei die lateralen Richtungen parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen. Die Kavität kann derart angeordnet sein, dass diese in lateralen
Richtungen vollständig von der Isolationsschicht und
gegebenenfalls dem Verbindungsmaterial umgeben ist. Die
Kavität bildet dann eine Ausnehmung in der Isolationsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist der Halbleiterchip in der Kavität angeordnet. Der Halbleiterchip kann derart in der Kavität angeordnet sein, dass dieser in lateralen Richtungen vollständig von der Isolationsschicht umgeben ist. Außerdem ist der
Halbleiterchip mittelbar oder unmittelbar auf dem Träger angeordnet. Der Halbleiterchip kann durch ein
Verbindungsmaterial mit dem Träger verbunden sein. Das bedeutet, das Verbindungsmaterial ist zwischen dem
Halbleiterchip und dem Träger angeordnet. Ferner kann eine weitere Komponente des Bauteils - wie zum Beispiel eine
Kontaktschicht - zwischen dem Träger und dem Halbleiterchip angeordnet sein. Nach dem Einbringen des Halbleiterchips in die Kavität kann die Kavität verfällt werden. Beispielsweise wird die Kavität mit einem transparenten Material aufgefüllt, welches für die elektromagnetische Strahlung, die vom
Halbleiterchip emittiert oder detektiert wird, durchlässig ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist die erste Kontaktschicht zwischen dem
Halbleiterchip und dem Träger und zwischen der
Isolationsschicht und dem Träger angeordnet. Das kann
bedeuten, dass die erste Kontaktschicht zumindest
stellenweise zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger und 2017PF03227 2. April 2019
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4 zumindest stellenweise zwischen der Isolationsschicht und dem Träger angeordnet ist. Die erste Kontaktschicht ist
insbesondere in vertikaler Richtung zwischen dem
Halbleiterchip und dem Träger und zwischen der
Isolationsschicht und dem Träger angeordnet, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft. Zwischen dem Halbleiterchip und der ersten Kontaktschicht kann ein Verbindungsmaterial wie
beispielsweise ein, insbesondere elektrisch leitfähiger, Klebstoff oder ein Lotmaterial angeordnet sein. Die erste Kontaktschicht kann auf dem Träger angeordnet sein. Der
Halbleiterchip ist mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, weist die erste Kontaktschicht mindestens eine Unterbrechung auf, so dass der Träger im Bereich der Kavität zumindest stellenweise frei von der ersten Kontaktschicht ist. Die erste Kontaktschicht bedeckt somit den Träger nicht vollständig. Die erste Kontaktschicht kann mindestens zwei Teilbereiche aufweisen, wobei die Unterbrechung zwischen den Teilbereichen angeordnet ist und die Teilbereiche zumindest stellenweise nicht in direktem Kontakt sind. Die Teilbereiche können beabstandet zueinander angeordnet sein. Eine dem
Träger zugewandte Bodenfläche der Kavität ist nicht
vollständig mit der ersten Kontaktschicht bedeckt. Das kann bedeuten, dass der Träger im Bereich der Kavität einen
Relaxationsbereich aufweist, welcher frei von der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterchip ist. Dieser
Relaxationsbereich kann den Halbleiterchip in lateralen
Richtungen rahmenartig teilweise oder bevorzugt vollständig umgeben. Die Unterbrechung kann in lateraler Richtung eine Größe von mindestens 50 ym aufweisen. Die Unterbrechung kann 2017PF03227 2. April 2019
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5 in lateraler Richtung höchstens eine Größe von 200 ym oder von 500 ym aufweisen.
Die erste Kontaktschicht kann beispielsweise weniger als 90 % der lateralen Ausdehnung des Trägers bedecken. Das kann bedeuten, dass sich die erste Kontaktschicht über eine Fläche erstreckt, welche höchstens 90 % der Größe der dem
Halbleiterchip zugewandten Oberfläche des Trägers ausmacht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, umfasst das optoelektronische Bauteil einen Träger, einen optoelektronischen Halbleiterchip, eine
Isolationsschicht, welche ein elektrisch isolierendes
Material aufweist, und eine erste Kontaktschicht, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die
Isolationsschicht auf dem Träger angeordnet ist und eine Kavität aufweist, der Halbleiterchip in der Kavität
angeordnet ist, die erste Kontaktschicht zwischen dem
Halbleiterchip und dem Träger und zwischen der
Isolationsschicht und dem Träger angeordnet ist, und die erste Kontaktschicht mindestens eine Unterbrechung aufweist, so dass der Träger im Bereich der Kavität zumindest
stellenweise frei von der ersten Kontaktschicht ist.
Dem hier beschriebenen optoelektronischen Bauteil liegt unter anderem die Idee zugrunde, im Bauteil auftretende thermo mechanische Spannungen abzubauen oder zu vermeiden. Aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Bauteils verformen sich verschiedene
Komponenten des Bauteils bei Temperaturänderungen
unterschiedlich stark. Temperaturänderungen können
beispielsweise beim Lotprozess und/oder im Betrieb des
Bauteils auftreten. Dies kann zu thermo-mechanischen 2017PF03227 2. April 2019
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Spannungen innerhalb des Bauteils führen. Außerdem kann sich das Bauteil aufgrund der Spannungen verbiegen. Dadurch kann die Qualität der Verbindung zwischen beispielsweise dem
Halbleiterchip und dem Träger und/oder der Isolationsschicht und dem Träger verringert werden. Es ist weiter möglich, dass die Verbindung zwischen einzelnen Komponenten des Bauteils beschädigt wird und sich einzelne Komponenten voneinander lösen. Somit kann das Bauteil eine geringere Stabilität gegenüber Temperaturänderungen aufweisen oder die
Temperaturzyklenstabilität kann reduziert sein.
Es hat sich gezeigt, dass wenn der Träger im Bereich der Kavität zumindest stellenweise frei von der ersten
Kontaktschicht ist, Spannungen im Bauteil im Bereich der Kavität abgebaut oder verringert werden können. Der Träger weist zum Beispiel ein dielektrisches Material auf, über welches thermo-mechanische Spannungen zumindest teilweise abgebaut werden können. Diese Spannungen können
beispielsweise aufgrund unterschiedlicher thermischer
Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien im optoelektronischen Bauteil bei Temperaturänderungen
auftreten .
Es hat sich nun gezeigt, dass die thermo-mechanischen
Spannungen im Bereich der mindestens einen Unterbrechung der ersten Kontaktschicht - also insbesondere aufgrund des
Relaxationsbereiches - abgebaut werden. Es werden somit weniger thermo-mechanische Spannungen in andere Bereiche des optoelektronischen Bauteils übertragen. Außerdem wird
aufgrund der Unterbrechung eine Verbiegung des Bauteils im Bereich des Halbleiterchips verringert oder vermieden. Somit ist das Bauteil stabiler gegenüber Temperaturänderungen und die Stabilität der Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und 2017PF03227 2. April 2019
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7 dem Träger ist verbessert. Die Wahrscheinlichkeit für eine fehlerhafte Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger ist dadurch verringert. Insgesamt ist daher die
Lebensdauer des Bauteils verlängert und das Bauteil kann effizienter betrieben werden.
Umgibt der Relaxationsbereich den Halbleiterchip vollständig in den lateralen Richtungen, so ist der Halbleiterchip von anderen Bereichen des optoelektronischen Bauteils thermo mechanisch entkoppelt und mechanische Spannungen können über den Relaxationsbereich abgebaut werden.
Des Weiteren ist es nicht notwendig Materialien mit
angepassten oder ähnlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten für den Träger, die
Isolationsschicht und die erste Kontaktschicht zu verwenden. Da thermo-mechanische Spannungen über den Träger abgebaut werden können, kann eine Vielzahl von Materialien für das Bauteil verwendet werden. Außerdem können kostengünstige Materialien verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, erstreckt sich die Kavität vollständig durch die Isolationsschicht von einer Oberseite, welche dem Träger abgewandt ist, zum Träger. Die Isolationsschicht weist eine dem Träger abgewandte Oberseite auf. Die Kavität kann von der Oberseite der Isolationsschicht aus geformt sein. Die dem Träger zugewandte Bodenfläche der Kavität kann zumindest stellenweise durch eine Oberfläche des Trägers gebildet sein. Die Kavität weist Seitenwände auf, welche quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen. Die
Seitenwände der Kavität können sich von der Oberseite der Isolationsschicht aus bis zum Träger erstrecken. Da sich die 2017PF03227 2. April 2019
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Kavität vollständig durch die Isolationsschicht erstreckt, wird der Raum, in dem der optoelektronische Halbleiterchip angeordnet ist, maximiert. Der optoelektronische
Halbleiterchip kann somit eine Höhe in vertikaler Richtung aufweisen, welche in etwa der Dicke der Isolationsschicht in vertikaler Richtung entspricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, sind der Halbleiterchip und die Isolationsschicht kontaktfrei zueinander angeordnet. Das bedeutet, dass der Halbleiterchip und die Isolationsschicht beabstandet
zueinander angeordnet sind. Der Halbleiterchip und die
Isolationsschicht sind somit nicht in direktem Kontakt miteinander. Der Halbleiterchip kann derart in der Kavität angeordnet sein, so dass dieser beabstandet zu den
Seitenwänden der Kavität angeordnet ist. Zwischen dem
Halbleiterchip und der Isolationsschicht kann ein
Füllmaterial angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist eine zweite Kontaktschicht, welche ein
elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest
stellenweise an einer der Isolationsschicht abgewandten
Unterseite des Trägers angeordnet und weist mindestens eine Unterbrechung auf, so dass der Träger im Bereich der Kavität zumindest stellenweise frei von der zweiten Kontaktschicht ist. Bei der zweiten Kontaktschicht kann es sich um eine Schicht handeln, welche sich stellenweise an der Unterseite des Trägers erstreckt. Das bedeutet insbesondere, dass die zweite Kontaktschicht Bereiche aufweist, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Die zweite Kontaktschicht kann weiter Bereiche aufweisen, welche nicht in direktem Kontakt miteinander sind. Zwischen den Bereichen der zweiten 2017PF03227 2. April 2019
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Kontaktschicht kann die mindestens eine Unterbrechung
angeordnet sein.
Der Träger ist somit nicht vollständig mit der zweiten
Kontaktschicht bedeckt. Das kann bedeuten, dass der Träger im Bereich der Kavität einen Relaxationsbereich aufweist, welcher frei von der ersten Kontaktschicht, der zweiten
Kontaktschicht und dem Halbleiterchip ist. Die Unterbrechung der zweiten Kontaktschicht kann in lateraler Richtung eine Größe von mindestens 50 ym aufweisen. Die Unterbrechung der zweiten Kontaktschicht kann in lateraler Richtung höchstens eine Größe von 500 ym, insbesondere von höchstens 200 ym aufweisen .
Die zweite Kontaktschicht weist die elektrischen Anschlüsse an der Unterseite des Trägers auf. Die zweite Kontaktschicht bedeckt beispielsweise weniger als 90 % der lateralen
Ausdehnung des Trägers. Das kann bedeuten, dass sich die zweite Kontaktschicht über eine Fläche erstreckt, welche höchstens 90 % der Größe der dem Halbleiterchip abgewandten Oberfläche des Trägers ausmacht. Die zweite Kontaktschicht weist zum Beispiel Kupfer auf. Zumindest ein Bereich der zweiten Kontaktschicht kann mit der ersten Kontaktschicht verbunden sein. Beispielsweise ist zumindest ein Bereich der zweiten Kontaktschicht thermisch mit der ersten
Kontaktschicht verbunden. Somit kann vorteilhafterweise Wärme vom Halbleiterchip über die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht abgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist die erste Kontaktschicht elektrisch leitfähig mit der zweiten Kontaktschicht verbunden. Insbesondere ist die erste Kontaktschicht über elektrisch leitfähige 2017PF03227 2. April 2019
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Durchkontaktierungen mit der zweiten Kontaktschicht
verbunden. Die Durchkontaktierungen können sich von der ersten Kontaktschicht durch den Träger hindurch bis zur zweiten Kontaktschicht erstrecken. Die erste Kontaktschicht kann elektrisch leitfähig mit einem Bereich der zweiten
Kontaktschicht verbunden sein. Eine derartige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht ermöglicht zusätzlich zum
elektrischen Anschluss ein Abführen von Wärme vom
Halbleiterchip zur zweiten Kontaktschicht . Vorteilhafterweise kann somit im Betrieb des optoelektronischen Bauteils Wärme vom Halbleiterchip abgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist eine dritte Kontaktschicht, welche ein
elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest
stellenweise an einer dem Träger abgewandten Oberseite der Isolationsschicht angeordnet. Die dritte Kontaktschicht kann ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, aufweisen oder mit diesem gebildet sein. Die dritte Kontaktschicht erstreckt sich zumindest stellenweise parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers. Die dritte Kontaktschicht kann auf die Isolationsschicht aufgebracht sein. Die dritte Kontaktschicht kann mindestens eine Unterbrechung aufweisen. Somit kann die Oberseite der Isolationsschicht zumindest stellenweise frei von der dritten Kontaktschicht sein. Die dritte Kontaktschicht kann mindestens zwei Bereiche
aufweisen, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Bei den mindestens zwei Bereichen der dritten Kontaktschicht kann es sich um elektrische Anschlüsse handeln. Beispielsweise ist der Halbleiterchip elektrisch mit mindestens zwei
elektrischen Anschlüssen verbunden. 2017PF03227 2. April 2019
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, bedeckt die dritte Kontaktschicht die Oberseite der Isolationsschicht vollständig. Somit erstreckt sich die dritte Kontaktschicht über die gesamte laterale Ausdehnung der Isolationsschicht. Es hat sich gezeigt, dass bei einer dritten Kontaktschicht, welche die Oberseite der
Isolationsschicht vollständig bedeckt, die Verbiegung des optoelektronischen Bauteils im Bereich der Isolationsschicht bei Temperaturänderungen verringert ist. Die dritte
Kontaktschicht, welche rahmenartig, zum Beispiel in den lateralen Richtungen vollständig, um den Halbleiterchip herum angeordnet sein kann, kann der Verbiegung des Bauteils, welche aus der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der ersten Kontaktschicht, der zweiten Kontaktschicht und des Träger resultiert, im Bereich der Isolationsschicht
entgegenwirken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, weist der optoelektronische Halbleiterchip an einer dem Träger abgewandten Seite elektrische Kontakte auf. Der optoelektronische Halbleiterchip weist beispielsweise zwei elektrische Kontakte auf. Die elektrischen Kontakte des
Halbleiterchips sind beabstandet zueinander angeordnet. Somit können beispielsweise ein p-dotierter Bereich und ein n- dotierter Bereich des Halbleiterchips elektrisch kontaktiert werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, sind die elektrischen Kontakte des
optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch leitfähig mit elektrischen Anschlüssen an einer der Isolationsschicht abgewandten Unterseite des Trägers verbunden. Die
elektrischen Kontakte des Halbleiterchips können elektrisch 2017PF03227 2. April 2019
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12 mit Bereichen der dritten Kontaktschicht verbunden sein.
Beispielsweise sind die elektrischen Kontakte des
Halbleiterchips mit Bonddrähten mit Bereichen der dritten Kontaktschicht verbunden. Es ist weiter möglich, dass die elektrischen Kontakte elektrisch leitfähig mit Teilbereichen der zweiten Kontaktschicht verbunden sind, wobei die
Teilbereiche als elektrische Anschlüsse des
optoelektronischen Bauteils dienen.
Die Teilbereiche der zweiten Kontaktschicht, die als
elektrische Anschlüsse an der Unterseite des Trägers dienen, können elektrisch leitfähig mit der dritten Kontaktschicht oder zumindest mit Bereichen der dritten Kontaktschicht verbunden sein. Dazu können sich Durchkontaktierungen durch die Isolationsschicht und den Träger von der dritten
Kontaktschicht zur zweiten Kontaktschicht erstrecken. Die Durchkontaktierungen können ein elektrisch leitfähiges
Material aufweisen. Über die Durchkontaktierungen können Bereiche der dritten Kontaktschicht elektrisch mit
Teilbereichen der zweiten Kontaktschicht an der Unterseite des Trägers verbunden sein, welche als elektrische Anschlüsse des optoelektronischen Bauteils dienen. Daher kann das optoelektronische Bauteil vorteilhafterweise
oberflächenmontierbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist das optoelektronische Bauteil
oberflächenmontierbar. Das bedeutet insbesondere, dass der Halbleiterchip über elektrische Anschlüsse an der Unterseite des Trägers elektrisch kontaktiert werden kann. Dies
ermöglicht eine unkomplizierte Verwendung und Montage des optoelektronischen Bauteils. 2017PF03227 2. April 2019
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist das optoelektronische Bauteil frei von einer elektrisch leitfähigen Schicht, welche sich über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils in einer lateralen Richtung erstreckt, wobei die laterale Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils ist .
Das bedeutet, dass sich die erste und die zweite
Kontaktschicht in einer lateralen Richtung nicht über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils
erstrecken, da die erste und die zweite Kontaktschicht mindestens eine Unterbrechung aufweisen.
Die dritte Kontaktschicht erstreckt sich ebenfalls in einer lateralen Richtung nicht über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils, da sich die Oberseite der
Isolationsschicht nicht über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils erstreckt. Die dritte
Kontaktschicht ist nicht im Bereich der Kavität angeordnet.
Die Unterbrechungen in den Kontaktschichten ermöglichen den Abbau von thermo-mechanischen Spannungen über beispielsweise den Träger. Dadurch kann eine Verbiegung des
optoelektronischen Bauteils im Bereich des Halbleiterchips verringert oder vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, wird der optoelektronische Halbleiterchip von der Isolationsschicht in einer vertikalen Richtung überragt oder schließt bündig mit dieser ab, wobei die vertikale Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des
optoelektronischen Bauteils ist. Das kann bedeuten, dass sich 2017PF03227 2. April 2019
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14 die Isolationsschicht in vertikaler Richtung weiter erstreckt als der optoelektronische Halbleiterchip. Es ist alternativ möglich, dass sich die Isolationsschicht und der
optoelektronische Halbleiterchip gleich weit in vertikaler Richtung erstrecken. Die Isolationsschicht kann den
Halbleiterchip vorteilhafterweise in vertikaler Richtung überragen, um diesen mechanisch zu schützen. Dies ist
insbesondere vorteilhaft, wenn der Halbleiterchip an einer dem Träger abgewandten Seite elektrisch mit Bonddrähten kontaktiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils, ist eine dritte Kontaktschicht, welche ein
elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest
stellenweise an einer dem Träger abgewandten Oberseite der Isolationsschicht angeordnet und die dritte Kontaktschicht bedeckt die Oberseite der Isolationsschicht vollständig, wobei das optoelektronische Bauteil frei von einer elektrisch leitfähigen Schicht ist, welche sich über die gesamte
Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils in einer lateralen Richtung erstreckt, wobei die laterale Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils ist. Es hat sich gezeigt, dass eine dritte Kontaktschicht, welche die Oberseite der Isolationsschicht vollständig bedeckt, einem Verbiegen des optoelektronischen Bauteils im Bereich der Isolationsschicht entgegenwirkt. Außerdem wird eine Verbiegung des optoelektronischen Bauteils im Bereich der Kavität verhindert oder verringert, indem sich keine der elektrisch leitfähigen Schichten des Bauteils über die gesamte Ausdehnung des Bauteils erstreckt. Thermo-mechanische Spannungen können beispielsweise über Unterbrechungen in der ersten und der zweiten Kontaktschicht abgebaut werden. 2017PF03227 2. April 2019
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Im Folgenden wird das hier beschriebene optoelektronische Bauteil in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die Figuren 1A und 1B zeigen schematische Querschnitte durch ein optoelektronisches Bauteil.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein
optoelektronisches Bauteil.
Die Figuren 3A, 3B, 4A, 4B und 5 zeigen schematische
Querschnitte durch ein optoelektronisches Bauteil gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele .
Mit den Figuren 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B, 10A und 10B ist die relative Verschiebung der Oberfläche senkrecht zur Oberfläche eines optoelektronischen Bauteils gemäß
verschiedener Ausführungsbeispiele für verschiedene
Temperaturen gezeigt. Die Verschiebung ist relativ zu einer Temperatur von 25°C ausgewertet und basiert in den Figuren 6A bis 8B auf Finite Elemente Computersimulationen und in den Figuren 9A bis 10B auf optischen Messungen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1A ist ein schematischer Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauteil 20 gezeigt, welches kein 2017PF03227 2. April 2019
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Ausführungsbeispiel ist. Das optoelektronische Bauteil 20 weist einen Träger 21, eine Isolationsschicht 22, einen optoelektronischen Halbleiterchip 25, eine erste
Kontaktschicht 23, eine zweite Kontaktschicht 31 und eine dritte Kontaktschicht 32 auf. Die erste Kontaktschicht 23 ist zwischen dem Halbleiterchip 25 und dem Träger 21 und zwischen der Isolationsschicht 22 und dem Träger 21 angeordnet. Die erste Kontaktschicht 23 erstreckt sich in einer lateralen Richtung x über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils 20, wobei die laterale Richtung x parallel zur
Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils 20 ist. Die zweite Kontaktschicht 31 bedeckt stellenweise eine Unterseite des Trägers 21 und die dritte Kontaktschicht 32 bedeckt stellenweise eine Oberseite der Isolationsschicht 22. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsschicht 22, der ersten, zweiten und dritten Kontaktschicht 23, 31, 32 und des Trägers 21 können bei Temperaturänderungen thermo-mechanische Spannungen im optoelektronischen Bauteil 20 auftreten, die zur Verbiegung des Bauteils 20 führen, wie schematisch in Figur 1B dargestellt.
In Figur 1B ist ein schematischer Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauteil 20, wie in Figur 1A gezeigt, dargestellt. Es ist gezeigt, dass die mechanischen
Spannungen, welche bei Temperaturänderungen auftreten können, zu einer Verbiegung des optoelektronischen Bauteils 20 führen können. Eine Verbiegung des optoelektronischen Bauteils 20 kann im Bereich des Halbleiterchips 25 und im Bereich der Isolationsschicht 22 auftreten.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauteil 20, welches kein Ausführungsbeispiel ist, gezeigt. 2017PF03227 2. April 2019
WO 2019/219287 FPCT/EP2019/058289 N
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Das optoelektronische Bauteil 20 weist eine Isolationsschicht 22 auf, welche ein elektrisch isolierendes Material aufweist. Außerdem weist die Isolationsschicht 22 eine Kavität 24 auf. In der Kavität 24 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 25 angeordnet. An einer Oberseite 27 der Isolationsschicht 22 ist eine dritte Kontaktschicht 32 angeordnet, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist. Die dritte
Kontaktschicht 32 bedeckt die Isolationsschicht 22 an der Oberseite 27 stellenweise. Die dritte Kontaktschicht 32 weist somit mehrere Bereiche auf, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Bei den Bereichen kann es sich um
elektrische Anschlüsse 29 handeln. Der Halbleiterchip 25 und die Isolationsschicht 22 sind kontaktfrei zueinander
angeordnet. Die Isolationsschicht 22 umgibt den
Halbleiterchip 25 in lateralen Richtungen x vollständig, wobei die lateralen Richtungen x parallel zur
Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils 20 sind. Die erste Kontaktschicht 23 erstreckt sich über die gesamte Kavität 24 und darüber hinaus über die gesamte Fläche des optoelektronisches Bauteils 20.
In Figur 3A ist ein schematischer Querschnitt durch das optoelektronische Bauteil 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das optoelektronische Bauteil 20 weist einen Träger 21 auf. Die Isolationsschicht 22 ist auf dem Träger 21 angeordnet. Der Träger 21 weist ein elektrisch isolierendes Material 34 auf. Das elektrisch isolierende Material 34 des Trägers 21 erstreckt sich über die gesamte laterale
Ausdehnung des Trägers 21.
Die Kavität 24 erstreckt sich vollständig durch die
Isolationsschicht 22 von einer Oberseite 27, welche dem
Träger 21 abgewandt ist, zum Träger 21. Der Halbleiterchip 2017PF03227 2. April 2019
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25, welcher in der Kavität 24 angeordnet ist, schließt in einer vertikalen Richtung z bündig mit der Isolationsschicht 22 ab, wobei die vertikale Richtung z senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils 20 ist .
Außerdem weist das optoelektronische Bauteil 20 eine erste Kontaktschicht 23 auf, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist. Die erste Kontaktschicht 23 ist zwischen dem Halbleiterchip 25 und dem Träger 21 und zwischen der Isolationsschicht 22 und dem Träger 21 angeordnet.
An einer der Isolationsschicht 22 abgewandten Unterseite 30 des Trägers 21 ist eine zweite Kontaktschicht 31 angeordnet. Die zweite Kontaktschicht 31 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf. Die zweite Kontaktschicht 31 bedeckt die
Unterseite 30 des Trägers 21 stellenweise.
Die erste Kontaktschicht 23 und die zweite Kontaktschicht 31 weisen mindestens eine Unterbrechung 26 auf, so dass der Träger 21 im Bereich der Kavität 24 zumindest stellenweise frei von der ersten Kontaktschicht 23 und der zweiten
Kontaktschicht 31 ist. Die erste Kontaktschicht 23 und die zweite Kontaktschicht 31 weisen somit mehrere Bereiche auf, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Im Bereich der Kavität 24 ist die erste Kontaktschicht 23 zwischen dem
Halbleiterchip 25 und dem Träger 21 angeordnet. Der
Halbleiterchip 25 ist durch eine Klebeschicht 33, die einen Klebstoff enthält, mit der ersten Kontaktschicht 23
verbunden. Die erste Kontaktschicht 23 schließt nicht
notwendigerweise bündig mit dem Halbleiterchip 25 ab. 2017PF03227 2. April 2019
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An einer dem Träger 21 abgewandten Oberseite 27 der
Isolationsschicht 22 ist stellenweise eine dritte
Kontaktschicht 32 angeordnet. Die dritte Kontaktschicht 32 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf. Die dritte Kontaktschicht 32 weist mehrere Bereiche auf, welche
beabstandet zueinander angeordnet sind. Die dritte
Kontaktschicht 32 weist elektrische Anschlüsse 29 auf.
Somit ist das optoelektronische Bauteil 20 frei von einer elektrisch leitfähigen Schicht, welche sich über die gesamte Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils 20 in einer lateralen Richtung x erstreckt. Bei Temperaturänderungen können daher entstehende thermo-mechanische Spannungen im Bereich der Unterbrechung 26 der ersten Kontaktschicht 23 und der zweiten Kontaktschicht 31 vom Träger 21 zumindest
teilweise abgebaut werden. Daher wird eine Verbiegung vom Träger 21 im Bereich des Halbleiterchips 25 vermieden oder verringert. Dies erhöht die Stabilität der Verbindung
zwischen dem Halbleiterchip 25 und dem Träger 21. Damit kann die Lebensdauer des optoelektronischen Bauteils 20 erhöht sein und das optoelektronische Bauteil 20 kann effizient betrieben werden.
In Figur 3B ist das Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Bauteils 20 aus Figur 3A gezeigt. Es ist gezeigt, dass es bei diesem Ausführungsbeispiel zu einer Verbiegung des optoelektronischen Bauteils 20 bei
Temperaturänderungen kommen kann, wobei die Verbiegung im Bereich des Halbleiterchips 25 verringert oder vermieden werden kann, da die erste Kontaktschicht 23 und die zweite Kontaktschicht 31 Unterbrechungen 26 aufweisen. 2017PF03227 2. April 2019
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In Figur 4A ist ein schematischer Querschnitt durch das optoelektronische Bauteil 20 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem in Figur 3A gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt die dritte
Kontaktschicht 32 die Isolationsschicht 22 an deren Oberseite 27 vollständig. Es hat sich gezeigt, dass bei einer dritten Kontaktschicht 32, welche die Oberseite 27 der
Isolationsschicht 22 vollständig bedeckt, die Verbiegung des optoelektronischen Bauteils 20 im Bereich der
Isolationsschicht 22 bei Temperaturänderungen verringert ist.
Die dritte Kontaktschicht 32, welche zum Beispiel rahmenartig um den Halbleiterchip 25 herum angeordnet sein ist, kann der Verbiegung der Isolationsschicht 22 bei Temperaturänderungen entgegenwirken, welche aus der geringeren lateralen
thermischen Ausdehnung der Isolationsschicht 22 im Vergleich zur ersten Kontaktschicht 23 und zur zweiten Kontaktschicht 31 resultiert.
Eine geringere Verbiegung des optoelektronischen Bauteils 20 bei Temperaturänderungen kann vorteilhaft sein, wenn das Bauteil 20 in einer Anwendung auf einer Platine mit einem Lotprozess oberflächenmontiert wird.
In Figur 4B ist das aus Figur 4A gezeigte Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauteils 20 gezeigt. Es ist gezeigt, dass bei Temperaturänderungen die Verbiegung des
optoelektronischen Bauteils 20 verhindert oder verringert wird, sowohl im Bereich der Kavität 24 als auch im Bereich der Isolationsschicht 22.
In Figur 5 ist ein schematischer Querschnitt durch das optoelektronische Bauteil 20 gemäß einem weiteren 2017PF03227 2. April 2019
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Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Träger 21 weist eine
Vielzahl von Durchkontaktierungen 35 auf, welche sich von der ersten Kontaktschicht 23 durch den Träger 21 hindurch zur zweiten Kontaktschicht 31 erstrecken. Die
Durchkontaktierungen 35 erstrecken sich in vertikaler
Richtung z. Die Durchkontaktierungen 35 weisen ein elektrisch leitfähiges Material auf. Somit ist die erste Kontaktschicht 23 elektrisch leitfähig mit der zweiten Kontaktschicht 31 verbunden. Außerdem ist die erste Kontaktschicht 23 thermisch mit der zweiten Kontaktschicht 31 verbunden. Dies ermöglicht, dass Wärme vom Halbleiterchip 25 über die erste
Kontaktschicht 23 zur zweiten Kontaktschicht 31 abgeführt wird .
Der Halbleiterchip 25 weist an einer dem Träger 21
abgewandten Seite zwei elektrische Kontakte 28 auf. Jeder der elektrischen Kontakte 28 ist über einen Bonddraht 37 jeweils mit einer vierten Kontaktschicht 36 elektrisch verbunden. Die vierte Kontaktschicht 36 ist stellenweise auf der
Isolationsschicht 22 und stellenweise innerhalb der
Isolationsschicht 22 angeordnet.
Die vierte Kontaktschicht 36 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf und erstreckt sich parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers 21. Die vierte
Kontaktschicht 36 ist elektrisch leitfähig mit der zweiten Kontaktschicht 31 und der dritten Kontaktschicht 32 über Durchkontaktierungen 35 verbunden. Die Durchkontaktierungen 35 erstrecken sich in vertikaler Richtung z von der vierten Kontaktschicht 36 bis zur zweiten Kontaktschicht 31 an der Unterseite 30 des Trägers 21 oder zur dritten Kontaktschicht 32 an der Oberseite 27 der Isolationsschicht 22. Dabei sind 2017PF03227 2. April 2019
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22 die Durchkontaktierungen 35 beabstandet zur ersten
Kontaktschicht 23 angeordnet.
Jede der Durchkontaktierungen 35 ist elektrisch leitfähig mit einem elektrischen Anschluss 29 der zweiten Kontaktschicht 31 verbunden. Somit sind die elektrischen Kontakte 28 des
Halbleiterchips 25 elektrisch leitfähig mit den elektrischen Anschlüssen 29 an der Unterseite 30 des Trägers 21 verbunden. Das optoelektronische Bauteil 20 ist damit
oberflächenmontierbar .
Die erste Kontaktschicht 23 weist mehrere Unterbrechungen 26 auf. Die erste Kontaktschicht 23 weist zwei Unterbrechungen 26 im Bereich der Kavität 24 auf. Außerdem weist die erste Kontaktschicht 23 Unterbrechungen 26 im Bereich der
Durchkontaktierungen 35 auf. Die erste Kontaktschicht 23 bedeckt den Träger 21 in lateralen Richtungen x stellenweise und nicht vollständig. Die erste Kontaktschicht 23 kann beispielsweise weniger als 90 % der lateralen Ausdehnung des Trägers 21 bedecken.
In Figur 6A ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines optoelektronischen Bauteils 20, welches kein
Ausführungsbeispiel ist, gezeigt. Der Ausschnitt in Figur 6A weist den in Figur 1A gezeigten Aufbau ohne den
Halbleiterchip 25 auf und entspricht einem Viertel der Fläche des optoelektronischen Bauteils 20. Der gezeigte Ausschnitt ist so ausgewählt, dass die Ränder des Ausschnitts entlang der zwei Symmetrieachsen des optoelektronischen Bauteils 20 verlaufen. Außerdem sind Finite Elemente Computersimulationen der vertikalen Verschiebung der Oberfläche des
optoelektronischen Bauteils 20 bei einer Temperatur von 250°C in ym relativ zu einer Temperatur von 25°C gezeigt. Die 2017PF03227 2. April 2019
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23 vertikale Richtung ist senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils 20.
Der Bereich, in dem sich der Halbleiterchip 25 befinden würde, ist mit gestrichelten Linien umrandet. In diesem
Bereich beträgt die vertikale Verschiebung bis zu 82 ym.
In Figur 6B ist eine Draufsicht von der Unterseite 30 des Trägers 21 auf das in Figur 6A gezeigte optoelektronische Bauteil 20 dargestellt. An der Unterseite 30 sind mehrere elektrische Anschlüsse 29 angeordnet. An der Unterseite 30 beträgt die vertikale Verschiebung im Bereich des
Halbleiterchips 25 bei 250°C bis zu 6,5 ym und am Rand des optoelektronischen Bauteils 20 bis zu 48 ym, relativ zum Zustand bei 25°.
In Figur 7A ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des optoelektronischen Bauteils 20 gemäß einem
Ausführungsbeispiel gezeigt. Das optoelektronische Bauteil 20 weist den in Figur 3A gezeigten Aufbau auf, ohne den
Halbleiterchip 25. Der gezeigte Ausschnitt entspricht hier einem Viertel der Fläche des optoelektronischen Bauteils 20 aus Figur 3A und ist so gewählt, dass die Ränder des
Ausschnitts entlang der zwei Symmetrieachsen des
optoelektronischen Bauteils 20 verlaufen. Die
Computersimulationen der vertikalen Verschiebung des
optoelektronischen Bauteils 20 bei 250°C ergeben, dass sich die Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 im Bereich des Halbleiterchips 25 um maximal 2,8 ym relativ zum Zustand bei 25°C verschiebt. Am Rand des optoelektronischen Bauteils 20 beträgt die vertikale Verschiebung bis zu 85 ym. Im
Unterschied zu dem in Figur 6A gezeigten optoelektronischen Bauteil 20, weisen bei dem in Figur 7A gezeigten
optoelektronischen Bauteil 20 die erste Kontaktschicht 23 und 2017PF03227 2. April 2019
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24 die zweite Kontaktschicht 31 mindestens eine Unterbrechung 26 auf. Dies führt dazu, dass die Verbiegung des Bauteils 20 im Bereich des Halbleiterchips 25 bei Temperaturänderungen deutlich reduziert ist. Die bei Temperaturänderungen
auftretenden thermo-mechanischen Spannungen können aufgrund der Unterbrechung 26 der ersten Kontaktschicht 23 und der zweiten Kontaktschicht 31 über den Träger 21 abgebaut werden.
In Figur 7B ist eine Draufsicht von der Unterseite 30 des Trägers 21 auf das in Figur 7A gezeigte optoelektronische Bauteil 20 gezeigt. An der Unterseite 30 sind mehrere
elektrische Anschlüsse 29 angeordnet. An der Unterseite 30 beträgt die vertikale Verschiebung des Bauteils 20 bei 250°C, wie es sich aus den Computersimulationen ergibt, im Bereich des Halbleiterchips 25 maximal 1 ym und am Rand des
optoelektronischen Bauteils 20 bis zu 48 ym, relativ zum Zustand bei 25°C. Auch hier ist die Verbiegung des Bauteils 20 im Bereich des Halbleiterchips 25 bei Temperaturänderungen deutlich reduziert, zum Beispiel im Vergleich zum in Figur 6B gezeigten Beispiel.
In Figur 8A ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des optoelektronischen Bauteils 20 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel gezeigt. Das optoelektronische Bauteil 20 weist den in Figur 4A gezeigten Aufbau ohne den
Halbleiterchip 25 auf. Der gezeigte Ausschnitt entspricht hier einem Viertel der Fläche des optoelektronischen Bauteils 20 aus Figur 4A und ist so gewählt, dass die Ränder des
Ausschnitts entlang der zwei Symmetrieachsen des
optoelektronischen Bauteils 20 verlaufen. In diesem
Ausführungsbeispiel bedeckt die dritte Kontaktschicht 32 die Oberseite 27 der Isolationsschicht 22 vollständig. Die
Computersimulationen der vertikalen Verschiebung des 2017PF03227 2. April 2019
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25 optoelektronischen Bauteils 20 bei 250°C ergeben, dass sich die Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 im Bereich des Halbleiterchips 25 um maximal 1 ym relativ zum Zustand bei 25° verschiebt. Am Rand des optoelektronischen Bauteils 20 beträgt die vertikale Verschiebung bis zu 33 ym.
Das bedeutet, dass die vertikale Verschiebung der Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 über die gesamte
Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils 20 bei
Temperaturänderungen im Vergleich zu dem in Figur 6A
gezeigten optoelektronischen Bauteil 20 deutlich reduziert ist. Die Verschiebung am Rand des optoelektronischen Bauteils 20 ist gegenüber dem in Figur 7A gezeigten optoelektronischen Bauteil 20 auch deutlich reduziert. Die auf der
Isolationsschicht 22 angeordnete dritte Kontaktschicht 32 wirkt der Verbiegung der Isolationsschicht 22, welche aus der geringeren thermischen laterale Ausdehnung der
Isolationsschicht 22 im Vergleich zur ersten Kontaktschicht 23 und zur zweiten Kontaktschicht 31 resultiert, entgegen.
In Figur 8B ist eine Draufsicht von der Unterseite 30 des Trägers 21 auf das in Figur 8A gezeigte optoelektronische Bauteil 20 gezeigt. An der Unterseite 30 sind mehrere
elektrische Anschlüsse 29 angeordnet. An der Unterseite 30 beträgt die vertikale Verschiebung im Bereich des
Halbleiterchips 25 bis zu 2,7 ym und am Rand des
optoelektronischen Bauteils 20 bis zu 2,4 ym in die
entgegengesetzte Richtung im Vergleich zu Figur 7B. Auch hier ist die vertikale Verschiebung am Rand des optoelektronischen Bauteils 20 bei Temperaturänderungen deutlich reduziert, insbesondere im Vergleich zu den Beispielen in den Figuren 6B und 7B. 2017PF03227 2. April 2019
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In Figur 9A ist eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauteil 20 gezeigt, welches kein Ausführungsbeispiel ist. Das optoelektronische Bauteil 20 weist den in Figur 1A gezeigten Aufbau ohne den Halbleiterchip 25 auf. Zwei Linien LI, L2, welche sich über das optoelektronische Bauteil 20 erstrecken, zeigen entlang welcher Linien LI, L2 die vertikale
Verschiebung der Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 bei verschiedenen Temperaturen relativ zu 25°C gemessen wurde .
In Figur 9B sind die Messwerte der vertikalen Verschiebung der Oberfläche des in Figur 9A gezeigten optoelektronischen Bauteils 20 aufgetragen. Auf der x-Achse ist die Position entlang der in Figur 9A gezeigten Linie L2 in mm aufgetragen. Auf der y-Achse ist die vertikale Verschiebung in ym
aufgetragen. Die vertikale Verschiebung der Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 wurde für verschiedene
Temperaturen gemessen. Der Bereich zwischen 6 mm und 11 mm, der mit einer gestrichelten Linie markiert ist, ist der
Bereich, in dem sich der Halbleiterchip 25 befinden würde.
Die vertikale Verschiebung der Oberfläche des
optoelektronischen Bauteils 20 bei 249°C beträgt in diesem Bereich bis zu 9 ym und am Rand des optoelektronischen
Bauteils 20 bis zu 70 ym.
In Figur 10A ist eine Draufsicht auf das optoelektronische Bauteil 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das optoelektronische Bauteil 20 weist den Figur 4A gezeigten Aufbau ohne den Halbleiterchip 25 auf. Die zwei Linien LI,
L2, welche sich über das optoelektronische Bauteil 20
erstrecken, zeigen entlang welcher Linien LI, L2 die
vertikale Verschiebung der Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 bei verschiedenen Temperaturen gemessen wurde. 2017PF03227 2. April 2019
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In Figur 10B sind die Messwerte der vertikalen Verschiebung der Oberfläche des in Figur 10A gezeigten optoelektronischen Bauteils 20 aufgetragen. Auf der x-Achse ist die Position entlang der in Figur 10A gezeigten Linie L2 in mm
aufgetragen. Auf der y-Achse ist die vertikale Verschiebung in ym aufgetragen. Die vertikale Verschiebung der Oberfläche des optoelektronischen Bauteils 20 wurde für verschiedene Temperaturen gemessen. Der Bereich zwischen 6 mm und 11 mm, der mit einer gestrichelten Linie markiert ist, ist der
Bereich, in dem sich der Halbleiterchip 25 befinden würde.
Die vertikale Verschiebung der Oberfläche des
optoelektronischen Bauteils 20 bei 249°C beträgt in diesem Bereich bis zu 2 ym und am Rand des optoelektronischen
Bauteils 20 bis zu 37 ym. Somit zeigen auch die Messungen, dass die vertikale Verschiebung der Oberfläche des
optoelektronischen Bauteils 20 gemäß dem in Figur 4A
gezeigten Ausführungsbeispiel deutlich reduziert ist
gegenüber dem in Figur 1A gezeigten optoelektronischen
Bauteil 20.
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.
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 111 791.4, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. 2017PF03227 2. April 2019
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Bezugszeichenliste
20: optoelektronisches Bauteil
21 : Träger
22: Isolationsschicht
23: erste Kontaktschicht
24 : Kavität
25: optoelektronischer Halbleiterchip
26: Unterbrechung
27 : Oberseite
28: elektrischer Kontakt
29: elektrischer Anschluss
30: Unterseite
31: zweite Kontaktschicht
32 : dritte Kontaktschicht
33: Klebeschicht
34: elektrisch isolierendes Material
35: Durchkontaktierung
36: vierte Kontaktschicht
37 : Bonddraht
LI , L2 : Linie
x: laterale Richtung
z: vertikale Richtung

Claims

2017PF03227 2. April 2019
WO 2019/219287 FPCT/EP2019/058289 N
29
Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (20) mit:
- einem Träger (21),
- einem optoelektronischen Halbleiterchip (25) ,
- einer Isolationsschicht (22), welche ein elektrisch
isolierendes Material aufweist, und
- einer ersten Kontaktschicht (23) , welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei
- die Isolationsschicht (22) auf dem Träger (21) angeordnet ist und eine Kavität (24) aufweist,
- der Halbleiterchip (25) in der Kavität (24) angeordnet ist,
- die erste Kontaktschicht (23) zwischen dem Halbleiterchip
(25) und dem Träger (21) und zwischen der Isolationsschicht (22) und dem Träger (21) angeordnet ist, und
- die erste Kontaktschicht (23) mindestens eine Unterbrechung
(26) aufweist, so dass der Träger (21) im Bereich der Kavität (24) zumindest stellenweise frei von der ersten
Kontaktschicht (23) ist.
2. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die Kavität (24) sich vollständig durch die Isolationsschicht (22) von einer Oberseite (27), welche dem Träger (21) abgewandt ist, zum Träger (21) erstreckt.
3. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterchip (25) und die
Isolationsschicht (22) kontaktfrei zueinander angeordnet sind .
4. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine zweite Kontaktschicht (31), welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest 2017PF03227 2. April 2019
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30 stellenweise an einer der Isolationsschicht (22) abgewandten Unterseite (30) des Trägers (21) angeordnet ist und
mindestens eine Unterbrechung (26) aufweist, so dass der Träger (21) im Bereich der Kavität (24) zumindest
stellenweise frei von der zweiten Kontaktschicht (31) ist.
5. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die erste Kontaktschicht (23) elektrisch leitfähig mit der zweiten Kontaktschicht (31) verbunden ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine dritte Kontaktschicht (32), welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest stellenweise an einer dem Träger (21) abgewandten Oberseite (27) der Isolationsschicht (22) angeordnet ist.
7. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die dritte Kontaktschicht (32) die
Oberseite (27) der Isolationsschicht (22) vollständig
bedeckt .
8. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der optoelektronische Halbleiterchip (25) an einer dem Träger (21) abgewandten Seite elektrische
Kontakte (28) aufweist.
9. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die elektrischen Kontakte (28) des
optoelektronischen Halbleiterchips (25) elektrisch leitfähig mit elektrischen Anschlüssen (29) an einer der
Isolationsschicht (22) abgewandten Unterseite (30) des
Trägers (21) verbunden sind. 2017PF03227 2. April 2019
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31
10. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der
vorherigen Ansprüche, welches oberflächenmontierbar ist.
11. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der
vorherigen Ansprüche, welches frei von einer elektrisch leitfähigen Schicht ist, welche sich über die gesamte
Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils (20) in einer lateralen Richtung (x) erstreckt, wobei die laterale Richtung (x) parallel zu einer Haupterstreckungsebene des
optoelektronischen Bauteils (20) ist.
12. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der
vorherigen Ansprüche, bei dem der optoelektronische
Halbleiterchip (25) von der Isolationsschicht (22) in einer vertikalen Richtung (z) überragt wird oder bündig mit dieser abschließt, wobei die vertikale Richtung (z) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Bauteils (20) ist .
13. Optoelektronisches Bauteil (20) gemäß einem der
vorherigen Ansprüche, bei dem eine dritte Kontaktschicht (32), welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweist, zumindest stellenweise an einer dem Träger (21) abgewandten Oberseite (27) der Isolationsschicht (22) angeordnet ist und die dritte Kontaktschicht (32) die Oberseite (27) der
Isolationsschicht (22) vollständig bedeckt, wobei das
optoelektronische Bauteil (20) frei von einer elektrisch leitfähigen Schicht ist, welche sich über die gesamte
Ausdehnung des optoelektronischen Bauteils (20) in einer lateralen Richtung (x) erstreckt, wobei die laterale Richtung (x) parallel zu einer Haupterstreckungsebene des
optoelektronischen Bauteils (20) ist.
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