WO2021018964A1 - Strahlungsemittierendes bauelement und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Strahlungsemittierendes bauelement und dessen herstellungsverfahren Download PDF

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WO2021018964A1
WO2021018964A1 PCT/EP2020/071399 EP2020071399W WO2021018964A1 WO 2021018964 A1 WO2021018964 A1 WO 2021018964A1 EP 2020071399 W EP2020071399 W EP 2020071399W WO 2021018964 A1 WO2021018964 A1 WO 2021018964A1
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housing
radiation
electrical contact
main surface
contact point
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PCT/EP2020/071399
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Karlheinz Arndt
Tobias Gebuhr
Simon Jerebic
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • Component that allows increased efficiency.
  • a simplified method for producing a radiation-emitting component with increased efficiency and a radiation-emitting component with increased efficiency are to be specified.
  • the housing, the method and the radiation-emitting component are objects of the respective dependent
  • the housing comprises at least one electrical contact point which is arranged on a first main surface of the housing.
  • the electrical contact point is set up with the electrical Contact of a semiconductor chip, for example a radiation-emitting semiconductor chip, to be connected in an electrically conductive manner. Electrical is preferred
  • Contact point of the housing set up to be mechanically stable and electrically conductive connected to the electrical contact of the semiconductor chip by soldering.
  • a contact surface is the electrical
  • Contact point preferably designed to be solderable.
  • the housing comprises at least one recess in the first main surface, which is arranged next to the electrical contact point.
  • the recess is preferably designed as a trough which has a bottom surface which runs in places or over the entire bottom surface parallel to a mounting surface of the housing.
  • the first senor the first senor
  • the main surface of the side walls run around like a frame so that a cavity is formed, the first main surface of the housing forming or including a bottom surface of the cavity.
  • the side walls are preferably designed to be coherent and form a closed frame, for example with a rectangular shape. Electrical is preferred
  • the housing usually comprises four side walls. Two at a time
  • Inner surfaces of the side walls are preferably arranged at an angle to the bottom surface of the cavity. In this way, the inner surfaces of the side walls act as a reflector for electromagnetic radiation of a radiation-emitting semiconductor chip which is arranged in the cavity.
  • the housing comprises two electrical contact points which are arranged directly next to one another on the first main surface of the housing.
  • the term “directly next to one another” means in particular that there are no electrical contact points between the two electrical contact points
  • the two are arranged to each other.
  • the two are
  • the housing prefferably have any number of electrical contact points, for example two or more
  • the housing comprises two electrical contact points which are arranged directly next to one another on the first main surface of the housing, then the housing preferably further comprises two recesses on the first main surface of the housing.
  • a recess is preferably arranged next to an electrical contact point.
  • the two electrical contact points are preferably arranged centrally on the first main surface of the housing.
  • Housing a cavity that is surrounded by side walls like a frame, the first main surface being the bottom surface the cavity forms, each depression preferably adjoins a side wall, which are preferably opposite one another.
  • the housing prefferably has any number of recesses, that is to say for example two or more recesses.
  • features and embodiments are often only for one depression
  • Such embodiments and features can be formed in all depressions in the housing.
  • the housing has a main direction of extent.
  • the depressions preferably adjoin two opposite side walls which each run transversely to the main direction of extent of the housing.
  • a bottom surface of the recess is arranged at a vertical distance from a contact surface of the electrical contact point.
  • the term “vertically spaced” means in particular that the bottom surface of the recess is in a vertical
  • the vertical direction having a distance to the contact surface of the electrical contact point.
  • the vertical direction is perpendicular to the mounting surface of the housing.
  • Contact point has a value between and including 20
  • the housing comprises an H-shaped spacer with two longitudinal webs, between which a transverse web is arranged.
  • the transverse web preferably runs between the two electrical contact points. If the housing comprises a cavity which is surrounded by side walls like a frame, the first main surface forming the bottom surface of the cavity, the longitudinal webs particularly preferably run along opposite side walls of the housing.
  • a gap is formed between the transverse web and the longitudinal web of the H-shaped spacer.
  • the transverse web and the longitudinal web through the gap are particularly preferred
  • the housing comprises a housing body and a lead frame.
  • the lead frame is preferably embedded in the housing body, wherein
  • At least the contact surface of the electrical contact point is exposed on the first main surface of the housing.
  • the housing body is formed by molding from a housing material such as an epoxy molding compound (EMC for short for “Epoxy Mold Compound”).
  • EMC epoxy molding compound
  • the lead frame preferably comprises a metal or is formed from a metal.
  • the lead frame preferably comprises a metal or is formed from a metal.
  • Lead frame is made of copper or is made of copper.
  • the leadframe particularly preferably comprises a core which is formed from copper and provided with a coating.
  • Coating preferably comprises silver or is formed from silver.
  • the recess is formed in the housing body. Furthermore, it is also possible that the recess in the lead frame
  • the electrical contact point is part of the lead frame.
  • the electrical contact point is particularly preferred by a
  • Hinge web connected to the rest of the lead frame, the hinge web having a smaller thickness than that
  • Hinge web has a thickness which is between 0.3 times the thickness of the electrical contact point and including 0.7 times the thickness of the electrical contact point.
  • the joint web has the advantage that the radiation-emitting semiconductor chip, which is fastened to the electrical contact point, is thermomechanically relieved. Especially with cyclical thermal
  • the outer part of the lead frame is advantageously largely mechanically decoupled from the electrical contact points by the hinge webs, so that only little mechanical stress is applied to the radiation-emitting semiconductor chip
  • the contact surface is preferably the electrical
  • the housing body particularly preferably circumferential.
  • one surface of the housing body is flush with the contact surfaces.
  • the housing body encloses the contact surfaces
  • the lateral direction is perpendicular to the vertical direction.
  • the contact area of the electrical contact point is
  • the lead frame has an external electrical connection point which is exposed on the mounting surface of the housing and has an indentation which is arranged on an edge of the housing.
  • the edge here limits the mounting surface of the housing.
  • the indentation on the edge of the housing advantageously enables the soldering process for fastening the external electrical connection point to a further element, such as a connection carrier, for example
  • the housing described here is suitable for a method for producing a radiation-emitting
  • a housing is provided, as already described.
  • a radiation-emitting semiconductor chip is attached to the electrical contact point. The radiation-emitting one
  • Semiconductor chip sends electromagnetic radiation of a first wavelength range from a
  • the radiation-emitting semiconductor chip is a
  • a liquid reflective potting compound is introduced into the depression, so that the liquid reflective potting compound moves from the depression below the radiation-emitting compound
  • the liquid is preferred
  • reflective casting compound formed diffusely reflective.
  • diffusely reflective is particularly different from a specular reflective element
  • the liquid, diffusely reflective casting compound comprises a resin, such as, for example, a silicone, into which diffusely reflective particles are introduced.
  • the diffusely reflecting particles are, for example, titanium dioxide particles.
  • the liquid, diffusely reflective casting compound appears particularly preferably white.
  • a rear main surface of the radiation-emitting semiconductor chip protrudes over the depressions.
  • the liquid reflective potting compound can particularly flow well under the semiconductor chip. While the liquid reflective potting compound flows under the radiation-emitting semiconductor chip, a level of the liquid sinks
  • the liquid, reflective potting compound flows due to capillary forces starting from the recess under the radiation-emitting semiconductor chip.
  • liquid reflective potting compound preferably initially completely fills the recess after it has been introduced.
  • the liquid reflective casting compound is introduced into the recess by dispensing.
  • a drop forms within the depression.
  • liquid reflective potting compound in one
  • the recess is preferably used as a reservoir for the
  • the liquid reflective potting compound wets the area below the radiation-emitting semiconductor chip, flows around the electrical contacts and spreads further to the opposite recess.
  • Housing a cavity that is surrounded by side walls like a frame, the first main surface forming the bottom surface of the cavity, so the inner surfaces of the Side walls of the cavity are usually wetted by the liquid reflective casting compound up to a certain height.
  • the radiation-emitting one is particularly preferred
  • the housing has two electrical contact points which are arranged directly next to one another on the first main surface of the housing.
  • the housing also preferably has two depressions in the first main surface, one depression in each case being arranged next to an electrical contact point.
  • each depression preferably adjoins a respective side wall.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is particularly preferably designed as a flip chip.
  • a flip chip generally has a carrier with a first main surface on which one
  • Semiconductor layer sequence is epitaxially grown or transferred with a radiation-generating active zone.
  • the semiconductor layer sequence is based, for example, on an arsenide or a phosphide compound semiconductor material.
  • Arsenide compound semiconductor materials are
  • Compound semiconductor materials which contain arsenic, such as the materials from the system In x Al y Gai- xy As with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1, while
  • Compound semiconductor materials are phosphorus contain, like the materials from the system In x Al y Gai- xy P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a nitride compound semiconductor material.
  • Compound semiconductor materials that contain nitrogen such as the materials from the system In x Al y Gai- xy N with 0 ⁇ x ⁇
  • the carrier is generally permeable at least to the electromagnetic radiation generated in the active zone.
  • the carrier has one of the following
  • the carrier has a second major surface, that of the first major surface
  • the second main surface of the carrier generally forms part of the radiation exit surface of the
  • the side surfaces of the carrier usually also form part of the
  • Radiation exit surface of the flip chip On the rear main surface of the flip chip, two electrical contacts are usually arranged, which are provided for making electrical contact with the flip chip.
  • the main surface of the flip chip on the rear side is particularly preferably mirrored.
  • the flip chip is preferably attached with its two electrical contacts to the electrical contact points of the housing, for example by soldering.
  • the method is characterized in particular by the fact that the liquid reflective casting compound, starting from the recess in which it is introduced, flows under the flip chip to the recess opposite. Side surfaces of the flip chip generally remain free of the liquid reflective potting compound, so that the efficiency of the finished radiation-emitting component is not reduced due to back reflections.
  • the depressions on the first main surface of the housing make it possible, advantageously, to use the entire cavity up to a certain filling level in a simple manner
  • liquid reflective casting compound fill liquid reflective potting compound. Furthermore, a comparatively thick layer of liquid reflective casting compound is formed, in particular in the area of the depressions, which increases the efficiency of the finished product
  • the crosspiece of the H-shaped spacer has rounded corners. In this way, the liquid, reflective casting compound can flow better under the semiconductor chip.
  • Edges of the recess are particularly preferably rounded. This also makes it easier for the liquid
  • the liquid reflective casting compound is cured to form a solid casting. Is it the liquid
  • the housing comprises at least one electrical contact point, which is at a first
  • Main surface of the housing is arranged, and at least one recess in the first main surface of the housing.
  • the recess is arranged next to the electrical contact point.
  • this includes
  • the radiation-emitting semiconductor chip with an electrical contact that is applied to the electrical contact point of the housing.
  • the electrical contact is preferably fastened to the electrical contact in an electrically conductive and mechanically stable manner by means of a solder.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is preferably a flip chip.
  • the electrical contact point of the housing is preferably located in the center of the first main surface of the housing.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is accordingly particularly preferably arranged centrally on the first main surface of the housing.
  • a rear main surface of the radiation-emitting semiconductor chip particularly preferably projects over the depression.
  • this includes
  • radiation-emitting component a potting, which is under the radiation-emitting semiconductor chip and in the
  • the encapsulation is particularly preferably a diffusely reflective encapsulation.
  • the diffusely reflective potting is preferably a silicone in which titanium dioxide particles are incorporated
  • the encapsulation preferably forms a thickness between 20 micrometers and 1000 micrometers inclusive on the bottom surface of the depression.
  • the housing includes a cavity that is of
  • a bottom surface of the cavity of the housing is particularly preferably completely covered with the potting.
  • the encapsulation extends as far as a rear main surface of the radiation-emitting semiconductor chip.
  • the housing comprises an H-shaped spacer with two longitudinal webs, between which a transverse web is arranged.
  • the transverse web here preferably runs between the two electrical ones Contact points.
  • Radiation-emitting semiconductor chip preferably with a rear main area on at least one longitudinal web and / or the transverse web. In this way, the semiconductor chip can be fastened particularly well with a defined distance from the electrical contact point.
  • a gap is particularly preferably formed between the transverse web and the longitudinal web of the H-shaped spacer.
  • this includes
  • Radiation-emitting component a conversion element that converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second
  • Wavelength range is different.
  • An outer surface of the conversion element is particularly preferably flush with the housing, so that a flat surface is formed which is opposite the mounting surface of the radiation-emitting component.
  • the conversion element is arranged in the cavity, for example. For example, that fills
  • the conversion element comprises a Potting compound, such as a silicone, into which fluorescent particles are introduced.
  • Radiation-emitting components are based in particular on the idea described below.
  • the reflective encapsulation on the first main surface of the housing increases the efficiency of the radiation-emitting component, since the reflective encapsulation usually has significantly more electromagnetic radiation
  • Leadframe or the surfaces of housing materials from which the housing body is usually formed.
  • Component is increased with advantage.
  • Bottom edges of the side walls running around the cavity are particularly often necessary since the bottom edges have metallic areas that are necessary when forming the lead frame with the housing body, but can reduce the efficiency of the radiation-emitting component.
  • the recess on the first main surface of the housing also allows the first main surface of the Housing a comparatively thick layer of the
  • the recess in the first major surface of the housing has the other
  • the liquid reflective potting compound When using a housing without a recess in the first main surface, the liquid reflective potting compound also usually runs on the side surfaces of the
  • the radiation-emitting component is used, for example, in automotive applications and
  • a housing according to an exemplary embodiment is explained in more detail with the aid of the schematic representations in FIGS. 1 to 7. Using the schematic sectional views of FIGS. 8 to 13, a method for producing a
  • FIGS. 14 and 15 show a radiation-emitting component according to a
  • the housing 1 according to the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 7 has a housing body 2 in which a lead frame 3 is embedded.
  • the housing body 2 is formed, for example, from an epoxy molding compound, while the lead frame 3 comprises a metal.
  • the housing 1 has a first main surface 6 in which two recesses 7 are arranged.
  • the housing 1 has side walls 4 which form a cavity 5 like a frame
  • the side walls 4 have a rectangular shape.
  • the first main surface 6 of the housing 1 forms a
  • the wells 7 have the shape of a tub. In the present embodiment, the recesses 7 are the same
  • the housing is according to
  • FIG. 1 The embodiment of FIG. 1 is formed point-symmetrically to a center point M.
  • the lead frame 3 has two electrical contact points 8, the contact surfaces 9 of which are shown in plan view in FIG.
  • the electrical contact points 8 are arranged centrally in the cavity 5 of the housing 1.
  • a depression 7 is made in the first main surface 6 of the housing 1.
  • Each of the recesses 7 adjoins opposite side walls 4 of the housing 1.
  • the depressions 7 have a bottom surface 29 which are vertically spaced from the contact surfaces 9 of the electrical contact points. In the present case, the bottom surface 29 of the depressions 7 is lowered to form a mounting surface 19 of the housing 1.
  • the housing body in the present case comprises an H-shaped spacer 10 with two longitudinal webs 11, between which a transverse web 12 is arranged.
  • the crosspiece 12 runs between the two electrical ones
  • the longitudinal webs 11 run along two opposite side walls 4.
  • the H-shaped surface drawn in in the top view of the housing 1 according to FIG. 5 illustrates the shape of the H-shaped spacer 10 schematically.
  • Bottom edges of the side walls 4 of the housing body 2 also include metallic areas 13, which are formed when the Lead frame 3 with the housing body 2 from
  • a gap 14 is in each case between the transverse web 12 and the two longitudinal webs 11 of the H-shaped spacer 10
  • the lead frame 3 comprises, for example, a copper core that is provided with a silver coating.
  • Figure 2 shows a front main surface of the
  • FIG. 3 illustrates an opposite main surface of the leadframe 3 on the rear side.
  • the lead frame 3 has external electrical connection points 15 on the rear main surface, which are connected to a
  • Each electrical contact point 8 is with the rest
  • Leadframe 3 mechanically by a hinge web 16
  • the joint web 16 has a smaller thickness than the electrical contact point 8.
  • the joint web 16 is approximately half the thickness of the electrical contact point 8.
  • the transverse web 12 of the H-shaped spacer 10 protrudes in a vertical direction beyond the contact surfaces 9 of the electrical contact points 8 and forms a platform 31 for a radiation-emitting device to be mounted
  • the side walls 4, which frame the cavity 5, have a slope in order to have a reflector for the electromagnetic radiation
  • the recesses 7 are arranged at a distance from the contact surfaces 9 of the electrical contact points 8 in a vertical direction.
  • FIG. 7 shows the mounting surface 18 of the housing 1 according to the present embodiment.
  • the rear main surface of the leadframe 3, as it was described with reference to FIGS. 2 and 3, is partially exposed on the mounting surface 18 of the housing 1.
  • external electrical connection points 15 are exposed on the mounting surface 18.
  • external electrical connection points 15 furthermore have indentations 19 which are arranged on the edges 20 of the housing 1.
  • the indentations 19 are provided for checking a soldering process with which the housing 1 is attached to a further element, such as a connection carrier, at a later point in time.
  • a housing 1 is first provided, as is has already been described with reference to FIGS. 1 to 7 (FIG. 8).
  • a radiation-emitting semiconductor chip 17 which is designed as a flip chip, is fastened with both electrical contacts 21 to the contact surfaces 9 of the electrical contact points 8 with a solder 22.
  • the flip chip 17 is shown in the schematic sectional illustration in FIG.
  • the flip chip 17 has a carrier 23 to which an epitaxial semiconductor layer sequence 24 is applied.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 24 has an active zone 25, which during operation
  • Two electrical contacts 21 for energizing the flip chip 17 are arranged on the main surface of the flip chip 17.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 24 and in particular the active zone 25 are based on one
  • Nitride compound semiconductor material while the carrier 23 is formed from sapphire.
  • the active zone 25 generates im
  • the liquid reflective potting compound 26 introduced into one of the depressions 7 of the housing 1, for example by dispensing (FIG. 11).
  • the liquid reflective potting compound 26 is a silicone into which
  • Titanium dioxide particles are introduced.
  • the liquid one reflective potting compound 26 is diffuse in the present case
  • the liquid reflective potting compound 26 fills the
  • Depression 7 with the liquid reflective potting compound 26 serves as a reservoir for the wetting process of the first main surface 6 of the housing 1. Starting from the depression 7 into which the liquid reflective potting compound 26
  • the reflective potting compound 26 flows due to capillary forces from the recess 7 under the flip chip 17 to the opposite recess 7.
  • the side walls 4 of the cavity 5 are wetted with the liquid reflective potting compound 26.
  • Figure 12 shows a schematic sectional view of the
  • FIG. 13 is a schematic
  • the liquid reflective potting compound 26 creeps under the radiation-emitting ones due to capillary forces
  • Semiconductor chip 17 and encloses the solder 22, with which the radiation-emitting semiconductor chip 17 on the
  • FIGS. 14 and 15 comprises a housing 1 with a housing body 2 into which a leadframe 3 is introduced.
  • the housing 1 has already been described with reference to FIGS. 1 to 7, for example.
  • the housing 1 has a first main surface 6 in which two recesses 7 are made.
  • the housing 1 has a cavity 5 which is enclosed by side walls 4 like a frame.
  • the first main surface 6 of the housing comprises a bottom surface 6 of the cavity 5.
  • the recesses 7 are completely filled with a reflective encapsulation 27, which extends below a rear main surface 30 of the radiation-emitting semiconductor chip 17.
  • the reflective encapsulation 27 extends to a rear main surface 30 of the radiation-emitting
  • the housing 1 has an H-shaped spacer 10, on which the radiation-emitting semiconductor chip 17
  • the H-shaped spacer 10 is part of the housing body 2.
  • FIGS. 14 and 15 additionally has a conversion element 28, which emits electromagnetic radiation of the first wavelength range from the
  • radiation-emitting semiconductor chip 17 is emitted, in electromagnetic radiation of another
  • FIGS. 14 and 15 has a housing 1 in which the recesses 7 are made in the leadframe 3.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Es wird ein Gehäuse (1) für ein strahlungsemittierendes Bauelement mit den folgenden Merkmalen angegeben: - zumindest einer elektrischen Kontaktstelle (8), die an einer ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (1) angeordnet ist, und - zumindest einer Vertiefung (7) in der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5), die neben der elektrischen Kontaktstelle (8) angeordnet ist. Außerdem werden ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements und ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben.

Description

STRAHLUNGSEMITTIERENDES BAUELEMENT UND DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN
Es werden ein Gehäuse für ein strahlungsemittierendes
Bauelement, ein Verfahren zur Herstellung eines
strahlungsemittierenden Bauelements und ein
strahlungsemittierendes Bauelement angegeben.
Es soll ein Gehäuse für ein strahlungsemittierendes
Bauelement bereitgestellt werden, das eine erhöhte Effizienz ermöglicht. Außerdem sollen ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements mit erhöhter Effizienz und ein strahlungsemittierendes Bauelement mit erhöhter Effizienz angegeben werden.
Diese Aufgaben werden insbesondere durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 13 und durch ein
strahlungsemittierendes Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Gehäuses, des Verfahrens und des strahlungsemittierenden Bauelements sind Gegenstände der jeweils abhängigen
Ansprüche .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse zumindest eine elektrische Kontaktstelle, die an einer ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet ist. Die elektrische Kontaktstelle ist dazu eingerichtet, mit dem elektrischen Kontakt eines Halbleiterchips, zum Beispiel eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips, elektrisch leitend verbunden zu werden. Bevorzugt ist die elektrische
Kontaktstelle des Gehäuses dazu eingerichtet, durch Löten mit dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips mechanisch stabil und elektrisch leitend verbunden zu werden.
Insbesondere ist eine Kontaktfläche der elektrischen
Kontaktstelle bevorzugt lötfähig ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse zumindest eine Vertiefung in der ersten Hauptfläche, die neben der elektrischen Kontaktstelle angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Vertiefung als Wanne ausgebildet, die eine Bodenfläche aufweist, die stellenweise oder über die gesamte Bodenfläche parallel zu einer Montagefläche des Gehäuses verläuft .
Gemäß einer Ausführungsform des Gehäuses ist die erste
Hauptfläche von Seitenwänden rahmenartig umlaufen, so dass eine Kavität ausgebildet ist, wobei die erste Hauptfläche des Gehäuses eine Bodenfläche der Kavität ausbildet oder umfasst. Bevorzugt sind die Seitenwände zusammenhängend ausgebildet und bilden einen geschlossenen Rahmen, zum Beispiel mit einer rechteckigen Form, aus. Bevorzugt ist die elektrische
Kontaktstelle angrenzend an eine der Seitenwände angeordnet. Bilden die Seitenwände eine rechteckige Form aus, so umfasst das Gehäuse in der Regel vier Seitenwände. Jeweils zwei
Seitenwände liegen sich hierbei gegenüber.
Bevorzugt sind Innenflächen der Seitenwände schräg zu der Bodenfläche der Kavität angeordnet. Auf diese Art und Weise wirken die Innenflächen der Seitenwände als Reflektor für elektromagnetische Strahlung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips, der in der Kavität angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse zwei elektrische Kontaktstellen, die direkt nebeneinander an der ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet sind. Mit dem Begriff „direkt nebeneinander" ist insbesondere gemeint, dass zwischen den beiden elektrischen Kontaktstellen keine
Vertiefung angeordnet ist. Jedoch sind die beiden
elektrischen Kontaktstellen in der Regel beabstandet
zueinander angeordnet. Beispielsweise sind die beiden
elektrischen Kontaktstellen durch einen Quersteg eines H- förmigen Abstandshalters, der weiter unten im Detail
beschrieben wird, voneinander getrennt.
Es ist möglich, dass das Gehäuse eine beliebige Anzahl an elektrischen Kontaktstellen, also zum Beispiel zwei oder mehr
Kontaktstellen, aufweist. Vorliegend sind Merkmale und
Ausführungsformen der Einfachheit halber häufig nur für eine elektrische Kontaktstelle beschrieben. Derartige
Ausführungsformen und Merkmale können bei allen elektrischen
Kontaktstellen des Gehäuses ausgebildet sein.
Umfasst das Gehäuse zwei elektrische Kontaktstellen, die direkt nebeneinander an ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet sind, so umfasst das Gehäuse bevorzugt weiterhin zwei Vertiefungen an der ersten Hauptfläche des Gehäuses. Hierbei ist bevorzugt jeweils eine Vertiefung neben einer elektrischen Kontaktstelle angeordnet. Insbesondere sind die zwei elektrischen Kontaktstellen bevorzugt mittig an der ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet. Umfasst das
Gehäuse eine Kavität, die von Seitenwänden rahmenartig umlaufen wird, wobei die erste Hauptfläche die Bodenfläche der Kavität ausbildet, so grenzt jede Vertiefung bevorzugt an eine Seitenwand an, die sich bevorzugt gegenüberliegen.
Es ist möglich, dass das Gehäuse eine beliebige Anzahl an Vertiefungen, also zum Beispiel zwei oder mehr Vertiefungen, aufweist. Vorliegend sind Merkmale und Ausführungsformen der Einfachheit halber häufig nur für eine Vertiefung
beschrieben. Derartige Ausführungsformen und Merkmale können bei allen Vertiefungen des Gehäuses ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse eine Haupterstreckungsrichtung auf. Die Vertiefungen grenzen bevorzugt an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden an, die jeweils quer zur Haupterstreckungsrichtung des Gehäuses verlaufen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses ist eine Bodenfläche der Vertiefung vertikal beabstandet zu einer Kontaktfläche der elektrischen Kontaktstelle angeordnet. Mit dem Begriff „vertikal beabstandet" ist insbesondere gemeint, dass die Bodenfläche der Vertiefung in einer vertikalen
Richtung einen Abstand zu der Kontaktfläche der elektrischen Kontaktstelle aufweist. Die vertikale Richtung steht hierbei senkrecht auf der Montagefläche des Gehäuses.
Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen der Bodenfläche der Vertiefung und der Kontaktfläche der elektrischen
Kontaktstelle einen Wert zwischen einschließlich 20
Mikrometer und einschließlich 200 Mikrometer, insbesondere ungefähr 50 Mikrometer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen H-förmigen Abstandshalter mit zwei Längsstegen, zwischen denen ein Quersteg angeordnet ist. Mit anderen
Worten formen die Längsstege und der Quersteg die Form des Buchstaben H aus. Der Quersteg verläuft bevorzugt zwischen den beiden elektrischen Kontaktstellen. Umfasst das Gehäuse eine Kavität, die von Seitenwänden rahmenartig umlaufen wird, wobei die erste Hauptfläche die Bodenfläche der Kavität ausbildet, so verlaufen die Längsstege besonders bevorzugt entlang gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses ist ein Spalt zwischen dem Quersteg und dem Längssteg des H-förmigen Abstandshalters ausgebildet. Besonders bevorzugt sind der Quersteg und der Längssteg hierbei durch den Spalt
vollständig voneinander getrennt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Gehäusekörper und einen Leiterrahmen. Der Leiterrahmen ist bevorzugt in den Gehäusekörper eingebettet, wobei
zumindest die Kontaktfläche der elektrischen Kontaktstelle an der ersten Hauptfläche des Gehäuses frei liegt.
Beispielsweise ist der Gehäusekörper durch Formen aus einem Gehäusematerial, wie einer Epoxid-Formmasse (EMC kurz für englisch: "Epoxy Mold Compound"), gebildet.
Der Leiterrahmen umfasst bevorzugt ein Metall oder ist aus einem Metall gebildet. Beispielsweise umfasst der
Leiterrahmen Kupfer oder ist aus Kupfer gebildet. Besonders bevorzugt umfasst der Leiterrahmen einen Kern, der aus Kupfer gebildet und mit einer Beschichtung versehen ist. Die
Beschichtung weist bevorzugt Silber auf oder ist aus Silber gebildet . Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses ist die Vertiefung in dem Gehäusekörper ausgebildet. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Vertiefung in dem Leiterrahmen
ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses ist die elektrische Kontaktstelle Teil des Leiterrahmens. Besonders bevorzugt ist die elektrische Kontaktstelle durch einen
Gelenksteg mit dem restlichen Leiterrahmen verbunden, wobei der Gelenksteg eine geringere Dicke aufweist, als die
elektrische Kontaktstelle. Beispielsweise weist der
Gelenksteg eine Dicke auf, die zwischen einschließlich dem 0,3-Fachen der Dicke der elektrischen Kontaktstelle und einschließlich dem 0,7-Fachen der Dicke der elektrischen Kontaktstelle liegt. Der Gelenksteg weist den Vorteil auf, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip, der auf der elektrischen Kontaktstelle befestigt ist, thermomechanisch entlastet wird. Insbesondere bei zyklischen thermischen
Belastungen des fertigen strahlungsemittierenden Bauelements ist der äußere Teil des Leiterahmens durch die Gelenkstege mit Vorteil von den elektrischen Kontaktstellen mechanisch weitgehend entkoppelt, so dass nur wenig mechanische Spannung an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf den
elektrischen Kontaktstellen übertragen wird.
Bevorzugt ist die Kontaktfläche der elektrischen
Kontaktstelle durch den Gehäusekörper begrenzt, besonders bevorzugt umlaufend. Beispielsweise schließt eine Oberfläche des Gehäusekörpers mit den Kontaktflächen bündig ab. Der Gehäusekörper umschließt hierbei die Kontaktflächen
beispielsweise in lateraler Richtung. Die laterale Richtung steht auf der vertikalen Richtung senkrecht. Die Kontaktfläche der elektrischen Kontaktstelle ist
besonders bevorzugt dazu vorgesehen, mittels eines Lots mit dem elektrischen Kontakt eines strahlungsemittierenden
Halbleiterchips mechanisch stabil und elektrisch leitend verbunden zu werden. Ist die Kontaktfläche der elektrischen Kontaktstelle durch den Gehäusekörper begrenzt, so verbleibt geschmolzenes Lot während des Lötprozesses besonders
bevorzugt auf den Kontaktflächen aufgrund der
unterschiedlichen Benetzungseigenschaften des Gehäusekörpers und der Kontaktfläche . Dies führt mit Vorteil zu einem robusten Lötprozess.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses weist der Leiterrahmen eine externe elektrische Anschlussstelle auf, die an der Montagefläche des Gehäuses frei liegt und eine Einbuchtung aufweist, die an einer Kante des Gehäuses angeordnet ist. Die Kante begrenzt hierbei die Montagefläche des Gehäuses. Die Einbuchtung an der Kante des Gehäuses ermöglicht es, mit Vorteil den Lötprozess zur Befestigung der externen elektrischen Anschlussstelle auf einem weiteren Element, wie beispielsweise einem Anschlussträger, zu
kontrollieren .
Das hier beschriebene Gehäuse ist dazu geeignet, bei einem Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden
Bauelements verwendet zu werden. Merkmale und
Ausführungsformen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem Gehäuse beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements wird ein Gehäuse bereitgestellt, wie bereits beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip auf der elektrischen Kontaktstelle befestigt. Der strahlungsemittierende
Halbleiterchip sendet im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer
Strahlungsaustrittsfläche aus. Beispielsweise handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip um einen
Leuchtdiodenchip .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine flüssige reflektierende Vergussmasse in die Vertiefung eingebracht, sodass die flüssige reflektierende Vergussmasse von der Vertiefung unter den strahlungsemittierenden
Halbleiterchip fließt. Bevorzugt ist die flüssige
reflektierende Vergussmasse diffus reflektierend ausgebildet. Mit dem Begriff „diffus reflektierend" ist insbesondere im Unterschied zu einem spekular reflektierenden Element
gemeint, dass das diffus reflektierende Element einfallende elektromagnetische Strahlung in viele verschiedene
Raumrichtungen reflektiert und nicht nur in einige wenige.
Beispielsweise umfasst die flüssige diffus reflektierende Vergussmasse ein Harz, wie etwa ein Silikon, in das diffus reflektierende Partikel eingebracht sind. Bei den diffus reflektierenden Partikeln handelt es sich beispielsweise um Titandioxidpartikel. Besonders bevorzugt erscheint die flüssige diffus reflektierende Vergussmasse weiß.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ragt eine rückseitige Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über die Vertiefungen. Auf diese Art und Weise kann die flüssige reflektierende Vergussmasse besonders gut unter den Halbleiterchip fließen. Während die flüssige reflektierende Vergussmasse unter den strahlungsemittierenden Halbleiterchip fließt, sinkt ein Niveau der flüssigen
reflektierenden Vergussmasse in der Vertiefung in der Regel, so dass ein Benetzungswinkel der flüssigen reflektierenden Vergussmasse an Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips abnimmt. Mit abnehmendem Benetzungswinkel nimmt auch das Bestreben der flüssigen reflektierenden
Vergussmasse ab, die Seitenflächen des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu benetzen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens fließt die flüssige reflektierende Vergussmasse aufgrund von Kapillarkräften ausgehend von der Vertiefung unter den strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Die
flüssige reflektierende Vergussmasse füllt die Vertiefung nach dem Einbringen bevorzugt zunächst vollständig aus.
Beispielweise wird die flüssige reflektierende Vergussmasse in die Vertiefung durch Dispensen eingebracht. Hierbei bildet sich beispielsweise ein Tropfen innerhalb der Vertiefung aus.
Die flüssige reflektierende Vergussmasse in der einen
Vertiefung dient bevorzugt als Reservoir für den
Befüllungsvorgang der ersten Hauptfläche des Gehäuses.
Ausgehend von der Vertiefung an der ersten Hauptfläche benetzt die flüssige reflektierende Vergussmasse den Bereich unterhalb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips, umfließt die elektrischen Kontakte und breitet sich weiter bis zur gegenüberliegenden Vertiefung aus. Umfasst das
Gehäuse eine Kavität, die von Seitenwänden rahmenartig umlaufen wird, wobei die erste Hauptfläche die Bodenfläche der Kavität ausbildet, so werden auch die Innenflächen der Seitenwände der Kavität in der Regel bis zu einer gewissen Höhe von der flüssigen reflektierenden Vergussmasse benetzt.
Besonders bevorzugt wird der strahlungsemittierende
Halbleiterchip auf der elektrischen Kontaktstelle befestigt bevor die flüssige reflektierende Vergussmasse in die
Vertiefung des Gehäuses eingebracht wird.
Gemäß einer Aus führungs form des Verfahrens weist das Gehäuse zwei elektrische Kontaktstellen auf, die direkt nebeneinander an der ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse weist hierbei außerdem bevorzugt zwei Vertiefungen in der ersten Hauptfläche auf, wobei jeweils eine Vertiefung neben einer elektrischen Kontaktstelle angeordnet ist.
Umfasst das Gehäuse eine Kavität, die von Seitenwänden rahmenartig umlaufen wird, wobei die erste Hauptfläche die Bodenfläche der Kavität ausbildet, grenzt jede Vertiefung bevorzugt an jeweils eine Seitenwand an.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist bei dieser Aus führungs form des Verfahrens besonders bevorzugt als Flip- Chip ausgebildet. Ein Flip-Chip weist in der Regel einen Träger mit einer ersten Hauptfläche auf, auf die eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer strahlungserzeugenden aktiven Zone epitaktisch gewachsen oder übertragen ist. Die Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem Arsenid- oder einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial . Arsenidverbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Arsen enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yAs mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1, während
Phosphidverbindungshalbleitermaterialien
Verbindungshalbleitermaterialien sind, die Phosphor enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1.
Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial .
Nitridverbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yN mit 0 < x <
1, 0 < y < 1 und x+y < 1.
Der Träger ist in der Regel durchlässig zumindest für die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung.
Beispielsweise weist der Träger eines der folgenden
Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Saphir, Siliziumcarbid. Der Träger weist eine zweite Hauptfläche auf, die der ersten Hauptfläche
gegenüberliegt. Die zweite Hauptfläche des Trägers bildet in der Regel teilweise die Strahlungsaustrittsfläche des
Halbleiterchips aus. Weiterhin bilden auch die Seitenflächen des Trägers in der Regel einen Teil der
Strahlungsaustrittsfläche des Flip-Chips aus. An der rückseitigen Hauptfläche des Flip-Chips sind in der Regel zwei elektrische Kontakte angeordnet, die zur elektrischen Kontaktierung des Flip-Chips vorgesehen sind. Besonders bevorzugt ist die rückseitige Hauptfläche des Flip-Chips verspiegelt .
Der Flip-Chip wird bevorzugt mit seinen zwei elektrischen Kontakten auf den elektrischen Kontaktstellen des Gehäuses befestigt, beispielsweise durch Löten.
Wird ein Gehäuse mit zwei elektrischen Kontaktstellen und zwei Vertiefungen in Kombination mit einem Flip-Chip verwendet, so zeichnet sich diese Ausführungsform des
Verfahrens insbesondere dadurch aus, dass die flüssige reflektierende Vergussmasse ausgehend von der Vertiefung, in die diese eingebracht wird, unter den Flip-Chip zu der gegenüberliegenden Vertiefung fließt. Seitenflächen des Flip- Chips bleiben hierbei in der Regel frei von der flüssigen reflektierenden Vergussmasse, so dass die Effizienz des fertigen strahlungsemittierenden Bauelements nicht aufgrund von Rückreflexionen vermindert ist.
Die Vertiefungen an der ersten Hauptfläche des Gehäuses ermöglichen es, mit Vorteil die gesamte Kavität bis zu einer gewissen Füllhöhe auf einfache Art und Weise mit der
flüssigen reflektierenden Vergussmasse zu füllen. Weiterhin bildet sich insbesondere in dem Bereich der Vertiefungen eine vergleichsweise dicke Schicht an flüssiger reflektierender Vergussmasse, die die Effizienz des fertigen
strahlungsemittierenden Bauelements mit Vorteil erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist der Quersteg des H-förmigen Abstandshalters abgerundete Ecken auf. Auf diese Art und Weise kann die flüssige reflektierende Vergussmasse besser unter den Halbleiterchip fließen.
Besonders bevorzugt sind Kanten der Vertiefung abgerundet ausgeführt. Auch dies erleichtert es der flüssigen
reflektierenden Vergussmasse, unter den Halbleiterchip zu fließen .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die flüssige reflektierende Vergussmasse zu einem festen Verguss ausgehärtet. Handelt es sich bei der flüssigen
reflektierenden Vergussmasse um eine flüssige diffus reflektierende Vergussmasse, so handelt es sich auch bei dem festen Verguss um einen diffus reflektierenden Verguss. Bei diesem Verfahrensschritt kann es sich um den letzten
Verfahrensschritt handeln.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein
strahlungsemittierendes Bauelement hergestellt werden. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen
Ausführungsformen und Merkmale können auch bei dem
strahlungsemittierenden Bauelement ausgebildet sein und umgekehrt .
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse zumindest eine elektrische Kontaktstelle, die an einer ersten
Hauptfläche des Gehäuses angeordnet ist, und zumindest eine Vertiefung in der ersten Hauptfläche des Gehäuses. Die
Vertiefung ist hierbei neben der elektrischen Kontaktstelle angeordnet .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das
strahlungsemittierende Bauelement einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit einem elektrischen Kontakt, der auf die elektrische Kontaktstelle des Gehäuses aufgebracht ist. Bevorzugt ist der elektrische Kontakt mittels eines Lots elektrisch leitend und mechanisch stabil auf dem elektrischen Kontakt befestigt. Bevorzugt handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip um einen Flip-Chip .
Die elektrische Kontaktstelle des Gehäuses befindet sich bevorzugt in der Mitte der ersten Hauptfläche des Gehäuses. Dementsprechend ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip besonders bevorzugt mittig an der ersten Hauptfläche des Gehäuses angeordnet.
Besonders bevorzugt ragt eine rückseitige Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über die Vertiefung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das
strahlungsemittierende Bauelement einen Verguss, der unter dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und in der
Vertiefung angeordnet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verguss um einen diffus reflektierenden Verguss. Bei dem diffus reflektierenden Verguss handelt es sich bevorzugt um ein Silikon, in das Titandioxidpartikel
eingebracht sind. Der Verguss bildet auf der Bodenfläche der Vertiefung bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 20 Mikrometer und einschließlich 1000 Mikrometer aus.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden
Bauelements umfasst das Gehäuse eine Kavität, die von
Seitenwänden rahmenartig umlaufen wird. Besonders bevorzugt ist eine Bodenfläche der Kavität des Gehäuses vollständig mit dem Verguss bedeckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements reicht der Verguss bis zu einer rückseitigen Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Gehäuse einen H-förmigen Abstandshalter mit zwei Längsstegen, zwischen denen ein Quersteg angeordnet ist. Der Quersteg verläuft hierbei bevorzugt zwischen den beiden elektrischen Kontaktstellen. Bei dieser Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements liegt der
strahlungsemittierende Halbleiterchip bevorzugt mit einer rückseitigen Hauptfläche auf mindestens einem Längssteg und/oder dem Quersteg auf. Auf dieser Art und Weise kann der Halbleiterchip besonders gut mit einem definierten Abstand zu der elektrischen Kontaktstelle befestigt werden.
Besonders bevorzugt ist ein Spalt zwischen dem Quersteg und dem Längssteg des H-förmigen Abstandshalters ausgebildet. Dieser wirkt beim Einbringen der flüssigen reflektierenden Vergussmasse und beim Umfließen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit Vorteil als Entlüftungsschlitz, sodass Luftblasen in dem Verguss mit Vorteil minimiert werden können. Außerdem kann die reflektierende Vergussmasse
besonders gut von einer Seite des Halbleiterchips unter diesem hindurch bis zur anderen Seite des Halbleiterchips fließen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das
strahlungsemittierende Bauelement ein Konversionselement, das elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten
Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten
Wellenlängenbereich verschieden ist. Eine Außenfläche des Konversionselements schließt besonders bevorzugt bündig mit dem Gehäuse ab, so dass eine ebene Fläche ausgebildet wird, die der Montagefläche des strahlungsemittierenden Bauelements gegenüberliegt. Das Konversionselement ist beispielsweise in der Kavität angeordnet. Beispielsweise füllt das
Konversionselement die Kavität vollständig aus.
Beispielsweise umfasst das Konversionselement eine Vergussmasse, wie ein Silikon, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind.
Das Gehäuse, das Verfahren zur Herstellung des
strahlungsemittierenden Bauelements und das
strahlungsemittierende Bauelement basieren insbesondere auf der im Folgenden beschriebenen Idee.
Der reflektierende Verguss auf der ersten Hauptfläche des Gehäuses erhöht die Effizienz des strahlungsemittierenden Bauelements, da der reflektierende Verguss in der Regel deutlich mehr elektromagnetische Strahlung des
Halbleiterchips reflektiert als Metalloberflächen des
Leiterrahmens oder die Oberflächen von Gehäusematerialien, aus denen der Gehäusekörper in der Regel gebildet ist.
Insbesondere ist es durch die Verwendung des beschriebenen Gehäuses mit der Vertiefung bei dem beschriebenen Verfahren mit Vorteil möglich, die Bodenkanten der Seitenwände, die umlaufend um die Kavität angeordnet sind, die Bereiche unter dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und die Bereiche an den Rändern des strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit dem Verguss auf einfache Art und Weise zu versehen, so dass die Effizienz des fertigen strahlungsemittierenden
Bauelements mit Vorteil erhöht ist. Eine Bedeckung der
Bodenkanten der Seitenwände umlaufend um die Kavität ist insbesondere häufig notwendig, da die Bodenkanten metallische Bereiche aufweisen, die beim Umformen des Leiterrahmens mit dem Gehäusekörper notwendig sind, aber die Effizienz des strahlungsemittierenden Bauelements verringern können.
Die Vertiefung an der ersten Hauptfläche des Gehäuses ermöglicht es weiterhin, an der ersten Hauptfläche des Gehäuses eine vergleichsweise dicke Schicht des
reflektierenden Vergusses anzuordnen. Die Vertiefung in der ersten Hauptfläche des Gehäuses hat den weiteren
vorteilhaften Effekt, dass beim Einbringen der flüssigen reflektierenden Vergussmasse die Seitenflächen des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips nur wenig oder gar nicht mit der flüssigen reflektierenden Vergussmasse benetzt werden .
Bei Verwendung eines Gehäuses ohne Vertiefung in der ersten Hauptfläche läuft die flüssige reflektierende Vergussmasse außerdem in der Regel an den Seitenflächen des
Halbleiterchips nach oben, so dass es zu einer verminderten Effizienz des strahlungsemittierenden Bauelements aufgrund von Rückreflexionen im strahlungsemittierenden Halbleiterchip kommt .
Das strahlungsemittierende Bauelement findet beispielsweise Einsatz bei Automobilanwendungen und
Displayhinterleuchtungen .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gehäuses, des Verfahrens zur Herstellung eines
strahlungsemittierenden Bauelements und des
strahlungsemittierenden Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 1 bis 7 wird ein Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert . Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 8 bis 13 wird ein Verfahren zur Herstellung eines
strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die schematischen Darstellungen der Figuren 14 und 15 zeigen ein strahlungsemittierendes Bauelement gemäß einem
Ausführungsbeispiel .
Die schematischen Darstellungen der Figuren 16 und 17 zeigen ein strahlungsemittierendes Bauelement gemäß jeweils einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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 zwingend als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Das Gehäuse 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 7 weist einen Gehäusekörper 2 auf, in den ein Leiterrahmen 3 eingebettet ist. Der Gehäusekörper 2 ist beispielsweise aus einer Epoxid-Formmasse gebildet, während der Leiterrahmen 3 ein Metall aufweist.
Das Gehäuse 1 weist eine erste Hauptfläche 6 auf, in der zwei Vertiefungen 7 angeordnet sind. Vorliegend weist das Gehäuse 1 Seitenwände 4 auf, die eine Kavität 5 rahmenartig
begrenzen. Die Seitenwände 4 weisen eine rechteckige Form auf. Die erste Hauptfläche 6 des Gehäuses 1 bildet eine
Bodenfläche der Kavität aus (Figur 1) . Die Vertiefungen 7 weisen hierbei die Form einer Wanne auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 7 gleich
ausgebildet. Insbesondere ist das Gehäuse gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt M ausgebildet.
Der Leiterrahmen 3 weist zwei elektrische Kontaktstellen 8 auf, deren Kontaktflächen 9 in Draufsicht in Figur 1 gezeigt sind. Die elektrischen Kontaktstellen 8 sind mittig in der Kavität 5 des Gehäuses 1 angeordnet. Seitlich von jeder elektrischen Kontaktstelle 8 ist eine Vertiefung 7 in der ersten Hauptfläche 6 des Gehäuses 1 eingebracht. Jede der Vertiefungen 7 grenzt an gegenüberliegende Seitenwände 4 des Gehäuses 1 an. Die Vertiefungen 7 weisen eine Bodenfläche 29 auf, die gegenüber der Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen vertikal beabstandet sind. Vorliegend ist die Bodenfläche 29 der Vertiefungen 7 zu einer Montagefläche 19 des Gehäuses 1 abgesenkt.
Außerdem umfasst der Gehäusekörper vorliegend einen H- förmigen Abstandshalter 10 mit zwei Längsstegen 11, zwischen denen ein Quersteg 12 angeordnet ist. Der Quersteg 12 verläuft hierbei zwischen den beiden elektrischen
Kontaktstellen 8. Die Längsstege 11 verlaufen entlang zweier gegenüberliegender Seitenwände 4. Die eingezeichnete H- förmige Fläche in der Draufsicht auf das Gehäuse 1 gemäß der Figur 5 verdeutlicht schematisch die Form des H-förmigen Abstandshalters 10.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die
Vertiefungen 7 in dem Gehäusekörper 2 ausgebildet. Die
Bodenkanten der Seitenwände 4 des Gehäusekörpers 2 umfassen weiterhin metallische Bereiche 13, die beim Umformen des Leiterrahmens 3 mit dem Gehäusekörper 2 aus
prozesstechnischen Gründen notwendig sind.
Zwischen dem Quersteg 12 und den beiden Längsstegen 11 des H- förmigen Abstandshalters 10 ist jeweils ein Spalt 14
angeordnet. Mit anderen Worten liegen Oberflächen des
Querstegs 12 und der Längsstege 11 in einer gemeinsamen
Ebene, während im Bereich der beiden Spalten 14 die
Oberfläche in Richtung der Bodenfläche der Kavität 6
abgesenkt ist. Weiterhin sind Ecken des Querstegs 12
abgerundet ausgebildet.
Die Figuren 2 und 3 zeigen schematische perspektivische
Ansichten des Leiterrahmens 3, der in den Gehäusekörper 2 eingebettet ist. Der Leiterrahmen 3 umfasst beispielsweise einen Kupferkern, der mit einer Silberbeschichtung versehen ist .
Figur 2 zeigt eine vorderseitige Hauptfläche des
Leiterrahmens 3 mit den Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8, während Figur 3 eine gegenüberliegende rückseitige Hauptfläche des Leiterrahmens 3 illustriert. Der Leiterrahmen 3 weist an der rückseitigen Hauptfläche externe elektrische Anschlussstellen 15 auf, die an einer
Montagefläche 18 des Gehäuses 1 frei liegen.
Jede elektrische Kontaktstelle 8 ist mit dem restlichen
Leiterrahmen 3 durch einen Gelenksteg 16 mechanisch
verbunden. Der Gelenksteg 16 weist eine geringere Dicke auf als die elektrische Kontaktstelle 8. Beispielsweise weist der Gelenksteg 16 ungefähr die Hälfte der Dicke der elektrischen Kontaktstelle 8 auf. Wie die Schnittansicht des Gehäuses 1 der Figur 4 zeigt, sind die elektrischen Kontaktstellen 8 derart in den Gehäusekörper 2 eingebettet, dass die Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8 durch den Gehäusekörper 2 begrenzt sind.
Der Quersteg 12 des H-förmigen Abstandshalters 10 ragt in einer vertikalen Richtung über die Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8 hinaus und bildet ein Podest 31 für einen zu montierenden strahlungsemittierenden
Halbleiterchip aus (siehe auch Figur 6) . Die Seitenwände 4, die die Kavität 5 umrahmen, weisen eine Schräge auf, um einen Reflektor für die elektromagnetische Strahlung eines
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 17 in der Kavität 5 auszubilden. Die Vertiefungen 7 sind in einer vertikalen Richtung beabstandet zu den Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8 angeordnet.
Figur 7 zeigt die Montagefläche 18 des Gehäuses 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die rückseitige Hauptfläche des Leiterrahmens 3, wie er anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben wurde, liegt teilweise an der Montagefläche 18 des Gehäuses 1 frei. Insbesondere liegen externe elektrische Anschlussstellen 15 an der Montagefläche 18 frei. Die
externen elektrischen Anschlussstellen 15 weisen weiterhin Einbuchtungen 19 auf, die an den Kanten 20 des Gehäuses 1 angeordnet sind. Die Einbuchtungen 19 sind zur Kontrolle eines Lötvorgangs vorgesehen, mit dem das Gehäuse 1 auf einem weiteren Element, wie beispielsweise einem Anschlussträger, zu einem späteren Zeitpunkt befestigt wird.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 8 bis 13 wird zunächst ein Gehäuse 1 bereitgestellt, wie es bereits anhand der Figuren 1 bis 7 beschrieben wurde (Figur 8) .
In einem nächsten Schritt wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 17, der als Flip-Chip ausgebildet ist, mit beiden elektrischen Kontakten 21 auf die Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8 mit einem Lot 22 befestigt.
Der Flip-Chip 17 ist in der schematischen Schnittdarstellung der Figur 10 gezeigt. Der Flip-Chip 17 weist einen Träger 23 auf, auf den eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 24 aufgebracht ist. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 24 weist eine aktive Zone 25 auf, die im Betrieb
elektromagnetische Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs erzeugt. An einer rückseitigen
Hauptfläche des Flip-Chips 17 sind zwei elektrische Kontakte 21 zur Bestromung des Flip-Chips 17 angeordnet.
Vorliegend basiert die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 24 und insbesondere die aktive Zone 25 auf einem
Nitridverbindungshalbleitermaterial, während der Träger 23 aus Saphir gebildet ist. Die aktive Zone 25 erzeugt im
Betrieb blaues Licht, das durch den Träger 23 ausgesandt wird .
Nachdem der strahlungsemittierende Halbleiterchip 17 auf den Kontaktflächen 9 befestigt wurde, wird eine flüssige
reflektierende Vergussmasse 26 in eine der Vertiefungen 7 des Gehäuses 1 eingebracht, beispielsweise durch Dispensen (Figur 11) . Bei der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 handelt es sich vorliegend um ein Silikon, in das
Titandioxidpartikel eingebracht sind. Die flüssige reflektierende Vergussmasse 26 ist vorliegend diffus
reflektierend ausgebildet.
Die flüssige reflektierende Vergussmasse 26 füllt die
Vertiefung 7 aus und bildet dort einen Tropfen aus. Die
Vertiefung 7 mit der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 dient als Reservoir für den Benetzungsprozess der ersten Hauptfläche 6 des Gehäuses 1. Ausgehend von der Vertiefung 7, in die die flüssige reflektierende Vergussmasse 26
eingebracht ist, fließt die reflektierende Vergussmasse 26 aufgrund von Kapillarkräften von der Vertiefung 7 unter den Flip-Chip 17 zu der gegenüberliegenden Vertiefung 7. Außerdem werden die Seitenwände 4 der Kavität 5 mit der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 benetzt.
Figur 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des
Gehäuses 1 während des Befüllungsvorgangs mit der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 entlang der Linie AA' der Figur 5, während Figur 13 eine schematische
Schnittdarstellung des Gehäuses 1 während des
Befüllungsvorgangs mit der flüssigen reflektierenden
Vergussmasse 26 entlang der Linie BB ' der Figur 5 zeigt.
Die flüssige reflektierende Vergussmasse 26 kriecht aufgrund von Kapillarkräften unter den strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 17 und umschließt das Lot 22, mit dem der strahlungsemittierende Halbleiterchip 17 auf den
Kontaktflächen 9 der elektrischen Kontaktstellen 8 befestigt ist (Figur 12) . Außerdem fließt die flüssige reflektierende Vergussmasse 26 aufgrund der Oberflächenspannung an den
Seitenwänden 4 der Kavität 5 hoch und bildet dadurch eine Mulde in der Mitte der ersten Hauptfläche 6 des Gehäuses 1 aus. Da die Vertiefung 7 jedoch mit der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 gefüllt ist, entsteht auch in diesem Bereich eine vergleichsweise dicke, gut reflektierende Schicht der flüssigen reflektierenden Vergussmasse 26 (Figur 13) .
Die flüssige reflektierende Vergussmasse 26 wird zu einem festen reflektierenden Verguss 27 ausgehärtet (nicht
dargestellt) .
Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 14 und 15 umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Gehäusekörper 2, in den ein Leiterrahmen 3 eingebracht ist. Das Gehäuse 1 wurde beispielsweise anhand der Figuren 1 bis 7 bereits beschrieben. Der
strahlungsemittierende Halbleiterchip 17, der vorliegend als Flip-Chip 17 ausgebildet ist, ist mit zwei rückseitigen elektrischen Kontakten 21 durch ein Lot 22 mit jeweils einer Kontaktfläche 9 einer elektrischen Kontaktstelle 8 elektrisch leitend und mechanisch stabil verbunden (Figur 14) .
Das Gehäuse 1 weist eine erste Hauptfläche 6 auf, in die zwei Vertiefungen 7 eingebracht sind. Vorliegend weist das Gehäuse 1 eine Kavität 5 auf, die von Seitenwänden 4 rahmenartig umschlossen ist. Die erste Hauptfläche 6 des Gehäuses umfasst eine Bodenfläche 6 der Kavität 5.
Die Vertiefungen 7 sind mit einem reflektierenden Verguss 27 vollständig gefüllt, der sich bis unter eine rückseitige Hauptfläche 30 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 17 erstreckt. Der reflektierende Verguss 27 reicht bis zu einer rückseitigen Hauptfläche 30 des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 17. Zwischen den elektrischen Kontaktstellen 8 weist das Gehäuse 1 einen H-förmigen Abstandshalter 10 auf, auf dem der strahlungsemittierende Halbleiterchip 17
aufsitzt. Vorliegend ist der H-förmige Abstandshalter 10 Teil des Gehäusekörpers 2.
Wie Figur 15 zeigt, sind auch metallische Bereiche 13 der Bodenkanten der Seitenwände 4 der Kavität 5, die beim
Umformen des Leiterrahmens 3 mit dem Gehäusekörper 2
notwendig sind, vollständig von dem reflektierenden Verguss 27 bedeckt.
Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 16 weist im Vergleich zu dem strahlungsemittierenden Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 14 und 15 zusätzlich ein Konversionselement 28 auf, das elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die von dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip 17 ausgesandt wird, in elektromagnetische Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereichs umwandelt.
Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 17 weist im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 14 und 15 ein Gehäuse 1 auf, bei dem die Vertiefungen 7 in den Leiterrahmen 3 eingebracht sind .
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.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Gehäusekörper
3 Leiterrahmen
4 Seitenwand
5 Kavität
6 erste Hauptfläche des Gehäuses
7 Vertiefung
8 elektrische Kontaktstelle
9 Kontaktfläche
10 H-förmiger Abstandshalter
11 Längssteg
12 Quersteg
13 metallische Bereiche
14 Spalt
15 externe elektrische Anschlussstelle
16 Gelenksteg
17 Halbleiterchip
18 Montagefläche
19 Einbuchtung
20 Kante
21 elektrischer Kontakt
22 Lot
23 Träger
24 epitaktische Halbleiterschichtenfolge
25 aktive Zone
26 flüssige reflektierenden Vergussmasse
27 fester reflektierender Verguss
28 Konversionselement
29 Bodenfläche der Vertiefung
30 rückseitige Hauptfläche
31 Podest M Mittelpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse (1) für ein strahlungsemittierendes Bauelement mit :
- zumindest einer elektrischen Kontaktstelle (8), die an einer ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (1) angeordnet ist, und
- zumindest einer Vertiefung (7) in der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5), die neben der elektrischen
Kontaktstelle (8) angeordnet ist.
2. Gehäuse nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die erste Hauptfläche (6) von Seitenwänden (4) rahmenartig umlaufen ist, so dass eine Kavität (5)
ausgebildet ist, wobei die erste Hauptfläche (6) des Gehäuses (1) eine Bodenfläche der Kavität umfasst oder ausbildet.
3. Gehäuse (1) nach einem der obigen Ansprüche, umfassend:
- zwei elektrische Kontaktstellen (8), die direkt
nebeneinander an der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5) angeordnet sind, und
- zwei Vertiefungen (7) an der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5), wobei
- neben jeder elektrischen Kontaktstelle eine der
Vertiefungen angeordnet ist.
4. Gehäuse (1) nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem eine Bodenfläche (29) der Vertiefung (7) vertikal beabstandet zu einer Kontaktfläche (9) der elektrischen
Kontaktstelle angeordnet ist.
5. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, mit: - einem H-förmigen Abstandshalter (10) umfassend zwei
Längsstege (11), zwischen denen ein Quersteg (12) angeordnet ist, wobei
- der Quersteg (12) zwischen den beiden elektrischen
Kontaktstellen (8) verläuft.
6. Gehäuse (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
- die erste Hauptfläche (6) von Seitenwänden (4) rahmenartig umlaufen ist, so dass eine Kavität (5) ausgebildet ist, wobei die erste Hauptfläche (6) des Gehäuses (1) eine Bodenfläche der Kavität ausbildet oder umfasst, und
- die Längsstege (11) entlang gegenüberliegenden Seitenwänden (4) verlaufen.
7. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
bei dem ein Spalt (14) zwischen dem Quersteg (12) und dem Längssteg (11) ausgebildet ist.
8. Gehäuse (1) nach einem der obigen Ansprüche,
das einen Gehäusekörper (2) und einen Leiterrahmen (3) umfasst, der in den Gehäusekörper (2) eingebettet ist, wobei eine Kontaktfläche (9) der elektrischen Kontaktstelle (9) an der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5) freiliegt.
9. Gehäuse (1) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem zumindest eine der Vertiefungen (7) in dem
Gehäusekörper (2) ausgebildet ist.
10. Gehäuse (1) nach Anspruch 8 oder 9,
bei dem zumindest eine der Vertiefungen (7) in dem
Leiterrahmen (3) ausgebildet ist.
11. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die elektrische Kontaktstelle (8) durch einen
Gelenksteg (16) mit dem restlichen Leiterrahmen (3) verbunden ist, wobei der Gelenksteg (16) eine geringere Dicke aufweist als die elektrische Kontaktstelle (8) .
12. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
bei dem die Kontaktflächen (9) der elektrischen Kontaktstelle (8) durch den Gehäusekörper (2) begrenzt sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Gehäuses (1) nach einem der obigen Ansprüche,
- Befestigen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (17) auf der elektrischen Kontaktstelle (8), wobei eine rückseitige Hauptfläche des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (17) über die Vertiefung (7) ragt,
- Einbringen einer flüssigen reflektierenden Vergussmasse (26) in die Vertiefung (7), so dass die flüssige
reflektierende Vergussmasse (26) von der Vertiefung (7) unter den Halbleiterchip (17) fließt.
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die flüssige reflektierende Vergussmasse (26)
aufgrund von Kapillarkräften ausgehend von der Vertiefung (7) unter den Halbleiterchip (17) fließt.
15. Strahlungsemittierendes Bauelement mit:
- einem Gehäuse (1) umfassend zumindest eine elektrische Kontaktstelle (8), die an einer ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5) angeordnet ist und zumindest einer Vertiefung (7) in der ersten Hauptfläche (6) des Gehäuses (5), die neben der elektrischen Kontaktstelle (8) angeordnet ist, - einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (17) mit einem elektrischen Kontakt (21), der auf die elektrische
Kontaktstelle (8) aufgebracht ist, und
- einem reflektierenden Verguss (27), der unter dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip (17) und in der
Vertiefung (7) angeordnet ist, wobei
- eine rückseitige Hauptfläche (30) des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips (17) über die
Vertiefung (7) ragt.
16. Strahlungsemittierendes Bauelement nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem der reflektierende Verguss (27) bis zu der
rückseitigen Hauptfläche (30) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (17) reicht.
17. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der
Ansprüche 15 oder 16, bei dem
- das Gehäuse (1) einen H-förmigen Abstandshalter (10) mit zwei Längsstegen (11), zwischen denen ein Quersteg (12) angeordnet ist, umfasst, wobei der Quersteg (12) zwischen den beiden elektrischen Kontaktstellen (8) verläuft, und
- der strahlungsemittierende Halbleiterchip (17) mit der rückseitigen Hauptfläche (30) auf zumindest einem Längssteg und/oder dem Quersteg (12) aufliegt.
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