WO2021073974A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl von halbleiterbauelementen, halbleiterbauelement und halbleiterbauteil mit einem solchen halbleiterbauelement - Google Patents

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    • H01L2224/811—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector the bump connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/81101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector the bump connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a bump connector, e.g. provided in an insulating plate member
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    • H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Definitions

  • SEMICONDUCTOR COMPONENTS SEMICONDUCTOR COMPONENTS AND SEMICONDUCTOR COMPONENTS WITH SUCH A SEMICONDUCTOR COMPONENT
  • a method for producing a multiplicity of semiconductor components, a semiconductor component and a semiconductor component with such a semiconductor component are specified.
  • One problem to be solved consists in specifying a semiconductor component which can be manufactured in a particularly simple manner.
  • Another object to be solved consists in specifying a corresponding method and specifying a semiconductor component with a correspondingly manufactured semiconductor component.
  • Semiconductor components are, for example, optoelectronic components which each have at least one optoelectronic semiconductor chip which is provided for the emission and / or for the detection of electromagnetic radiation.
  • the semiconductor chips can be light-emitting diode chips.
  • a carrier is first provided which has a plurality of first openings and a plurality of second openings which each extend completely through the carrier.
  • the carrier comprises a multiplicity of openings or holes - the first and the second perforations.
  • the Breakthroughs extend in particular in a vertical direction that is transverse or perpendicular to a
  • the main direction of extent of the carrier runs completely through the carrier.
  • a first opening and a second opening are arranged relatively close to one another. Such a pair of a first opening and a second opening is then spaced apart by a greater distance than between the two openings of the pair to form a similar pair of a first opening and a second opening.
  • a multiplicity of such pairs each having a first opening and a second opening, can be arranged in the carrier.
  • the pairs of openings can, for example, be distributed over the carrier in a regular manner.
  • the pairs of openings are each arranged at the grid points of a regular two-dimensional grid, for example a rectangular grid.
  • the first and second openings each have a cross-sectional area parallel to the main plane of extent of the carrier, which is small compared to the cross-sectional area of the entire carrier.
  • the openings are produced during the production of the carrier by, for example, providing structures for producing the openings in a corresponding shape for the carrier. Furthermore, it is possible that initially a carrier is provided without openings and the openings are subsequently produced in the material of the carrier, for example by cutting or punching.
  • the carrier can in particular perform an optical function in the semiconductor components to be produced.
  • the carrier can be designed to be reflective and can be provided for reflecting electromagnetic radiation generated in the semiconductor component or electromagnetic radiation to be detected.
  • the carrier for example to increase a contrast, is designed to be radiation-absorbing, in particular black.
  • the first openings and the second openings are filled with a connection material.
  • a connection material is introduced into the openings.
  • the connection material is, in particular, an electrically conductive material.
  • the connection material can be a solder material or an electrically conductive adhesive.
  • the connection material can be introduced into the openings, for example, by methods such as screen printing, stencil printing, dispensing.
  • the openings can, for example, be partially or completely filled with the connection material.
  • a multiplicity of semiconductor chips are applied to the carrier, with at least some of the multiplicity of semiconductor chips, in particular each semiconductor chip, covering a first opening and a second opening.
  • the semiconductor chips are applied to the carrier in such a way that first and second openings, for example a pair with first and second openings, are covered by the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can completely have the associated openings cover. That is, in lateral or lateral directions that run parallel to the main direction of extent of the carrier, the semiconductor chip completely covers the associated first and second openings on the side of the carrier on which it is applied to the carrier.
  • the semiconductor chip covers exactly one pair of a first and a second opening. It is also possible for the semiconductor chip to cover two or more pairs of first and second openings.
  • each semiconductor chip has at least two connection points on its side facing the carrier.
  • Each of the connection points is arranged in such a way that it can or does come into contact with the connection material in one of the openings or in precisely one of the openings.
  • connection points are, for example, in contact with the connection material of a first opening and the second of the connection points is in contact with the connection material in the second opening. In this way, the semiconductor chip can be contacted via the connection material in the openings in the finished semiconductor component.
  • the semiconductor chips used here are, in particular, surface-mountable semiconductor chips which, for example, can be contacted on their underside.
  • the semiconductor chips can be so-called sapphire flip chips.
  • Sapphire flip chips include part one sapphire Growth substrate on which a semiconductor body of the chip is grown epitaxially. The connection points of the semiconductor chip are located on an underside of the which faces away from the sapphire growth substrate
  • an electrically conductive connection is established between at least some of the plurality of semiconductor chips, in particular between each of the semiconductor chips, and the connection material in the covered first openings and the covered second openings.
  • the electrically conductive connection can be made, for example, by arranging and pressing the semiconductor chips onto the carrier.
  • a mechanical connection can be produced between the carrier and the semiconductor chip, which connection is mediated by the connection material.
  • the mechanical connection between the semiconductor chip and the carrier can be free of any further connection means. That is to say, it is possible, in particular, for no further connection means to be arranged between the carrier and the semiconductor chip apart from the connection material.
  • separation into a plurality of semiconductor components takes place, each semiconductor component comprising at least one semiconductor chip, which can be electrically contacted via the connection material from the side facing away from the semiconductor chip.
  • the arrangement which for example comprises a carrier with connection material in the openings as well as the semiconductor chips, is separated into several surface-mountable semiconductor components by singling, for example cutting or sawing, each of which is on the side facing away from the semiconductor chips via the connection material in the openings are contactable.
  • each semiconductor component can comprise exactly one semiconductor chip or two or more semiconductor chips, which can each be electrically contacted from the underside of the carrier via the covered openings.
  • the method comprises the following steps:
  • each semiconductor component comprising at least one semiconductor chip, which can be electrically contacted via the connection material from the side facing away from the semiconductor chip.
  • the method can in particular be carried out with the method steps in the sequence of the method steps specified here.
  • the method described here is based, among other things, on the following considerations.
  • the method described here enables the selection of a carrier which can be adapted particularly well to the semiconductor chips used with regard to the optical, chemical, thermal and mechanical properties.
  • Carrier materials can be selected that are, for example, cheaper than ceramic substrates and chemically more stable than, for example, silver-coated copper leadframes.
  • a carrier can be selected which has, for example, a high optical reflectivity, a high chemical stability to corrosive gases and a thermal expansion coefficient which is matched to the thermal expansion coefficient of the semiconductor chips. Furthermore, by covering the openings with connection material with the semiconductor chips, it can be ensured that side surfaces of the semiconductor chips are not soiled with the connection material. Overall, mechanically and chemically particularly stable Semiconductor components are produced which have improved optical properties.
  • the carrier is fastened to an auxiliary carrier, in particular after the first openings and the second openings have been produced, which auxiliary carrier is removed after the separation into the plurality of semiconductor components.
  • the auxiliary carrier which is fastened to the underside of the carrier facing away from the semiconductor chips, can form a leakage contactor for the connection material.
  • the auxiliary carrier is preferably not severed. If the auxiliary carrier is, for example, a film, separation into individual semiconductor components can be facilitated by expanding the film in lateral directions.
  • the carrier is a film, in particular a light-reflecting film.
  • the carrier is formed with a transparent organic or inorganic matrix material in which particles of a reflective filler, for example titanium dioxide, are embedded.
  • the matrix material of the film is preferably particularly resistant to UV radiation and blue light.
  • the matrix material of the film contains silicone or is a silicone.
  • the carrier can have a reflectivity, for example of at least 85%, in particular of at least 90%, for visible light, for example at a wavelength of 450 nm.
  • a potting is applied over all semiconductor chips, which is in places in direct contact with the semiconductor chips and the carrier, the singulation taking place through the potting.
  • the encapsulation can, for example, comprise a matrix material into which radiation-scattering and / or radiation-converting particles are introduced.
  • the encapsulation can in this way comprise a conversion material which is set up to convert electromagnetic radiation of a first wavelength range into low-energy electromagnetic radiation of a second wavelength range.
  • the encapsulation is applied over the entire surface of the side of the carrier on which the semiconductor chips are also arranged, and the encapsulation there covers both the carrier and the semiconductor chips. After the separation, the potting can be flush with the side surfaces of the support bodies produced from the carrier produced by the separation.
  • a semiconductor component is also specified.
  • the semiconductor component described here can in particular be produced by a method described here. All Features disclosed for the semiconductor component are therefore also disclosed for the method, and vice versa.
  • the semiconductor component comprises a carrier body with a first opening and a second opening.
  • the carrier body emerges from the carrier described here in particular by separating it.
  • the first and second openings extend completely through the carrier body in a vertical direction, perpendicularly or transversely to the main direction of extent of the semiconductor component.
  • the carrier body is designed, for example, in the shape of a cuboid. That is, it comprises main surfaces on the top and bottom, which are plane-parallel within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the main surfaces are connected to one another by side surfaces which run transversely or perpendicularly to the main surfaces.
  • the carrier body is preferably a film.
  • the semiconductor component comprises an electrically conductive connection material in the first opening and in the second opening.
  • the electrically conductive connection material can be, for example, a solder material or an electrically conductive adhesive.
  • the semiconductor component comprises a semiconductor chip on an upper side of the carrier body, which in particular completely covers the first opening and the second opening and the one with the connection material is electrically connected.
  • the semiconductor chip preferably projects completely over the openings in lateral directions, so that these are completely covered.
  • the semiconductor chip is in particular a radiation-emitting semiconductor chip, such as a light-emitting diode, for example.
  • the semiconductor component comprises a first connection point on the side of the connection material facing away from the semiconductor chip in the first opening. That is, the connection material in the first opening can be electrically contacted from the side facing away from the semiconductor chip and in this way forms a connection point for the semiconductor component.
  • the semiconductor component comprises a second connection point on the side of the connection material facing away from the semiconductor chip in the second opening. That is to say, the semiconductor component can also be contacted in an electrically conductive manner via the second connection point, which is formed by an outer surface of the connection material in the second opening. In this way, the semiconductor component is designed to be surface-mountable.
  • the carrier body protrudes laterally beyond the semiconductor chip. That is to say, the semiconductor chip does not end flush with the carrier body at the side, but rather the carrier body protrudes beyond the semiconductor chip. If, for example, the carrier body is embodied in a radiation-reflecting manner, the semiconductor chip is also laterally removed Exiting electromagnetic radiation is reflected on the carrier body and is available, for example, for lighting. This increases the efficiency of the
  • the carrier body supplements a mirror that can be present on the underside of the semiconductor chip. This improves the light yield of the semiconductor component.
  • the cross-sectional area in a plane parallel to the main plane of extent of the semiconductor component of the carrier body is at least 1.5 times larger than the cross-sectional area of all semiconductor chips of the semiconductor component.
  • the cross-sectional area of the carrier body is at least twice as large as the sum of the cross-sectional areas of all semiconductor chips of the semiconductor component.
  • a semiconductor component is specified with a carrier body with a first opening and a second opening, an electrically conductive connection material in the first opening and in the second opening, a semiconductor chip on an upper side of the carrier body, the first opening and the second Covered opening, and which is electrically conductively connected to the connection material, a first connection point on the side of the connection material facing away from the semiconductor chip in the first opening, and a second connection point on the side of the connection material facing away from the semiconductor chip in the second opening, the carrier body protruding laterally beyond the semiconductor chip.
  • connection material is a solder material or an electrically conductive adhesive.
  • the connection material can be introduced into the openings of the carrier using methods customary in semiconductor production, such as printing, dosing, loading or reballing, as paste, pre-forms, balls and the like.
  • the semiconductor component comprises a potting body which ends flush with the side of the carrier body, which covers the semiconductor chip and is in places in direct contact with the semiconductor chip and the carrier body.
  • the potting body emerges from the potting described here, for example, by separating it.
  • the carrier body has traces of a singulation method on side surfaces.
  • the traces of the separation process can be grooves, such as saw grooves, for example.
  • the potting body has traces of a singulation method on side surfaces.
  • the tracks can be, for example, grooves, such as saw grooves.
  • a semiconductor component is also specified.
  • the semiconductor component comprises a semiconductor component described here or a plurality of semiconductor components described here. All the features that are disclosed for the semiconductor component are thus also disclosed for the semiconductor component.
  • the semiconductor component further comprises a housing, which the
  • the housing can be, for example, a plastic material which can surround the semiconductor component on the side like a frame.
  • the semiconductor component comprises a connection carrier which is electrically conductively connected to the semiconductor component via the first connection point and the second connection point, the connection carrier having a first contact point via which contact can be made with the semiconductor component, and the connection carrier has a second contact point has, via which the semiconductor component can be contacted.
  • connection carrier can be, for example, a printed circuit board, a metal core board or a lead frame.
  • the connection carrier can, for example, also be in direct contact with the housing.
  • the semiconductor component can be mounted on a connection carrier and / or in a housing in the manner of a conventional semiconductor chip instead of the semiconductor chip.
  • This enables the semiconductor component to be used in many designs that have already been used, the semiconductor component being compared to a simple semiconductor chip has improved optical, chemical and mechanical properties.
  • connection material connects the semiconductor component and the connection carrier to one another in an electrically conductive and mechanical manner.
  • the connection material can in particular be a solder material. The solder material is melted again by using a flux when mounting the semiconductor component on the connection carrier. In other words, the semiconductor component brings with it the connection material required for the connection. In particular, because of the carrier body between the connection points and the semiconductor chip, the connection material cannot creep on side surfaces of the semiconductor chip.
  • 6A, 6B are exemplary embodiments of the method described here explained in more detail.
  • FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D are exemplary embodiments from here described semiconductor components and semiconductor components described here explained in more detail.
  • FIGS. 1A and 1B show a schematic plan view of the carrier 1, and FIG. 1B shows a schematic sectional illustration, for example along the section line AA '.
  • the carrier 1 is formed, for example, by a reflective film in which a white filler such as titanium dioxide is incorporated into an organic matrix material such as silicone.
  • first openings 11 and second openings 12 are produced in the carrier 1.
  • the openings can be produced, for example, by a punching process.
  • first openings 11 and the second openings 12 are produced at points provided for contacts of the semiconductor chips to be applied later.
  • first openings 11 and second openings 12 can be arranged in pairs at the grid points of a regular rectangular grid.
  • the first openings 11 and the second openings 12 completely penetrate the carrier 1 in a vertical direction, perpendicular to the main extension plane of the carrier 1, see FIG. 1B.
  • the carrier 1 is applied to an auxiliary carrier 2, which is, for example, a tensioned film. It can be applied, for example, by lamination.
  • connection material 3 is introduced into the first openings 11 and the second openings 12.
  • connection material is introduced by printing, dosing, loading or reballing or other suitable methods.
  • the connection material is, for example, a solder material that can be in the form of solder paste, preforms, solder balls or in another suitable form.
  • connection material 3 is an electrically conductive adhesive.
  • the connection material 3 can, for example, be introduced in such a way that it fills the openings at least to 50% of their volume or completely.
  • semiconductor chips 4 are applied over the first openings 11 and second openings 12 and thus over the connection material 3.
  • the semiconductor chips 4 it is possible for the semiconductor chips 4 to be fixed on the carrier and the connection material if necessary after prior remelting and curing, electrically conductively connected to the chips becomes.
  • the connection material if it is, for example, a solder material, is remelted before the chips are applied and the chips are placed on before the connection material hardens.
  • the semiconductor chips are subsequently electrically conductively and mechanically connected to the carrier 1.
  • the method can include a subsequent method step, FIGS. 5A and 5B, in which a potting 5 is applied to the carrier and over all semiconductor chips.
  • the potting 5 can comprise a conversion material 51, for example.
  • separation takes place along separation tracks 6 in order to produce individual semiconductor components 100 which are still jointly arranged on auxiliary carrier 2.
  • the carrier 1 results in a multiplicity of carrier bodies 10, with precisely one carrier body being assigned to each semiconductor component.
  • the isolation from the encapsulation results in a multiplicity of encapsulation bodies 50, with precisely one encapsulation body 50 being assigned to each semiconductor component.
  • the semiconductor component comprises a carrier body 10 which is formed, for example, by a reflective film.
  • a first opening 11 and a second opening 12 are located in the carrier body 10 arranged, which are filled with the connection material 3 and completely covered by the semiconductor chip 4.
  • the connection material 3 forms a first connection point 31 and a second connection point 32 in the first opening 11 and in the second opening 12, respectively, on the underside of the semiconductor component 100.
  • the potting body 50 in which a conversion material 51 can be introduced, covers the semiconductor chip 4 and the carrier body 10 on its upper side and ends flush with the carrier body 10 at the side.
  • the semiconductor component comprises a housing 7 which laterally surrounds the semiconductor chip 4 and, for example, is designed to be radiation-reflecting.
  • the housing 7 delimits a cavity in which the semiconductor chip 4 is arranged, which cavity can be filled with an encapsulation material 8, for example a transparent plastic material.
  • the underside of the semiconductor component is formed by the underside of the carrier body 10 with the exposed connection points 31, 32.
  • the semiconductor component is a so-called chip size package, in which the lateral dimensions are mainly determined by the size of the semiconductor chip 4 or the lateral extent of the carrier body 10.
  • the semiconductor component comprises a connection carrier 9 which for example has an electrically insulating base body 94.
  • a first contact point 91, a second contact point 92 and a thermal contact point 93 are applied on the underside, via which the semiconductor component 100 can be electrically and thermally contacted.
  • the contact points are electrically conductively connected to contact pads 95 on the top side facing the semiconductor component, for example via vias (not shown).
  • the base body 94 can be formed, for example, with a ceramic material.
  • the side of the semiconductor component of the semiconductor component of FIG. 7C is surrounded by a housing 7, which can be formed, for example, by a potting material filled with reflective particles.
  • a lens-shaped encapsulation 8 can be arranged on the upper side.
  • a first contact point 91 and a second contact point 92 of a connection carrier are formed, for example, by a leadframe that is embedded in the housing 7.
  • a reflective encapsulation 71 can laterally surround the semiconductor component 100 in the cavity of the housing 7.
  • the edges on the upper side of the carrier body 10 serve as stop edges for the potting 71.
  • inexpensive, for example silver-coated, copper lead frames can be used as connection carriers 9, which are completely covered with the potting and thus protected from corrosion.
  • the cavity of the housing 7 can be filled with the encapsulation 8, which in the exemplary embodiment in FIG.
  • 7D is optionally arched in the shape of a lens.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments by the description thereof. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly included in the claims

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Abstract

Es wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit den folgenden Schritten angegeben: - Bereitstellen eines Trägers (1) mit einer Vielzahl erster Durchbrüche (11) und zweiter Durchbrüche (12), die sich jeweils vollständig durch den Träger (1) erstrecken, - Füllen der ersten Durchbrüche (11) und der zweiten Durchbrüche (12) mit einem Anschlussmaterial (3), - Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterchips (4) auf den Träger (1), wobei zumindest manche der Vielzahl von Halbleiterchips (4) einen ersten Durchbruch (11) und einen zweiten Durchbruch (12) überdecken, - Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zumindest manchen der Vielzahl von Halbleiterchips (4) und dem Anschlussmaterial (3) in den überdeckten ersten Durchbrüchen (11) und in den überdeckten zweiten Durchbrüchen (12), - Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (100), wobei jedes Halbleiterbauelement (100) zumindest einen Halbleiterchip (4) umfasst, der über das Anschlussmaterial (3) von der dem Halbleiterchip (4) her abgewandten Seite elektrisch kontaktierbar ist.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VIELZAHL VON
HALBLEITERBAUELEMENTEN, HALBLEITERBAUELEMENT UND HALBLEITERBAUTEIL MIT EINEM SOLCHEN HALBLEITERBAUELEMENT
Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen, ein Halbleiterbauelement sowie ein Halbleiterbauteil mit einem solchen Halbleiterbauelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauelement anzugeben, das besonders einfach hergestellt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein entsprechendes Verfahren anzugeben sowie ein Halbleiterbauteil mit einem entsprechend hergestellten Halbleiterbauelement anzugeben.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen angegeben. Bei den
Halbleiterbauelementen handelt es sich beispielsweise um optoelektronische Bauelemente, die jeweils zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip aufweisen, der zur Emission und/oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Insbesondere kann es sich bei den Halbleiterchips um Leuchtdiodenchips handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein Träger bereitgestellt, der eine Vielzahl erster Durchbrüche und eine Vielzahl zweiter Durchbrüche aufweist, die sich jeweils vollständig durch den Träger erstrecken. Mit anderen Worten umfasst der Träger eine Vielzahl von Öffnungen oder Löcher - die ersten und die zweiten Durchbrüche. Die Durchbrüche erstrecken sich insbesondere in einer vertikalen Richtung, die quer oder senkrecht zu einer
Haupterstreckungsrichtung des Trägers verläuft, vollständig durch den Träger. Beispielsweise sind jeweils ein erster Durchbruch und ein zweiter Durchbruch relativ nah zueinander angeordnet. Ein solches Paar aus einem ersten Durchbruch und einem zweiten Durchbruch ist dann mit einem größeren Abstand als zwischen den beiden Durchbrüchen des Paares zu einem gleichartigen Paar aus erstem Durchbruch und zweiten Durchbruch beabstandet.
Im Träger kann insbesondere eine Vielzahl solcher Paare, die jeweils einen ersten Durchbruch und einen zweiten Durchbruch aufweisen, angeordnet sein. Die Paare von Durchbrüchen können beispielsweise in regelmäßiger Weise über den Träger verteilt sein. Beispielsweise sind die Paare von Durchbrüchen jeweils an den Gitterpunkten eines regelmäßigen zweidimensionalen Gitters, zum Beispiel eines Rechteckgitters angeordnet. Die ersten und zweiten Durchbrüche weisen jeweils eine Querschnittsfläche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers auf, die klein ist gegen die Querschnittsfläche des gesamten Trägers.
Beim Bereitstellen des Trägers ist es möglich, dass die Durchbrüche bereits bei der Herstellung des Trägers erzeugt werden, indem beispielsweise in einer entsprechenden Form für den Träger Strukturen zum Erzeugen der Durchbrüche vorgesehen sind. Ferner ist es möglich, dass zunächst ein Träger ohne Durchbrüche bereitgestellt wird und die Durchbrüche nachfolgend im Material des Trägers, zum Beispiel durch Schneiden oder Stanzen erzeugt werden. Der Träger kann in den herzustellenden Halbleiterbauelementen insbesondere eine optische Funktion wahrnehmen. So kann der Träger beispielsweise reflektierend ausgebildet sein und zur Reflektion von im Halbleiterbauelement erzeugter elektromagnetischer Strahlung oder zu detektierende elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, dass der Träger, beispielsweise zur Erhöhung eines Kontrasts, strahlungsabsorbierend, insbesondere schwarz ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Füllen der ersten Durchbrüche und der zweiten Durchbrüche mit einem Anschlussmaterial. Das heißt, in die Durchbrüche wird ein Anschlussmaterial eingebracht. Bei dem Anschlussmaterial handelt es sich um ein insbesondere elektrisch leitendes Material. Beispielsweise kann es sich bei dem Anschlussmaterial um ein Lotmaterial oder einen elektrisch leitenden Klebstoff handeln. Das Anschlussmaterial kann beispielsweise durch Verfahren wie Siebdruck, Schablonendruck, Dispensen in die Durchbrüche eingebracht werden. Dabei können die Durchbrüche beispielsweise teilweise oder vollständig mit dem Anschlussmaterial befüllt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterchips auf den Träger, wobei zumindest manche der Vielzahl von Halbleiterchips, insbesondere jeder Halbleiterchip, einen ersten Durchbruch und einen zweiten Durchbruch überdecken.
Das heißt, die Halbleiterchips werden derart auf den Träger aufgebracht, dass erste und zweite Durchbrüche, zum Beispiel eines Paares mit ersten und zweiten Durchbruch, durch den Halbleiterchip überdeckt werden. Insbesondere kann der Halbleiterchip die zugeordneten Durchbrüche vollständig überdecken. Das heißt, in seitlichen oder lateralen Richtungen, die parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Trägers verlaufen, deckt der Halbleiterchip an der Seite des Trägers, an der er auf den Träger aufgebracht ist, die zugeordneten ersten und zweiten Durchbrüche vollständig ab. Zum Beispiel deckt der Halbleiterchip dabei genau ein Paar eines ersten und eines zweiten Durchbruchs ab. Ferner ist es möglich, dass der Halbleiterchip zwei oder mehr Paare erster und zweiter Durchbrüche abdeckt.
Insbesondere weist jeder Halbleiterchip an seiner dem Träger zugewandten Seite zumindest zwei Anschlussstellen auf. Jede der Anschlussstellen wird dabei derart angeordnet, dass sie mit dem Anschlussmaterial in einem der Durchbrüche oder in genau einem der Durchbrüche in Kontakt treten kann oder tritt.
Weist der Halbleiterchip beispielsweise genau zwei Anschlussstellen auf, so befindet sich eine der Anschlussstellen beispielsweise in Kontakt mit dem Anschlussmaterial eines ersten Durchbruchs und die zweite der Anschlussstellen befindet sich in Kontakt mit dem Anschlussmaterial im zweiten Durchbruch. Auf diese Weise kann der Halbleiterchip über das Anschlussmaterial in den Durchbrüchen im fertig gestellten Halbleiterbauelement kontaktiert werden.
Das heißt, bei den hier verwendeten Halbleiterchips handelt es sich insbesondere um oberflächenmontierbare Halbleiterchips, die beispielsweise an ihrer Unterseite kontaktierbar sind. Insbesondere kann es sich bei den Halbleiterchips um sogenannte Saphir Flip Chips handeln. Saphir Flip Chips umfassen einen Teil eins Saphir- Aufwachssubstrats, auf dem ein Halbleiterkörper des Chips epitaktisch aufgewachsen ist. Die Anschlussstellen des Halbleiterchips befinden sich an einer dem Saphir- Aufwachssubstrat abgewandten Unterseite des
Halbleiterkörpers. Die Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem Chip erfolgt größtenteils oder vollständig durch das Saphir-Aufwachssubstrat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zumindest manchen der Vielzahl von Halbleiterchips, insbesondere zwischen jedem der Halbleiterchips, und dem Anschlussmaterial in den überdeckten ersten Durchbrüchen und den überdeckten zweiten Durchbrüchen. Die elektrisch leitende Verbindung kann beispielsweise durch das Anordnen und Anpressen der Halbleiterchips an den Träger erfolgen. Ferner ist es möglich, dass das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Halbleiterchips und dem Anschlussmaterial ein Schmelzen und nachfolgendes Aushärten des Anschlussmaterials umfasst. Im Falle eines elektrisch leitenden Klebstoffs als Anschlussmaterial entfällt das Schmelzen .
Es ist insbesondere möglich, dass neben der elektrisch leitenden Verbindung zwischen Halbleiterchip und Anschlussmaterial eine mechanische Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterchip erzeugt werden kann, die durch das Anschlussmaterial vermittelt wird. Insbesondere kann die mechanische Verbindung zwischen Halbleiterchip und Träger frei von einem weiteren Verbindungsmittel sein. Das heißt, es ist insbesondere möglich, dass zwischen dem Träger und dem Halbleiterchip abgesehen vom Anschlussmaterial kein weiteres Verbindungsmittel angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip umfasst, der über das Anschlussmaterial von der dem Halbleiterchip her abgewandten Seite elektrisch kontaktierbar ist. Das heißt, die Anordnung, welche beispielsweise einen Träger mit Anschlussmaterial in den Durchbrüchen sowie die Halbleiterchips umfasst, wird durch Vereinzeln, zum Beispiel Schneiden oder Sägen, in mehrere oberflächenmontierbare Halbleiterbauelemente zertrennt, die jeweils an der den Halbleiterchips abgewandten Seite über das Anschlussmaterial in den Durchbrüchen kontaktierbar sind.
Dabei kann jedes Halbleiterbauelement genau einen Halbleiterchip oder zwei und mehr Halbleiterchips umfassen, die jeweils über die überdeckten Durchbrüche von der Unterseite des Trägers her elektrisch kontaktierbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Trägers mit einer Vielzahl erster Durchbrüche und zweiter Durchbrüche, die sich jeweils vollständig durch den Träger erstrecken,
Füllen der ersten Durchbrüche und der zweiten Durchbrüche mit einem Anschlussmaterial,
Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterchips auf den Träger, wobei zumindest manche der Vielzahl von Halbleiterchips einen ersten Durchbruch und einen zweiten Durchbruch überdecken,
Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zumindest manchen der Vielzahl von Halbleiterchips und dem Anschlussmaterial in den überdeckten ersten Durchbrüchen und in den überdeckten zweiten Durchbrüchen,
Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip umfasst, der über das Anschlussmaterial von der dem Halbleiterchip her abgewandten Seite elektrisch kontaktierbar ist.
Das Verfahren kann insbesondere mit den Verfahrensschritten in der hier angegebenen Reihenfolge der Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Dem hier beschriebenen Verfahren liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht die Auswahl eines Trägers, der hinsichtlich der optischen, chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften besonders gut an die verwendeten Halbleiterchips angepasst werden kann. Dabei können Trägermaterialien gewählt werden, die beispielsweise billiger als Keramiksubstrate sind und chemisch stabiler als beispielsweise silberbeschichtete Kupferleiterrahmen.
So kann ein Träger ausgewählt werden, der beispielsweise eine hohe optische Reflektivität, eine hohe chemische Stabilität gegenüber korrosiven Gasen sowie einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleiterchips angepasst ist. Ferner kann durch das Überdecken der Durchbrüche mit Anschlussmaterial mit den Halbleiterchips sichergestellt werden, dass Seitenflächen der Halbleiterchips nicht mit dem Anschlussmaterial verschmutzt werden. Insgesamt können so mechanisch und chemisch besonders stabile Halbleiterbauelemente hergestellt werden, die verbesserte optische Eigenschaften aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger insbesondere nach einem Erzeugen der ersten Durchbrüche und der zweiten Durchbrüche an einem Hilfsträger befestigt, der nach dem Vereinzeln in die Vielzahl von Halbleiterbauelementen entfernt wird. Dadurch ist es möglich, dass der Träger besonders dünn und/oder flexibel ausgebildet ist, da er während dem Herstellungsverfahren vom Hilfsträger, bei dem es sich um einen temporären Träger handelt, gehalten wird.
Ferner kann der Hilfsträger, der an der den Halbleiterchips abgewandten Unterseite des Trägers befestigt wird, einen Auslaufschütz für das Anschlussmaterial bilden. Bei dem Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen wird der Hilfsträger vorzugsweise nicht durchtrennt. Handelt es sich bei dem Hilfsträger zum Beispiel um eine Folie, so kann ein Vereinzeln in einzelne Halbleiterbauelemente durch Expandieren der Folie in laterale Richtungen erleichtert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Träger eine Folie, insbesondere eine lichtreflektierende Folie. Beispielsweise ist der Träger mit einem transparenten organischen oder anorganischen Matrixmaterial gebildet, in welches Partikel eines reflektierenden Füllstoffes, zum Beispiel Titandioxid, eingebettet sind. Das Matrixmaterial der Folie ist dabei vorzugsweise gegenüber UV-Strahlung und blauem Licht besonders resistent. Zum Beispiel enthält das Matrixmaterial der Folie Silikon oder ist ein Silikon. Der Träger kann in diesem Fall beispielsweise eine Reflektivität von wenigstens 85 %, insbesondere von wenigstens 90 %, für sichtbares Licht, zum Beispiel bei einer Wellenlänge von 450 nm aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Vereinzeln ein Verguss über alle Halbleiterchips aufgebracht, der sich stellenweise in direktem Kontakt mit den Halbleiterchips und dem Träger befindet, wobei das Vereinzeln durch den Verguss hindurch erfolgt. Der Verguss kann beispielsweise ein Matrixmaterial umfassen, in welches strahlungsstreuende und/oder strahlungskonvertierende Partikel eingebracht sind. Insbesondere kann der Verguss auf diese Weise ein Konversionsmaterial umfassen, welches dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in niederenergetische elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs zu konvertieren.
Der Verguss wird beispielsweise ganzflächig an der Seite des Trägers aufgebracht, an der auch die Halbleiterchips angeordnet sind und der Verguss überdeckt dort sowohl den Träger als auch die Halbleiterchips. Nach dem Vereinzeln kann der Verguss mit dem durch das Vereinzeln erzeugten Seitenflächen der aus dem Träger erzeugten Trägerkörper bündig abschließen.
Das Aufbringen des Verguss vor einem Vereinzeln kann sich positiv auf die Herstellungskosten des Halbleiterbauelements auswirken.
Es wird ferner ein Halbleiterbauelement angegeben. Das hier beschriebene Halbleiterbauelement kann insbesondere durch ein hier beschriebenes Verfahren hergestellt werden. Sämtliche für das Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement einen Trägerkörper mit einem ersten Durchbruch und einem zweiten Durchbruch. Der Trägerkörper geht insbesondere durch Vereinzeln aus dem hier beschriebenen Träger hervor. Die ersten und zweiten Durchbrüche erstrecken sich in einer vertikalen Richtung, senkrecht oder quer zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterbauelements vollständig durch den Trägerkörper. Der Trägerkörper ist beispielsweise quaderförmig ausgebildet. Das heißt, er umfasst Hauptflächen an der Ober- und Unterseite, die im Rahmen der Herstellungstoleranz planparallel sind. Die Hauptflächen sind durch Seitenflächen, die quer oder senkrecht zu den Hauptflächen verlaufen, miteinander verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Trägerkörper um eine Folie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement ein elektrisch leitendes Anschlussmaterial im ersten Durchbruch und im zweiten Durchbruch. Bei dem elektrisch leitenden Anschlussmaterial kann es sich beispielsweise um ein Lotmaterial oder um einen elektrisch leitenden Klebstoff handeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement einen Halbleiterchip an einer Oberseite des Trägerkörpers, der den ersten Durchbruch und den zweiten Durchbruch insbesondere vollständig überdeckt und der mit dem Anschlussmaterial elektrisch leitend verbunden ist. Der Halbleiterchip steht in lateralen Richtungen bevorzugt vollständig über die Durchbrüche über, so dass diese vollständig abgedeckt sind. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich insbesondere um einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wie beispielsweise eine Leuchtdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement eine erste Anschlussstelle an der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Anschlussmaterials im ersten Durchbruch. Das heißt, das Anschlussmaterial im ersten Durchbruch ist von der dem Halbleiterchip abgewandten Seite her elektrisch kontaktierbar und bildet auf diese Weise eine Anschlussstelle für das Halbleiterbauelement .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement eine zweite Anschlussstelle an der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Anschlussmaterials im zweiten Durchbruch. Das heißt, auch über die zweite Anschlussstelle, die durch eine Außenfläche des Anschlussmaterials im zweiten Durchbruch gebildet ist, ist das Halbleiterbauelement elektrisch leitend kontaktierbar. Auf diese Weise ist das Halbleiterbauelement oberflächenmontierbar ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements überragt der Trägerkörper den Halbleiterchip seitlich. Das heißt, der Halbleiterchip schließt seitlich nicht bündig mit dem Trägerkörper ab, sondern der Trägerkörper überragt den Halbleiterchip. Ist der Trägerkörper beispielsweise strahlungsreflektierend ausgebildet, so wird auch seitlich aus dem Halbleiterchip austretende elektromagnetische Strahlung am Trägerkörper reflektiert und steht beispielsweise für eine Beleuchtung zur Verfügung. Dadurch ist die Effizienz des
Halbleiterbauelements erhöht. Der Trägerkörper ergänzt auf diese Weise einen Spiegel, der an der Unterseite des Halbleiterchips vorhanden sein kann. Dadurch wird die Lichtausbeute des Halbleiterbauelements verbessert.
Insbesondere ist es möglich, dass die Querschnittsfläche in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterbauelements des Trägerkörpers wenigstens 1,5-mal größer ist als die Querschnittsfläche aller Halbleiterchips des Halbleiterbauelements. Insbesondere ist es möglich, dass die Querschnittsfläche des Trägerkörpers wenigstens doppelt so groß ist wie die Summe der Querschnittsflächen aller Halbleiterchips des Halbleiterbauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements, wird ein Halbleiterbauelement angegeben mit einem Trägerkörper mit einem ersten Durchbruch und einem zweiten Durchbruch, einem elektrisch leitenden Anschlussmaterial im ersten Durchbruch und im zweiten Durchbruch, einem Halbleiterchip an einer Oberseite des Trägerkörpers, der den ersten Durchbruch und den zweiten Durchbruch überdeckt, und der mit dem Anschlussmaterial elektrisch leitend verbunden ist, einer ersten Anschlussstelle, an der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Anschlussmaterials im ersten Durchbruch, und einer zweiten Anschlussstelle, an der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Anschlussmaterials im zweiten Durchbruch, wobei der Trägerkörper den Halbleiterchip seitlich überragt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist das Anschlussmaterial ein Lotmaterial oder ein elektrisch leitender Klebstoff. Zum Beispiel kann das Anschlussmaterial mit in der Halbleiterfertigung üblichen Methoden wie Drucken, Dosieren, Be- oder Reballing, als Paste, Pre-Forms, Kugeln und ähnliches in die Durchbrüche des Trägers eingebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement einen Vergusskörper, der seitlich bündig mit dem Trägerkörper abschließt, der den Halbleiterchip überdeckt und sich stellenweise in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip und dem Trägerkörper befindet. Der Vergusskörper geht zum Beispiel durch Vereinzeln aus dem hier beschriebenen Verguss hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist der Trägerkörper an Seitenflächen Spuren eines Vereinzelungsverfahrens auf. Bei den Spuren des Vereinzelungsverfahrens kann es sich beispielsweise um Rillen, wie etwa Sägerillen, handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist der Vergusskörper an Seitenflächen Spuren eines Vereinzelungsverfahrens auf. Bei den Spuren kann es sich beispielsweise um Rillen, wie beispielsweise Sägerillen, handeln. Es wird ferner ein Halbleiterbauteil angegeben. Das Halbleiterbauteil umfasst ein hier beschriebenes Halbleiterbauelement oder mehrere hier beschriebene Halbleiterbauelemente. Damit sind sämtliche Merkmale, die für das Halbleiterbauelement offenbart sind, auch für das Halbleiterbauteil offenbart. Weiter umfasst das Halbleiterbauteil ein Gehäuse, welches das
Halbleiterbauelement seitlich umgibt. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um ein Kunststoffmaterial handeln, welches das Halbleiterbauelement rahmenartig seitig umgeben kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil einen Anschlussträger, der über die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle elektrisch leitend mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist, wobei der Anschlussträger eine erste Kontaktstelle aufweist, über die das Halbleiterbauteil kontaktierbar ist, und der Anschlussträger eine zweite Kontaktstelle aufweist, über die das Halbleiterbauteil kontaktierbar ist.
Bei dem Anschlussträger kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, eine Metallkernplatine oder einen Leiterrahmen handeln. Der Anschlussträger kann sich beispielsweise auch in direktem Kontakt mit dem Gehäuse befinden.
Mit anderen Worten kann das Halbleiterbauelement nach Art eines üblichen Halbleiterchips anstelle des Halbleiterchips auf einen Anschlussträger und/oder in ein Gehäuse montiert werden. Dies ermöglicht einen Einsatz des Halbleiterbauelements in vielen bereits verwendeten Bauformen, wobei das Halbleiterbauelement im Vergleich zu einem einfachen Halbleiterchip verbesserte optische, chemische und mechanische Eigenschaften aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils verbindet das Anschlussmaterial das Halbleiterbauelement und den Anschlussträger elektrisch leitend und mechanisch miteinander. Das heißt, dass insbesondere kein weiteres Verbindungsmaterial vorhanden ist, welches das Halbleiterbauelement und den Anschlussträger elektrisch leitend miteinander verbindet. Bei dem Anschlussmaterial kann es sich in diesem Fall insbesondere um ein Lotmaterial handeln. Das Lotmaterial wird durch Verwendung eines Flussmittels bei der Montage des Halbleiterbauelements auf dem Anschlussträger nochmal aufgeschmolzen. Mit anderen Worten bringt das Halbleiterbauelement das zum Anschluss notwendige Anschlussmaterial mit. Insbesondere kann aufgrund des Trägerkörpers zwischen den Anschlussstellen und dem Halbleiterchip kein Kriechen des Anschlussmaterials auf Seitenflächen des Halbleiterchips erfolgen.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren, sowie das hier beschriebene Halbleiterbauelement und das hier beschriebene Halbleiterbauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Anhand der Figuren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B,
6A, 6B sind Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Verfahren näher erläutert.
In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 7A, 7B, 7C, 7D sind Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterbauelementen sowie hier beschriebenen Halbleiterbauteilen näher erläutert.
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.
Bei einem hier beschriebenen Verfahren wird zunächst ein Träger 1 bereitgestellt, siehe Figuren 1A und 1B. Die Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf den Träger 1, die Figur 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung, zum Beispiel entlang der Schnittlinie AA'.
Der Träger 1 ist beispielsweise durch eine reflektierende Folie gebildet, bei der ein weißer Füllstoff, wie Titandioxid in ein organisches Matrixmaterial, wie Silikon eingebracht ist.
Beispielsweise nach dem Bereitstellen des Trägers 1 werden erste Durchbrüche 11 und zweite Durchbrüche 12 im Träger 1 erzeugt. Das Erzeugen der Durchbrüche kann beispielsweise durch ein Stanzverfahren erfolgen.
Die ersten Durchbrüche 11 und die zweiten Durchbrüche 12 werden, an für Kontakte der später aufzubringenden Halbleiterchips vorgesehenen Stellen, erzeugt. So können erste Durchbrüche 11 und zweite Durchbrüche 12 beispielweise paarweise an den Gitterpunkten eines regelmäßigen Rechteckgitters angeordnet werden. Die ersten Durchbrüche 11 und die zweiten Durchbrüche 12 durchdringen den Träger 1 in einer vertikalen Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 1, vollständig, siehe Figur 1B.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt, Figuren 2A und 2B, wird der Träger 1 auf einen Hilfsträger 2, bei dem es sich beispielsweise um eine gespannte Folie handelt, aufgebracht. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Laminieren erfolgen.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt, Figuren 3A und 3B, wird ein Anschlussmaterial 3 in die ersten Durchbrüche 11 und die zweiten Durchbrüche 12 eingebracht.
Beispielsweise wird das Anschlussmaterial durch Drucken, Dosieren, Be- oder Reballing oder andere geeignete Verfahren eingebracht. Bei dem Anschlussmaterial handelt es sich beispielsweise um ein Lotmaterial, das als Lotpaste, Pre- Forms, Lotkugeln oder in anderer geeigneter Form vorliegen kann. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem Anschlussmaterial 3 um einen elektrisch leitenden Klebestoff handelt. Das Anschlussmaterial 3 kann beispielsweise so eingebracht werden, dass es die Durchbrüche zumindest zu 50% ihres Volumens oder vollständig befüllt.
Im nächsten Verfahrensschritt, siehe die Figuren 4A und 4B, folgt ein Aufbringen von Halbleiterchips 4 über die ersten Durchbrüche 11 und zweiten Durchbrüche 12 und damit über das Anschlussmaterial 3. Dazu ist es möglich, dass die Halbleiterchips 4 auf dem Träger fixiert werden und das Anschlussmaterial gegebenenfalls nach vorherigem Umschmelzen und Aushärten mit den Chips elektrisch leitend verbunden wird. Alternativ ist es möglich, dass das Anschlussmaterial, wenn es sich bei diesem beispielsweise um ein Lotmaterial handelt, vor dem Aufbringen der Chips umgeschmolzen wird und die Chips vor dem Aushärten des Anschlussmaterials aufgesetzt werden.
Die Halbleiterchips sind nachfolgend elektrisch leitend und mechanisch mit dem Träger 1 verbunden.
Das Verfahren kann einen nachfolgenden Verfahrensschritt, Figuren 5A und 5B, umfassen, bei dem ein Verguss 5 auf dem Träger und über alle Halbleiterchips aufgebracht wird. Der Verguss 5 kann beispielsweise ein Konversionsmaterial 51 umfassen .
Im nächsten Verfahrensschritt, siehe Figuren 6A und 6B, erfolgt ein Vereinzeln entlang von Vereinzelungsspuren 6 zur Erzeugung von einzelnen Halbleiterbauelementen 100, die gemeinsam noch auf dem Hilfsträger 2 angeordnet sind. Durch das Vereinzeln entsteht aus dem Träger 1 eine Vielzahl von Trägerkörpern 10, wobei jedem Halbleiterbauelement genau ein Trägerkörper zugeordnet ist. Falls der Verguss 5 vorhanden ist, entsteht durch das Vereinzeln aus dem Verguss eine Vielzahl von Vergusskörpern 50, wobei jedem Halbleiterbauelement genau ein Vergusskörper 50 zugeordnet ist.
Auf diese Weise entsteht ein Halbleiterbauelement 100, wie es in Verbindung mit der Figur 7A anhand einer schematischen Schnittdarstellung darstellt ist. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Trägerkörper 10, der beispielsweise durch eine reflektierende Folie gebildet ist. Im Trägerkörper 10 sind ein erster Durchbruch 11 und ein zweiter Durchbruch 12 angeordnet, die mit dem Anschlussmaterial 3 befüllt sind und vollständig vom Halbleiterchip 4 überdeckt sind. Das Anschlussmaterial 3 bildet an der Unterseite des Halbleiterbauelements 100 eine erste Anschlussstelle 31 und eine zweite Anschlussstelle 32 im ersten Durchbruch 11 beziehungsweise im zweiten Durchbruch 12.
Der Vergusskörper 50, in dem ein Konversionsmaterial 51 eingebracht sein kann, bedeckt den Halbleiterchip 4 und den Trägerkörper 10 an dessen Oberseite und schließt seitlich bündig mit dem Trägerkörper 10 ab.
In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur 7B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauteils näher erläutert. In diesem
Ausführungsbeispiel umfasst das Halbleiterbauteil ein Gehäuse 7, welches den Halbleiterchip 4 seitlich umgibt und beispielsweise strahlungsreflektierend ausgebildet ist. Das Gehäuse 7 begrenzt eine Kavität in welcher der Halbleiterchip 4 angeordnet ist, die mit einem Verkapselungsmaterial 8, zum Beispiel einem transparenten Kunststoffmaterial, gefüllt sein kann. Die Unterseite des Halbleiterbauteils ist dabei durch die Unterseite des Trägerkörpers 10 mit den freiliegenden Anschlussstellen 31, 32 gebildet. Bei dem Halbleiterbauteil handelt es sich um ein sogenanntes Chip Size Package, bei dem die lateralen Abmessungen hauptsächlich durch die Größe des Halbleiterchips 4 beziehungsweise die laterale Ausdehnung des Trägerkörpers 10 bestimmt sind.
In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung 7C ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauteils näher erläutert, bei dem das Halbleiterbauteil einen Anschlussträger 9 umfasst, der beispielsweise einen elektrisch isolierenden Grundkörper 94 aufweist. Auf dem elektrisch isolierenden Grundkörper 94 sind eine erste Kontaktstelle 91, eine zweite Kontaktstelle 92 sowie eine thermische Kontaktstelle 93 an der Unterseite aufgebracht, über die das Halbleiterbauelement 100 elektrisch und thermisch kontaktiert werden kann. Dazu sind die Kontaktstellen beispielsweise über nicht gezeigte Durchkontaktierungen mit Kontaktpads 95 an der dem Halbleiterbauelement zugewandten Oberseite elektrisch leitend verbunden.
Der Grundkörper 94 kann beispielsweise mit einem Keramikmaterial gebildet sein. Seitlich ist das Halbleiterbauelement des Halbleiterbauteils der Figur 7C durch ein Gehäuse 7 umgeben, das beispielsweise durch ein mit reflektierenden Partikeln gefülltes Vergussmaterial gebildet sein kann. An der Oberseite kann eine linsenförmige Verkapselung 8 angeordnet sein.
In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur 7D ist ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils näher erläutert, bei dem eine erste Kontaktstelle 91 und eine zweite Kontaktstelle 92 eines Anschlussträgers beispielsweise durch einen Leiterrahmen gebildet sind, der in das Gehäuse 7 eingebettet ist. Ein reflektierender Verguss 71 kann das Halbleiterbauelement 100 in der Kavität des Gehäuses 7 lateral umgeben. Die Kanten an der Oberseite des Trägerkörpers 10 dienen dabei als Stoppkanten für den Verguss 71. Hierdurch können zum Beispiel günstige, zum Beispiel silberbeschichtete, Kupfer-Leiterrahmen als Anschlussträger 9 Verwendung finden, die komplett mit dem Verguss abgedeckt und damit vor Korrosion geschützt sind. Ferner kann die Kavität des Gehäuses 7 mit der Verkapselung 8 gefüllt sein, die im Ausführungsbeispiel der Figur 7D optional linsenförmig gewölbt ist. 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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019127731.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Träger
10 Trägerkörper
11 erster Durchbruch
12 zweiter Durchbruch
2 Hilfsträger
3 Anschlussmaterial
31 erste Anschlussstelle
32 zweite Anschlussstelle
4 Halbleiterchip
5 Verguss
50 Vergusskörper
51 Konversionsmaterial
6 Vereinzelungsspur
7 Gehäuse
71 reflektierender Verguss
8 Verkapselung
9 Anschlussträger
91 erste Kontaktstelle
92 zweite Kontaktstelle
93 thermische Kontaktstelle
94 Grundkörper
95 Kontaktpad
100 Halbleiterbauelement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägers (1) mit einer Vielzahl erster Durchbrüche (11) und zweiter Durchbrüche (12), die sich jeweils vollständig durch den Träger (1) erstrecken, wobei der Träger (1) eine Folie ist,
Füllen der ersten Durchbrüche (11) und der zweiten Durchbrüche (12) mit einem Anschlussmaterial (3),
Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterchips (4) auf den Träger (1), wobei zumindest manche der Vielzahl von Halbleiterchips (4) einen ersten Durchbruch (11) und einen zweiten Durchbruch (12) überdecken,
Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zumindest manchen der Vielzahl von Halbleiterchips (4) und dem Anschlussmaterial (3) in den überdeckten ersten Durchbrüchen (11) und in den überdeckten zweiten Durchbrüchen (12),
Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (100), wobei jedes Halbleiterbauelement (100) zumindest einen Halbleiterchip (4) umfasst, der über das Anschlussmaterial (3) von der dem Halbleiterchip (4) her abgewandten Seite elektrisch kontaktierbar ist.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Halbleiterchips (4) und dem Anschlussmaterial (3) durch ein Schmelzen und Aushärten des Anschlussmaterials (3) erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (1) nach einem Erzeugen der ersten Durchbrüche (11) und der zweiten Durchbrüche (12) an einem Hilfsträger (2) befestigt wird, der nach dem Vereinzeln in die Vielzahl von Halbleiterbauelementen (100) entfernt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (1) eine lichtreflektierende Folie ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor dem Vereinzeln ein Verguss (5) über alle Halbleiterchips (4) aufgebracht wird, der sich stellenweise in direktem Kontakt mit den Halbleiterchips (4) und dem Träger (1) befindet, wobei das Vereinzeln durch den Verguss (5) erfolgt.
6. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei vor Verguss (5) ein Konversionsmaterial (51) umfasst.
7. Halbleiterbauelement (100) mit einem Trägerkörper (10) mit einem ersten Durchbruch (11) und einem zweiten Durchbruch (12), wobei der Trägerkörper (10) eine Folie ist, einem elektrisch leitenden Anschlussmaterial (3) im ersten Durchbruch (11) und im zweiten Durchbruch (12), einem Halbleiterchip (4) an einer Oberseite des Trägerkörpers (10), der den ersten Durchbruch (11) und den zweiten Durchbruch (12) überdeckt, und der mit dem Anschlussmaterial (3) elektrisch leitend verbunden ist, einer ersten Anschlussstelle (31), an der dem Halbleiterchip (4) abgewandten Seite des Anschlussmaterials (3) im ersten Durchbruch (11), und einer zweiten Anschlussstelle (32), an der dem Halbleiterchip (4) abgewandten Seite des Anschlussmaterials
(3) im zweiten Durchbruch (11), wobei der Trägerkörper (10) den Halbleiterchip (4) seitlich überragt .
8. Halbleiterbauelement (100) oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Anschlussmaterial (3) ein Lotmaterial oder ein elektrisch leitender Klebstoff ist oder umfasst.
9. Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Vergusskörper (50), der seitlich bündig mit dem Trägerkörper (10) abschließt, der den Halbleiterchip
(4) überdeckt und sich stellenweise in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip (4) und dem Trägerkörper (10) befindet.
10. Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Trägerkörper (10) an Seitenflächen Spuren eines Vereinzelungsverfahrens aufweist.
11. Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Vergusskörper (50) an Seitenflächen Spuren eines Vereinzelungsverfahrens aufweist.
12. Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Trägerkörper (10) eine lichtreflektierende Folie (10) ist.
13. Halbleiterbauelement (100) oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der der Halbleiterchip (4) ein oberflächenmontierbarer, lichtemittierender Halbleiterchip ist.
14. Halbleiterbauteil mit
- einem Halbleiterbauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, und - einem Gehäuse (7), welches das Halbleiterbauelement (100) insbesondere seitlich umgibt.
15. Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch mit
- einem Anschlussträger (9), der über die erste Anschlussstelle (31) und die zweite Anschlussstelle (32) elektrisch leitend mit dem Halbleiterbauelement (100) verbunden ist, wobei
- der Anschlussträger (9) eine erste Kontaktstelle (91) aufweist, über die das Halbleiterbauteil kontaktierbar ist, und
- der Anschlussträger (9) eine zweite Kontaktstelle (91) aufweist, über die das Halbleiterbauteil kontaktierbar ist.
16. Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das Anschlussmaterial (3) das Halbleiterbauelement (100) und den Anschlussträger (9) elektrisch leitend und mechanisch miteinander verbindet.
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