WO2022002630A1 - Optoelectronic component and method - Google Patents

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WO2022002630A1
WO2022002630A1 PCT/EP2021/066569 EP2021066569W WO2022002630A1 WO 2022002630 A1 WO2022002630 A1 WO 2022002630A1 EP 2021066569 W EP2021066569 W EP 2021066569W WO 2022002630 A1 WO2022002630 A1 WO 2022002630A1
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WO
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carrier
lead frame
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light
support
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Application number
PCT/EP2021/066569
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German (de)
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Inventor
Michael Zitzlsperger
Thomas Schwarz
Julia EIBL
Reinhard Streitel
Matthias HIEN
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L33/64Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/647Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an optoelectronic component.
  • the invention also relates to an optoelectronic component.
  • Semiconductor bodies set very closely so that an overall impression that is as uniform as possible is obtained.
  • An example would be semiconductor bodies, for example for the display area, in which a pixel is made up of 3 light-emitting semiconductor bodies of different colors.
  • the 3 semiconductor bodies should be put together as closely as possible in order to achieve a uniform color combination.
  • an LED ie a light-emitting diode
  • Different technologies are used for the production and in particular for the attachment of chips to or on a carrier, depending on the area of application and requirements. This creates the need to further reduce errors or damage that occur due to manufacturing technology through tolerances.
  • the inventors are aware of the conventional fastening method of fastening the semiconductor body to a - sometimes - metallic carrier using conductive silver adhesive. However, this can lead to various problems, which are determined by the amount and composition of the adhesive. As an alternative to this method, other techniques are used, but these are significantly more complex and more difficult to handle in terms of process management. Examples include what is known as chip soldering, in which the semiconductor body is attached to the lead frame by means of an AuSn solder, and the “anisotropic conductive die attach” process.
  • the inventors now propose to divide the manufacture of a package with a leadframe into 2 steps.
  • a first step the semiconductor bodies are applied to a thin and appropriately structured leadframe in the desired arrangement with respect to one another. This is then separated so that chip groups are created, which in turn are brought into or onto the carrier together with their leadframes.
  • a method for producing an optoelectronic component in which a lead frame is provided.
  • the lead frame comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is also at least partially surrounded by a depression.
  • a semiconductor body is applied to the support area of each section and fastened to it. Each support area thus shows a semiconductor body. This can be designed to be both light-emitting and as a detector.
  • the at least one first and second sections are then separated from one another, so that the sections with the semiconductor bodies form a multiplicity of chip groups, in particular of chip groups of the same design.
  • a carrier which has a multiplicity of regions which are spaced apart from one another and which each comprise contact elements or contact fingers.
  • one chip group of the plurality of chip groups is brought into or on one of the plurality of spaced-apart regions of the carrier and the semiconductor body is electrically connected to the contact elements. Then the first and second areas of the carrier are singulated.
  • the 2-step manufacturing process increases flexibility and enables different applications to be covered.
  • the individual steps can be optimized so that the yield increases and the error rate is reduced.
  • the lead frame can be selected to be very thin, often only in the range of less than 50%, in particular in the range of 10% to 30% of a thickness of the carrier. This enables finer structures that would not be possible with a thicker lead frame.
  • the lead frame is stable and simplifies handling, especially for the further manufacture of the package.
  • Lead frames and carriers can be optimized for different aspects.
  • the carrier can be designed in such a way that heat is easily transported away, while the lead frame has fine structures that allow semiconductor bodies to be placed as closely as possible. Thickness tolerances of the entire carrier and the package are not significantly impaired by the lead frame.
  • providing a leadframe includes introducing, in particular etching, the recess.
  • the lead frame can thus be structured by one or more etching steps.
  • further structures can also be etched, which are used, for example, for anchoring, contacting or heat transport.
  • the lead frame has structures for anchoring on the carrier or on a potting material.
  • the depressions can additionally have holes, in particular holes at regular intervals.
  • the depressions can also be holes so that the support area is connected to the lead frame via webs. Holes make it possible for an excess adhesive for fastening the semiconductor body to the support area to flow off.
  • the integration of the lead frame on the carrier nevertheless ensures that the excess adhesive remains within the final package, thus avoiding short circuits.
  • the lead frame has connecting webs which are arranged between the at least one first and second section of the lead frame.
  • first and second sections are connected to one another by first connecting webs.
  • the lead frame can be manufactured as an "endless strip".
  • the connecting web between the sections is thinner than the lead frame in the area of the support areas and, in particular, is designed flush with the support areas
  • the length of the connecting webs can in some aspects be in the range of 1 to 2 times the length of the support region and in particular in the range of 0.5 to 1.2 times the length of the support region. This makes one sufficient for separation between the chip groups Guaranteed distance, so that the separation can be done mechanically in a simple manner.
  • Another aspect relates to the application step.
  • an adhesive is applied to the support area.
  • the semiconductor body is then arranged on the support area. During this process, excess adhesive is pressed into the recess surrounding the support area.
  • the contact areas of the semiconductor bodies face away from the respective support area. In this configuration, the semiconductor body is thus primarily fastened mechanically and electrically.
  • the adhesive can be designed to be thermally conductive, so that the lead frame can already take on the function of a heat sink for removing heat.
  • the carrier comprises a leadframe which has a second connecting web, the thickness of which is less than a thickness of an adjacent part of the carrier.
  • the connecting web it is possible for the connecting web to adjoin the contact elements of two adjacent areas.
  • the plurality of areas of the carrier provided each include a support area, the thickness of which is selected such that a side of a chip group arranged thereon facing away from the support area is essentially flush with an upper side of the carrier.
  • the support area can each be equipped with a chip group, the chip group being placed on the support area of the plurality of areas and fastened, for example, by gluing, soldering or other measures.
  • good heat transport can be provided from the lead frame to the carrier.
  • the carrier has a film, in particular a polyimide film, on which a metallic lead frame is applied.
  • the leadframe comprises contact areas and is designed in such a way that the contact areas of the carrier or of the leadframe are arranged around a support area on the film.
  • the chip group can be arranged on this support area.
  • the film can be peeled off after the manufacturing process is complete. The thickness tolerances decrease in this embodiment, since the etching depth or other processing steps of the leadframe are small.
  • the chip groups are each applied to a support area of the multiplicity of areas in such a way that a light exit area of the semiconductor body faces the film.
  • casting steps in particular can be carried out easily.
  • the film is removed and an electrical connection is established between the semiconductor bodies and the through a planar contact
  • planar connection can be vapor-deposited, sputtered or otherwise produced, for example.
  • a contact area can also be wire-bonded to the contact elements on the side facing the light exit surface of the light-emitting semiconductor body.
  • spaces are filled with a potting material.
  • Gaps can be areas of the carrier or the leadframe, but also sections between the carrier or leadframe and the leadframe. Filling out is done in such a way that a results in a continuous flat body, with a light exit surface being essentially free of the potting material.
  • Another aspect relates to an optoelectronic component housing that is also referred to in particular as an LED package.
  • the optoelectronic component housing comprises a lead frame which comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is at least partially surrounded by a depression or a trench.
  • the component housing furthermore comprises at least one light-emitting semiconductor body which is applied to the support area.
  • this fastening takes place by means of an adhesive or some other material arranged between the support area and the semiconductor body. A part of the adhesive or the material, in particular excess adhesive or material that is pressed out by the application, is at least partially located in the recess.
  • the optoelectronic component housing furthermore comprises a carrier, in particular a leadframe with a central area in which the leadframe is arranged.
  • the carrier contains a multiplicity of contact fingers which are electrically connected to the at least one light-emitting semiconductor body.
  • a potting material fills a space between the lead frame and elements of the carrier, so that in particular a flat body is formed.
  • the semiconductor bodies can be placed particularly tightly without damage to the bodies or malfunctions being expected from adhesive or subsequent processing.
  • one or more integrated circuits, detectors or other passive and active components as semiconductor bodies can also be part of the component housing.
  • the package according to the proposed principle is not limited to the functionality of the semiconductor body that is disclosed and described here.
  • the recess in the lead frame may, in some aspects, be substantially one-half of a maximum thickness of the lead frame.
  • the lead frame can include anchor structures. These are embedded in the potting material so that good mechanical fastening is achieved. This aspect can also be beneficial during the manufacturing process.
  • the anchoring structures can also be anchored to structures of the carrier, so that greater stability and additional heat dissipation can be achieved.
  • the central area of the carrier comprises a support area on which the lead frame is applied in a thermally connected manner.
  • the connection can be via a
  • the lead frame can also be soldered on. In addition to the thermal coupling, this also enables an electrical connection in some aspects.
  • the support area of the lead frame is smaller than an area of the at least one light-emitting semiconductor body. As a result, an undesired flow of an adhesive onto the top side of the semiconductor body in interaction with the depressions is avoided.
  • the recess is designed with perforations.
  • the contact fingers are connected to the at least one light-emitting semiconductor body via a planar interconnect or a bond wire electrically connected.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a leadframe with semiconductor bodies arranged thereon according to some aspects of the proposed principle
  • FIG. 2 shows an embodiment of a leadframe strip with semiconductor bodies fitted thereon, which was created according to some aspects of the proposed principle
  • FIG. 3 illustrates some aspects for further processing and assembly on a substrate carrier
  • FIG. 7 illustrates an alternative processing and mounting on a substrate carrier
  • Figure 1 shows an embodiment of a chip group, ie an intermediate product according to some aspects of the proposed method.
  • Group 1 comprises 3 semiconductor components 20r, 20b and 20g, which in the present case are designed as light-emitting semiconductor bodies.
  • the individual semiconductor bodies 20r, 20b and 20g have a light exit surface 21 on the side facing away from a leadframe 10.
  • the light exit surface includes contact areas (not shown here) for making electrical contact with each semiconductor body.
  • the light-emitting semiconductor bodies 20r, 20b and 20g are thus designed as so-called horizontal light-emitting diodes, in which the contact areas are each located on one side of the light-emitting semiconductor body.
  • it can be provided in configurations to use so-called vertical semiconductor bodies.
  • the contact areas are arranged on opposite surfaces of the semiconductor body.
  • the lead frame 10 can be designed to be conductive and is in an electrically conductive connection with contact areas on the side facing the support areas Semiconductor body.
  • the lead frame has an anchoring structure at its respective side end, so that its surface area is enlarged there. With this anchoring, an improved mechanical fastening in a potting material can be achieved.
  • the semiconductor bodies 20r, 20b and 20g are fastened to support areas 14 of the leadframe 10 by means of an adhesive 11a.
  • Each support area 14 is surrounded by a trench or a depression 11 on all sides.
  • the trench 11 has a width r which is many times smaller than the width B of the support areas.
  • the support area 14 in turn has the width B and an area.
  • the width of the support region 14 is somewhat smaller than the width or the area of the individual semiconductor bodies 20r, 20b and 20g. In other words, as shown, the lower edge of the respective semiconductor body extends beyond the support region 14.
  • the adhesive 11a is pressed out between the semiconductor bodies and the support area and into the trenches or into the depressions 11.
  • the trenches or the depressions 11 thus absorb the excess adhesive that was previously applied to the support area.
  • the area of the individual semiconductor bodies is slightly larger than the support area, and they thus extend beyond the edge of the support area, the excess adhesive collects in the trenches or depressions 11 and is not drawn along the surface due to capillary forces or surface tension Side walls of the semiconductor body in the direction of the light exit surface.
  • the width of the trenches of the lead frame 10 and their depth can be determined by an upstream process.
  • the leadframe 10 is prepared by an etching or other structuring process, and thus the support areas and the trenches surrounding the support areas are formed.
  • the depth of the trenches corresponds approximately to half the thickness of the leadframe.
  • the lead frame can be made very thin.
  • the structuring of the leadframe 10, in particular due to the depressions receiving the excess adhesive allows the individual semiconductor bodies to be placed particularly tightly.
  • holes can also be provided there in part, so that the excess adhesive on the underside of the leadframe d. That is, the side facing away from the semiconductor bodies can flow away. Nevertheless, the excess amount of adhesive does not cause any deterioration in the finished component, since it can be encapsulated in further process steps as described below.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a so-called endless belt which comprises a plurality of interconnected lead frames which are each equipped with light-emitting semiconductor bodies 20r, 20b and 20g.
  • the light-emitting semiconductor bodies are provided for the emission of light of different colors, for example red, blue and green.
  • detectors, integrated circuits or other elements can also be applied to the support areas instead of light-emitting semiconductor bodies.
  • the individual lead frames 10 are connected to one another here by means of so-called connecting webs 12.
  • the length L of such a connecting web 12 corresponds essentially to the width B of a support area.
  • the structuring of the leadframe can thus be carried out in a particularly simple manner.
  • a leadframe configured in this way can be separated at any point by not populating a support area with a semiconductor body, for example. This allows different assemblies to be made in a lead frame endless belt, so that it is suitable for different applications.
  • the rear side of the leadframe in the area of the connecting webs 12 is additionally half-etched for improved isolation.
  • this trench can also be formed on the side facing the semiconductor components by an etching or another structuring process.
  • the result is a connecting web, the thickness of which essentially corresponds to the thickness of the support area.
  • the surface of the trenches 11 and 13 is approximately at the same level and are only laterally spaced.
  • the additional structuring process also creates a predetermined separation point at this position, so that a subsequent separation process is particularly easy.
  • the endless strip of a leadframe shown in FIG. 2 can be separated at these predetermined breaking points in the area of the connecting webs 12, so that the chip group 1 shown in FIG. 1 results.
  • the group 1 is now further processed in the following and applied to a lead frame, which forms part of the final package.
  • the leadframe 3 can also be part of an endless belt, the individual leadframes being connected to one another by separable connecting webs 36.
  • Each leadframe comprises a plurality of contact fingers 32, which are used in the subsequent package to make electrical contact with the individual semiconductor bodies.
  • the contact fingers 32 are at least partially connected to the connecting webs 36 in the endless belt.
  • each leadframe comprises a support area 31, which in the present examples is arranged in the middle.
  • the support area 31 is used to fasten the chip groups 1 that were produced in the previous process steps.
  • the groups 1 are applied to the support areas 31 of the individual leadframes and fastened there.
  • each support area 31 can be configured such that it works, among other things, as a heat sink and can thus dissipate the heat generated during operation of the semiconductor components.
  • Gaps can be present between the support area 31 and the contact fingers 32, as shown. As shown in FIG. 4, these are filled with a potting material 5, so that a continuously flat body results.
  • the contact areas 21 on the surface of the respective semiconductor bodies are electrically conductively connected to contact areas 33 of the contact fingers 32 by means of a planar interconnect 35.
  • the so-called planar interconnect can be produced, for example, by sputtering, vapor deposition and / or electroplating or metallic line structures produced in some other way. This forms an electrical connection between the contact fingers and the respective semiconductor body.
  • the potting material 5 is introduced into the spaces in such a way that it ends flush with the metallic leadframe. In this way a flat package can be created.
  • each package now includes the light exit surface of the respective light-emitting semiconductor body and the planar interconnects 35.
  • the elements produced in this way can be encapsulated again in further process steps and converted into finished components. Alternatively, the manufactured package can also be used directly.
  • the connecting web 36 is implemented by means of a trench between two contact areas or contact fingers 32.
  • the trench 38 can be produced similarly to the lead frame 10 for the chip group 1 by an etching process, but also mechanically by milling or in some other way.
  • the trench or recess 38 is located on the same side of the leadframe as the groups applied later.
  • the thickness of the connecting webs 36 correspond to the thickness of the part of the contact fingers that lead to the outside in the package.
  • the length of the connecting webs is chosen so that mechanical isolation is possible without damaging the contact fingers or their contact areas 33.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment for producing packages by means of a leadframe.
  • the lead frame is applied to a film 4 as an endless strip.
  • the film 4 can for example be a polyimide film.
  • the film 4 thus forms the support area, so that the chip group 1 with its leadframe 10 is deposited directly on top of the film 4.
  • the polyimide film 4 can have an adhesive film with low adhesive force or a slight roughness on the surface, so that the group 1 is held in position.
  • the spaces between the respective leadframes are potted by means of a potting material 5 from the top.
  • the potting material is filled to such an extent that it is flush with the top of the semiconductor components and the contact areas 32.
  • the potting material 5 can also be removed in an intermediate step, so that the light exit surfaces 21 of the semiconductor bodies are exposed. Electrical contacting takes place in turn through a planar interconnect 35, so that the contacts 33 on the upper side of the fingers 32 are connected in an electrically conductive manner to the corresponding contact areas of the semiconductor bodies.
  • the potting material is also filled into the trench 38, so that a flat body results.
  • the polyimide film 4 can then be easily peeled off at an acute angle. Separation or singulation of the individual leadframes to form a package can take place before or after the polyimide film 4 is peeled off.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment with regard to the use of a polyimide film.
  • the chip group 1 is not applied to the polyimide film with its leadframe 10, as in the previous example, but with the respective light exit surfaces 21 of the semiconductor body.
  • the height of the chip group 1 in this exemplary embodiment is selected such that it ends flush with the top of the contact fingers 32.
  • the potting material is again filled in.
  • This configuration has the advantage that the material can flow over the leadframe 10 of the chip group 1 and the top of the contact fingers 32 without affecting the functionality of the package and the semiconductor body is affected. This means that different package sizes can be easily implemented, with the thickness being adjustable using additional potting material.
  • the endless belt of the leadframe is turned over and the polyimide film is pulled off.
  • the light exit surface of the semiconductor body is exposed.
  • contact areas of the semiconductor body with the contact areas 33 on the contact fingers 32 can again be connected in an electrically conductive manner by means of planar interconnect 35.
  • the polyimide film 4 in the previous method step also achieves a planar surface of the potting material and a flush finish with the light exit surface and the contact areas of the semiconductor body.
  • the lead frame is provided, which is intended to receive the individual light-emitting semiconductor bodies.
  • the lead frame has a first and a second section spaced apart therefrom, each with 2 support areas.
  • the two sections are coupled to one another by a connecting web.
  • the support areas are at least partially surrounded by a depression.
  • the recess can be produced by a process or some other structuring.
  • This so-called interposer lead frame can be adjusted in its thickness according to the respective application. This flexibility enables fine structures that may not be possible with thicker lead frames.
  • a light-emitting semiconductor body is applied to the support areas of each section.
  • the base area of the light-emitting semiconductor body can be greater than or equal to or also smaller than the contact area of the respective section.
  • the semiconductor body is attached to the support area by means of an adhesive, for example. Excess chip adhesive can be drained away through the recess running around each support area. In addition, breaks or holes can be provided within the recess so that the chip adhesive can also run onto the back of the interposer lead frame. Nevertheless, it is inside the later final package.
  • a carrier is provided for further processing, which carrier has a multiplicity of regions that are spaced apart from one another. These each include contact fingers with contact elements provided for the electrical connection.
  • the large number of spaced-apart areas are also connected to one another in this exemplary embodiment by connecting webs.
  • the connecting webs can each connect contact fingers or elements of different areas to one another and thus create an endless carrier.
  • the carrier is a leadframe, in particular a QFN leadframe.
  • the areas of the carrier that are spaced apart from one another each have a further support area on which one of the plurality of chip groups is deposited in step S5.
  • the group of chips is intimately connected to the support area. This ensures that the chip group has sufficient heat dissipation onto the support area and thus onto the carrier.
  • the light-emitting semiconductor bodies are then connected in an electrically conductive manner to the contact elements in step S6. Before the electrical connection, an intermediate space can also be filled with a potting material, so that a flat body results. After a potting material has been applied, the first and second areas can be separated in step S7.
  • the stack of groups with the interposer leadframe formed by the application of the chip groups on the support area can also be glued or soldered. Since the side of the interposer leadframe used for the application on the support area of the carrier is largely flat, it can be coated with a relatively thick gold or gold-tin layer without major losses and then soldered to the support area of the carrier. As a result, a good heat spread is also achieved through the support area in the final housing.

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Abstract

The invention relates to a method for producing an optoelectronic component in which a leadframe (10) is provided, comprising at least a first portion and, at a distance therefrom, a second portion, each portion having at least 2 first supporting regions (14), wherein the first supporting regions (14) are each at least partially surrounded by a depression (11). A light-emitting semiconductor body (20r, 20b, 20g) is applied to the first supporting region (14) of each portion and the portions are separated to form a multiplicity of chip groups (1), in particular chip groups (1) of the same type of construction. Then a carrier is provided, having a multiplicity of spaced-apart regions each comprising contact fingers (32). A chip group (1) is introduced into, or applied to, in each case one of the multiplicity of spaced-apart regions of the carrier and contact is established. Then the regions are individually separated.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND PROCESS
Die Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Erstanmeldung DE 10 2020 117 207.9 vom 30. Juni, 2020 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. The application takes priority of the first German application DE 10 2020 117 207.9 of June 30, 2020, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Die Erfindung betrifft ebenso ein optoelektronisches Bauelement. The present invention relates to a method for producing an optoelectronic component. The invention also relates to an optoelectronic component.
HINTERGRUND BACKGROUND
In einigen Anwendungen werden lichtemittierendeIn some applications they are light emitting
Halbleiterkörper sehr eng gesetzt, so dass sich ein möglichst gleichmäßiger Gesamteindruck einstellt. Ein Beispiel wären Halbleiterkörper beispielsweise für den Displaybereich, bei dem ein Pixel aus 3 verschiedenfarbigen lichtemittierenden Halbleiterkörpern aufgebaut ist. Hierbei sollten die 3 Halbleiterkörper möglichst eng zusammengesetzt sein, um eine gleichmäßige Farbkombination zu erreichen. Allgemeiner kann eine LED, d.h. eine Leuchtdiode aus einem oder mehreren Halbleiterkörpern aufgebaut sein, so dass beispielsweise verschiedene Farben oder eine Mischfarbe emittiert werden, so dass derartige sogenannte Multichip-LEDs für verschiedene Anwendungen z.B. im Bereich von Pflanzenbeleuchtung oder Simulation natürlichen Lichtes einsetzbar ist. Gleiches gilt für optische Sensoren, bei der ein Halbleiterbauelement als Detektor dient und nahe bei einem oder mehreren lichtemittierenden Bauelemente eingesetzt wird. Dabei werden zur Herstellung und insbesondere zur Befestigung von Chips an oder auf einem Träger je nach Anwendungsgebiet und Anforderungen verschiedene Technologien eingesetzt. Es entsteht so das Bedürfnis, Fehler oder Beschädigungen, die aufgrund der Fertigungstechnik durch Toleranzen Vorkommen weiter zu reduzieren. ZUSAMMENFASSUNG Semiconductor bodies set very closely so that an overall impression that is as uniform as possible is obtained. An example would be semiconductor bodies, for example for the display area, in which a pixel is made up of 3 light-emitting semiconductor bodies of different colors. The 3 semiconductor bodies should be put together as closely as possible in order to achieve a uniform color combination. More generally, an LED, ie a light-emitting diode, can be constructed from one or more semiconductor bodies, so that, for example, different colors or a mixed color are emitted, so that such so-called multichip LEDs can be used for various applications, for example in the field of plant lighting or the simulation of natural light. The same applies to optical sensors in which a semiconductor component serves as a detector and is used close to one or more light-emitting components. Different technologies are used for the production and in particular for the attachment of chips to or on a carrier, depending on the area of application and requirements. This creates the need to further reduce errors or damage that occur due to manufacturing technology through tolerances. SUMMARY
Die Erfinder sind sich der herkömmlichen Befestigungsmethode bewusst, den Halbleiterkörper mittels Silberleitkleber auf einem -manchmal- metallischen Träger zu befestigen. Jedoch kann es hierbei zu verschiedenen Problemen kommen, die durch die Menge und Zusammensetzung des Klebers bestimmt sind. Alternativ zu diesem Verfahren werden andere Techniken benutzt, die aber deutlich aufwendiger und in der Prozessführung schwieriger zu handhaben sind. Als Beispiele seien hier das sogenannte Chiplöten, bei der der Halbleiterkörper mittels eines AuSn Lots auf dem Leiterrahmen befestigt werden, sowie der „anisotropic conductive die attach" Prozess genannt. The inventors are aware of the conventional fastening method of fastening the semiconductor body to a - sometimes - metallic carrier using conductive silver adhesive. However, this can lead to various problems, which are determined by the amount and composition of the adhesive. As an alternative to this method, other techniques are used, but these are significantly more complex and more difficult to handle in terms of process management. Examples include what is known as chip soldering, in which the semiconductor body is attached to the lead frame by means of an AuSn solder, and the “anisotropic conductive die attach” process.
Die Erfinder schlagen nun vor, die Herstellung eines Packages mit einem Leadframe in 2 Schritte zu unterteilen. In einem ersten Schritt werden die Halbleiterkörper in der gewünschten Anordnung zueinander auf einen dünnen und entsprechend strukturierten Leiterrahmen aufgebracht. Dieser wird dann vereinzelt, so dass Chipgruppen entstehen, die dann wiederum zusammen mit ihrem Leiterrahmen in oder auf den Träger gebracht werden. The inventors now propose to divide the manufacture of a package with a leadframe into 2 steps. In a first step, the semiconductor bodies are applied to a thin and appropriately structured leadframe in the desired arrangement with respect to one another. This is then separated so that chip groups are created, which in turn are brought into or onto the carrier together with their leadframes.
So wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements vorgeschlagen, bei dem ein Leiterrahmen bereitgestellt wird. Der Leiterrahmen umfasst zumindest einen ersten Abschnitt und eine davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereichen. Jeder Auflagebereich ist zudem zumindest teilweise von einer Vertiefung umgeben. Auf den Auflagebereich eines jeden Abschnitts wird ein Halbleiterkörper aufgebracht und an diesem befestigt. Damit zeigt jeder Auflagebereich einen Halbleiterkörper. Dieser kann sowohl lichtemittierend als auch als ein Detektor ausgestaltet sein. Anschließend werden die zumindest einen ersten und zweiten Abschnitte voneinander getrennt, so dass die Abschnitte mit den Halbleiterkörpern eine Vielzahl von Chipgruppen, insbesondere von Chipgruppen gleicher Bauweise bilden. Thus, a method for producing an optoelectronic component is proposed, in which a lead frame is provided. The lead frame comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is also at least partially surrounded by a depression. A semiconductor body is applied to the support area of each section and fastened to it. Each support area thus shows a semiconductor body. This can be designed to be both light-emitting and as a detector. The at least one first and second sections are then separated from one another, so that the sections with the semiconductor bodies form a multiplicity of chip groups, in particular of chip groups of the same design.
Ebenso wird nach dem vorgeschlagenen Prinzip ein Träger bereitgestellt, der eine Vielzahl voneinander beabstandete Bereiche aufweist, die jeweils Kontaktelemente oder Kontaktfinger umfassen. Jeweils eine Chipgruppe der Vielzahl von Chipgruppen wird in oder auf jeweils einen der Vielzahl voneinander beabstandeten Bereiche des Trägers gebracht und der Halbleiterkörper mit den Kontaktelementen elektrisch verbunden. Dann werden die ersten und zweiten Bereiche des Trägers vereinzelt. Likewise, according to the proposed principle, a carrier is provided which has a multiplicity of regions which are spaced apart from one another and which each comprise contact elements or contact fingers. In each case one chip group of the plurality of chip groups is brought into or on one of the plurality of spaced-apart regions of the carrier and the semiconductor body is electrically connected to the contact elements. Then the first and second areas of the carrier are singulated.
Durch den Herstellungsprozess in 2 Stufen wird die Flexibilität erhöht und es können verschiedene Anwendungen abgedeckt werden. Zudem können Optimierungen in den einzelnen Schritten vorgenommen werden, so dass sich die Ausbeute erhöht und die Fehlerrate reduziert. So kann beispielsweise der Leiterrahmen sehr dünn gewählt werden, oftmals nur im Bereich von weniger als 50%, insbesondere im Bereich von 10% bis 30% einer Dicke des Trägers. Dies ermöglicht feinere Strukturen, die mit einem dickeren Leiterrahmen nicht möglich wären. Andererseits ist der Leiterrahmen stabil und vereinfacht die Handhabung gerade für die weitere Herstellung des Packages. The 2-step manufacturing process increases flexibility and enables different applications to be covered. In addition, the individual steps can be optimized so that the yield increases and the error rate is reduced. For example, the lead frame can be selected to be very thin, often only in the range of less than 50%, in particular in the range of 10% to 30% of a thickness of the carrier. This enables finer structures that would not be possible with a thicker lead frame. On the other hand, the lead frame is stable and simplifies handling, especially for the further manufacture of the package.
Leiterrahmen und Träger können für unterschiedliche Aspekte optimiert sein. Beispielsweise kann der Träger so ausgestaltet werden, dass Wärme gut abtransportiert wird, während der Leiterrahmen feine Strukturen aufweist, die es erlauben, Halbleiterkörper möglichst eng zu setzen. Dickentoleranzen des gesamten Trägers und des Packages werden durch den Leiterrahmen nicht wesentlich verschlechtert. In einem Aspekt umfasst das Bereitstellen eines Leiterrahmens ein Einbringen, insbesondere ein Ätzen der Vertiefung. Der Leiterrahmen kann somit durch einen oder mehrere Ätzschritte strukturiert werden. Dabei können neben den Vertiefungen auch weitere Strukturen geätzt werden, die beispielsweise zur Verankerung, Kontaktierung oder Wärmetransport dienen. Insofern weist der Leiterrahmen Strukturen zur Verankerung an dem Träger oder an einem Vergussmaterial auf. In einem Aspekt können die Vertiefungen zusätzlich Löcher, insbesondere Löcher in regelmäßigen Abständen aufweisen. Die Vertiefungen können auch Löcher sein, so dass der Auflagebereich über Stege mit dem Leiterrahmen verbunden ist. Löcher ermöglichen, dass ein überschüssiger Kleber zur Befestigung der Halbleiterkörper an dem Auflagebereich abfließen kann. Durch die Integration des Leiterrahmens auf dem Träger ist dennoch gewährleistet, dass der überschüssige Kleber innerhalb des finalen Package verbleibt und so Kurzschlüsse vermieden werden. Lead frames and carriers can be optimized for different aspects. For example, the carrier can be designed in such a way that heat is easily transported away, while the lead frame has fine structures that allow semiconductor bodies to be placed as closely as possible. Thickness tolerances of the entire carrier and the package are not significantly impaired by the lead frame. In one aspect, providing a leadframe includes introducing, in particular etching, the recess. The lead frame can thus be structured by one or more etching steps. In addition to the depressions, further structures can also be etched, which are used, for example, for anchoring, contacting or heat transport. In this respect, the lead frame has structures for anchoring on the carrier or on a potting material. In one aspect, the depressions can additionally have holes, in particular holes at regular intervals. The depressions can also be holes so that the support area is connected to the lead frame via webs. Holes make it possible for an excess adhesive for fastening the semiconductor body to the support area to flow off. The integration of the lead frame on the carrier nevertheless ensures that the excess adhesive remains within the final package, thus avoiding short circuits.
In einem Aspekt weist der Leiterrahmen Verbindungsstege auf, die zwischen dem zumindest einen ersten und zweiten Abschnitt des Leiterrahmens angeordnet sind.Mit anderen Worten sind erste und zweite Abschnitte durch erste Verbindungstege miteinander verbunden. Dadurch kann der Leiterrahmen als „Endlosband" gefertigt werden. In einem Aspekt ist der Verbindungssteg zwischen den Abschnitten dünner als der Leiterrahmen im Bereich der Auflagebereiche und insbesondere bündig mit den Auflagebereichen ausgestaltet. Dabei kann der Verbindungssteg durch einen Ätzprozess gedünnt werden, so dass sich ein breiter Graben auf der den Auflagebereichen gegenüberliegenden Seite ausbildet. Die Länge der Verbindungsstege kann in einigen Aspekten im Bereich des 1 bis 2-fachen einer Länge des Auflagebereichs und insbesondere im Bereich des 0,5 bis 1,2- fachen der Länge des Auflagebereichs liegen. Dadurch wird zwischen den Chipgruppen ein für die Trennung ausreichender Abstand gewährleistet, so dass die Trennung auf einfache Weise mechanisch erfolgen kann. In one aspect, the lead frame has connecting webs which are arranged between the at least one first and second section of the lead frame. In other words, first and second sections are connected to one another by first connecting webs. As a result, the lead frame can be manufactured as an "endless strip". In one aspect, the connecting web between the sections is thinner than the lead frame in the area of the support areas and, in particular, is designed flush with the support areas The length of the connecting webs can in some aspects be in the range of 1 to 2 times the length of the support region and in particular in the range of 0.5 to 1.2 times the length of the support region. This makes one sufficient for separation between the chip groups Guaranteed distance, so that the separation can be done mechanically in a simple manner.
Ein weiterer Aspekt betrifft den Schritt des Aufbringens. Hierbei ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass ein Klebstoff auf den Auflagebereich aufgebracht wird. Dann wird der Halbleiterkörper auf dem Auflagebereich angeordnet. Während diesem Prozess wird ein überschüssiger Kleber in die den Auflagebereich umgebende Vertiefung gedrückt. In einem Aspekt sind die Kontaktbereiche der Halbleiterkörper dem jeweiligen Auflagebereich abgewandt. Der Halbleiterkörper wird in dieser Ausgestaltung somit vor allem mechanisch und elektrisch befestigt. Der Klebstoff kann wärmeleitend ausgeführt sein, so dass der Leiterrahmen bereits die Funktion einer Wärmesenke zum Abtransport von Wärme übernehmen kann. Another aspect relates to the application step. Here, in some aspects, it is provided that an adhesive is applied to the support area. The semiconductor body is then arranged on the support area. During this process, excess adhesive is pressed into the recess surrounding the support area. In one aspect, the contact areas of the semiconductor bodies face away from the respective support area. In this configuration, the semiconductor body is thus primarily fastened mechanically and electrically. The adhesive can be designed to be thermally conductive, so that the lead frame can already take on the function of a heat sink for removing heat.
Ein Aspekt betrifft die Ausgestaltung des Trägers. Bei diesem kann vorgesehen sein, dass der Träger ein Leadframe umfasst, der einen zweiten Verbindungsteg aufweist, dessen Dicke geringer als eine Dicke eines angrenzenden Teils des Trägers ist. Zudem ist es in einer Ausgestaltung möglich, dass der Verbindungssteg an den Kontaktelementen zweier benachbarter Bereiche angrenzt. One aspect relates to the design of the carrier. In this case, it can be provided that the carrier comprises a leadframe which has a second connecting web, the thickness of which is less than a thickness of an adjacent part of the carrier. In addition, in one embodiment it is possible for the connecting web to adjoin the contact elements of two adjacent areas.
Ein weiterer Gesichtspunkt betrifft ebenso die Ausgestaltung des Trägers. In einem Aspekt umfassen die Vielzahl von Bereichen des bereitgestellten Trägers je einen Auflagebereich, dessen Dicke so gewählt ist, dass eine dem Auflagebereich abgewandte Seite einer darauf angeordneten Chipgruppe im Wesentlichen bündig mit einer Oberseite des Trägers abschließt. Another aspect also relates to the design of the carrier. In one aspect, the plurality of areas of the carrier provided each include a support area, the thickness of which is selected such that a side of a chip group arranged thereon facing away from the support area is essentially flush with an upper side of the carrier.
Der Auflagebereich kann mit je einer Chipgruppe bestückt werden, wobei die Chipgruppe auf dem Auflagebereich der Vielzahl von Bereichen abgelegt und beispielsweise durch Kleben, Verlöten oder durch andere Maßnahmen befestigt wird. Hierbei kann insbesondere ein guter Wärmetransport vom Leiterrahmen auf den Träger vorgesehen werden. The support area can each be equipped with a chip group, the chip group being placed on the support area of the plurality of areas and fastened, for example, by gluing, soldering or other measures. Here can in particular, good heat transport can be provided from the lead frame to the carrier.
In einigen anderen Aspekten des vorgeschlagenen Verfahrens weist der Träger eine Folie, insbesondere eine Polyimidfolie, auf der ein metallischer Leadframe aufgebracht ist. Der Leadframe umfasst Kontaktbereiche und ist so ausgestaltet, dass die Kontaktbereiche des Trägers bzw. des Leadframes um einen Auflagebereich auf der Folie angeordnet sind. Auf diesem Auflagebereich kann die Chipgruppe angeordnet werden. Die Folie kann nach Beendigung des Herstellungsprozesses abgezogen werden. Die Dickentoleranzen nehmen in dieser Ausgestaltung ab, da die Ätztiefe oder andere Verarbeitungsschritte des Leadframes gering sind. In some other aspects of the proposed method, the carrier has a film, in particular a polyimide film, on which a metallic lead frame is applied. The leadframe comprises contact areas and is designed in such a way that the contact areas of the carrier or of the leadframe are arranged around a support area on the film. The chip group can be arranged on this support area. The film can be peeled off after the manufacturing process is complete. The thickness tolerances decrease in this embodiment, since the etching depth or other processing steps of the leadframe are small.
In einer Ausgestaltung werden die Chipgruppen auf je einen Auflagebereich der Vielzahl von Bereichen so aufgebracht, dass eine Lichtaustrittsfläche der Halbleiterkörper der Folie zugewandt ist. Dadurch können insbesondere Vergussschritte einfach ausgeführt werden. Nach dem Vergießen wird die Folie entfernt und durch einen planaren Kontakt eine elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und denIn one embodiment, the chip groups are each applied to a support area of the multiplicity of areas in such a way that a light exit area of the semiconductor body faces the film. As a result, casting steps in particular can be carried out easily. After potting, the film is removed and an electrical connection is established between the semiconductor bodies and the through a planar contact
Kontaktbereichen hergestellt. Die planare Verbindung kann beispielsweise aufgedampft, gesputtert oder anderweitig hergestellt werden. Contact areas made. The planar connection can be vapor-deposited, sputtered or otherwise produced, for example.
Für eine elektrische Verbindung kann neben einem planaren Interconnectprozess auch ein Drahtbonden eines Kontaktbereichs auf der der Lichtaustrittfläche des lichtemittierenden Halbleiterkörpers zugewandten Seite mit den Kontaktelementen durchgeführt werden. In einigen Aspekten werden Zwischenräume mit einem Vergussmaterial ausgefüllt. Zwischenräume können Bereiche des Trägers oder des Leadframes sein, aber auch Abschnitte zwischen dem Träger bzw. Leadframe und dem Leiterrahmen. Ein Ausfüllen erfolgt dergestalt, dass sich ein durchgängiger flächiger Körper ergibt, wobei eine Lichtaustrittsfläche von dem Vergussmaterial im Wesentlichen frei ist. Ein anderer Aspekt betrifft ein optoelektronisches Bauelemente- Gehäuse, dass insbesondere auch als ein LED Package bezeichnet wird. Das optoelektronische Bauelemente-Gehäuse, umfasst in einigen Aspekten des hier vorgestellten Prinzips einen Leiterrahmen, der zumindest einen ersten Abschnitt und eine davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereiche umfasst. Jeder Auflagebereich ist zumindest teilweise von einer Vertiefung oder einem Graben umgeben. Das Bauelemente-Gehäuse umfasst weiterhin wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper, der auf dem Auflagebereich aufgebracht ist. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip erfolgt diese Befestigung mittels eines Klebers oder einem anderen zwischen Auflagebereich und Halbleiterkörper angeordneten Material. Ein Teil des Klebers oder des Materials, insbesondere überschüssiger Kleber oder Material, der durch das Aufbringen herausgedrückt wird, befindet sich zumindest teilweise in der Vertiefung. For an electrical connection, in addition to a planar interconnect process, a contact area can also be wire-bonded to the contact elements on the side facing the light exit surface of the light-emitting semiconductor body. In some aspects, spaces are filled with a potting material. Gaps can be areas of the carrier or the leadframe, but also sections between the carrier or leadframe and the leadframe. Filling out is done in such a way that a results in a continuous flat body, with a light exit surface being essentially free of the potting material. Another aspect relates to an optoelectronic component housing that is also referred to in particular as an LED package. In some aspects of the principle presented here, the optoelectronic component housing comprises a lead frame which comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is at least partially surrounded by a depression or a trench. The component housing furthermore comprises at least one light-emitting semiconductor body which is applied to the support area. According to the proposed principle, this fastening takes place by means of an adhesive or some other material arranged between the support area and the semiconductor body. A part of the adhesive or the material, in particular excess adhesive or material that is pressed out by the application, is at least partially located in the recess.
Das optoelektronische Bauelemente-Gehäuse umfasst weiterhin einen Träger, insbesondere ein Leadframe mit einem zentralen Bereich, in dem der Leiterahmen angeordnet ist. Der Träger enthält eine Vielzahl von Kontaktfingern, die elektrisch mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper verbunden sind. Ein Vergussmaterial füllt einen Zwischenraum zwischen dem Leiterrahmen und Elementen des Trägers auf, so dass insbesondere ein flächiger Körper gebildet wird. The optoelectronic component housing furthermore comprises a carrier, in particular a leadframe with a central area in which the leadframe is arranged. The carrier contains a multiplicity of contact fingers which are electrically connected to the at least one light-emitting semiconductor body. A potting material fills a space between the lead frame and elements of the carrier, so that in particular a flat body is formed.
Durch den separaten Leiterrahmen mit den Gräben um die Chips herum können die Halbleiterkörper besonders eng gesetzt werden, ohne dass durch Klebstoff oder die spätere Prozessierung Beschädigungen an den Körpern oder Fehlfunktionen zu erwarten wären. Neben einem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann auch eine oder mehrere integrierte Schaltungen, Detektoren oder andere passive und aktive Komponenten als Halbleiterkörper Teil des Bauelemente-Gehäuses sein. Insofern ist das Package nach dem vorgeschlagenen Prinzip nicht auf die hier offenbarte und beschriebene Funktionalität der Halbleiterkörper beschränkt. Due to the separate leadframe with the trenches around the chips, the semiconductor bodies can be placed particularly tightly without damage to the bodies or malfunctions being expected from adhesive or subsequent processing. In addition to an optoelectronic semiconductor component, one or more integrated circuits, detectors or other passive and active components as semiconductor bodies can also be part of the component housing. In this respect, the package according to the proposed principle is not limited to the functionality of the semiconductor body that is disclosed and described here.
Die Vertiefung im Leiterrahmen kann in einigen Aspekten im Wesentlichen einer Hälfte einer maximalen Dicke des Leiterrahmens entsprechen. In einigen weiteren Aspekten kann der Leiterrahmen Verankerungsstrukturen umfassen. Diese sind in dem Vergussmaterial eingebettet, so dass eine gute mechanische Befestigung erreicht wird. Dieser Aspekt kann auch während des Herstellungsprozesses von Vorteil sein. Beispielsweise können die Verankerungsstrukturen auch mit Strukturen des Trägers verankert sein, so dass eine größere Stabilität und zusätzliche Wärmeabfuhr erreichbar ist. The recess in the lead frame may, in some aspects, be substantially one-half of a maximum thickness of the lead frame. In some further aspects, the lead frame can include anchor structures. These are embedded in the potting material so that good mechanical fastening is achieved. This aspect can also be beneficial during the manufacturing process. For example, the anchoring structures can also be anchored to structures of the carrier, so that greater stability and additional heat dissipation can be achieved.
In einem weiteren Aspekt umfasst der zentrale Bereich des Trägers einen Auflagebereich, auf dem der Leiterrahmen thermisch verbunden aufgebracht ist. Die Verbindung kann über einenIn a further aspect, the central area of the carrier comprises a support area on which the lead frame is applied in a thermally connected manner. The connection can be via a
Klebstoff erfolgen. Alternativ kann der Leiterrahmen auch aufgelötet sein. Dadurch wird neben der thermischen Ankopplung in einigen Aspekten auch eine elektrische Verbindung ermöglicht. In einigen weiteren Aspekten ist der Auflagebereich des Leiterrahmens kleiner als eine Fläche des wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörpers. Dadurch wird ein unerwünschtes Fließen eines Klebstoffes auf die Oberseite des Halbleiterkörpers im Zusammenspiel mit den Vertiefungen vermieden. In diesem Zusammenhang ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass die Vertiefung mit Durchbrechungen ausgeführt ist. Adhesive done. Alternatively, the lead frame can also be soldered on. In addition to the thermal coupling, this also enables an electrical connection in some aspects. In some further aspects, the support area of the lead frame is smaller than an area of the at least one light-emitting semiconductor body. As a result, an undesired flow of an adhesive onto the top side of the semiconductor body in interaction with the depressions is avoided. In this context, it is provided in some aspects that the recess is designed with perforations.
In einigen weiteren Aspekten sind die Kontaktfinger mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper über einen planaren Interconnect oder einen Bonddraht elektrisch verbunden. In some further aspects, the contact fingers are connected to the at least one light-emitting semiconductor body via a planar interconnect or a bond wire electrically connected.
FIGURENBESCHREIBUNG FIGURE DESCRIPTION
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung eines Leiterrahmens mit darauf angeordneten Halbleiterkörpern nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips; 1 shows an embodiment of a leadframe with semiconductor bodies arranged thereon according to some aspects of the proposed principle;
Fig. 2 stellt eine Ausgestaltung eines Leiterrahmenbandes mit darauf bestückten Halbleiterkörpern dar, die nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips erstellt wurde; FIG. 2 shows an embodiment of a leadframe strip with semiconductor bodies fitted thereon, which was created according to some aspects of the proposed principle; FIG.
Fig. 3 illustriert einige Aspekte zur weiteren Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; 3 illustrates some aspects for further processing and assembly on a substrate carrier;
Fig. 4 zeigt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien; 4 shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles;
Fig. 5 zeigt einige Aspekte zu einer weiteren Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; 5 shows some aspects of further processing and assembly on a substrate carrier;
Fig. 6 stellt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien dar; 6 shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles;
Fig. 7 illustriert eine alternative Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; 7 illustrates an alternative processing and mounting on a substrate carrier;
Fig. 8 zeigt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien; 8 shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles;
Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung eines Verfahren gemäß einigen hier offenbarten Aspekten. Die nun folgenden Ausführungsbeispiele betreffen verschiedene Aspekte und deren Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dabei sind die Ausführungsbeispiele nicht grundsätzlich maßstabsgetreu dargestellt. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte zu betonen. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass die hier dargestellten Aspekte in den verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken abträglich ist. Einige Aspekte zeigen eine regelmäßige Struktur oder Form. Hierbei ist anzumerken, dass in der Praxis leichte Unterschiede und Abweichungen von der idealen Form auftreten, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken jedoch widerspricht. 9 shows an embodiment of a method in accordance with some aspects disclosed herein. The exemplary embodiments that now follow relate to various aspects and their combinations according to the proposed principle. The exemplary embodiments are not always shown true to scale. Various elements can also be enlarged or reduced in order to emphasize individual aspects. It goes without saying, however, for a person skilled in the art that the aspects presented here can be combined with one another in the various embodiments without this being detrimental to the inventive concept. Some aspects show a regular structure or shape. It should be noted here that slight differences and deviations from the ideal shape occur in practice, but this does not contradict the inventive concept.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung einer Chipgruppe, d. h. eines Zwischenprodukts nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Verfahrens. Die Gruppe 1 umfasst 3 Halbleiterbauelemente 20r, 20b und 20g, die vorliegend als lichtemittierende Halbleiterkörper ausgestaltet sind. Die einzelnen Halbleiterkörper 20r, 20b und 20g weisen auf der einem Leiterrahmen 10 abgewandten Seite eine Lichtaustrittsfläche 21 auf. Zudem umfasst die Lichtaustrittsfläche hier nicht dargestellte Kontaktbereiche zur elektrischen Kontaktierung eines jeden Halbleiterkörper. Damit sind die lichtemittierenden Halbleiterkörper 20r, 20b und 20g als sogenannter horizontale Leuchtdioden ausgeführt, bei der die Kontaktbereiche auf jeweils einer Seite des lichtemittierenden Halbleiterkörpers liegen. Alternativ dazu kann in Ausgestaltungen vorgesehen sein, sogenannte vertikale Halbleiterkörper zu benutzen. Bei dieser Ausführung sind die Kontaktbereiche auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers angeordnet. In diesem Fall kann der Leiterrahmen 10 leitend ausgebildet sein und steht in einer elektrisch leitenden Verbindung mit Kontaktbereichen auf der den Auflagebereichen zugewandten Seite der Halbleiterkörper. Zudem weist der Leiterrahmen an seinem jeweiligen Seitenende eine Verankerungsstruktur auf, so dass seine Oberfläche dort vergrößert ist. Mit dieser Verankerung kann eine verbesserte mechanische Befestigung in einem Vergussmaterial erreicht werden. Figure 1 shows an embodiment of a chip group, ie an intermediate product according to some aspects of the proposed method. Group 1 comprises 3 semiconductor components 20r, 20b and 20g, which in the present case are designed as light-emitting semiconductor bodies. The individual semiconductor bodies 20r, 20b and 20g have a light exit surface 21 on the side facing away from a leadframe 10. In addition, the light exit surface includes contact areas (not shown here) for making electrical contact with each semiconductor body. The light-emitting semiconductor bodies 20r, 20b and 20g are thus designed as so-called horizontal light-emitting diodes, in which the contact areas are each located on one side of the light-emitting semiconductor body. As an alternative to this, it can be provided in configurations to use so-called vertical semiconductor bodies. In this embodiment, the contact areas are arranged on opposite surfaces of the semiconductor body. In this case, the lead frame 10 can be designed to be conductive and is in an electrically conductive connection with contact areas on the side facing the support areas Semiconductor body. In addition, the lead frame has an anchoring structure at its respective side end, so that its surface area is enlarged there. With this anchoring, an improved mechanical fastening in a potting material can be achieved.
Die Halbleiterkörper 20r, 20b und 20g sind mittels eines Klebers 11a an Auflagebereiche 14 des Leiterrahmens 10 befestigt. Jeder Auflagebereich 14 ist dabei von einem Graben bzw. einer Vertiefung 11 auf allen Seiten umgeben. Der Graben 11 zeigt eine Breite r, die um ein Vielfaches kleiner ist als die Breite B der Auflagebereiche. Der Auflagebereich 14 wiederum weist die Breite B und eine Fläche auf. In dieser Ausgestaltung ist der Auflagebereich 14 in seiner Breite etwas geringer als die Breite bzw. die Fläche der einzelnen Halbleiterkörper 20r, 20b und 20g ausgeführt. Mit anderen Worten reicht, wie dargestellt, die untere Kante der jeweiligen Halbleiterkörper über den Auflagebereich 14 hinaus. The semiconductor bodies 20r, 20b and 20g are fastened to support areas 14 of the leadframe 10 by means of an adhesive 11a. Each support area 14 is surrounded by a trench or a depression 11 on all sides. The trench 11 has a width r which is many times smaller than the width B of the support areas. The support area 14 in turn has the width B and an area. In this configuration, the width of the support region 14 is somewhat smaller than the width or the area of the individual semiconductor bodies 20r, 20b and 20g. In other words, as shown, the lower edge of the respective semiconductor body extends beyond the support region 14.
Während des Aufbringens der einzelnen Halbleiterkörper 20r, 20b und 20g auf dem Auflagebereich 14 wird der Klebstoff 11a zwischen den Halbleiterkörpern und dem Auflagebereich hinaus und in die Gräben bzw. in die Vertiefungen 11 gedrückt. Die Gräben bzw. die Vertiefungen 11 nehmen somit den überschüssigen Klebstoff auf, der vorher auf dem Auflagebereich aufgebracht wurde. Da zudem in diesem Ausführungsbeispiel die Fläche der einzelnen Halbleiterkörper etwas größer als der Auflagebereich ist, und diese somit über den Rand des Auflagebereichs hinausreichen, sammelt sich der überschüssige Klebstoff in den Gräben bzw. Vertiefungen 11 und zieht sich nicht aufgrund von Kapillarkräften oder Oberflächenspannung entlang der Seitenwände der Halbleiterkörper in Richtung der Lichtaustrittsfläche. Die Breite der Gräben des Leiterrahmens 10 sowie deren Tiefe kann durch einen vorgeschalteten Prozess festgelegt werden. Somit wird der Leiterrahmen 10 durch einen Ätz- oder andere Strukturierungsprozesse vorbereitet, und damit die Auflagebereiche sowie die die Auflagebereiche umgebenden Gräben gebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Tiefe der Gräben in etwa der Hälfte der Dicke des Leiterrahmens. Je nach Anwendung und Ausgestaltung kann der Leiterrahmen sehr dünn ausgeführt werden. Gleichzeitig erlaubt die Strukturierung des Leiterrahmens 10, insbesondere durch die den überschüssigen Kleber aufnehmenden Vertiefungen eine besonders enge Platzierung der einzelnen Halbleiterkörper. During the application of the individual semiconductor bodies 20r, 20b and 20g to the support area 14, the adhesive 11a is pressed out between the semiconductor bodies and the support area and into the trenches or into the depressions 11. The trenches or the depressions 11 thus absorb the excess adhesive that was previously applied to the support area. Since, in addition, in this exemplary embodiment the area of the individual semiconductor bodies is slightly larger than the support area, and they thus extend beyond the edge of the support area, the excess adhesive collects in the trenches or depressions 11 and is not drawn along the surface due to capillary forces or surface tension Side walls of the semiconductor body in the direction of the light exit surface. The width of the trenches of the lead frame 10 and their depth can be determined by an upstream process. Thus, the leadframe 10 is prepared by an etching or other structuring process, and thus the support areas and the trenches surrounding the support areas are formed. In the exemplary embodiment shown, the depth of the trenches corresponds approximately to half the thickness of the leadframe. Depending on the application and configuration, the lead frame can be made very thin. At the same time, the structuring of the leadframe 10, in particular due to the depressions receiving the excess adhesive, allows the individual semiconductor bodies to be placed particularly tightly.
Zusätzlich können neben den Vertiefungen bzw. Gräben 11 dort zum Teil auch Löcher vorgesehen sein, sodass der überschüssige Kleber auf die Unterseite des Leiterrahmens d. h., die den Halbleiterkörpern abgewandten Seite abfließen kann. Dennoch bewirkt die überschüssige Menge Kleber keine Verschlechterung des fertigen Bauteils, da dieses in weiteren Verfahrensschritten wie weiter unten beschrieben verkapselt werden kann. In addition, in addition to the depressions or trenches 11, holes can also be provided there in part, so that the excess adhesive on the underside of the leadframe d. That is, the side facing away from the semiconductor bodies can flow away. Nevertheless, the excess amount of adhesive does not cause any deterioration in the finished component, since it can be encapsulated in further process steps as described below.
Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung eines sogenannten Endlosbandes, welches eine Vielzahl von miteinander verbundener Leiterrahmen umfasst, die jeweils mit lichtemittierenden Halbleiterkörpern 20r, 20b und 20g bestückt sind. Die lichtemittierenden Halbleiterkörper sind in diesen Ausgestaltungen zur Emission von Licht unterschiedlicher Farbe, beispielsweise Rot, Blau und Grün vorgesehen. Jedoch ist es nach dem vorgeschlagenen Prinzip ohne weiteres möglich, auch weniger oder mehr als diese hier dargestellten 3 Halbleiterkörper auf einem entsprechend strukturierten Leiterrahmen 10 aufzubringen. Ebenso können anstatt von lichtemittierenden Halbleiterkörpern auch Detektoren, integrierte Schaltkreise oder andere Elemente auf die Auflagebereiche aufgebracht werden. Die einzelnen Leiterrahmen 10 sind hier mittels sogenannter Verbindungsstege 12 miteinander verbunden. Die Länge L eines derartigen Verbindungstegs 12 entspricht im Wesentlichen der Breite B eines Auflagebereichs. Damit kann in einigen Ausgestaltungen die Strukturierung des Leiterrahmens auf besonders einfache Weise ausgeführt werden. Insbesondere lässt sich ein derartig ausgestalteter Leiterrahmen an jeder beliebigen Stelle trennen, indem ein Auflagebereich beispielsweise nicht mit einem Halbleiterkörper bestückt wird. Dies erlaubt es in einem Leiterrahmenendlosband unterschiedliche Bestückungen vorzunehmen, sodass dieser für verschiedene Anwendungen geeignet ist. FIG. 2 shows an embodiment of a so-called endless belt which comprises a plurality of interconnected lead frames which are each equipped with light-emitting semiconductor bodies 20r, 20b and 20g. In these configurations, the light-emitting semiconductor bodies are provided for the emission of light of different colors, for example red, blue and green. However, according to the proposed principle, it is easily possible to apply fewer or more than these three semiconductor bodies shown here to a correspondingly structured leadframe 10. Likewise, detectors, integrated circuits or other elements can also be applied to the support areas instead of light-emitting semiconductor bodies. The individual lead frames 10 are connected to one another here by means of so-called connecting webs 12. The length L of such a connecting web 12 corresponds essentially to the width B of a support area. In some embodiments, the structuring of the leadframe can thus be carried out in a particularly simple manner. In particular, a leadframe configured in this way can be separated at any point by not populating a support area with a semiconductor body, for example. This allows different assemblies to be made in a lead frame endless belt, so that it is suitable for different applications.
In der Ausführungsform der Figur 2 wird hingegen zu einer verbesserten Vereinzelung die Rückseite des Leiterrahmens im Bereich der Verbindungsstege 12 zusätzlich halb geätzt. Dadurch ergibt sich eine Vertiefung bzw. ein Graben 13 auf der den Halbleiterbauelementen abgewandten Seite. Natürlich kann in einer alternativen Ausgestaltung dieser Graben auch auf der den Halbleiterbauelementen zugewandten Seite durch einen Ätz- oder einen anderen Strukturierungsprozess ausgebildet werden. Im Ergebnis ergibt sich somit ein Verbindungssteg, dessen Dicke im Wesentlichen der Dicke des Auflagebereichs entspricht. Mit anderen Worten befindet sich die Oberfläche der Gräben 11 und 13 ungefähr auf gleichem Level und sind nur lateral beabstandet. In the embodiment of FIG. 2, on the other hand, the rear side of the leadframe in the area of the connecting webs 12 is additionally half-etched for improved isolation. This results in a depression or a trench 13 on the side facing away from the semiconductor components. Of course, in an alternative configuration, this trench can also be formed on the side facing the semiconductor components by an etching or another structuring process. The result is a connecting web, the thickness of which essentially corresponds to the thickness of the support area. In other words, the surface of the trenches 11 and 13 is approximately at the same level and are only laterally spaced.
Ebenso wird durch den zusätzlichen Strukturierungsprozess an dieser Position eine Solltrennstelle geschaffen, sodass ein späterer Trennprozess besonders einfach vonstattengeht. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren kann das in Figur 2 dargestellte Endlosband eines Leiterrahmens an diesen Sollbruchstellen im Bereich der Verbindungstege 12 getrennt werden, sodass sich die in Figur 1 dargestellte Chipgruppe 1 ergibt. Die Gruppe 1 wird nun im Folgenden weiterverarbeitet und auf ein Leadframe aufgebracht, welches einen Teil des endgültigen Packages bildet. Das Leadframe 3 kann ebenfalls Teil eines Endlosbandes sein, wobei die einzelnen Leadframes durch trennbare Verbindungsstege 36 miteinander verbunden sind. Jedes Leadframe umfasst mehrere Kontaktfinger 32, die in dem späteren Package zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Halbleiterkörper dienen. Die Kontaktfinger 32 sind in dem Endlosband zumindest teilweise mit dem Verbindungstegen 36 verbunden. Zusätzlich umfasst jedes Leadframe einen Auflagebereich 31, die in den vorliegenden Beispielen mittig angeordnet ist. Der Auflagebereich 31 dient zur Befestigung der Chipgruppen 1, die in den vorangegangenen Verfahrensschritten hergestellt wurden. Die Gruppen 1 werden auf die Auflagebereiche 31 der einzelnen Leadframes aufgebracht und dort befestigt. DieThe additional structuring process also creates a predetermined separation point at this position, so that a subsequent separation process is particularly easy. According to the proposed method, the endless strip of a leadframe shown in FIG. 2 can be separated at these predetermined breaking points in the area of the connecting webs 12, so that the chip group 1 shown in FIG. 1 results. The group 1 is now further processed in the following and applied to a lead frame, which forms part of the final package. The leadframe 3 can also be part of an endless belt, the individual leadframes being connected to one another by separable connecting webs 36. Each leadframe comprises a plurality of contact fingers 32, which are used in the subsequent package to make electrical contact with the individual semiconductor bodies. The contact fingers 32 are at least partially connected to the connecting webs 36 in the endless belt. In addition, each leadframe comprises a support area 31, which in the present examples is arranged in the middle. The support area 31 is used to fasten the chip groups 1 that were produced in the previous process steps. The groups 1 are applied to the support areas 31 of the individual leadframes and fastened there. the
Befestigung kann beispielsweise ebenfalls mittels eines Verklebens oder Verlötens erfolgen. An dieser Stelle sei zudem erwähnt, dass jeder Auflagebereich 31 so ausgestaltet sein kann, dass er unter anderem als Wärmesenke arbeitet und somit die in einem Betrieb der Halbleiterbauelemente erzeugte Wärme abführen kann. Fastening can also take place, for example, by means of gluing or soldering. At this point it should also be mentioned that each support area 31 can be configured such that it works, among other things, as a heat sink and can thus dissipate the heat generated during operation of the semiconductor components.
Zwischen dem Auflagebereich 31 und den Kontaktfingern 32 können wie dargestellt Zwischenräume vorhanden sein. Diese werden wie in Figur 4 gezeigt, mit einem Vergussmaterial 5 aufgefüllt, sodass sich ein durchgängig flächiger Körper ergibt. Zudem werden die Kontaktbereiche 21 auf der Oberfläche der jeweiligen Halbleiterkörper mittels eines planaren Interconnect 35 elektrisch leitend mit Kontaktbereichen 33 der Kontaktfinger 32 verbunden. Der sogenannte planare Interconnect kann beispielsweise durch Aufsputtern, Aufdampfen und/oder Galvanik oder anderweitig erzeugte metallische Leitungsstrukturen gefertigt werden. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktfingern und dem jeweiligen Halbleiterkörpern gebildet. Das Vergussmaterial 5 ist in den Zwischenräumen derart eingebracht, dass es mit dem metallischen Leadframe bündig abschließt. Auf diese Weise kann ein flaches Package erzeugt werden. Gaps can be present between the support area 31 and the contact fingers 32, as shown. As shown in FIG. 4, these are filled with a potting material 5, so that a continuously flat body results. In addition, the contact areas 21 on the surface of the respective semiconductor bodies are electrically conductively connected to contact areas 33 of the contact fingers 32 by means of a planar interconnect 35. The so-called planar interconnect can be produced, for example, by sputtering, vapor deposition and / or electroplating or metallic line structures produced in some other way. This forms an electrical connection between the contact fingers and the respective semiconductor body. The potting material 5 is introduced into the spaces in such a way that it ends flush with the metallic leadframe. In this way a flat package can be created.
Nach einem Vergießen werden die einzelnen Leadframes entlang der Verbindungsstege getrennt und damit zu Packages vereinzelt. Die Oberfläche eines jeden Package umfasst nun in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Lichtaustrittsfläche der jeweiligen lichtemittierenden Halbleiterkörper sowie die planaren Interconnects 35. Die so erzeugten Elemente können in weiteren Prozessschritten nochmals vergossen und in fertige Bauelemente übergeführt werden. Alternativ kann auch das hergestellte Package direkt weiterverwendet werden. After potting, the individual lead frames are separated along the connecting webs and thus separated into packages. In the exemplary embodiment shown, the surface of each package now includes the light exit surface of the respective light-emitting semiconductor body and the planar interconnects 35. The elements produced in this way can be encapsulated again in further process steps and converted into finished components. Alternatively, the manufactured package can also be used directly.
Wieder zurückschauend auf Figur 3 ist der Verbindungssteg 36 mittels eines Grabens zwischen 2 Kontaktbereichen oder Kontaktfingern 32 realisiert. Der Graben 38 kann ähnlich wie schon bei dem Leiterrahmen 10 für die Chipgruppe 1 durch einen Ätzprozess aber auch mechanisch durch Fräsen oder anderweitig erzeugt werden. Der Graben bzw. die Vertiefung 38 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel auf der gleichen Seite Leadframes wie die später aufgebrachten Gruppen. Die Dicke der Verbindungsstege 36 entsprechen der Dicke des Teils der Kontaktfinger, die im Package nach außen führen. Auch hier ist die Länge der Verbindungsstege so gewählt, dass eine mechanische Vereinzelung möglich ist, ohne die Kontaktfinger oder deren Kontaktbereiche 33 zu beschädigen. Looking back again to FIG. 3, the connecting web 36 is implemented by means of a trench between two contact areas or contact fingers 32. The trench 38 can be produced similarly to the lead frame 10 for the chip group 1 by an etching process, but also mechanically by milling or in some other way. In this exemplary embodiment, the trench or recess 38 is located on the same side of the leadframe as the groups applied later. The thickness of the connecting webs 36 correspond to the thickness of the part of the contact fingers that lead to the outside in the package. Here, too, the length of the connecting webs is chosen so that mechanical isolation is possible without damaging the contact fingers or their contact areas 33.
Figur 5 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform zur Herstellung von Packages mittels eines Leadframes. Bei diesem Beispiel ist das Leadframe als Endlosband auf einer Folie 4 aufgebracht. Die Folie 4 kann beispielsweise eine Polyimidfolie sein. Für die weitere Verarbeitung bildet die Folie 4 somit den Auflagebereich, sodass die Chipgruppe 1 mit ihrem Leiterrahmen 10 direkt auf die Oberseite der Folie 4 abgelegt wird. Die Polyimidfolie 4 kann dabei einen Klebefilm mit geringer Klebekraft bzw. eine leichte Rauheit an der Oberfläche aufweisen, sodass die Gruppe 1 in Position gehalten wird. Anschließend erfolgt ein Vergießen der Zwischenräume der jeweiligen Leadframes mittels eines Vergussmaterials 5 von der Oberseite her. Dabei wird das Vergussmaterial soweit aufgefüllt, dass es bündig zur Oberseite der Halbleiterbauelemente und der Kontaktbereiche 32 abschließt. Gegebenenfalls kann auch das Vergussmaterial 5 in einem Zwischenschritt abgetragen werden, sodass die Lichtaustrittsflächen 21 der Halbleiterkörper frei liegen. Eine elektrische Kontaktierung erfolgt wiederum durch einen planaren Interconnect 35, sodass die Kontakte 33 auf der Oberseite der Finger 32 mit den entsprechenden Kontaktbereichen der Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden werden. Das Vergussmaterial wird auch in den Graben 38 eingefüllt, sodass sich ein flächiger Körper ergibt. Anschließend kann die Polyimidfolie 4 spitzwinklig leicht abgezogen werden. Eine Trennung bzw. eine Vereinzelung der einzelnen Leadframes zur Bildung eines Packages kann vor oder nach dem Abziehen der Polyimidfolie 4 erfolgen. FIG. 5 shows an alternative embodiment for producing packages by means of a leadframe. In this example, the lead frame is applied to a film 4 as an endless strip. The film 4 can for example be a polyimide film. For further processing, the film 4 thus forms the support area, so that the chip group 1 with its leadframe 10 is deposited directly on top of the film 4. The polyimide film 4 can have an adhesive film with low adhesive force or a slight roughness on the surface, so that the group 1 is held in position. Subsequently, the spaces between the respective leadframes are potted by means of a potting material 5 from the top. The potting material is filled to such an extent that it is flush with the top of the semiconductor components and the contact areas 32. If necessary, the potting material 5 can also be removed in an intermediate step, so that the light exit surfaces 21 of the semiconductor bodies are exposed. Electrical contacting takes place in turn through a planar interconnect 35, so that the contacts 33 on the upper side of the fingers 32 are connected in an electrically conductive manner to the corresponding contact areas of the semiconductor bodies. The potting material is also filled into the trench 38, so that a flat body results. The polyimide film 4 can then be easily peeled off at an acute angle. Separation or singulation of the individual leadframes to form a package can take place before or after the polyimide film 4 is peeled off.
Figur 7 zeigt bezüglich der Verwendung einer Polyimidfolie eine alternative Ausgestaltungsform. In dieser Ausführung wird die Chipgruppe 1 nicht wie im vorangegangenen Beispiel mit seinem Leiterrahmen 10 auf die Polyimidfolie aufgebracht, sondern mit den jeweiligen Lichtaustrittsflächen 21 der Halbleiterkörper. Dabei ist die Höhe der Chipgruppe 1 in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass sie bündig mit der Oberseite der Kontaktfinger 32 abschließt. In einem darauffolgenden Schritt wird wiederum das Vergussmaterial eingefüllt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Material über den Leiterrahmen 10 der Chipgruppe 1 und die Oberseite der Kontaktfinger 32 hinweg fließen kann, ohne dass die Funktionalität des Packages und der Halbleiterkörper beeinträchtigt wird. Dadurch lassen sich verschiedene Packagegrößen einfach realisieren, wobei die Dicke durch zusätzliches Vergussmaterial einstellbar ist. FIG. 7 shows an alternative embodiment with regard to the use of a polyimide film. In this embodiment, the chip group 1 is not applied to the polyimide film with its leadframe 10, as in the previous example, but with the respective light exit surfaces 21 of the semiconductor body. The height of the chip group 1 in this exemplary embodiment is selected such that it ends flush with the top of the contact fingers 32. In a subsequent step, the potting material is again filled in. This configuration has the advantage that the material can flow over the leadframe 10 of the chip group 1 and the top of the contact fingers 32 without affecting the functionality of the package and the semiconductor body is affected. This means that different package sizes can be easily implemented, with the thickness being adjustable using additional potting material.
Anschließend wird, wie in Figur 8 dargestellt, das Endlosband des Leadframes umgedreht und die Polyimidfolie abgezogen. Dadurch wird die Lichtaustrittsfläche der Halbleiterkörper freigelegt. Ebenso kann auch hier wieder mittels planarem Interconnect 35 Kontaktbereiche der Halbleiterkörper mit den Kontaktbereichen 33 auf den Kontaktfinger 32 elektrisch leitend verbunden werden. Durch die Polyimidfolie 4 im vorangegangenen Verfahrensschritt wird zudem eine planare Oberfläche des Vergussmaterials und ein bündiger Abschluss mit der Lichtaustrittsfläche und den Kontaktbereichen des Halbleiterkörpers erreicht. Nach einer Vereinzelung kann das dadurch erzeugte Leadframe entweder weiterverarbeitet oder je nach Anwendungsfall auch direkt eingesetzt werden. Then, as shown in FIG. 8, the endless belt of the leadframe is turned over and the polyimide film is pulled off. As a result, the light exit surface of the semiconductor body is exposed. Likewise, contact areas of the semiconductor body with the contact areas 33 on the contact fingers 32 can again be connected in an electrically conductive manner by means of planar interconnect 35. The polyimide film 4 in the previous method step also achieves a planar surface of the potting material and a flush finish with the light exit surface and the contact areas of the semiconductor body. After separation, the lead frame generated in this way can either be further processed or, depending on the application, used directly.
Die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelemente nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden in Figur 9 schematisch nochmals dargestellt. In einem ersten Schritt S1 wird der Leiterrahmen bereitgestellt, der die einzelnen lichtemittierenden Halbleiterkörper aufnehmen soll. Hierzu erweist der Leiterrahmen einen ersten und einen davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils 2 Auflagebereichen auf. Die beiden Abschnitte sind durch einen Verbindungssteg miteinander gekoppelt. Zudem sind die Auflagebereiche zumindest teilweise von einer Vertiefung umgeben. Hierbei kann die Vertiefung durch einen Prozess oder eine anderweitige Strukturierung hergestellt werden. Dieser sogenannte Interposer-Leiterrahmen kann entsprechend der jeweiligen Anwendung in seiner Dicke eingestellt sein. Diese Flexibilität ermöglicht feine Strukturen, die bei dickeren Leadframes eventuell nicht möglich sind. Anschließend wird in Schritt S2 ein lichtemittierender Halbleiterkörper auf die Auflagebereiche eines jeden Abschnitts aufgebracht. Dabei kann der lichtemittierende Halbleiterkörper in seiner Grundfläche größer oder gleich oder auch kleiner als der Auflagebereich des jeweiligen Abschnitts sein. Der Halbleiterkörper wird beispielsweise mittels eines Klebstoff auf dem Auflagebereich befestigt. Durch die um jeden Auflagebereich herumlaufende Vertiefung kann ein überschüssiger Chipkleber abgeführt werden. Zudem können Brechungen bzw.Löcher innerhalb der Vertiefung vorgesehen werden, so dass der Chipkleber auch auf die Rückseite des Interposer-Leiterrahmens laufen kann. Dennoch befindet er sich im Inneren des späteren finalen Packages. The individual method steps for producing an optoelectronic component according to the proposed principle are shown again schematically in FIG. In a first step S1, the lead frame is provided, which is intended to receive the individual light-emitting semiconductor bodies. For this purpose, the lead frame has a first and a second section spaced apart therefrom, each with 2 support areas. The two sections are coupled to one another by a connecting web. In addition, the support areas are at least partially surrounded by a depression. Here, the recess can be produced by a process or some other structuring. This so-called interposer lead frame can be adjusted in its thickness according to the respective application. This flexibility enables fine structures that may not be possible with thicker lead frames. Then, in step S2, a light-emitting semiconductor body is applied to the support areas of each section. In this case, the base area of the light-emitting semiconductor body can be greater than or equal to or also smaller than the contact area of the respective section. The semiconductor body is attached to the support area by means of an adhesive, for example. Excess chip adhesive can be drained away through the recess running around each support area. In addition, breaks or holes can be provided within the recess so that the chip adhesive can also run onto the back of the interposer lead frame. Nevertheless, it is inside the later final package.
Dadurch wird ein eventueller Kurzschluss, verursacht durch leitende Materialien innerhalb des Klebers, vermieden. Gleichzeitig kann je nach Anwendung ein unterschiedlicher Klebstoff verwendet werden. Insbesondere können Klebstoffe basierend auf Silber zur besseren Wärmeabfuhr benutzt werden. Nach dem Aushärten des Klebstoffs und der Befestigung des Halbleiterkörpers werden die einzelnen Leiterrahmen getrennt, sodass eine Vielzahl von Gruppen, insbesondere von Gruppen gleicher Bauweise gebildet werden. Die so entstandenen vereinzelten Gruppen können nun auf unterschiedliche Weise weiterverarbeitet werden. This avoids a possible short circuit caused by conductive materials within the adhesive. At the same time, a different adhesive can be used depending on the application. In particular, adhesives based on silver can be used for better heat dissipation. After the adhesive has cured and the semiconductor body has been fastened, the individual lead frames are separated, so that a large number of groups, in particular groups of the same construction, are formed. The individual groups created in this way can now be further processed in different ways.
In Schritt S4 wird für die Weiterverarbeitung ein Träger bereitgestellt, der eine Vielzahl von einander beabstandete Bereiche aufweist. Diese umfassen jeweils Kontaktfinger mit für die elektrische Verbindung vorgesehenen Kontaktelementen. Die Vielzahl von einander beabstandeten Bereiche sind auch in diesem Ausführungsbeispiel durch Verbindungstege miteinander verbunden. Beispielsweise können die Verbindungsstege jeweils Kontaktfinger oder -Elemente unterschiedlicher Bereiche miteinander verbinden und so einen Endlos-Träger schaffen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Träger ein Leadframe, insbesondere ein QFN-Leadframe. In step S4, a carrier is provided for further processing, which carrier has a multiplicity of regions that are spaced apart from one another. These each include contact fingers with contact elements provided for the electrical connection. The large number of spaced-apart areas are also connected to one another in this exemplary embodiment by connecting webs. For example, the connecting webs can each connect contact fingers or elements of different areas to one another and thus create an endless carrier. In In one embodiment, the carrier is a leadframe, in particular a QFN leadframe.
Die von einander beabstandeten Bereiche des Trägers weisen jeweils einen weiteren Auflagebereich auf, auf dem in Schritt S5 jeweils eine der Vielzahl von Chipgruppen abgelegt wird. Die Chipgruppe wird mit dem Auflagebereich innig verbunden. Dadurch wird ein ausreichender Wärmeabfluss der Chipgruppe auf den Auflagebereich und damit den Träger gewährleistet. Anschließend werden in Schritt S6 die lichtemittierenden Halbleiterkörper mit den Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden. Vor dem elektrischen Verbinden kann zudem auch ein Zwischenraum mit einem Vergussmaterial aufgefüllt werden, so dass sich ein flächiger Körper ergibt. Nach dem Aufbringen eines Vergussmaterials können die ersten und zweiten Bereiche in Schritt S7 vereinzelt werden. The areas of the carrier that are spaced apart from one another each have a further support area on which one of the plurality of chip groups is deposited in step S5. The group of chips is intimately connected to the support area. This ensures that the chip group has sufficient heat dissipation onto the support area and thus onto the carrier. The light-emitting semiconductor bodies are then connected in an electrically conductive manner to the contact elements in step S6. Before the electrical connection, an intermediate space can also be filled with a potting material, so that a flat body results. After a potting material has been applied, the first and second areas can be separated in step S7.
Der durch das Aufbringen der Chipgruppen auf dem Auflagebereich gebildete Stapel aus Gruppen mit dem Interposer-Leadframe kann auch angeklebt oder gelötet werden. Da die für das Aufbringen auf dem Auflagebereich des Trägers benutzte Seite des Interposer-Leadframes zum großen Teil flächig ausgebildet ist, kann man ihn auch ohne große Verluste mit einer relativ dicken Gold- oder Gold-Zinnschicht beschichten und anschließend mit dem Auflagebereich des Trägers verlöten. Dadurch wird zudem eine gute Wärmespreizung durch den Auflagebereich in das finale Gehäuse erreicht. The stack of groups with the interposer leadframe formed by the application of the chip groups on the support area can also be glued or soldered. Since the side of the interposer leadframe used for the application on the support area of the carrier is largely flat, it can be coated with a relatively thick gold or gold-tin layer without major losses and then soldered to the support area of the carrier. As a result, a good heat spread is also achieved through the support area in the final housing.
Durch die Verwendung einer Folie, wie sie in den vorangegangenen Beispielen gezeigt wird, kann eine Herstellung vereinfacht werden. Dieser Ansatz wird ebenso benutzt, um die Rückseite von Vergussmaterial freizuhalten. Nach einem Vergießen wird die Polyimidfolie entfernt. Ein Vorteil der Verwendung einer Folie nach dem vorgeschlagenen Prinzip besteht darin, dass die Dickentoleranzen abnehmen, da jetzt die Tiefe der Ätzung des Leadframe 3 keinen relevanten Einfluss aufweist. Zum einen kann dadurch die Chipoberfläche leichter frei von Vergussmaterial gehalten werden und zum anderen lässt sich die Bauteildicke reduzieren. By using a film as shown in the preceding examples, production can be simplified. This approach is also used to keep the backside free of potting material. After potting, the polyimide film is removed. One advantage of using a film according to the proposed principle is that the thickness tolerances decrease, since the depth of the etching of the Leadframe 3 has no relevant influence. On the one hand, this makes it easier to keep the chip surface free of potting material and, on the other hand, the component thickness can be reduced.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
Chipgruppe 3 Träger, Leadframe Chip group 3 carrier, leadframe
4 Folie, Polyimidfolie4 film, polyimide film
5 Vergussmaterial 5 potting material
10 Leiterrahmen 10 ladder frames
11 Graben, Vertiefung 11a Klebstoff 11 trench, recess 11a adhesive
12 Verbindungssteg 12 connecting bridge
13 Graben 13 trench
14 Auflagebereich 14 Support area
20r, 20g, 20b Halbleiterkörper 21 Lichtaustrittsfläche20r, 20g, 20b semiconductor body 21 light exit surface
31 Auflagebereich 31 Support area
32 Kontaktfinger 32 contact fingers
33 Kontaktbereich 35 planarer Interconnect 36 Verbindungssteg 33 contact area 35 planar interconnect 36 connecting web
38 Graben 38 trench

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, umfassend die Schritte: 1. A method for producing an optoelectronic component, comprising the steps:
Bereitstellen (Sl) eines Leiterrahmens (10), bei dem der Leiterrahmen zumindest einen ersten Abschnitt und einen davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereichen (14) umfasst, und die Auflagebereiche (14) jeweils zumindest teilweise von einer Vertiefung (11) umgeben sind; Aufbringen (S2) eines lichtemittierendenProviding (Sl) a lead frame (10), in which the lead frame comprises at least a first section and a second section spaced therefrom, each with at least 2 support areas (14), and the support areas (14) each at least partially surrounded by a recess (11) are; Application (S2) of a light-emitting
Halbleiterkörpers (20r, 20b, 20g) auf dieSemiconductor body (20r, 20b, 20g) on the
Auflagebereiche (14) eines jeden Abschnitts;Support areas (14) of each section;
Trennen (S3) des zumindest einen ersten und zweiten Abschnitts zur Bildung einer Vielzahl von Chipgruppen (1), insbesondere Chipgruppen gleicher Bauweise; Bereitstellen (S4) eines Trägers (3), der eine Vielzahl voneinander beabstandete Bereiche aufweist, die jeweils Kontaktfinger (32) umfassen; Separating (S3) the at least one first and second section to form a plurality of chip groups (1), in particular chip groups of the same construction; Providing (S4) a carrier (3) which has a multiplicity of regions which are spaced apart from one another and which each comprise contact fingers (32);
Aufbringen (S5) jeweils einer der Vielzahl von Chipgruppen (1) in oder auf jeweils einen der Vielzahl voneinander beabstandeten Bereiche des Trägers; Kontaktieren (S6) der lichtemittierendenApplying (S5) one of the plurality of chip groups (1) in or onto one of the plurality of spaced-apart regions of the carrier; Contacting (S6) the light-emitting
Halbleiterkörper (20r, 20b, 20g) mit denSemiconductor body (20r, 20b, 20g) with the
Kontaktfingern (32); Contact fingers (32);
Vereinzeln (S7) der Vielzahl voneinander beabstandeten Bereiche. Isolation (S7) of the multiplicity of areas spaced apart from one another.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen eines Leiterrahmens umfasst: 2. The method of claim 1, wherein providing a lead frame comprises:
Einbringen, insbesondere Ätzen der Vertiefung (11), wobei die Vertiefung optionale Löcher, insbesondere Löcher in regelmäßigen Abständen aufweist. Introducing, in particular etching, the recess (11), the recess having optional holes, in particular holes at regular intervals.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der bereitgestellte Leiterrahmen (10) Strukturen zur Verankerung an dem Träger (3) oder an einem Vergussmaterial (5) aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, in which the lead frame (10) provided has structures for anchoring on the carrier (3) or on a potting material (5).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Bereitstellen eines Leiterrahmens (10) einen Leiterrahmen (10) umfasst, bei dem der zumindest eine erste und zweite Abschnitt des Leiterrahmens durch einen ersten Verbindungsteg (12) miteinander verbunden sind, der dünner als der Leiterrahmen (10) im Bereich der Auflagebereiche (14) ist, und der insbesondere bündig mit den Auflagebereichen (14) ist. 4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, wherein the provision of a lead frame (10) comprises a lead frame (10), in which the at least one first and second section of the lead frame are connected to one another by a first connecting web (12), which is thinner than the lead frame (10) in the area of the support areas (14), and which is in particular flush with the support areas (14).
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Länge (L) des ersten Verbindungsstegs (14) im Bereich des 1 bis 2- fachen einer Länge des Auflagebereichs und insbesondere im Bereich des 0,5 bis 1,2-fachen der Länge der Auflagebereiche liegt. 5. The method according to claim 4, wherein the length (L) of the first connecting web (14) in the range of 1 to 2 times a length of the support area and in particular in the range of 0.5 to 1.2 times the length of the support areas located.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis6. The method according to any one of the preceding claims 1 to
5, bei dem der Schritt des Aufbringens umfasst: Aufbringen eines Klebstoffes (H a) auf die Auflagebereiche, 5, in which the step of applying comprises: applying an adhesive (H a) to the support areas,
Anbringen der wenigstens 2 lichtemittierenden Halbleiterkörper (20r, 20g, 20b) auf jeweils einen der wenigstens 2 Auflagebereiche (14), so dass überschüssiger Kleber (11a) in die den jeweiligen Auflagebereich (14) umgebende Vertiefung (11) gedrückt wird. Attaching the at least 2 light-emitting semiconductor bodies (20r, 20g, 20b) to one of the at least 2 support areas (14) each so that excess adhesive (11a) is pressed into the recess (11) surrounding the respective support area (14).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis7. The method according to any one of the preceding claims 1 to
6, bei dem Kontaktbereiche der lichtemittierenden6, at the contact areas of the light emitting
Halbleiterkörper dem jeweiligen Auflagebereich abgewandt sind. Semiconductor bodies are facing away from the respective support area.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis8. The method according to any one of the preceding claims 1 to
7, bei dem das Bereitstellen eines Trägers (3) ein Leadframe umfasst, der einen zweiten Verbindungsteg (36) aufweist, dessen Dicke geringer als eine Dicke eines angrenzenden Teils des Trägers ist, und/oder an den7, in which the provision of a carrier (3) comprises a leadframe which has a second connecting web (36), the thickness of which is less than a thickness of an adjacent part of the carrier, and / or to the
Kontaktfingern (32) zweier benachbarter Bereiche angrenzt. Contact fingers (32) of two adjacent areas are adjacent.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Vielzahl von Bereichen des bereitgestellten Trägers je einen Auflagebereich (31) umfassen, deren Dicke so gewählt ist, dass eine dem Auflagebereich (31) abgewandten Seite einer darauf angeordneten Chipgruppe (1) im Wesentlichen bündig mit einer Oberseite des Trägers (3) abschließt. 9. The method according to any one of the preceding claims 1 to 8, in which the plurality of areas of the provided carrier each comprise a support area (31), the thickness of which is selected such that a side of a chip group (1 ) is essentially flush with an upper side of the carrier (3).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Aufbringens der Chipgruppen (1) umfasst: 10. The method according to claim 9, wherein the step of applying the chip groups (1) comprises:
Anordnen und Befestigen jeweils einer der Vielzahl von Chipgruppen (1) auf je einem Auflagebereich (36) der Vielzahl von Bereichen, wobei der Schritt des Befestigens insbesondere durch ein Verkleben oder Verlöten erfolgt. Arranging and fastening one of the plurality of chip groups (1) in each case on a support area (36) of the plurality of regions, the step of fastening being carried out in particular by gluing or soldering.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis11. The method according to any one of the preceding claims 1 to
9, bei dem der Träger eine Folie (4), insbesondere eine Polyimidfolie aufweist, auf der ein metallisches Leadframe (3) aufgebracht ist, so dass Kontaktbereiche des Trägers einen Auflagebereich auf der Folie zumindest teilweise umgeben. 9, in which the carrier has a film (4), in particular a polyimide film, on which a metallic leadframe (3) is applied, so that contact areas of the carrier at least partially surround a support area on the film.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Träger eine Folie (4), insbesondere eine Polyimidfolie aufweist, auf die zumindest eine der Vielzahl von Chipgruppen abgelegt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims 1 to 9, wherein the carrier has a film (4), in particular a polyimide film, on which at least one of the plurality of chip groups is deposited.
13. Verfahren nach einem Anspruch 11 oder 12, bei der dem der Schritt des Aufbringens der Chipgruppen (1) umfasst: 13. The method according to claim 11 or 12, wherein the step of applying the chip groups (1) comprises:
Anordnen der Vielzahl von Chipgruppen (1) auf je einem Auflagebereich der Vielzahl von Bereichen, dergestalt, dass eine Lichtaustrittsfläche (21) derArranging the plurality of chip groups (1) each on a support area of the plurality of areas in such a way that a light exit surface (21) of the
Halbleiterkörper der Folie (4) zugewandt ist. Semiconductor body facing the film (4).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Schritt eines Kontaktierens umfasst: 14. The method according to any one of the preceding claims 1 to 13, wherein the step of contacting comprises:
Drahtbonden eines Kontaktbereichs auf der der Lichtaustrittfläche (21) des lichtemittierenden Halbleiterkörpers zugewandten Seite mit den Kontaktfingern (32). Wire bonding of a contact area on the side facing the light exit surface (21) of the light-emitting semiconductor body with the contact fingers (32).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis15. The method according to any one of the preceding claims 1 to
14, weiter umfassend den Schritt eines Ausfüllens von Zwischenräumen mit einem Vergussmaterial (5), so dass sich ein durchgängiger flächiger Körper ergibt, wobei eine Lichtaustrittsfläche von dem Vergussmaterial im Wesentlichen frei ist. 14, further comprising the step of filling gaps with a potting material (5), so that a continuous flat body results, a light exit surface being essentially free of the potting material.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem ein Kontaktieren der lichtemittierenden Halbleiterkörper durch Ausbilden eines planare Interconnects erfolgt, der zumindest teilweise auf dem Vergussmaterial verläuft. 16. The method as claimed in claim 15, in which the light-emitting semiconductor bodies are contacted by forming a planar interconnect which runs at least partially on the potting material.
17. Optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse, umfassend: einen Leiterrahmen (10), der zumindest einen ersten Abschnitt und einen davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereichen (14) umfasst, wobei jeder Auflagebereich (14) zumindest teilweise von einer Vertiefung (11) umgeben ist; wenigstens ein lichtemittierender Halbleiterkörper, der auf den Auflagebereich aufgebracht ist, wobei sich ein für die Befestigung des lichtemittierenden Halbleiterkörpers an dem Auflagebereich verwendeter Klebstoff zumindest teilweise in der Vertiefung befindet; einen Träger, insbesondere ein Leadframe, mit einem zentralen Bereich (31), in dem der Leiterahmen angeordnet ist und mit einer Vielzahl von Kontaktfingern (32), die elektrisch mit wenigstens einem lichtemittierenden Halbleiterkörper verbunden sind; ein Vergussmaterial (5) welches einen Zwischenraum zwischen dem Leiterrahmen und Elementen des Trägers auffüllt, so dass insbesondere ein flächiger Körper gebildet ist. 17. An optoelectronic component housing, comprising: a leadframe (10) which comprises at least a first section and a second section spaced therefrom, each with at least 2 support areas (14), each support area (14) at least partially from a recess (11) is surrounded; at least one light-emitting semiconductor body, which is applied to the support area, wherein one is used for fastening the light-emitting Semiconductor body on the support area used adhesive is at least partially in the recess; a carrier, in particular a lead frame, with a central area (31) in which the lead frame is arranged and with a plurality of contact fingers (32) which are electrically connected to at least one light-emitting semiconductor body; a potting material (5) which fills a space between the lead frame and elements of the carrier, so that in particular a flat body is formed.
18. Optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse nach Anspruch 17, bei dem der zentrale Bereich des Trägers einen Auflagebereich (36) aufweist, auf dem der Leiterrahmen (10) thermisch verbunden aufgebracht ist. 18. Optoelectronic component housing according to claim 17, wherein the central region of the carrier has a support region (36) on which the lead frame (10) is applied in a thermally connected manner.
19. Optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse nach einem der Ansprüche 17 bis 18, bei dem der Auflagebereich (14) des Leiterrahmens (10) kleiner als eine Fläche des wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörpers ist. 19. Optoelectronic component housing according to one of claims 17 to 18, in which the support area (14) of the lead frame (10) is smaller than an area of the at least one light-emitting semiconductor body.
20. Optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Kontaktfinger (32) mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper über einen planaren Interconnect (35) oder einen Bonddraht elektrisch verbunden sind. 20. Optoelectronic component housing according to one of claims 17 to 19, in which the contact fingers (32) are electrically connected to the at least one light-emitting semiconductor body via a planar interconnect (35) or a bonding wire.
21. Optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem der Leiterrahmen21. Optoelectronic component housing according to one of claims 17 to 19, in which the lead frame
Verankerungsstrukturen umfasst, die von Vergussmaterial umgeben sind. Includes anchoring structures that are surrounded by potting material.
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