WO2022012859A1 - Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements - Google Patents

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component
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reflector
semiconductor chip
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Christian Betthausen
Markus Burger
Bernd Barchmann
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a component is specified.
  • a method for producing a component is specified.
  • a problem to be solved is to provide a component with improved properties, for example improved thermal stability, improved blue light stability and improved efficiency.
  • a further problem to be solved is to provide a method for producing a component with improved properties, for example improved thermal stability, improved blue light stability and improved efficiency.
  • the component is, for example, an optoelectronic component, in particular a radiation-emitting optoelectronic component.
  • the component comprises a connection carrier with a chip connection point.
  • a connection carrier is a carrier for optical and/or electronic components and is used for mechanical attachment and electrical connection.
  • the connection carrier is, in particular, a lead frame or a circuit board.
  • the chip connection point comprises at least one, in particular at least two, for example at least four, areas which are set up for contacting, for example, a semiconductor chip.
  • the areas of the chip connection point are designed to be conductive, in particular metallic.
  • the component comprises a reflector frame.
  • the reflector frame is designed to enclose or border an area on a surface of the connection carrier.
  • the reflector frame is set up to reflect electromagnetic radiation that strikes it, for example from the visible wavelength range.
  • the reflector frame is a reflective border or enclosure or framing of an area on a surface of the connection carrier.
  • the reflector frame is, for example, square, round or oval in shape.
  • the reflector frame laterally encloses the chip connection point.
  • the reflector frame is therefore an enclosure or enclosing or framing of the chip connection point.
  • the reflector frame completely encloses the chip connection point.
  • the entire chip connection point is located within the area of the surface of the connection carrier that is bordered by the reflector frame.
  • the component comprises a semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can include an active layer sequence that contains an active region that can generate and/or receive the electromagnetic radiation during operation of the component.
  • the semiconductor chip is set up, for example, to emit electromagnetic radiation from the visible wavelength range during operation.
  • the semiconductor chip electromagnetic radiation from the blue wavelength range.
  • the semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the semiconductor chip is a flip chip.
  • the semiconductor chip is soldered onto the chip connection point, for example by means of a soldering process.
  • the semiconductor chip is arranged on at least part of the reflector frame.
  • the semiconductor chip has direct mechanical contact with at least part of the reflector frame.
  • the semiconductor chip is arranged on or above the area of the connection carrier that is laterally enclosed by the reflector frame.
  • the semiconductor chip is arranged on the chip connection point and at least a part of the reflector frame.
  • the semiconductor chip completely covers the area of the connection carrier that is laterally enclosed by the reflector frame.
  • the component comprises a connection carrier with a chip connection point, a reflector frame, the reflector frame laterally enclosing the chip connection point, and a semiconductor chip, the semiconductor chip being arranged on at least part of the reflector frame.
  • Such a component with a reflector frame that is thermally stable and stable with respect to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip is suitable for high-flux applications with particularly high light outputs.
  • the reflector frame also serves to reflect the light that is reflected backwards at the edge areas of the semiconductor chip is emitted and would impinge on the connection carrier below the chip to reflect back to the outside.
  • light losses can be minimized, for example due to absorption at the soldering material, and the connection carrier and/or the housing material below the chip can be protected from rapid aging due to exposure to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip.
  • part of the reflector frame is free of the semiconductor chip.
  • the part of the reflector frame that is not adjacent to the area of the connection carrier that is laterally enclosed by the reflector frame is free of the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip covers the area of the connection carrier that is laterally enclosed by the reflector frame and the part of the reflector frame that adjoins this area.
  • Chip pad free from the reflector frame. Both the outer edges of the reflector frame and the inner edges of the reflector frame are formed outside of the chip pad. In other words, the reflector frame directly or indirectly encloses the chip connection point without partially or completely covering the chip connection point. A freely accessible one Chip connection point leads to good adhesion of the semiconductor chip to the chip connection point.
  • the reflector frame only encloses the chip connection point.
  • the inner edge of the reflector frame is arranged directly on the outer edge of the chip connection point.
  • the reflector frame does not enclose any area of the connection carrier that is not assigned to the chip connection point.
  • the area of the connection carrier bordered by the reflector frame only has the extent of the chip connection point. Light losses can be reduced particularly effectively by arranging the reflector frame directly around the chip connection point.
  • the reflector frame comprises a plastic material and a white pigment.
  • the plastic material is in particular a polymer, for example a silicone, a polysiloxane, a polysilazane or a hybrid material with proportions of polysiloxane and polysilazane.
  • a reflector frame made from a plastic material and a white pigment adheres well to the connection carrier.
  • the reflector frame consists of a plastic material and a white pigment.
  • the white pigment is distributed, in particular homogeneously, in the plastic material.
  • Plastic materials have good thermal stability and better blue light stability.
  • the white pigment is used to adjust the reflectivity of the reflector frame.
  • White pigments are achromatic inorganic pigments with a high refractive index for the production of optical whiteness.
  • the white pigment is an inorganic oxide, sulfate, sulfide, or carbonate.
  • the reflector frame has at least 10 percent by weight (% by weight) of white pigment, in particular at least 50% by weight of white pigment.
  • a reflector frame with a white pigment content of at least 10% by weight is designed to be highly reflective and is therefore advantageous for use in the reflector frame.
  • the white pigment comprises Ti0 2 , ZrÜ2 and/or BaSO4. These white pigments are advantageous for creating a high optical whiteness in the reflector frame.
  • the reflector frame has a width of at least 100 ⁇ m.
  • the required width of the reflector frame depends on the dimensions of the semiconductor chip and in particular on the width of the edge regions of the semiconductor chip that are not mirrored and at which radiation is emitted backwards.
  • the width of the reflector frame there is no upper limit to the width of the reflector frame.
  • the reflector frame has a width of 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, 300 ⁇ m, 400 ⁇ m or 500 ⁇ m.
  • the reflector frame has a height of at least 40 ⁇ m.
  • the height of the reflector frame depends on the white pigment used, the soldering process used and the desired height of the component.
  • the height of the reflector frame is chosen so that the reflector frame to stabilize the soldered Semiconductor chips is used.
  • the reflector frame preferably has the same height as the soldering layer.
  • the reflector frame has a width of at least 100 gm and a height of at least 40 gm. These sizes are advantageous for good reflectivity and good imaging of the reflector frame.
  • connection carrier is a flat mold substrate.
  • a flat mold substrate is a connection carrier that does not have any raised components before processing.
  • a flat mold substrate has no preformed outer walls and/or no preformed reflector frame.
  • a flat mold substrate is advantageous for creating a reflector frame with the desired properties on the connection carrier.
  • the component comprises an outer wall which laterally encloses the semiconductor chip.
  • the outer wall laterally encloses the chip connection point, the reflector frame and the semiconductor chip.
  • the outer wall is designed as a reflector.
  • An outer wall designed as a reflector is advantageous for improved light extraction from the component.
  • the outer wall comprises a plastic material and a white pigment.
  • the plastic material is in particular a polymer, for example a silicone, a polysiloxane, a polysilazane or a hybrid material with portions of polysiloxane and polysilazane.
  • the white pigment is an inorganic oxide, sulfate, sulfide or carbonate such as Ti0 2 , ZrÜ2, and / or BaS04.
  • the outer wall comprises a silicone containing Ti0 2 , a polysiloxane containing Ti02 or a polysilazane containing Ti0 2 .
  • An outer wall that includes a plastic material and a white pigment is highly reflective and thus advantageous for improved light extraction.
  • the outer wall and the reflector frame have the same plastic material and at least one different white pigment. Due to the different white pigments, different refractive indices can be obtained for the reflector frame and the outer wall, as a result of which the light output and the efficiency of the component can be adjusted.
  • the reflector frame and the outer wall adjoin one another.
  • the outer edge of the reflector frame reaches the inner edge of the outer wall.
  • the surface of the connection carrier within the outer wall—with the exception of the chip connection point— is essentially, in particular completely, covered by the reflector frame. This protects the connection carrier from rapid aging as a result of exposure to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip.
  • the reflector frame and the outer wall are spaced apart from one another.
  • the surface of the connection carrier between the Reflector frame and the outer wall is in particular free of the reflector frame and the outer wall.
  • the reflector frame and the outer wall are spaced apart and a reflector layer is arranged between the reflector frame and the outer wall.
  • a region of the connection carrier that is free of the reflector frame and the outer wall is located between the reflector frame and the outer wall. This area is at least partially, in particular completely, covered by the reflector layer.
  • the reflector layer leads to improved light decoupling and protects the area of the connection carrier from rapid aging due to exposure to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip.
  • the reflector layer comprises a plastic material and a white pigment.
  • the plastic material is in particular a polymer, for example a silicone, a polysiloxane, a polysilazane or a hybrid material with proportions of polysiloxane and polysilazane.
  • the white pigment is an inorganic oxide, sulfate, sulfide or carbonate such as T1O2,
  • the reflector layer comprises a Ti0 2 -containing silicone, a Tio2-containing polysiloxane or a Ti0 2 -containing polysilazane.
  • a reflector layer is highly reflective and is therefore advantageous for improved light extraction and protection of the connection carrier from aging due to exposure to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip.
  • the outer wall has a width of at least 1000 gm and at most 1500 gm and/or a height of at least 500 gm and at most 750 gm.
  • the height and the width of the outer wall depend on the desired component dimensions. In particular, the height of the outer wall depends on the height of the component and the connection carrier.
  • the height of the component corresponds to the sum of the height of the connection carrier and the height of the outer wall. For example, if the component has a height of 750 gm and the connection carrier has a height of 200 gm, the outer wall has a height of 550 gm.
  • the outer wall has a height to width ratio of 1:2. With a height of the outer wall of 500 gm, the width of the outer wall is 1000 gm.
  • the component comprises an encapsulation which at least partially surrounds the semiconductor chip and is arranged within the outer wall.
  • the encapsulation completely surrounds the semiconductor chip and the reflector frame and optionally the reflector layer.
  • the encapsulation can completely fill the area surrounded by the outer wall and can be flush with the upper edge of the outer wall.
  • the encapsulation protects the semiconductor chip from damage caused by environmental influences.
  • the encapsulation includes or consists of a silicone and a phosphor.
  • the encapsulation can also be used for wavelength conversion of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • a method for producing a component is also specified.
  • the component according to the above-mentioned embodiments is preferably produced using the method described here. In particular, all statements made for the component also apply to the method and vice versa.
  • the method for producing a component comprises the steps
  • Such a method can be used to produce a component for high-flux applications that is thermally stable and stable with respect to the electromagnetic radiation of the semiconductor chip.
  • the reflector frame can be applied in a controlled and precise manner to the areas of the connection carrier which are exposed to irradiation with electromagnetic radiation of the semiconductor chip below the semiconductor chip. This reduces light losses and damage to the connection carrier.
  • the reflector frame is printed onto the connection carrier using a stencil or screen.
  • the connection carrier is a flat mold substrate.
  • the stencil or screen is placed in such a way that the outer edges of the reflector frame are outside of the Chip pad are formed.
  • the printing process is carried out in such a way that contamination on the chip connection point is avoided. This prevents a reduction in the adhesion of the semiconductor chip on the connection carrier.
  • the method includes applying an outer wall that laterally encloses the semiconductor chip.
  • the outer wall is applied using a dam-dispense process.
  • the application of the outer wall is provided by a Dam Dispense process of ⁇ O2--containing silicone, a polysiloxane containing Tio2 or Ti0 2 -haltges polysilazane.
  • the outer wall stabilizes the component and at the same time serves as an additional reflector to improve the decoupling efficiency.
  • Reflector frame and the outer wall are spaced apart and a reflective layer is created between the reflector frame and the outer wall by means of jetting or dispensing.
  • the area between the reflector frame and the outer wall, which is free of both the reflector frame and the outer wall, is at least partially or completely covered with the reflector layer.
  • the free space between the reflector frame and the outer wall with ⁇ O2- containing silicone, Ti0 2 -containing polysiloxane or Ti0 2 -haltgem polysilazane is filled by means of jetting or dispensing.
  • the reflector frame acts in particular as a stopping edge for the material of the reflector layer. The brightness of the component can be improved by the reflector layer.
  • the reflector frame and the outer wall adjoin one another.
  • the outer wall and the reflector frame are produced so that they have a common contact.
  • no additional reflector layer is produced between the reflector frame and the outer wall. In this way, a bright component can be produced cheaply.
  • the method includes applying an encapsulation, which at least partially surrounds the semiconductor chip and is arranged within the outer wall.
  • the encapsulation completely surrounds the semiconductor chip and the reflector frame and optionally the reflector layer. This protects the semiconductor chip from external influences.
  • the encapsulation can completely fill the area surrounded by the outer wall and can be flush with the upper edge of the outer wall. The encapsulation protects the semiconductor chip from damage caused by environmental influences.
  • FIGS. 1A to E and 2A to D each show a schematic representation of a component according to various exemplary embodiments
  • FIGS. 3 and 4 each show a representation of a component according to various exemplary embodiments
  • FIG. 5 shows the shearing force in a component according to an exemplary embodiment. Elements that are the same, of the same type or have the same effect are provided with the same reference symbols in the figures.
  • the figures and the relative sizes of the elements shown in the figures are not to be regarded as being to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown in an exaggerated size for better representation and/or for better understanding.
  • FIGS. 1A to E show the structure of a component 1 according to an exemplary embodiment in various forms of representation.
  • FIG. 1A shows a connection carrier 2 with a chip connection point 3.
  • the connection carrier 2 is a flat mold substrate.
  • the connection carrier 2 is a lead frame or a printed circuit board.
  • the chip connection point 3 is shown here with two conductive contact areas which are set up for contacting a semiconductor chip, for example. However, it is also possible for the chip connection point to have a different number of contact areas, for example four contact areas.
  • a reflector frame 4 is applied to the connection carrier 2 and laterally encloses or borders the chip connection point 3 .
  • the reflector frame 4 completely encloses the chip connection point 3 , so that the entire chip connection point 3 is located within the area of the surface of the connection carrier 2 enclosed by the reflector frame 4 .
  • the reflector frame has a width of 100 ⁇ m and a height of 40 ⁇ m, for example.
  • the reflector frame 4 is printed onto the connection carrier using a stencil or a screen. When printing, the stencil or screen is placed so that the outer edges of the reflector frame 4 are formed outside the chip pad 3. In particular, both the outer edges and the inner edges of the reflector frame 4 are formed outside the chip connection point 3 .
  • the reflector frame 4 is applied in such a way that plastic material contamination on the chip connection point 3 and thus a reduction in the adhesion of a semiconductor chip applied to the chip connection point 3 is avoided.
  • the printed structure of the reflector frame 4 has a height of at least 40 gm and a width of at least 100 gm in order to achieve good reflectivity and good imaging of the reflector frame 4 .
  • the reflector frame 4 is made of a plastic material, for example silicone, polysiloxane or polysilazane, which is mixed with at least 10% by weight, in particular at least 50% by weight, of Ti0 2 and/or another white pigment in order to achieve better reflectivity achieve.
  • the reflector frame 4 has a square shape in FIG. 1A. Alternatively, the reflector frame can also be round or oval in shape.
  • a semiconductor chip 5 is arranged on at least part of the reflector frame 4 (FIG. 1B).
  • the semiconductor chip 5 can comprise an active layer sequence which contains an active region which can generate electromagnetic radiation, for example from the visible wavelength range, during operation of the component.
  • the semiconductor chip is a flip chip, for example.
  • the semiconductor chip 5 has direct mechanical contact with at least a part of the reflector frame 4 .
  • At least part of the reflector frame 4 is free of the semiconductor chip 5.
  • a region of the reflector frame 4 that laterally encloses the semiconductor chip 5 is free of the semiconductor chip 5.
  • the semiconductor chip 5 is soldered onto the chip connection point 3 by means of a soldering process.
  • the semiconductor chip 5 completely covers the chip connection point 3 .
  • the semiconductor chip 5 completely covers the area of the connection carrier 2 that is laterally enclosed by the reflector frame 4 .
  • An outer wall 6 encloses the chip connection point 3, the reflector frame 4 and the semiconductor chip 5 laterally (FIG. IC).
  • the outer wall 6 is designed as a reflector and includes a plastic material, for example silicone, polysiloxane or polysilazane, and a white pigment.
  • the outer wall 6 is created, for example, by a dam-dispensing process of a silicone containing Ti0 2 , a polysiloxane containing Ti0 2 or a polysilazane containing Ti0 2 .
  • the outer wall 6 and the reflector frame 4 have the same plastic material, for example silicone, and at least one different white pigment and therefore different refractive indices.
  • the height of the outer wall 6 depends on the height of the component 1 and the connection carrier 2 .
  • the height of the component 1 corresponds to the sum of the height of the connection carrier 2 and the height of the outer wall 6. If the component has a height of 750 mpi and the connection carrier has a height of 200 mpi, the outer wall 6 thus has a height of 550 mpi after sawing.
  • the height and the width of the outer wall have a ratio of 1:2.
  • the outer wall has a width of 1000 gm.
  • the reflector frame 4 and the outer wall 6 are spaced from each other.
  • the surface of the connection carrier 2 between the reflector frame 4 and the outer wall 6 is thus free of the reflector frame 4 and the outer wall 6.
  • a reflector layer 7 is arranged in the free area of the surface of the connection carrier 2 between the reflector frame 4 and the outer wall 6 (FIG. ID).
  • the reflector layer 7 fills the area between the reflector frame 4 and the outer wall 6 at least partially or completely.
  • the reflector layer 7 is produced by means of jetting or dispensing.
  • the reflector layer 7 comprises or consists of a plastic material, for example silicone, polysiloxane or polysilazane, and a white pigment, for example a Ti0 2 -containing silicone, a TiCg-containing polysiloxane or a Ti0 2 -containing polysilazane.
  • An encapsulation 8 is arranged within the outer wall 6 and at least partially surrounds the semiconductor chip 5 (FIG. 1E).
  • the encapsulation 8 completely surrounds the semiconductor chip 5 and the reflector frame 4 and optionally the reflector layer 7 .
  • the encapsulation 8 can completely fill the area surrounded by the outer wall 6 and can be flush with the upper edge of the outer wall 6 .
  • the area surrounded by the outer wall 6 can only be partially filled with the encapsulation 8 .
  • FIGS. 2A to D show the structure of a component 1 according to an exemplary embodiment in different forms of representation.
  • FIG. 2A shows a connection carrier 2 with a chip connection point 3 on which a reflector frame 4 enclosing the chip connection point 3 is arranged.
  • the reflector frame 4 in the exemplary embodiment in FIG. 2A is processed very broadly.
  • Embodiment of Figure 2A five times as wide as in the embodiment of Figure 1A.
  • FIG. 2B shows a semiconductor chip 5 which is soldered onto the chip connection point 3 and is arranged on a part of the reflector frame. In comparison to FIG. 1B, it can be clearly seen that a significantly larger part of the reflector frame 4 is free of the semiconductor chip 5 in the exemplary embodiment in FIG. 2B.
  • the outer wall 6 is arranged in such a way that it borders on the reflector frame 4 (FIG. 2C). As a result, the surface of the connection carrier 2 within the outer wall 6 - with the exception of
  • Chip pad 3 - substantially or entirely of covered by the reflector frame 4.
  • the reflector frame 4 is thus so wide that its outer edge reaches the inner edge of the outer wall 6 .
  • An encapsulation 8 is arranged within the outer wall 6 and at least partially or completely surrounds the semiconductor chip 5 (FIG. 2D).
  • FIG. 3 shows four components 1 before the semiconductor chip is applied.
  • the four components 1 in FIG. 3 each have a connection carrier 2 with a chip connection point 3 and a reflector frame 4 .
  • the chip connection points 3 each have four areas which are set up for contacting, for example, a semiconductor chip.
  • the reflector frames 4 are formed from a silicone containing 50% by weight TiO 2 .
  • the connection carriers 2 of the two lower components were treated with an Ar plasma before the reflector frame 4 was applied.
  • the reflector frames have precise structures and show no contamination of the chip connection point with the material of the reflector frame.
  • a silicone-based solder resist material can be used for the reflector frame 4.
  • Ti0 2 is mixed into a silicone.
  • This material shows good formation of the reflector frame 4 even in the case of masks with larger openings of, for example, 100 ⁇ m and 120 ⁇ m.
  • a silicone with 35 wt .-% T1O2 or a silicone with 24 wt .-% T1O2 or a silicone containing white pigment can be used. These materials also show good formation of the reflector frame 4 in the case of masks with larger openings of, for example, 100 ⁇ m and 120 ⁇ m.
  • FIG. 4 shows a component 1 after the semiconductor chip 5, the outer wall 6 and the reflector layer 7 have been applied.
  • the outer wall 6 was formed using a dam-dispense process. After the dam-dispense process, silicone containing TiO2 was jetted to create the reflector layer 7 .
  • a silicone with 40% by weight of TiO 2 can be used for the outer wall 6. This material can be dispensed up to the reflector frame 4 and is not dependent on the width of the reflector frame 4.
  • FIG. 5 shows the shearing force required to detach a semiconductor chip from the chip connection point of a connection carrier with a reflector frame.
  • the data shows a shear force of approximately 3.3 kg and a good spread of data.

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Abstract

Es wird ein Bauelement (1) angegeben. Das Bauelement (1) umfasst einen Anschlussträger (2) mit einer Chipanschlussstelle (3), einen Reflektor rahmen (4), wobei der Reflektor rahmen (4) die Chipanschlussstelle (3) lateral umschließt, und einen Halbleiterchip (5), wobei der Halbleiterchip (5) auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens (4) angeordnet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) angegeben.

Description

Beschreibung
BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BAUELEMENTS
Es wird ein Bauelement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Bauelement mit verbesserten Eigenschaften, beispielsweise einer verbesserten thermischen Stabilität, einer verbesserten Blaulicht- Stabilität und einer verbesserten Effizienz, bereitzustellen. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit verbesserten Eigenschaften, beispielsweise einer verbesserten thermischen Stabilität, einer verbesserten Blaulicht-Stabilität und einer verbesserten Effizienz, bereitzustellen.
Es wird ein Bauelement angegeben. Bei dem Bauelement handelt es sich beispielsweise um ein optoelektronisches Bauelement, insbesondere um ein strahlungsaussendendes optoelektronisches Bauelement .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen Anschlussträger mit einer Chipanschlussstelle. Ein Anschlussträger ist ein Träger für optische und/oder elektronische Bauteile und dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Der Anschlussträger ist insbesondere ein Leiterrahmen (engl, leadframe) oder eine Leiterplatte (engl, circuit board). Die Chipanschlussstelle umfasst zumindest einen, insbesondere zumindest zwei, beispielsweise zumindest vier, Bereiche, die zum Kontaktieren von beispielsweise einem Halbleiterchip eingerichtet sind. Die Bereiche der Chipanschlussstelle sind leitfähig ausgeformt, insbesondere metallisch.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen Reflektorrahmen. Der Reflektorrahmen ist dazu eingerichtet, einen Bereich auf einer Oberfläche des Anschlussträgers zu umschließen oder einzufassen. Zudem ist der Reflektorrahmen dazu eingerichtet, auf ihn auftreffende elektromagnetische Strahlung beispielsweise aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich zu reflektieren. Mit anderen Worten ist der Reflektorrahmen eine reflektierende Einfassung oder Umfassung oder Umrahmung eines Bereichs auf einer Oberfläche des Anschlussträgers. Der Reflektorrahmen ist beispielsweise eckig, rund oder oval ausgeformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umschließt der Reflektorrahmen die Chipanschlussstelle lateral. Bei dem Reflektorrahmen handelt es sich somit um eine Einfassung oder Umfassung oder Umrahmung der Chipanschlussstelle.
Insbesondere umschließt der Reflektorrahmen die Chipanschlussstelle vollständig. Mit anderen Worten befindet sich die gesamte Chipanschlussstelle innerhalb des von dem Reflektorrahmen eingefassten Bereichs der Oberfläche des Anschlussträgers .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip kann eine aktive Schichtenfolge umfassen, die einen aktiven Bereich enthält, der im Betrieb des Bauelements die elektromagnetische Strahlung erzeugen und/oder empfangen kann. Der Halbleiterchip ist beispielsweise dazu eingerichtet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich auszusenden. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung aus dem blauen Wellenlängenbereich. Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip oder ein Laserdiodenchip. Insbesondere ist der Halbleiterchip ein Flip Chip. Der Halbleiterchip ist beispielsweise mittels eines Lötprozesses auf die Chipanschlussstelle gelötet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens angeordnet. Insbesondere weist der Halbleiterchip einen direkten mechanischen Kontakt zu zumindest einem Teil des Reflektorrahmens auf. Insbesondere ist der Halbleiterchip auf bzw. über dem Bereich des Anschlussträgers angeordnet, der von dem Reflektorrahmen lateral umschlossen ist. Mit anderen Worten ist der Halbleiterchip auf der Chipanschlussstelle und zumindest einem Teil des Reflektorrahmens angeordnet. Beispielsweise bedeckt der Halbleiterchip den lateral von dem Reflektorrahmen umschlossenen Bereich des Anschlussträgers vollständig .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen Anschlussträger mit einer Chipanschlussstelle, einen Reflektorrahmen, wobei der Reflektorrahmen die Chipanschlussstelle lateral umschließt, und einen Halbleiterchip, wobei der Halbleiterchip auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens angeordnet ist.
Ein solches Bauelement mit einem Reflektorrahmen, der thermisch stabil sowie stabil gegenüber der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips ist, eignet sich für High-Flux-Anwendungen mit besonders hohen Lichtleistungen . Der Reflektorrahmen dient zudem dazu, das Licht, das an den Randbereichen des Halbleiterchips rückwärts emittiert wird und auf den Anschlussträger unterhalb des Chips auftreffen würde, wieder zurück nach außen zu reflektieren. Somit können Lichtverluste beispielsweise durch Absorption am Lötmaterial minimiert sowie der Anschlussträger und/oder das Gehäusematerial unterhalb des Chips vor einer schnellen Alterung durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips geschützt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Teil des Reflektorrahmens frei von dem Halbleiterchip. Insbesondere ist der Teil des Reflektorrahmens, der nicht an den Bereich des Anschlussträgers angrenzt, der von dem Reflektorrahmen lateral umschlossen ist, frei von dem Halbleiterchip. Mit anderen Worten bedeckt der Halbleiterchip den lateral von dem Reflektorrahmen umschlossenen Bereich des Anschlussträgers sowie den Teil des Reflektorrahmens, der an diesen Bereich angrenzt. Eine solche Anordnung führt zu einer hohen Stabilität des Bauelements. Ein Verkippen des auf den Anschlussträger, insbesondere auf die Chipanschlussstelle, aufgebrachten, insbesondere gelöteten Halbleiterchips wird verhindert oder zumindest verringert. Mit anderen Worten dient der Reflektorrahmen auch als Chipsupport.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Chipanschlussstelle frei von dem Reflektorrahmen. Sowohl die äußeren Kanten des Reflektorrahmens als auch die inneren Kanten des Reflektorrahmens sind außerhalb der Chipanschlussstelle ausgeformt. Mit anderen Worten umschließt der Reflektorrahmen mittelbar oder unmittelbar die Chipanschlussstelle ohne die Chipanschlussstelle teilweise oder vollständig zu bedecken. Eine frei zugängliche Chipanschlussstelle führt zu einer guten Haftung des Halbleiterchips an der Chipanschlussstelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umschließt der Reflektorrahmen lediglich die Chipanschlussstelle. Beispielsweise ist die innere Kante des Reflektorrahmens unmittelbar an der äußeren Kante der Chipanschlussstelle angeordnet. Mit anderen Worten umschließt der Reflektorrahmen keinen Bereich des Anschlussträgers, der nicht der Chipanschlussstelle zugeordnet ist. Der von dem Reflektorrahmen eingefasste Bereich des Anschlussträgers weist lediglich die Ausdehnung der Chipanschlussstelle auf. Durch die unmittelbare Anordnung des Reflektorrahmens um die Chipanschlussstelle können Lichtverluste besonders effektiv verringert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Reflektorrahmen ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment. Das Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Polymer, beispielsweise ein Silikon, ein Polysiloxan, ein Polysilazan oder ein Hybridmaterial mit Anteilen von Polysiloxan und Polysilazan. Ein Reflektorrahmen aus einem Kunststoffmaterial und einem Weißpigment weist eine gute Haftung auf dem Anschlussträger auf. Insbesondere besteht der Reflektorrahmen aus einem Kunststoffmaterial und einem Weißpigment. Das Weißpigment ist, insbesondere homogen, in dem Kunststoffmaterial verteilt. Kunststoffmaterialien weisen eine gute thermische Stabilität sowie eine bessere Stabilität gegenüber blauem Licht auf.
Das Weißpigment dient zur Einstellung der Reflektivität des Reflektorrahmens. Weißpigmente sind unbunte anorganisch Pigmente mit einem hohen Brechungsindex zur Erzeugung von optischer Weiße. Beispielsweise ist das Weißpigment ein anorganisches Oxid, Sulfat, Sulfid oder Carbonat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektorrahmen zumindest 10 Gewichtsprozent (Gew.-%) Weißpigment, insbesondere zumindest 50 Gew.-% Weißpigment, auf. Ein Reflektorrahmen mit einem Weißpigment-Anteil von zumindest 10 Gew.-% ist hochreflektiv ausgebildet und somit für die Verwendung in dem Reflektorrahmen vorteilhaft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Weißpigment Ti02, ZrÜ2 und/oder BaS04. Diese Weißpigmente sind vorteilhaft für die Erzeugung einer hohen optischen Weiße im Reflektorrahmen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektorrahmen eine Breite von zumindest 100 gm auf. Die benötigte Breite des Reflektorrahmens ist von den Abmessungen des Halbleiterchips und insbesondere von der Breite der Randbereiche des Halbleiterchips, die nicht verspiegelt sind und an denen Strahlung rückwärts emittiert wird, abhängig. Je nach Anwendung ist die Breite des Reflektorrahmens nach oben nicht begrenzt. Beispielsweise weist der Reflektorrahmen eine Breite von 100 gm, 200 pm, 300 pm, 400 pm oder 500 pm auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektorrahmen eine Höhe von zumindest 40 pm auf. Die Höhe des Reflektorrahmens ist sowohl abhängig von dem verwendeten Weißpigment als auch von dem verwendeten Lötprozess als auch der gewünschten Höhe des Bauelements. Insbesondere ist die Höhe des Reflektorrahmens so gewählt, dass der Reflektorrahmen zur Stabilisierung des aufgelöteten Halbleiterchips dient. Dazu weist der Reflektorrahmen vorzugsweise die gleiche Höhe wie die Lötschicht auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektorrahmen eine Breite von zumindest 100 gm und eine Höhe von zumindest 40 gm auf. Diese Größen sind vorteilhaft für eine gute Reflektivität und eine gute Abbildung des Reflektorrahmens .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anschlussträger ein Flat Mold Substrat. Ein Flat Mold Substrat ist ein Anschlussträger, der vor der Prozessierung keine erhabenen Komponenten aufweist. Insbesondere weist ein Flat Mold Substrat keine vorgeformten Außenwände und/oder keinen vorgeformten Reflektorrahmen auf. Ein Flat Mold Substrat ist vorteilhaft, um einen Reflektorrahmen mit den gewünschten Eigenschaften auf dem Anschlussträger zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Außenwand, die den Halbleiterchip lateral umschließt. Insbesondere umschließt die Außenwand die Chipanschlussstelle, den Reflektorrahmen und den Halbleiterchip lateral.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Außenwand als Reflektor ausgebildet. Eine als Reflektor ausgebildete Außenwand ist für eine verbesserte Lichtauskopplung des Bauelements vorteilhaft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Außenwand ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment. Das Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Polymer, beispielsweise ein Silikon, ein Polysiloxan, ein Polysilazan oder ein Hybridmaterial mit Anteilen von Polysiloxan und Polysilazan. Insbesondere ist das Weißpigment ein anorganisches Oxid, Sulfat, Sulfid oder Carbonat wie Ti02, ZrÜ2, und/oder BaS04. Beispielsweise umfasst die Außenwand ein Ti02-haltiges Silikon, ein Tio2-haltiges Polysiloxan oder ein Ti02-haltges Polysilazan. Eine Außenwand, die ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment umfasst, ist hochreflektiv und somit für eine verbesserte Lichtauskopplung vorteilhaft .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Außenwand und der Reflektorrahmen das gleiche Kunststoffmaterial und zumindest ein unterschiedliches Weißpigment auf. Durch die unterschiedlichen Weißpigmente können unterschiedliche Brechungsindices für den Reflektorrahmen und die Außenwand erhalten werden, wodurch die Lichtauskopplung und die Effizienz des Bauelements eingestellt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzen der Reflektorrahmen und die Außenwand aneinander an. Mit anderen Worten erreicht die Außenkante des Reflektorrahmens die Innenkante der Außenwand. Dadurch wird die Oberfläche des Anschlussträgers innerhalb der Außenwand - mit Ausnahme der Chipanschlussstelle - im Wesentlichen, insbesondere vollständig, von dem Reflektorrahmen abgedeckt. Dadurch wird der Anschlussträger vor einer schnellen Alterung durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Reflektorrahmen und die Außenwand voneinander beabstandet. Die Oberfläche des Anschlussträgers zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand ist insbesondere frei von dem Reflektorrahmen und der Außenwand.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der
Reflektorrahmen und die Außenwand voneinander beabstandet und eine Reflektorschicht ist zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich zwischen dem Reflektorrahmen und Außenwand ein Bereich des Anschlussträgers, der frei von dem Reflektorrahmen und der Außenwand ist. Dieser Bereich ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von der Reflektorschicht bedeckt. Die Reflektorschicht führt zu einer verbesserten Lichtauskopplung und schützt den Bereich des Anschlussträgers vor einer schnellen Alterung durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Reflektorschicht ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment. Das Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Polymer, beispielsweise ein Silikon, ein Polysiloxan, ein Polysilazan oder ein Hybridmaterial mit Anteilen von Polysiloxan und Polysilazan. Insbesondere ist das Weißpigment ein anorganisches Oxid, Sulfat, Sulfid oder Carbonat wie T1O2,
Zr02 und/oder BaS04. Beispielsweise umfasst die Reflektorschicht ein Ti02-haltiges Silikon, ein Tio2-haltiges Polysiloxan oder ein Ti02-haltges Polysilazan. Eine solche Reflektorschicht ist hochreflektiv und somit für eine verbesserte Lichtauskopplung sowie den Schutz des Anschlussträgers vor Alterung durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips vorteilhaft . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Außenwand eine Breite von zumindest 1000 gm und höchstens 1500 gm und/oder eine Höhe von zumindest 500 gm und höchstens 750 gm auf. Die Höhe und die Breite der Außenwand hängen von den gewünschten Bauelementdimensionen ab. Insbesondere hängt die Höhe der Außenwand von der Höhe des Bauelements und des Anschlussträgers ab. Die Höhe des Bauelements entspricht dabei der Summe der Höhe des Anschlussträgers und der Höhe der Außenwand. Hat das Bauelement beispielsweise eine Höhe von 750 gm und der Anschlussträger eine Höhe von 200 gm, weist die Außenwand eine Höhe von 550 gm auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Außenwand ein Verhältnis der Höhe zur Breite von 1:2 auf. Bei einer Höhe der Außenwand von 500 gm ist die Breite der Außenwand 1000 gm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Verkapselung, die den Halbleiterchip zumindest teilweise umgibt und innerhalb der Außenwand angeordnet ist. Insbesondere umgibt die Verkapselung den Halbleiterchip sowie den Reflektorrahmen und optional die Reflektorschicht vollständig. Die Verkapselung kann den von der Außenwand umgebenen Bereich vollständig ausfüllen und bündig mit der oberen Kante der Außenwand abschließen. Die Verkapselung schützt den Halbleiterchip vor Beschädigung durch Umwelteinflüsse. Beispielsweise umfasst die Verkapselung ein Silikon und einen Leuchtstoff oder besteht daraus. In diesem Fall kann die Verkapselung auch zur Wellenlängenkonversion der vom Halbleiterchip ausgesandten elektromagnetischen Strahlung dienen. Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben. Vorzugsweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren das Bauelement gemäß den oben genannten Ausführungsformen erzeugt. Es gelten insbesondere alle für das Bauelement gemachten Ausführungen auch für das Verfahren und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Bauelements die Schritte
- Bereitstellen eines Anschlussträgers mit einer Chipanschlussstelle,
- Aufbringen eines Reflektorrahmens, wobei der Reflektorrahmen die Chipanschlussstelle lateral umschließt, und
- Anordnen eines Halbleiterchips auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens .
Mit einem solchen Verfahren kann ein Bauelement für High- Flux-Anwendungen hergestellt werden, das thermisch stabil sowie stabil gegenüber der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips ist. Der Reflektorrahmen kann kontrolliert und präzise auf die Bereiche des Anschlussträgers aufgebracht werden, die unterhalb des Halbleiterchips einer Bestrahlung mit elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips ausgesetzt sind. Dadurch werden Lichtverluste und Schädigungen des Anschlussträgers verringert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Reflektorrahmen durch eine Schablone oder Sieb auf den Anschlussträger gedruckt. Insbesondere handelt es sich bei dem Anschlussträger um ein Flat Mold Substrat. Die Schablone oder das Sieb wird beim Drucken so platziert, dass die äußeren Kanten des Reflektorrahmens außerhalb der Chipanschlussstelle geformt sind. Insbesondere wird der Druckprozess derart ausgeführt, dass eine Kontamination auf der Chipanschlussstelle vermieden wird. Dadurch wird eine Verminderung der Haftung des Halbleiterchips auf dem Anschlussträger verhindert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Aufbringen einer Außenwand, die den Halbleiterchip lateral umschließt. Das Aufbringen der Außenwand erfolgt durch einen Dam-Dispense-Prozess . Beispielsweise erfolgt das Aufbringen der Außenwand durch einen Dam-Dispense-Prozess eines ΊΊO2- haltigen Silikons, eines Tio2-haltiges Polysiloxans oder eines Ti02-haltges Polysilazans. Die Außenwand stabilisiert das Bauelement und dient gleichzeitig als weiterer Reflektor zur Verbesserung der Auskoppeleffizienz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der
Reflektorrahmen und die Außenwand voneinander beabstandet und eine Reflektorschicht wird zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand mittels Jetten oder Dispensen erzeugt. Dabei wird der Bereich zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand, der frei von sowohl dem Reflektorrahmen als auch der Außenwand ist, zumindest teilweise oder vollständig mit der Reflektorschicht bedeckt. Beispielsweise wird der freie Raum zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand mit ΊΊO2- haltigem Silikon, Ti02-haltigem Polysiloxan oder Ti02-haltgem Polysilazan mittels Jetten oder Dispensen befüllt. Der Reflektorrahmen wirkt insbesondere als Stoppkante für das Material der Reflektorschicht. Durch die Reflektorschicht kann die Helligkeit des Bauelements verbessert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzen der Reflektorrahmen und die Außenwand einander an. Die Außenwand und der Reflektorrahmen werden so erzeugt, dass sie einen gemeinsamen Kontakt aufweisen. Insbesondere wird keine zusätzliche Reflektorschicht zwischen dem Reflektorrahmen und der Außenwand erzeugt. Auf diese Weise kann ein helles Bauelement günstig hergestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Aufbringen einer Verkapselung, die den Halbleiterchip zumindest teilweise umgibt und innerhalb der Außenwand angeordnet ist. Insbesondere umgibt die Verkapselung den Halbleiterchip sowie den Reflektorrahmen und optional die Reflektorschicht vollständig. Dadurch wird der Halbleiterchip vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Verkapselung kann den von der Außenwand umgebenen Bereich vollständig ausfüllen und bündig mit der oberen Kante der Außenwand abschließen. Die Verkapselung schützt den Halbleiterchip vor Beschädigung durch Umwelteinflüsse.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Bauelements und des Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen .
Die Figuren 1A bis E und 2A bis D zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils Darstellung eines Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, und
Figur 5 zeigt die Scherkraft in einem Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figuren 1A bis E zeigen den Aufbau eines Bauelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Darstellungsformen .
Die Figur 1A zeigt einen Anschlussträger 2 mit einer Chipanschlussstelle 3. Der Anschlussträger 2 ist ein Flat Mold Substrat. Insbesondere ist der Anschlussträger 2 ein Leiterrahmen oder eine Leiterplatte. Die Chipanschlussstelle 3 ist hier mit zwei leitfähigen Kontaktbereichen dargestellt, die zur Kontaktierung beispielsweise eines Halbleiterchips eingerichtet sind. Es ist aber auch möglich, dass die Chipanschlussstelle eine andere Anzahl an Kontaktbereichen aufweist, beispielsweise vier Kontaktbereiche.
Auf dem Anschlussträger 2 ist ein Reflektorrahmen 4 aufgebracht, der die Chipanschlussstelle 3 lateral umschließt oder einfasst. Insbesondere umschließt der Reflektorrahmen 4 die Chipanschlussstelle 3 vollständig, sodass sich die gesamte Chipanschlussstelle 3 innerhalb des von dem Reflektorrahmen 4 eingefassten Bereichs der Oberfläche des Anschlussträgers 2 befindet. Der Reflektorrahmen hat beispielsweise eine Breite von 100 pm und eine Höhe von 40 pm. Der Reflektorrahmen 4 wird über eine Schablone oder ein Sieb auf den Anschlussträger gedruckt. Beim Drucken wird die Schablone oder das Sieb so platziert, dass die äußeren Kanten des Reflektorrahmens 4 außerhalb der Chipanschlussstelle 3 geformt sind. Insbesondere sind sowohl die äußeren Kanten als auch die inneren Kanten des Reflektorrahmens 4 außerhalb der Chipanschlussstelle 3 ausgeformt. Der Reflektorrahmen 4 wird derart aufgebracht, dass eine Kunststoffmaterial- Kontamination auf der Chipanschlussstelle 3 und damit eine Verringerung der Haftung eines auf der Chipanschlussstelle 3 aufgebrachten Halbleiterchips vermieden wird. Die gedruckte Struktur des Reflektorrahmens 4 weist eine Höhe von zumindest 40 gm und eine Breite von zumindest 100 gm auf, um eine gute Reflektivität und eine gute Abbildung des Reflektorrahmens 4 zu erreichen.
Der Reflektorrahmen 4 ist aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Silikon, Polysiloxan oder Polysilazan, das mit mindestens 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 50 Gew.-%, Ti02 und/oder einem anderen Weißpigment gemischt ist, ausgebildet, um eine bessere Reflexivität zu erzielen. Der Reflektorrahmen 4 ist in der Figur 1A viereckig ausgeformt. Alternativ kann der Reflektorrahmen auch rund oder oval ausgeformt sein.
Auf zumindest ein Teil des Reflektorrahmens 4 ist ein Halbleiterchip 5 angeordnet (Figur 1B). Der Halbleiterchip 5 kann eine aktive Schichtenfolge umfassen, die einen aktiven Bereich enthält, der im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Strahlung beispielsweise aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugen kann. Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein Flip Chip. Insbesondere weist der Halbleiterchip 5 einen direkten mechanischen Kontakt zu zumindest einem Teil des Reflektorrahmens 4 auf. Dabei ist zumindest ein Teil des Reflektorrahmens 4 frei von dem Halbleiterchip 5. Beispielsweise ist ein lateral den Halbleiterchip 5 umschließender Bereich des Reflektorrahmens 4 frei von dem Halbleiterchip 5.
Der Halbleiterchip 5 ist mittels eines Lötprozesses auf die Chipanschlussstelle 3 gelötet. Insbesondere bedeckt der Halbleiterchip 5 die Chipanschlussstelle 3 vollständig. Beispielsweise bedeckt der Halbleiterchip 5 den lateral von dem Reflektorrahmen 4 umschlossenen Bereich des Anschlussträgers 2 vollständig.
Eine Außenwand 6 umschließt die Chipanschlussstelle 3, den Reflektorrahmen 4 und den Halbleiterchip 5 lateral (Figur IC). Die Außenwand 6 ist als Reflektor ausgebildet und umfasst ein Kunststoffmaterial, beispielsweise Silikon, Polysiloxan oder Polysilazan, und ein Weißpigment. Die Erstellung der Außenwand 6 erfolgt beispielsweise durch einen Dam-Dispense-Prozess eines Ti02-haltigen Silikons, eines Ti02-haltigen Polysiloxans oder eines Ti02-haltigen Polysilazans . Insbesondere weisen die Außenwand 6 und der Reflektorrahmen 4 das gleiche Kunststoffmaterial, beispielsweise Silikon, und zumindest ein unterschiedliches Weißpigment und dadurch unterschiedliche Brechungsindices auf.
Die Höhe der Außenwand 6 hängt von der Höhe des Bauelements 1 und von dem Anschlussträger 2 ab. Die Höhe des Bauelements 1 entspricht dabei der Summe der Höhe des Anschlussträgers 2 und der Höhe der Außenwand 6. Wenn das Bauelement eine Höhe von 750 mpiund der Anschlussträger eine Höhe von 200 mpihat, weist die Außenwand 6 somit eine Höhe von 550 mpinach dem Sägen auf.
Insbesondere weisen die Höhe und die Breite der Außenwand das Verhältnis 1:2 auf. Beispielsweise hat die Außenwand bei einer Höhe von 500 gm eine Breite von 1000 gm.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur IC sind der Reflektorrahmen 4 und die Außenwand 6 voneinander beabstandet. Die Oberfläche des Anschlussträgers 2 zwischen dem Reflektorrahmen 4 und der Außenwand 6 ist somit frei von dem Reflektorrahmen 4 und der Außenwand 6.
In dem freien Bereich der Oberfläche des Anschlussträgers 2 zwischen dem Reflektorrahmen 4 und der Außenwand 6 ist eine Reflektorschicht 7 angeordnet (Figur ID). Die Reflektorschicht 7 füllt den Bereich zwischen dem Reflektorrahmen 4 und der Außenwand 6 zumindest teilweise oder vollständig. Die Reflektorschicht 7 wird mittels Jetten oder Dispensen erzeugt. Die Reflektorschicht 7 umfasst oder besteht aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Silikon, Polysiloxan oder Polysilazan, und einem Weißpigment, beispielsweise einem Ti02-haltigen Silikon, einem TiCg- haltigen Polysiloxan oder einem Ti02-haltigen Polysilazan.
Innerhalb der Außenwand 6 ist eine Verkapselung 8 angeordnet, die den Halbleiterchip 5 zumindest teilweise umgibt (Figur IE). Insbesondere umgibt die Verkapselung 8 den Halbleiterchip 5 sowie den Reflektorrahmen 4 und optional die Reflektorschicht 7 vollständig. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur IE gezeigt kann die Verkapselung 8 den von der Außenwand 6 umgebenen Bereich vollständig ausfüllen und bündig mit der oberen Kante der Außenwand 6 abschließen. Alternativ kann der von der Außenwand 6 umgebende Bereich lediglich teilweise mit der Verkapselung 8 gefüllt sein.
Die Figuren 2A bis D zeigen den Aufbau eines Bauelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Darstellungsformen .
Die Figur 2A zeigt ebenso wie die Figur 1A einen Anschlussträger 2 mit einer Chipanschlussstelle 3, auf der ein Reflektorrahmen 4 angeordnet ist, der die Chipanschlussstelle 3 umschließt. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A ist der Reflektorrahmen 4 im Ausführungsbeispiel der Figur 2A sehr breit prozessiert. Beispielsweise ist der Reflektorrahmen 4 im
Ausführungsbeispiel der Figur 2A fünfmal so breit wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A.
Die Figur 2B zeigt einen Halbleiterchip 5, der auf die Chipanschlussstelle 3 gelötet ist und auf einem Teil des Reflektorrahmens angeordnet ist. Im Vergleich zu Figur 1B ist deutlich zu erkennen, dass im Ausführungsbeispiel der Figur 2B ein signifikant größerer Teil des Reflektorrahmens 4 frei von dem Halbleiterchip 5 ist.
Die Außenwand 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sie an den Reflektorrahmen 4 angrenzt (Figur 2C). Dadurch wird die Oberfläche des Anschlussträgers 2 innerhalb der Außenwand 6 - mit Ausnahme der
Chipanschlussstelle 3 - im Wesentlichen oder vollständig von dem Reflektorrahmen 4 abgedeckt. Der Reflektorrahmen 4 ist somit so breit, dass seine Außenkante die Innenkante der Außenwand 6 erreicht.
Innerhalb der Außenwand 6 ist eine Verkapselung 8 angeordnet, die den Halbleiterchip 5 zumindest teilweise oder vollständig umgibt (Figur 2D).
Figur 3 zeigt vier Bauelemente 1 vor dem Aufbringen des Halbleiterchips. Die vier Bauelemente 1 der Figur 3 weisen jeweils einen Anschlussträger 2 mit einer Chipanschlussstelle 3 und einen Reflektorrahmen 4 auf. Die Chipanschlussstellen 3 weisen jeweils vier Bereiche, die zum Kontaktieren von beispielsweise einem Halbleiterchip eingerichtet sind, auf. Die Reflektorrahmen 4 sind aus einem Silikon mit 50 Gew.-% Ti02 ausgeformt. Die Anschlussträger 2 der beiden unteren Bauelemente wurden vor dem Aufbringen des Reflektorrahmens 4 mit einem Ar-Plasma behandelt. Die Reflektorrahmen weisen präzise Strukturen auf und zeigen keine Kontamination der Chipanschlussstelle mit dem Material des Reflektorrahmens.
Alternativ kann für den Reflektorrahmen 4 ein silikonbasiertes Lötstopplackmaterialverwendet werden. In diesem Material ist Ti02 in ein Silikon gemischt. Der Vorteil dieses Materials liegt darin, dass es sich in sehr kleinen Strukturen ohne sichtbares Verlaufen (engl, bleeding) drucken lässt. Damit kann eine Kontamination der Chipanschlussstelle vermieden werden. Zudem zeigt dieses Material eine gute Bildung des Reflektorrahmens 4 auch bei Masken mit größeren Öffnungen von beispielsweise 100 pm und 120 pm.
Alternativ kann für den Reflektorrahmen 4 ein Silikon mit 35 Gew.-% T1O2 oder ein Silikon mit 24 Gew.-% T1O2 oder ein weißpigmenthaltiges Silikon verwendet werden. Auch diese Materialien zeigen eine gute Bildung des Reflektorrahmens 4 bei Masken mit größeren Öffnungen von beispielsweise 100 gm und 120 gm.
Figur 4 zeigt ein Bauelement 1 nach Aufbringen des Halbleiterchips 5, der Außenwand 6 und der Reflektorschicht 7. Die Außenwand 6 wurde über einen Dam-Dispense-Prozess geformt. Nach dem Dam-Dispense-Prozess wurde TiÖ2-haltiges Silikon zur Erstellung der Reflektorschicht 7 gejettet.
Für Bauelemente, in denen die Außenwand 6 direkt an den Reflektorrahmen 4 angrenzt, kann ein Silikon mit 40 Gew.-% TiÖ2 für die Außenwand 6 verwendet werden. Dieses Material lässt sich bis zu dem Reflektorrahmen 4 dispensen und ist nicht abhängig von der Breite des Reflektorrahmens 4.
Figur 5 zeigt die Scherkraft, die zur Ablösung eines Halbleiterchips von der Chipanschlussstelle eines Anschlussträgers mit einem Reflektorrahmen benötigt wird. Die Daten zeigen eine Scherkraft von ungefähr 3,3 kg und eine gute Verteilung der Messdaten. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Kontamination der Chipanschlussstelle durch das Kunststoffmaterial des Reflektorrahmens sehr minimal ist und die Chipanschlussstelle gut mit Lötmittel benetzt wird.
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020 118 693.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Bauelement
2 Anschlussträger 3 Chipanschlussstelle
4 Reflektorrahmen
5 Halbleiterchip
6 Außenwand
7 Reflektorschicht 8 Verkapselung

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (1) umfassend
- einen Anschlussträger (2) mit einer Chipanschlussstelle(3),
- einen Reflektorrahmen (4), wobei der Reflektorrahmen (4) die Chipanschlussstelle (3) lateral umschließt,
- einen Halbleiterchip (5), wobei der Halbleiterchip (5) auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens (4) angeordnet ist, und
- eine Außenwand (6), die den Halbleiterchip (5) lateral umschließt, wobei der Reflektorrahmen (4) und die Außenwand (6) voneinander beabstandet sind und eine Reflektorschicht (7) zwischen dem Reflektorrahmen (4) und der Außenwand (6) angeordnet ist.
2. Bauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Teil des Reflektorrahmens (4) frei von dem Halbleiterchip (5) ist.
3. Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reflektorrahmen (4) ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment umfasst.
4. Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Reflektorrahmen (4) zumindest 10 Gew.-% Weißpigment aufweist.
5. Bauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem das Weißpigment T1O2, ZrÜ2 und/oder BaS04 umfasst.
6. Bauelement (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem der Reflektorrahmen (4) eine Breite von zumindest 100 mpiund/oder eine Höhe von zumindest 40 mpi aufweist.
7. Bauelement (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem der Anschlussträger (2) ein Flat Mold Substrat ist.
8. Bauelement (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem die Reflektorschicht (7) ein Kunststoffmaterial und ein Weißpigment umfasst.
9. Bauelement (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem die Außenwand (6) eine Breite von zumindest 1000 pm und höchstens 1500 pm und/oder eine Höhe von zumindest 500 pm und höchstens 750 pm aufweist.
10. Bauelement (1) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, ferner umfassend eine Verkapselung (8), die den Halbleiterchip (5) zumindest teilweise umgibt und innerhalb der Außenwand (6) angeordnet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) umfassend die Schritte
- Bereitstellen eines Anschlussträgers (2) mit einer Chipanschlussstelle (3),
- Aufbringen eines Reflektorrahmens (4), wobei der Reflektorrahmen (4) die Chipanschlussstelle (3) lateral umschließt,
- Anordnen eines Halbleiterchips (5) auf zumindest einem Teil des Reflektorrahmens (4), und
- Aufbringen einer Außenwand (6), die den Halbleiterchip (5) lateral umschließt, wobei der Reflektorrahmen (4) und die Außenwand (6) voneinander beabstandet sind und eine Reflektorschicht (7) zwischen dem Reflektorrahmen (4) und der Außenwand (6) mittels Jetten oder Dispensen erzeugt wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) gemäß Anspruch 11, wobei der Reflektorrahmen (4) durch eine Schablone oder ein Sieb auf den Anschlussträger (2) gedruckt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Außenwand (6) mittels Dispensen auf den Anschlussträger (2) aufgebracht wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend ein Aufbringen einer Verkapselung (8), die den Halbleiterchip (5) zumindest teilweise umgibt und innerhalb der Außenwand (6) angeordnet ist.
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