WO2023016899A1 - Transferverfahren für optoelektronische halbleiterbauelemente - Google Patents

Transferverfahren für optoelektronische halbleiterbauelemente Download PDF

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optoelectronic semiconductor
semiconductor components
subset
carrier
transfer unit
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Peter Stauss
Alexander Pfeuffer
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier.
  • the present invention relates to a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier and for producing an electrical and mechanical connection between the optoelectronic semiconductor components and the second carrier.
  • the present invention relates to an optoelectronic device that is produced in particular by means of a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier.
  • the LEDs or LED chips from a donor substrate such as the growth substrate of the LED chips, on a receiving substrate or.
  • Target substrate backplane
  • the LEDs are usually arranged very densely on the donor substrate (dense chip pitch), whereas on the target substrate the LEDs are arranged at a specific and comparatively greater distance or distance. Pixel spacing (pixel pitch) may be desired.
  • a stamp-based method is usually used that takes LEDs from the donor substrate and uses a large pick-and-place tool (transfer head or stamp). transferred to the target substrate.
  • the transfer head only picks up the LEDs from the donor substrate that match the specified pixel pattern on the target substrate. The greater the distance between the individual pixels, the fewer LEDs are correspondingly transferred in one transfer cycle for a given size of the transfer head. It is therefore necessary, particularly in the case of larger displays with large pixel spacings, to move the transfer head very often and thus over very long distances. However, this is very time-consuming and, accordingly, such a method is comparatively expensive.
  • a method according to the invention for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier comprises the steps:
  • the second carrier having a contact structure with a multiplicity of periodically arranged contact areas on its upper side;
  • the essence of the invention is, by means of a transfer unit, a multiplicity of optoelectronic semiconductor components from a first carrier, in particular one from a donor substrate or Growth substrate of the optoelectronic semiconductor components to lift off, and from this plurality of optoelectronic semiconductor components in a first step, only a first subset of optoelectronic semiconductor components on a second carrier, in particular a receiving substrate or. target substrate ( eg a backplane ) .
  • a second subset of the optoelectronic semiconductor components located on the transfer unit can then be placed on the second carrier without new optoelectronic semiconductor components having to be lifted from the first carrier by means of the transfer unit. This reduces the travel path that has to be covered by the transfer unit, and the time required to transfer the optoelectronic semiconductor components and the associated costs can be reduced.
  • the transfer unit can be designed in such a way that all the optoelectronic semiconductor components can be lifted off the first carrier at the same time.
  • the transfer unit is then moved over the second carrier and the optoelectronic semiconductor components are placed step by step on the second carrier.
  • the second carrier has a contact structure with a multiplicity of periodically arranged contact areas on its upper side.
  • the periodically arranged contact areas are arranged corresponding to a desired pixel pitch on the second carrier.
  • the transfer unit After a first subset of the picked-up optoelectronic semiconductor components has been placed on the second carrier, the transfer unit does not have to move back to the first carrier in order to lift off optoelectronic semiconductor components again, but the transfer unit can only be realigned over the second carrier to create a second Subset of optoelectronic semiconductor components that are still on the transfer unit to place on a corresponding second subset of contact surfaces on the second carrier ren .
  • the second carrier can be fitted with optoelectronic semiconductor components step by step, without the transfer unit having to be moved in the direction of the first carrier after each successful deposit of optoelectronic semiconductor components in order to pick up optoelectronic semiconductor components again.
  • the periodically arranged contact surfaces can thus be equipped step by step with optoelectronic semiconductor components corresponding to a desired pixel pitch on the second carrier.
  • the time required for the transfer of the optoelectronic semiconductor components and the associated costs can thus be reduced.
  • the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components which in a first step on the second carrier, or. deposited on a first subset of contact areas on the second carrier, in particular includes a number of optoelectronic semiconductor components greater than 1. Furthermore, the first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components is a genuine subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components. In other words, the first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components comprises fewer optoelectronic semiconductor components than the multiplicity of optoelectronic semiconductor components.
  • the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components which in a first step on the second carrier, or. deposited on a first subset of contact areas on the second carrier can in particular include a number of optoelectronic semiconductor components that corresponds to the number of contact areas of the first subset of contact areas on the second carrier.
  • the number of the first subset of optoelectronic semiconductor components can correspond to the number of contact areas of the first subset of contact areas on the second carrier.
  • an optoelectronic semiconductor component from the first subset of optoelectronic semiconductor components can each be placed on a corresponding contact area of the first subset of contact areas on the second carrier.
  • the plurality of contact areas is each formed by an elevation on the second carrier. Accordingly, when the transfer unit is lowered, only the optoelectronic semiconductor components come into contact with the second carrier and then enter into a mechanical connection with one another, which are opposite a respective elevation. As a result, only the optoelectronic semiconductor components that come into contact with a respective elevation are detached from the transfer unit and placed on the second carrier.
  • the multiplicity of contact surfaces is in each case formed by a cavity in the second carrier which is filled with a connecting layer.
  • a top side of the connecting layer can form a planar surface with the second carrier and can be introduced into the cavities, for example, by means of doctor blades.
  • the connecting layer can, for example, comprise an adhesive, a soldering adhesive, or a solder and be designed to produce a mechanical and/or electrical connection between the second carrier and the optoelectronic semiconductor components.
  • the transfer unit can be designed to be elastic in such a way that when the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components is deposited on the first subset of the plurality of periodically arranged contact areas, the optoelectronic semiconductor components, which do not come into contact with a respective contact area but with the second carrier, in the material of the transfer unit can be slightly dented. This can on the one hand damage the optoelectronic Semiconductor components that are not to be set down can be prevented, and on the other hand, sufficient contact pressure can be ensured between a respective contact surface and the optoelectronic semiconductor components that come into contact with a respective contact surface.
  • the method further includes fixing the first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components on the first subset of the multiplicity of periodically arranged contact areas.
  • the optoelectronic semiconductor components of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components each have a first contour on an underside facing the contact structure, and the contact areas, in particular elevations, of the multiplicity of periodically arranged contact areas, in particular elevations, each have an underside facing the optoelectronic semiconductor components Top of a second contour corresponding to the first contour.
  • the first contour and the second contour correspond to one another in a manner similar to the key-lock principle.
  • the key-lock principle describes the function or Form of two or more structures that must fit together spatially in order to perform a specific function.
  • the first contour and the second contour are designed similarly to two puzzle pieces that correspond to one another.
  • opposing first and second contours engage in one another when the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components is deposited.
  • at least opposite partial areas of the first and second contours grip when the first is set down Subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components in one another.
  • opposing partial areas of the first and second contours can interlock or have a mutually centering effect, that the optoelectronic semiconductor components are aligned with or in a desired manner when they are placed on the contact surfaces, in particular elevations. to be centered .
  • first and second contours each have a common sliding plane that corresponds to one another, with the sliding plane running obliquely in particular with respect to the normal of the upper side of the second carrier.
  • first contours i.e. the optoelectronic semiconductor components each on an underside facing the contact structure, have a sliding surface which, when the transfer unit is lowered in the direction of the second carrier, from a point in time of contact between the optoelectronic semiconductor components and the contact surfaces, in particular elevations , j each lies in a slip plane of the second contours.
  • the sliding plane runs in particular obliquely with respect to the normal of the upper side of the second carrier, whereby obliquely in particular can be understood to mean that the sliding plane extends from a line or line perpendicular to the upper side of the second carrier. plane deviates at an acute or obtuse angle.
  • the step of depositing the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components includes:
  • the transfer unit can be aligned with respect to the second carrier in such a way that the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components is offset laterally with respect to the first subset of the plurality of periodically arranged contact surfaces, in particular elevations, in particular offset laterally by at most the edge length of an optoelectronic semiconductor component.
  • the step of shearing off can be effected in particular by an oblique respective sliding surface of the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components sliding on a respective sliding plane of the first subset of the plurality of periodically arranged contact surfaces, in particular elevations.
  • the step of shearing off can accordingly include a lateral displacement of the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components in relation to the transfer unit, as a result of which the optoelectronic semiconductor components are torn off or removed from the transfer unit. sheared off and can therefore be detached.
  • the step of shearing off the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components can at least partially convert the vertical lowering movement into a lateral movement of the first Include subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components.
  • the step of shearing can correspondingly include a lateral displacement of the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components relative to the transfer unit, as a result of which the optoelectronic semiconductor components can be sheared off the transfer unit and thus detached.
  • the step of depositing the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components includes:
  • the step of shearing off can be effected in particular in that at least opposite partial regions of the first and second contours engage in one another when the first subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components is set down and are thus fixed in the lateral direction and the optoelectronic semiconductor components are removed from the transfer unit by a lateral displacement of the transfer unit demolished or be sheared off .
  • the step of fixing the first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components includes pressing the optoelectronic semiconductor components onto the first subset of the multiplicity of periodically arranged contact areas.
  • the step of fixing the optoelectronic semiconductor components additionally includes heating the optoelectronic semiconductor components.
  • the step of fixing the optoelectronic semiconductor components can be carried out in accordance with the steps of a thermo-compression bonding (TCB) process.
  • the second carrier is a printed circuit board or Backplane formed.
  • the second carrier can be formed by a multilayer ceramic substrate, by a silicon wafer, or by a glass plate.
  • the second carrier may be formed with electrical connections thereon and may include, for example, thin film transistors.
  • the first carrier can be formed by a wafer or a growth substrate, for example.
  • the optoelectronic semiconductor components can have been grown on the first carrier, for example.
  • the multiplicity of optoelectronic semiconductor components can have been grown on the first carrier and can be arranged on the first carrier at a distance of 2 ⁇ m to 3 ⁇ m, or a smaller distance from one another.
  • the first carrier can also be formed by an intermediate carrier, for example by a multi-layer ceramic substrate, by a silicon wafer, or by a glass plate, on which the optoelectronic semiconductor components are arranged. Between the optoelectronic semiconductor components and the first carrier can also have a separating layer which facilitates detachment of the optoelectronic semiconductor components from the first carrier.
  • the optoelectronic semiconductor components include an optoelectronic light source.
  • the optoelectronic semiconductor components or the optoelectronic light sources can, for example, have an edge length of less than 300 pm, in particular less than 150 pm. With these spatial dimensions, the optoelectronic semiconductor component or the optoelectronic light sources are almost invisible to the human eye.
  • the optoelectronic semiconductor components each include an LED.
  • the LED can in particular be referred to as a mini-LED, which is a small LED, for example with edge lengths of less than 200 ⁇ m, in particular down to less than 40 ⁇ m, in particular in the range from 200 ⁇ m to 10 ⁇ m. Another range is between 150 pm to 40 pm.
  • the LED can also be referred to as a micro-LED, also known as a pLED, or as a pLED chip, particularly if the edge lengths are in a range from 70 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the LED may have a spatial dimension of 90 ⁇ 150 ⁇ m or a spatial dimension of 75 ⁇ 125 ⁇ m.
  • the mini-LED or the pLED chip can be an unpackaged semiconductor chip. Unpackaged can mean that the chip has no housing around its semiconductor layers, e.g. B. a die . In some embodiments, unpackaged can mean that the chip is free of any organic material. Thus, the unhoused component contains no organic compounds containing carbon in a covalent bond.
  • the optoelectronic semiconductor components are formed by a light source that can emit light of a specific color. In some embodiments, the optoelectronic semiconductor components can be designed to emit light with different colors such as red, green, blue and yellow. However, the optoelectronic semiconductor components can also be formed by a sensor, in particular a photosensitive sensor.
  • the optoelectronic semiconductor components can have electrical contact elements or Include contact surfaces for electrically contacting the optoelectronic semiconductor components.
  • the optoelectronic semiconductor components can each comprise two electrical contact surfaces for making electrical contact with the optoelectronic semiconductor components.
  • the two electrical contact areas can be arranged on the same outer surface of the optoelectronic semiconductor components according to a flip-chip configuration, and in one embodiment of the optoelectronic semiconductor components, the two electrical contact areas can be arranged on opposite outer surfaces of the optoelectronic semiconductor components according to a vertically contactable component be .
  • the periodically arranged contact surfaces each include at least one contact pad for electrically contacting the optoelectronic semiconductor components.
  • the periodically arranged contact areas each include a contact pad for making electrical contact with the optoelectronic semiconductor components in the event that the optoelectronic semiconductor components have two electrical contact areas on opposite outer surfaces having the optoelectronic semiconductor components, whereas the periodically arranged contact surfaces each have two contact pads for electrically contacting the optoelectronic semiconductor components in the event that the optoelectronic semiconductor components have two electrical contact surfaces on the same outer surface of the optoelectronic semiconductor components.
  • the distance between the centers of respectively adjacent contact areas on the second carrier corresponds to an in particular integral multiple of the distance between the centers of respectively adjacent optoelectronic semiconductor components on the first carrier.
  • the distance between the center point of each adjacent contact surface or the pixel spacing is an in particular integral multiple of the spacing between the centers of respectively adjacent optoelectronic semiconductor components on the first carrier (chip pitch).
  • the pixel pitch on the second carrier thus corresponds in particular to an integer multiple of the chip pitch of the optoelectronic semiconductor components on the first carrier.
  • the optoelectronic semiconductor components that are lifted from the first carrier by means of the transfer unit are arranged on the transfer unit according to the chip pitch and, due to the correlation between the pixel pitch on the second carrier and the chip pitch of the optoelectronic semiconductor components on the transfer unit, there are several optoelectronic semiconductor components can be deposited simultaneously on the second carrier.
  • the number of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components that are lifted from the first carrier by means of the transfer unit corresponds to an integer multiple of the number of the first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components that are simultaneously deposited on the second carrier in one step become .
  • This can be particularly advantageous since an equal number of the number of the first subset of optoelectronic semiconductor components can be placed on the second carrier in several steps until there are no more optoelectronic semiconductor components on the transfer unit. Thus, no individual optoelectronic semiconductor components remain on the transfer unit.
  • the method further comprises depositing a second subset of the plurality of optoelectronic semiconductor components on a second subset of the plurality of periodically arranged pads. This step can in particular follow the step of depositing a first subset of the multiplicity of optoelectronic semiconductor components on a first subset of the multiplicity of periodically arranged contact areas.
  • the number of optoelectronic semiconductor components in the second subset can in particular be equal to the number of optoelectronic semiconductor components in the first subset.
  • An optoelectronic device comprises: a circuit board on the upper side of which a contact structure with a multiplicity of periodically arranged elevations is arranged; a multiplicity of optoelectronic semiconductor components which are each arranged on one of the multiplicity of periodically arranged elevations; and wherein the optoelectronic semiconductor components each have a first contour on a bottom side facing the contact structure, and the elevations each have a second contour corresponding to the first contour on a top side facing the optoelectronic semiconductor components.
  • the optoelectronic device can be an optoelectronic device produced by means of the aforementioned method.
  • respective opposing first and second contours interlock or are corresponding to each other.
  • the elevations each include at least one contact pad for making electrical contact with the optoelectronic semiconductor components.
  • there is also possible for there to be only a mechanical connection between the elevations and the optoelectronic semiconductor components, and for electrical contact surfaces of the optoelectronic semiconductor components to be located on a side of the optoelectronic semiconductor components which is remote from the elevations.
  • the second contours each have a transition from a first level to a second level that is vertically offset relative to the first level.
  • the second contours have a first plane and a second plane offset vertically thereto, with the first and second planes running essentially parallel to the top side of the printed circuit board.
  • the second contours have a transition that connects the first and the second plane to one another.
  • the at least one contact pad can be arranged for each elevation in particular on the first or the second level, and an optional second contact pad can be arranged on the other level or the same level.
  • the at least one contact pad is arranged on the transition between the first and the second level, and it is also conceivable that the entire upper side of the elevations or at least parts thereof are formed by a contact pad, for example in the form of a metallization is .
  • the second contour in particular a transition of the second contour, which connects a first plane and a second plane that is offset vertically thereto, comprises at least one of the following shapes: a truncated cone; an inverse truncated cone; a cone ; and an inclined plane; or . in cross-section, an oblique line; a circular path;
  • Regions of a parabola such as half or just part of a parabola.
  • the second contour is arranged outside of the at least one contact pad or. the at least one contact pad is arranged outside of the second contour.
  • the elevations and the respectively associated at least one contact pad can in particular be formed by two separate elements and in particular elements made of different materials.
  • Fig. 1 steps of a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier in a cross-sectional view
  • Fig. 2 steps of a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier according to some aspects of the proposed principle in a cross-sectional view
  • Fig. 3 shows a step of a method for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier according to some aspects of the proposed principle in a cross-sectional view and two detailed views of the optoelectronic semiconductor components and the contact surfaces or Elevations on which the optoelectronic semiconductor components are placed;
  • Fig. 4A and 4B a plan view of a transfer unit and a plan view of a transfer unit according to some aspects of the proposed principle.
  • Fig. 1 shows steps of a method for transferring optoelectronic semiconductor components 1 from a first carrier 10 to a second carrier 11 in a cross-sectional view.
  • optoelectronic semiconductor components 1 are lifted off the first carrier 10 by means of a transfer unit 12 .
  • This takes place in that the transfer unit 12 is placed on an upper side of the optoelectronic semiconductor components 1 opposite the first carrier 10, and the optoelectronic semiconductor components 1 are at least temporarily attached to the transfer unit, for example by means of a vacuum or an adhesive force.
  • the transfer unit 12 with the optoelectronic semiconductor components 1 adhering thereto is then moved in the direction of the second carrier 11 and arranged opposite it in such a way that the optoelectronic semiconductor components 1 are opposite the second carrier 11 .
  • the optoelectronic semiconductor components 1 are then detached from the transfer unit 12 and arranged on the second carrier 11 .
  • the optoelectronic semiconductor components 1 are used arranged on the second carrier 11 in such a way that they correlate with a pixel pitch provided on the second carrier 11 .
  • the transfer unit 12 moves back in the direction of the first carrier 10 and there again picks up optoelectronic semiconductor components 1 from the first carrier 10 . These are then in turn transferred to the second carrier 11 according to a desired positioning.
  • the optoelectronic semiconductor components 1 are lifted from the first carrier 10 by means of the transfer unit 12 in each case. Correlate Pixel Pitch .
  • the method shown makes it necessary for the transfer unit 12 to be moved very often from the first carrier 10 to the second carrier 11 and thus over very long distances, particularly when there are many optoelectronic semiconductor components 1 to be transferred. This is very time-consuming and, accordingly, such a method is comparatively expensive.
  • Fig. 2 therefore shows the steps of an improved method for transferring optoelectronic semiconductor components 1 from a first carrier 10 to a second carrier 11 according to some aspects of the proposed principle.
  • the transfer unit 12 with the optoelectronic semiconductor components 1 adhering thereto is then moved in the direction of the second carrier 11 and arranged opposite it in such a way that the optoelectronic semiconductor components 1 are opposite a contact structure 3 arranged on the second carrier 11 .
  • the second carrier 11 has on its upper side 11a the contact structure 3 with a multiplicity of periodically arranged contact surfaces or. in the case shown surveys 4 on.
  • the elevations 4 are in particular arranged in such a way that they form a pixel pattern or pixel pattern provided on the second carrier 11 . Correlate Pixel Pitch .
  • the elevations each have at least one contact pad for electrically contacting the optoelectronic semiconductor components 1 .
  • a first subset 2a of the multiplicity 2 of optoelectronic semiconductor components 1 is then deposited on a first subset of the multiplicity of periodically arranged elevations 4 .
  • the transfer unit 12 is lowered at a corresponding position in the direction of the second carrier 11 and the optoelectronic semiconductor components 1 that come into contact with opposite elevations are detached from the transfer unit 12 , placed on the elevations 4 and fixed on the elevations 4 .
  • the optoelectronic semiconductor components 1 of the first subset 2a are arranged on the second carrier 11 in such a way that they correlate with the pixel pitch provided on the second carrier 11 .
  • the transfer unit 12 After the first subset 2a of optoelectronic semiconductor components 1 is arranged on the elevations 4 on the second carrier 11, the transfer unit 12 does not have to be moved back in the direction of the first carrier 10, but can only be repositioned over the second carrier 11 in order to transfer a second Subset 2b of the plurality 2 of optoelectronic semiconductor components 1 to settle on a second subset of the plurality of periodically arranged elevations 4. This procedure can be repeated until the multiplicity 2 of optoelectronic semiconductor components 1 that are located on the transfer unit 12 have been placed on elevations 4 on the second carrier 11 . This reduces the travel distance that has to be covered by the transfer unit 12, and the time required to transfer the optoelectronic semiconductor components 1 and the associated costs can be reduced.
  • FIG. 2 An optoelectronic device 21 provided by such a method is shown in FIG. 2 at the bottom right.
  • Fig. 3 shows a step of the method shown in Figure 2 for transferring optoelectronic semiconductor components from a first carrier to a second carrier, in particular a circuit board 11, and two detailed views of the optoelectronic semiconductor components 1, and the elevations 4 on which the optoelectronic semiconductor components 1 are placed.
  • the step of depositing the first subset 2a of optoelectronic semiconductor components 1 on the first subset 2a of the plurality of periodically arranged elevations 4 is shown.
  • the optoelectronic semiconductor component 1 each shown as an example has a first contour 5a on an underside facing the elevation 4, and the respective example shown On a top side facing the optoelectronic semiconductor component, elevation 4 has a second contour 5b corresponding to the first contour 5a.
  • the first contour 5a and the second contour 5b are designed similar to two puzzle pieces that correspond to one another.
  • the opposite first and second contours 5a , 5b have a common sliding plane 6 which runs obliquely with respect to the normal of the upper side 11a of the second carrier 11 .
  • the first contour 5a or The optoelectronic semiconductor component 1 also has, on an underside facing the elevation 4, a sliding surface which, in particular, also runs obliquely and which, when the transfer unit 12 is lowered in the direction of the second carrier 11, from the moment of contact between the optoelectronic semiconductor component 1 and the elevation 4 , lies in the slip plane 6 .
  • the transfer unit 12 In order to deposit the optoelectronic semiconductor components 1 on the first subset 2a of the plurality of periodically arranged elevations 4, the transfer unit 12, as shown in Figure 3, is aligned with respect to the second carrier 11 in a first step such that the first subset 2a of the plurality of optoelectronic semiconductor components 1 is arranged offset laterally with respect to the first subset of the plurality of periodically arranged elevations 4 .
  • the transfer unit 12 can be aligned with respect to the second carrier 11 such that the first subset 2a of optoelectronic semiconductor components 1 is offset laterally with respect to the first subset of the plurality of periodically arranged elevations 4, in particular by only a few ⁇ m laterally offset.
  • first and second contours 5a, 5b engage Lowering the first subset 2a of optoelectronic semiconductor components 1 into one another at a specific point in time.
  • the first subset 2a of the plurality 2 of optoelectronic semiconductor components 1 is sheared off the transfer unit. This can be brought about in particular by the sliding surface of the optoelectronic semiconductor components 1 or of the first contours 5a on each of the common oblique sliding plane 6 slides off.
  • the optoelectronic semiconductor components 1 are correspondingly torn off the transfer unit 12 by a lateral displacement of the optoelectronic semiconductor components 1 relative to the transfer unit 12 and are thus detached from the transfer unit 12 .
  • the vertical lowering movement of the transfer unit 12 is converted into a lateral movement of the first subset 2a of optoelectronic semiconductor components 1 .
  • the first and second contours 5a, 5b each have a first plane and a second plane offset vertically thereto, with the first and second planes running essentially parallel to the top side 11a of the printed circuit board 11. Furthermore, the first and the second contours 5a, 5b each have a Transition on that connects the first and the second level. These two transitions each form a sliding surface of the first or second contours 5a, 5b, wherein the sliding surfaces of the second contours 5b also define the sliding planes 6 at the same time.
  • the detailed view shown on the left in Figure 3 also shows an embodiment in which the optoelectronic semiconductor component 1 comprises two electrical contact surfaces for electrically contacting the optoelectronic semiconductor component 1, the two electrical contact surfaces being arranged on the same outer surface of the optoelectronic semiconductor component in accordance with a flip-chip configuration .
  • the corresponding elevation 4 has two contact pads 13 for electrically contacting the optoelectronic semiconductor component 1 .
  • the detailed view shown on the right in FIG. 3 shows an embodiment in which the optoelectronic semiconductor component 1 has two electrical contact surfaces on opposite outer surfaces of the optoelectronic semiconductor component 1 corresponding to a component that can be contacted vertically.
  • the corresponding elevation 4 has a contact pad 13 for electrically contacting the optoelectronic semiconductor component 1 .
  • the one or the two contact pads 13 on the survey 4 are in particular on the first or the second level and not arranged in the sliding plane 6 .
  • FIG. 4A shows a plan view of a transfer unit 12 which is used, for example, for a method as shown in FIG. Fig. 4B, on the other hand, shows a top view of a transfer unit 12 that can be used for a method according to some aspects of the proposed principle.
  • a transfer unit 12 fitted with optoelectronic semiconductor components 1 is shown in each case, as well as a pixel pattern or Pixel pitch 7 in which the optoelectronic semiconductor components 1 are to be applied to a second carrier.
  • transfer unit 12 shown to transfer the picked up optoelectronic semiconductor components 1 to the second carrier, first again optoelectronic semiconductor components 1 must be picked up again by means of the transfer unit before further optoelectronic semiconductor components 1 can be transferred to the second carrier.
  • a first subset of the optoelectronic semiconductor components 1 can be transferred to the second carrier and the transfer unit 12 can then only be repositioned above the second carrier so that a second, third, ... etc. Subset can be transferred from the recorded optoelectronic semiconductor components 1 to the second carrier. This can be done until either the second carrier is fully populated with optoelectronic semiconductor components 1 or there are no more optoelectronic semiconductor components 1 on the transfer unit 12 .
  • the pixel spacing of the pixel pitch 7 corresponds in particular to a multiple of the spacing between the centers of respectively adjacent optoelectronic semiconductor components 1 on the first carrier or on the transfer unit 12 .
  • the pixel pitch 7 thus corresponds to a multiple of the chip pitch of the optoelectronic semiconductor components 1 on the first carrier or. on the transfer unit 12 .
  • This can be particularly advantageous since the optoelectronic semiconductor components 1, which are lifted from the first carrier by means of the transfer unit 12, are arranged on the transfer unit 12 according to the chip pitch and due to the correlation between the pixel pitch 7 and the chip pitch of the optoelectronic semiconductor components 1 on the Transfer unit 12 several optoelectronic semiconductor components can be deposited simultaneously on the second carrier 11 according to the pixel pitch.
  • this has the advantage that the transfer unit 12 for depositing a second subset of optoelectronic semiconductor components 1 only has to be arranged laterally shifted by one chip spacing above elevations that are not yet occupied in order to deposit the second subset of optoelectronic semiconductor components 1 on the free elevations.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) von einem ersten Träger (10) auf einen zweiten Träger (11) umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf dem ersten Träger (10); Bereitstellen des zweiten Trägers, wobei der zweite Träger (11) auf dessen Oberseite (11a) eine Kontaktstruktur (3) mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) aufweist; Aufnehmen der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) mittels einer Transfereinheit (12) umfassend ein Aufsetzen der Transfereinheit (12) auf eine dem ersten Träger (10) gegenüberliegende Oberseite der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1); Abheben der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) von dem ersten Träger (10); und Absetzen einer ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf einer ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4).

Description

TRANSFERVERFAHREN FÜR OPTOELEKTRONSICHE HALBLEITERBAUELEMETE
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Erstanmeldung DE 10 2021 120 689 . 8 vom 09 . August 2021 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig aufgenommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger . Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger und zum Erzeugen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterbauelementen und dem zweiten Träger . Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine optoelektronische Vorrichtung, die insbesondere mittels eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger erzeugt wird .
Hintergrund
Für die Herstellung von Displays , beispielsweise LED- oder Mikro-LED-basierten Displays , müssen die LEDs bzw . LED-Chips von einem Spendersubstrat , beispielsweise das Wachstumssubstrat der LED-Chips , auf ein Empfangssubstrat bzw . Zielsubstrat ( Backplane ) übertragen werden . Auf dem Spendersubstrat sind die LEDs fertigungsbedingt in der Regel sehr dicht angeordnet ( dichter Chippitch ) , wohingegen auf dem Zielsubstrat eine Anordnung der LEDs mit einem bestimmten und vergleichsweise größeren Abstand bzw . Pixelabstand ( Pixelpitch ) gewünscht sein kann .
Zur Übertragung der LEDs von dem Spendersubstrat auf das Zielsubstrat wird meist ein stempelbasiertes Verfahren verwandt , dass mittels eines großen Pick-and-Place-Tools (Transferkopf bzw . Stempel ) LEDs von dem Spendersubstrat auf nimmt und auf das Zielsubstrat überträgt . Der Transferkopf nimmt dabei j edoch nur die LEDs vom Spendersubstrat auf , die mit dem vorgegebenen Pixelmuster auf dem Zielsubstrat übereinstimmen . Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Pixeln dabei ist , desto weniger LEDs werden, bei vorgegebener Größe des Transferkopfes , entsprechend in einem Übertragungszyklus übertragen . Insbesondere bei größeren Displays mit großen Pixelabständen ist es daher von Nöten, den Transferkopf sehr oft und somit über sehr weite Strecken zu bewegen . Dies ist j edoch sehr zeitaufwendig und entsprechend ist ein solches Verfahren vergleichsweise teuer .
Ein Ansatz zur Erhöhung der Transferrate und somit zur Reduzierung der Kosten wäre eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Transferkopfes und / oder eine Vergrößerung der Größe des Transferkopfes . Derartige Veränderungen wirken sich j edoch negativ auf die Übertragungsleistung bzw . auf die Platziergenauigkeit der LEDs aus .
Es besteht daher das Bedürfnis , zumindest einem der vorgenannten Probleme entgegenzuwirken und ein Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger bereitzustellen, mittels dem die Transferrate beim Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger auf einfache und kostengünstige Weise erhöht und gleichzeitig eine zuverlässige und positionsgenaue Übertragung der Halbleiterbauelemente ermöglicht werden kann .
Zusammenfassung der Erfindung
Diesem Bedürfnis wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 1 und mit einer optoelektronischen Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 17 Rechnung getragen . Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben . Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger umfasst die Schritte :
- Bereitstellen einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf dem ersten Träger;
- Bereitstellen des zweiten Trägers , wobei der zweite Träger auf dessen Oberseite eine Kontaktstruktur mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen aufweist ;
- Aufnehmen der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mittels einer Transfereinheit umfassend ein Aufsetzen der Transfereinheit auf eine dem ersten Träger gegenüberliegende Oberseite der optoelektronischen Halbleiterbauelemente ;
- Abheben der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von dem ersten Träger; und
- Absetzen einer ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf einer ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen .
Kern der Erfindung ist es , mittels einer Transfereinheit eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger, insbesondere einem von einem Spendersubstrat bzw . Wachstumssubstrat der optoelektronischen Halbleiterbauelemente , abzuheben, und von dieser Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen in einem ersten Schritt lediglich eine erste Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf einem zweiten Träger , insbesondere einem Empfangssubstrat bzw . Zielsubstrat ( z . B . eine Backplane ) , abzulegen . In einem zweiten Schritt kann dann eine zweite Teilmenge von den auf der Transfereinheit befindlichen optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf dem zweiten Träger abgelegt werden, ohne dass mittels der Transfereinheit neue optoelektronische Halbleiterbauelemente von dem ersten Träger abgehoben werden müssen . Dadurch reduziert sich der Verfahrweg , der mittels der Transfereinheit zurückgelegt werden muss , und es können die zum Transfer der optoelektronischen Halbleiterbauelemente benötigte Zeit und die damit verbundenen Kosten reduziert werden .
Beispielsweise kann die Transfereinheit so ausgestaltet sein, dass damit gleichzeitig alle optoelektronischen Halbleiterbauelemente von dem ersten Träger abgehoben werden können . Anschließend wird die Transfereinheit über den zweiten Träger bewegt und die optoelektronischen Halbleiterbauelemente werden schrittweise auf dem zweiten Träger abgelegt . Pro schrittweisem Ablegen wird j edoch lediglich eine Teilmenge der optoelektronischen Halbleiterbauelemente , insbesondere eine Teilmenge korrespondierend zu einem gewünschten Pixel Pitch auf dem zweiten Träger, auf dem zweiten Träger platziert . Dazu weist der zweiten Träger auf dessen Oberseite eine Kontaktstruktur mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen auf . Insbesondere sind die periodisch angeordneten Kontaktflächen korrespondierend zu einem gewünschten Pixel Pitch auf dem zweiten Träger angeordnet . Beim einem Absenken der Transfereinheit gehen lediglich die optoelektronischen Halbleiterbauelemente mit dem zweiten Träger eine mechanische Verbindung ein, die einer j eweiligen Kontaktfläche gegenüberliegen . In der Folge werden auch lediglich die optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Transfereinheit abgelöst und auf dem zweiten Träger abgelegt , die mit einer j eweiligen Kontaktfläche in Kontakt treten .
Nachdem eine erste Teilmenge der auf genommenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf dem zweiten Träger abgelegt ist , muss sich die Transfereinheit nicht zurück zu dem ersten Träger bewegen, um erneut optoelektronische Halbleiterbauelemente abzuheben, sondern die Transfereinheit kann lediglich neu über dem zweiten Träger ausgerichtet werden, um eine zweite Teilmenge optoelektronischer Halbleiterbauelemente , die sich noch auf der Transfereinheit befinden, auf einer korrespondierenden zweiten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger zu platzie- ren . So kann der zweite Träger schrittweise mit optoelektronischen Halbleiterbauelementen bestückt werden, ohne dass die Transfereinheit nach j edem erfolgten Absetzten von optoelektronischen Halbleiterbauelementen in Richtung des ersten Trägers bewegt werden muss , um erneut optoelektronische Halbleiterbauelemente auf zunehmen . Insbesondere können so die periodisch angeordneten Kontaktflächen korrespondierend zu einem gewünschten Pixel Pitch auf dem zweiten Träger schrittweise mit optoelektronischen Halbleiterbauelemente bestückt werden . Die zum Transfer der optoelektronischen Halbleiterbauelemente benötigte Zeit und die damit verbundenen Kosten können somit reduziert werden .
Die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente , die in einem ersten Schritt auf dem zweiten Träger, bzw . auf einer ersten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger abgesetzt werden, umfasst insbesondere eine Anzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von größer als 1 . Ferner ist die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine echte Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen . Mit anderen Worten gesagt umfasst die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente weniger optoelektronische Halbleiterbauelemente als die Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelemente .
Die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente , die in einem ersten Schritt auf dem zweiten Träger, bzw . auf einer ersten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger abgesetzt werden, kann insbesondere eine Anzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen umfassen, die der Anzahl von Kontaktflächen der ersten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger entspricht . Die Anzahl der ersten Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen kann entsprechend der Anzahl von Kontaktflächen der ersten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger entsprechen . Insbesondere kann somit j eweils ein optoelektronisches Halbleiterbauelement der ersten Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen j eweils auf einer entsprechenden Kontaktfläche der ersten Teilmenge von Kontaktflächen auf dem zweiten Träger platziert werden .
In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl der Kontaktflächen j eweils durch eine Erhebung auf dem zweiten Träger gebildet . Beim einem Absenken der Transfereinheit treten entsprechend lediglich die optoelektronischen Halbleiterbauelemente mit dem zweiten Träger in Kontakt und gehen anschließend eine mechanische Verbindung miteinander ein, die einer j eweiligen Erhebung gegenüberliegen . In der Folge werden auch lediglich die optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Transfereinheit abgelöst und auf dem zweiten Träger abgelegt , die mit einer j eweiligen Erhebung in Kontakt treten .
In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl der Kontaktflächen j eweils durch eine mit einer Verbindungsschicht gefüllte Kavität in dem zweiten Träger gebildet . Eine Oberseite der Verbindungsschicht kann dabei eine plane Oberfläche mit dem zweiten Träger bilden und kann beispielsweise mittels Rakeln in die Kavitäten eingebracht sein . Die Verbindungsschicht kann beispielsweise einen Klebstoff , einen Lotkleber , oder ein Lot umfassen und dazu ausgebildet sein, eine mechanische und/oder elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Träger und den optoelektronischen Halbleiterbauelementen zu erzeugen .
Die Transfereinheit kann derart elastisch ausgebildet sein, dass beim Absetzen der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, die optoelektronischen Halbleiterbauelemente , die nicht mit einer j eweiligen Kontaktfläche sondern mit dem zweiten Träger in Kontakt treten, in das Material der Transfereinheit leicht eingedrückt werden . Dadurch kann zum einen eine Beschädigung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente , die nicht abgesetzt werden sollen verhindert werden, und zum anderen kann ein ausreichender Anpressdruck zwischen einer j eweiligen Kontaktfläche und den optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die mit einer j eweiligen Kontaktfläche in Kontakt treten, gewährleistet werden .
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Fixieren der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen .
In einigen Ausführungsformen weisen die optoelektronischen Halbleiterbauelemente der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen j eweils an einer der Kontaktstruktur zugewandten Unterseite eine erste Kontur auf , und die Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, weisen j eweils an einer den optoelektronischen Halbleiterbauelementen zugewandten Oberseite einer zur ersten Kontur korrespondierende zweite Kontur auf . Korrespondierend kann in diesem Fall insbesondere dahingehend verstanden werden, dass die erste Kontur und die zweite Kontur ähnlich dem Schlüssel-Schloss Prinzip zueinander korrespondieren . Das Schlüssel-Schloss-Prinzip beschreibt dabei die Funktion bzw . Form von zwei oder mehreren Strukturen, die räumlich zueinander passen müssen, um eine bestimmte Funktion erfüllen zu können . In entsprechender Weise kann korrespondierend auch dahingehend verstanden werden, dass die erste Kontur und die zweite Kontur ähnlich zwei zueinander korrespondierender Puzzle Teile ausgebildet sind .
In einigen Ausführungsformen greifen gegenüberliegende erste und zweite Konturen beim Absetzten der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ineinander . Insbesondere greifen zumindest gegenüberliegende Teilbereiche der ersten und zweiten Konturen beim Absetzten der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ineinander . Insbesondere können gegenüberliegende Teilbereiche der ersten und zweiten Konturen beim Absetzten der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen derart ineinandergreifen bzw . eine zueinander zentrierende Wirkung aufweisen, dass die optoelektronischen Halbleiterbauelemente beim Absetzten auf die Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, zu diesen in einer gewünschten Weise ausgerichtet bzw . zentriert werden .
In einigen Ausführungsformen weisen gegenüberliegende erste und zweite Konturen j eweils eine gemeinsame , zueinander korrespondierende Gleitebene auf , wobei die Gleitebene insbesondere gegenüber der Normalen der Oberseite des zweiten Trägers schräg verläuft . Insbesondere weisen die ersten Konturen, also die optoelektronischen Halbleiterbauelementen j eweils an einer der Kontaktstruktur zugewandten Unterseite , eine Gleitfläche auf , die beim einem Absenken der Transfereinheit in Richtung des zweiten Trägers , ab einem Zeitpunkt eines Kontaktes zwischen den optoelektronischen Halbleiterbauelementen und den Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, j eweils in einer Gleitebene der zweiten Konturen liegt . Die Gleitebene verläuft dabei gegenüber der Normalen der Oberseite des zweiten Trägers insbesondere schräg wobei schräg dabei insbesondere dahingehend verstanden werden kann, dass die Gleitebene von einer auf der Oberseite des zweiten Trägers senkrecht stehenden Linie bzw . Ebene in einem spitzen oder stumpfen Winkel abweicht .
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Absetzens der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente ein :
- Ausrichten der Transfereinheit gegenüber dem zweiten Träger derart , dass die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen lateral ver- setzt gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, angeordnet ist ;
- Absenken der Transfereinheit , bis ein Kontakt zwischen der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen und der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, geschaffen wird; und
- Abscheren der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von der Transfereinheit durch weiteres Absenken der Transfereinheit .
Die Transfereinheit kann dabei gegenüber dem zweiten Träger derart ausgerichtet werden, dass die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, lateral versetzt , insbesondere um höchstens die Kantenlänge eines optoelektronischen Halbleiterbauelementes lateral versetzt angeordnet ist .
Der Schritt des Abscherens kann insbesondere dadurch bewirkt werden, indem eine schräg verlaufende j eweilige Gleitfläche der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen an j eweils einer Gleitebene der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, abgleitet . Der Schritt des Abscherens kann entsprechend ein laterales Verschieben der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gegenüber der Transfereinheit umfassen, wodurch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Transfereinheit abgerissen bzw . abgeschert und somit abgelöst werden können .
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt des Abscherens der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ein zumindest teilweises Umsetzen der vertikalen Absenkbewegung in eine laterale Bewegung der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen umfassen . Der Schritt des Abscherens kann entsprechend ein laterales Verschieben der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gegenüber der Transfereinheit umfassen, wodurch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente von der Transfereinheit abgeschert und somit abgelöst werden können .
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Absetzens der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelemente ein :
- Ausrichten der Transfereinheit gegenüber dem zweiten Träger derart , dass die erste Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen im Wesentlichen direkt gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, angeordnet ist ;
- Absenken der Transfereinheit , bis ein Kontakt zwischen der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen und der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen, insbesondere Erhebungen, geschaffen wird; und
- Abscheren der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von der Transfereinheit durch laterales verschieben der Transfereinheit .
Der Schritt des Abscherens kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass zumindest gegenüberliegende Teilbereiche der ersten und zweiten Konturen beim Absetzten der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ineinandergreifen und somit in laterale Richtung fixiert sind und durch ein laterales verschieben der Transfereinheit die optoelektronischen Halbleiterbauelementen von der Transfereinheit abgerissen bzw . abgeschert werden . In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Fixierens der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ein Anpressen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf die erste Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen . Optional umfasst der Schritt des Fixierens der optoelektronischen Halbleiterbauelemente zusätzlich ein Erwärmen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente . Insbesondere kann der Schritt des Fixierens der optoelektronischen Halbleiterbauelemente entsprechend den Schritten eines Thermo-compression bonding ( TCB ) -Prozesses ausgeführt werden .
In einigen Ausführungsformen ist der zweite Träger durch eine Leiterplatte bzw . Backplane gebildet . Insbesondere kann der zweite Träger durch ein mehrlagiges Keramiksubtrat , durch einen Silizium Wafer, oder durch eine Glasplatte gebildet sein . In einigen Ausführungsformen kann der zweite Träger mit darauf befindlichen elektrischen Anschlüssen gebildet sein und beispielsweise Dünnfilmtransistoren umfassen .
Der erste Träger kann beispielsweise durch einen Wafer oder ein Aufwachssubstrat gebildet sein . Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können beispielsweise auf dem ersten Träger aufgewachsen worden sein . Insbesondere kann die Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf dem ersten Träger aufgewachsen worden und in einem Abstand von 2 pm bis 3 pm, oder einem geringeren Abstand zueinander auf dem ersten Träger angeordnet sein .
Der erste Träger kann hingegen auch durch einen Zwischenträger, beispielsweise durch ein mehrlagiges Keramiksubtrat , durch einen Silizium Wafer, oder durch eine Glasplatte gebildet sein, auf dem die optoelektronischen Halbleiterbauelemente angeordnet sind . Zwischen den optoelektronischen Halbleiterbauelementen und dem ersten Träger kann sich ferner eine Trennschicht befinden, die ein ablösen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente von dem ersten Träger erleichtert .
In einigen Ausführungsformen umfassen die optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine optoelektronische Lichtquelle . Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente bzw . die optoelektronische Lichtquellen können beispielsweise eine Kantenläge von kleiner als 300pm, insbesondere kleiner als 150pm, aufweisen . Bei diesen räumlichen Ausdehnungen sind die optoelektronischen Halbleiterbauelement bzw . die optoelektronischen Lichtquellen für das menschliche Auge nahezu unsichtbar .
In einigen Ausführungsformen umfassen die optoelektronischen Halbleiterbauelemente j eweils eine LED . Die LED kann insbesondere als Mini-LED bezeichnet werden, das ist eine kleine LED, beispielsweise mit Kantenlängen von weniger als 200 pm, insbesondere bis zu weniger als 40 pm, insbesondere im Bereich von 200 pm bis 10 pm . Ein anderer Bereich liegt zwischen 150 pm bis 40 pm .
Die LED kann auch als Mikro-LED, auch pLED genannt , oder als pLED-Chip bezeichnet werden, insbesondere für den Fall , dass die Kantenlängen in einem Bereich von 70 pm bis 3 pm liegen . In einigen Ausführungsformen kann die LED eine räumliche Abmessung von 90 x 150pm oder eine räumliche Abmessung von 75 x 125pm haben .
Die Mini-LED oder der pLED-Chip kann in einigen Ausführungsformen ein ungehauster Halbleiterchip sein . Ungehaust kann bedeuten, dass der Chip um seine Halbleiterschichten herum kein Gehäuse aufweist , wie z . B . ein Die . In einigen Ausführungsformen kann ungehaust bedeuten, dass der Chip frei von j eglichem organischen Material ist . Somit enthält das ungehauste Bauelement keine organischen Verbindungen, die Kohlenstoff in kovalenter Bindung enthalten . In einigen Ausführungsformen sind die optoelektronischen Halbleiterbauelemente durch eine Lichtquelle gebildet , die Licht einer bestimmten Farbe emittieren kann . In einigen Ausführungsformen können die optoelektronischen Halbleiterbauelemente dazu ausgebildet sein Licht mit unterschiedlichen Farben wie zum Beispiel rot , grün, blau und gelb zu emittieren . Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können j edoch auch durch einen Sensor, insbesondere einen photosensitiven Sensor gebildet sein .
Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können elektrische Kontaktelemente bzw . Kontaktflächen zum elektrischen Kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente umfassen . Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterbauelemente j eweils zwei elektrische Kontaktflächen zum elektrischen Kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente umfassen . In einer Ausführungsform der optoelektronischen Halbleiterbauelemente können die zwei elektrischen Kontaktflächen auf derselben Außenfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente entsprechend einer Flip-Chip Konfiguration angeordnet sein, und in einer Ausführungsform der optoelektronischen Halbleiterbauelemente können die zwei elektrischen Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Außenfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente entsprechend eines vertikal kontaktierbaren Bauteils angeordnet sein .
In einigen Ausführungsformen umfassen die periodisch angeordneten Kontaktflächen j eweils wenigstens ein Kontaktpad zum elektrischen kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente . Insbesondere umfassen die periodisch angeordneten Kontaktflächen j eweils ein Kontaktpad zum elektrischen kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente für den Fall , dass die optoelektronischen Halbleiterbauelemente zwei elektrische Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Außenfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente aufweisen, wohingegen die periodisch angeordneten Kontaktflächen j eweils zwei Kontaktpads zum elektrischen kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente für den Fall aufweisen, dass die optoelektronischen Halbleiterbauelemente zwei elektrische Kontaktflächen auf derselben Außenfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente aufweisen .
In einigen Ausführungsformen entspricht der Abstand zwischen den Zentren j eweils benachbarter Kontaktflächen auf dem zweiten Träger einem insbesondere ganz zahligen Vielfachen des Abstandes zwischen den Zentren j eweils benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente auf dem ersten Träger . Mit anderen Worten entspricht der Abstand zwischen dem Mittelpunkt j eweils benachbarter Kontaktflächen bzw . der Pixelabstand ( Pixelpitch ) einem insbesondere ganzzahligen Vielfachen des Abstandes zwischen den Mittelpunkten j eweils benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente auf dem ersten Träger (Chippitch ) . Der Pixelpitch auf dem zweiten Träger entspricht somit einem insbesondere ganzzahligen Vielfachen des Chippitches der optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf dem ersten Träger . Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da die optoelektronischen Halbleiterbauelemente , die mittels der Transfereinheit von dem ersten Träger abgehoben werden, auf der Transfereinheit entsprechend dem Chippitch angeordnet sind und aufgrund der Korrelation zwischen Pixelpitch auf dem zweiten Träger und dem Chippitch der optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf der Transfereinheit mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente gleichzeitig auf dem zweiten Träger abgesetzt werden können .
In einigen Ausführungsformen entspricht die Anzahl der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die mittels der Transfereinheit von dem ersten Träger abgehoben werden, einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die in einem Schritt gleichzeitig auf den zweiten Träger abgesetzt werden . Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da so eine gleiche Anzahl der Anzahl der ersten Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen in mehreren Schritten auf dem zweiten Träger abgesetzt werden können, solange bis sich keine optoelektronischen Halbleiterbauelemente mehr auf der Transfereinheit befinden . Es verbleiben also keine einzelnen optoelektronischen Halbleiterbauelemente auf der Transfereinheit .
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Absetzen einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf einer zweiten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen . Dieser Schritt kann insbesondere dem Schritt des Absetzens einer ersten Teilmenge der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf einer ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen nachfolgen .
Die Anzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelementen in der zweiten Teilmenge kann insbesondere gleich der Anzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelementen in der ersten Teilmenge sein .
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung umfasst : eine Leiterplatte auf dessen Oberseite eine Kontaktstruktur mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen angeordnet ist ; eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die j eweils auf einer der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen angeordnet sind; und wobei die optoelektronischen Halbleiterbauelemente j eweils an einer der Kontaktstruktur zugewandten Unterseite eine erste Kontur aufweisen, und die Erhebungen j eweils an einer den optoelektronischen Halbleiterbauelementen zugewandten Oberseite einer zur ersten Kontur korrespondierende zweite Kontur aufweisen . Insbesondere kann es sich bei der optoelektronischen Vorrichtung um eine mittels vorgehend genanntem Verfahren hergestellte optoelektronischen Vorrichtung handeln .
In einigen Ausführungsformen greifen j eweils gegenüberliegende erste und zweite Konturen ineinander bzw . sind korrespondierend zueinander .
In einigen Ausführungsformen umfassen die Erhebungen j eweils wenigstens ein Kontaktpad zum elektrischen Kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente . Es ist j edoch auch möglich, dass zwischen den Erhebungen und den optoelektronischen Halbleiterbauelementen lediglich eine mechanische Verbindung besteht , und elektrische Kontaktflächen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente sich auf einer den Erhebungen abgewandten Seite der optoelektronischen Halbleiterbauelemente befinden .
In einigen Ausführungsformen weisen die zweiten Konturen j eweils einen Übergang von einer ersten Ebene auf eine zur ersten Ebene vertikal versetzte zweite Ebene auf . Insbesondere weisen die zweiten Konturen eine ersten Ebene und eine vertikal dazu versetzte zweite Ebene auf , wobei die erste und die zweite Ebene im Wesentlichen parallel zur Oberseite der Leiterplatte verlaufen . Ferner weisen die zweiten Konturen einen Übergang auf , der die erste und die zweite Ebene miteinander verbindet . Das wenigstens eine Kontaktpad kann für j ede Erhebung insbesondere auf der ersten oder der zweiten Ebene angeordnet sein, und ein optionales zweites Kontaktpad kann auf der anderen oder derselben Ebene angeordnet sein . Ferner ist es denkbar, dass das wenigstens eine Kontaktpad auf dem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Ebene angeordnet ist , und es ist auch denkbar, dass die gesamte Oberseite der Erhebungen oder zumindest Teile davon durch ein Kontaktpad, beispielsweise in Form einer Metallisierung , gebildet ist . In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Kontur, insbesondere ein Übergang der zweiten Kontur , der eine erste und eine vertikal dazu versetzte zweite Ebene miteinander verbindet , wenigstens eine der folgenden Formen : einen Kegelstumpf ; einen inversen Kegelstumpf ; einen Konus ; und eine schiefe Ebene ; bzw . im Querschnitt eine schräg verlaufende Linie ; eine Kreisbahn;
Bereiche einer Kreisbahn; eine Parabel ; und
Bereiche einer Parabel wie beispielsweise die Hälfte oder nur ein Teil einer Parabel .
In einigen Ausführungsformen ist die zweite Kontur außerhalb des wenigstens ein Kontaktpads angeordnet bzw . ist das wenigstens ein Kontaktpad außerhalb der zweiten Kontur angeordnet . Die Erhebungen und das j eweils zugehörige wenigstens eine Kontaktpad können insbesondere durch zwei separate und insbesondere unterschiedliche Materialien aufweisende Elemente gebildet sein .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen, j eweils schematisch,
Fig . 1 Schritte eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger in einer Querschnittsansicht ; Fig . 2 Schritte eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips in einer Querschnittsansicht;
Fig . 3 einen Schritt eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips in einer Querschnittsansicht und zwei Detailansichten der optoelektronischen Halbleiterbauelemente , sowie den Kontaktflächen bzw . Erhebungen, auf die die optoelektronischen Halbleiterbauelemente aufgesetzt werden; und
Fig . 4A und 4B eine Draufsicht einer Transfereinheit und eine Draufsicht einer Transfereinheit nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .
Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , "kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .
Fig . 1 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 von einem ersten Träger 10 auf einen zweiten Träger 11 in einer Querschnittsansicht . In einem ersten Schritt werden dazu mittels einer Transfereinheit 12 optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 von dem ersten Träger 10 abgehoben . Dies erfolgt dadurch, dass die Transfereinheit 12 auf eine dem ersten Träger 10 gegenüberliegende Oberseite der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 aufgesetzt wird, und die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 beispielsweise mittels einem Vakuum oder einer adhäsiven Kraft an der Transfereinheit zumindest temporär befestigt werden .
Anschließend wird die Transfereinheit 12 mit den daran haftenden optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 in Richtung des zweiten Trägers 11 bewegt und gegenüber diesem derart angeordnet , dass die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 dem zweiten Träger 11 gegenüberliegen . Die optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 werden dann von der Transfereinheit 12 abgelöst und auf dem zweiten Träger 11 angeordnet . Insbesondere werden die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 dabei derart auf dem zweiten Träger 11 angeordnet , dass sie mit einem auf dem zweiten Träger 11 vorgesehenen Pixelpitch korrelieren .
Nachdem die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf dem zweiten Träger 11 angeordnet sind bewegt sich die Transfereinheit 12 zurück in Richtung des ersten Trägers 10 und nimmt dort erneut optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 von dem ersten Träger 10 auf . Diese werden anschließend wiederum auf den zweiten Träger 11 entsprechend einer gewünschten Positionierung übertragen .
Insbesondere werden mittels der Transfereinheit 12 j eweils genau die optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 von dem ersten Träger 10 abgehoben, die zueinander zu einem auf dem zweiten Träger 11 vorgesehenen Pixelmuster bzw . Pixelpitch korrelieren . Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Pixeln dabei ist , desto weniger optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 werden, bei vorgegebener Größe der Transfereinheit 12 , entsprechend in einem Übertragungszyklus übertragen .
Durch das dargestellte Verfahren ist es also von Nöten, dass insbesondere bei vielen zu übertragenden optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 die Transfereinheit 12 sehr oft von dem ersten Träger 10 zum zweiten Träger 11 und somit über sehr weite Strecken bewegt werden muss . Dies ist sehr zeitaufwendig und entsprechend ist ein solches Verfahren vergleichsweise teuer .
Fig . 2 zeigt daher die Schritte eines verbesserten Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 von einem ersten Träger 10 auf einen zweiten Träger 11 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .
Mittels der Transfereinheit 12 werden im Vergleich zu dem in Figur 1 dargestellten Verfahren nicht nur die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 von dem ersten Träger 10 abgehoben, die auch in einem gemeinsamen Schritt auf dem zweiten Träger 11 abgesetzt werden, sondern es wird eine Vielzahl 2 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 von dem Träger 11 abgehoben, die größer als die Anzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 ist , die gleichzeitig auf dem zweiten Träger 11 abgesetzt werden .
Anschließend wird die Transfereinheit 12 mit den daran haftenden optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 in Richtung des zweiten Trägers 11 bewegt und gegenüber diesem derart angeordnet , dass die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 einer auf dem zweiten Träger 11 angeordneten Kontaktstruktur 3 gegenüberliegen .
Der zweite Träger 11 weist auf dessen Oberseite 11a die Kontaktstruktur 3 mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen bzw . im dargestellten Fall Erhebungen 4 auf . Die Erhebungen 4 sind dabei insbesondere derart angeordnet , dass sie zu einem auf dem zweiten Träger 11 vorgesehenen Pixelmuster bzw . Pixelpitch korrelieren . Ferner weisen die Erhebungen j eweils wenigstens ein Kontaktpad zum elektrischen kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf .
Anschließend wird eine erste Teilmenge 2a der Vielzahl 2 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 auf einer ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 abgesetzt . Dazu wird die Transfereinheit 12 an einer entsprechenden Position in Richtung des zweiten Trägers 11 abgesenkt und die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 , die mit gegenüberliegenden Erhebungen in Kontakt treten werden von der Transfereinheit 12 abgelöst , auf den Erhebungen 4 abgesetzt und auf den Erhebungen 4 fixiert . Entsprechend werden die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 der ersten Teilmenge 2a derart auf dem zweiten Träger 11 angeordnet , dass sie mit dem auf dem zweiten Träger 11 vorgesehenen Pixelpitch korrelieren . Nachdem die erste Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf den Erhebungen 4 auf dem zweiten Träger 11 angeordnet ist muss die Transfereinheit 12 nicht zurück in Richtung des ersten Trägers 10 bewegt werden, sondern kann lediglich neu über dem zweiten Träger 11 positioniert werden, um eine zweite Teilmenge 2b der Vielzahl 2 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 auf einer zweiten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 abzusetzen . Dieses Prozedere kann so oft erfolgen, bis die Vielzahl 2 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 , die sich auf der Transfereinheit 12 befinden, auf Erhebungen 4 auf dem zweiten Träger 11 abgesetzt worden sind . Dadurch reduziert sich der Verfahrweg, der mittels der Transfereinheit 12 zurückgelegt werden muss , und es können die zum Transfer der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 benötigte Zeit und die damit verbundenen Kosten reduziert werden .
Eine mittels solch einem Verfahren bereitgestellte optoelektronische Vorrichtung 21 ist in der Figur 2 unten rechts abgebildet .
Fig . 3 zeigt einen Schritt des in Figur 2 dargestellten Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen von einem ersten Träger auf einen zweiten Träger, insbesondere eine Leiterplatte 11 , sowie zwei Detailansichten der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 , sowie den Erhebungen 4 auf die die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 aufgesetzt werden .
Dargestellt ist der Schritt des Absetzens der ersten Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 auf die erste Teilmenge 2a der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 . Wie den beiden Detailansichten zu entnehmen ist , weist das j eweils exemplarisch dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 1 an einer der Erhebung 4 zugewandten Unterseite eine erste Kontur 5a auf , und die j eweils exemplarisch dargestellte Erhebung 4 weist an einer dem optoelektronischen Halbleiterbauelement zugewandten Oberseite eine zur ersten Kontur 5a korrespondierende zweite Kontur 5b auf . Insbesondere sind die erste Kontur 5a und die zweite Kontur 5b ähnlich zwei zueinander korrespondierender Puzzle Teile ausgebildet .
Die gegenüberliegende erste und zweite Kontur 5a , 5b weisen eine gemeinsame Gleitebene 6 auf , die gegenüber der Normalen der Oberseite 11a des zweiten Trägers 11 schräg verläuft . Die erste Kontur 5a bzw . das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 weist ferner an einer der Erhebung 4 zugewandten Unterseite , eine insbesondere ebenfalls schräg verlaufende Gleitfläche auf , die beim einem Absenken der Transfereinheit 12 in Richtung des zweiten Trägers 11 , ab einem Zeitpunkt eines Kontaktes zwischen dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 und der Erhebung 4 , in der Gleitebene 6 liegt .
Um die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf die erste Teilmenge 2a der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 abzusetzen wird die Transfereinheit 12 , wie in Figur 3 dargestellt , gegenüber dem zweiten Träger 11 in einem ersten Schritt derart ausgerichtet , dass die erste Teilmenge 2a der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 lateral versetzt gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 angeordnet ist . Die Transfereinheit 12 kann dabei gegenüber dem zweiten Träger 11 derart ausgerichtet werden, dass die erste Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen 4 lateral versetzt , insbesondere um lediglich wenige pm lateral versetzt angeordnet ist .
Dann wird die Transfereinheit 12 abgesenkt , bis ein Kontakt zwischen der ersten Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 und den Erhebungen 4 geschaffen wird . Gegenüberliegende erste und zweite Konturen 5a , 5b greifen beim Absenken der ersten Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt entsprechend ineinander .
Durch das Absenken bzw . ein weiteres Absenken der Transfereinheit 12 , und durch das ineinander greifen gegenüberliegender erster und zweiter Konturen 5a, 5b wird die erste Teilmenge 2a der Vielzahl 2 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 von der Transfereinheit abgeschert . Dies kann insbesondere dadurch bewirkt werden, indem j eweils die Gleitfläche der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 bzw . der ersten Konturen 5a an j eweils der gemeinsamen schräg verlaufenden Gleitebene 6 abgleitet . Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 werden entsprechend durch ein laterales Verschieben der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 gegenüber der Transfereinheit 12 von der Transfereinheit 12 abgerissen und somit von der Transfereinheit 12 abgelöst .
Durch das abgleiten der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf j eweils der gemeinsamen schräg verlaufenden Gleitebene 6 wird die vertikale Absenkbewegung der Transfereinheit 12 in eine laterale Bewegung der ersten Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 umgesetzt . Dadurch ergibt sich, bei konstant gehaltener lateraler Position der Transfereinheit 12 , eine laterale Verschiebung der ersten Teilmenge 2a von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 gegenüber der Transfereinheit 12 , wodurch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 von der Transfereinheit 12 abgeschert und somit abgelöst werden können .
Wie in der Figur 3 bzw . den Detailansichten der Figur 3 dargestellt weisen die ersten und die zweiten Konturen 5a, 5b j eweils eine erste Ebene und eine vertikal dazu versetzte zweite Ebene auf , wobei die erste und die zweite Ebene im Wesentlichen parallel zur Oberseite 11a der Leiterplatte 11 verlaufen . Ferner weisen die ersten und die zweiten Konturen 5a , 5b j eweils einen Übergang auf , der die erste und die zweite Ebene miteinander verbindet . Diese beiden Übergänge bilden j eweils eine Gleitfläche der ersten bzw . zweiten Konturen 5a , 5b, wobei die Gleitflächen der zweiten Konturen 5b gleichzeitig auch die Gleitebenen 6 definieren .
Die in der Figur 3 links dargestellte Detailansicht zeigt zudem eine Ausführung , bei der das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 zwei elektrische Kontaktflächen zum elektrischen Kontaktieren des optoelektronischen Halbleiterbauelementes 1 umfasst , wobei die zwei elektrischen Kontaktflächen auf derselben Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelementes entsprechend einer Flip-Chip Konfiguration angeordnet sind . Die Korrespondierende Erhebung 4 weist entsprechend zwei Kontaktpads 13 zum elektrischen kontaktieren des optoelektronischen Halbleiterbauelementes 1 auf .
Die in der Figur 3 rechts dargestellte Detailansicht zeigt eine Ausführung, bei der das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 zwei elektrische Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelementes 1 entsprechend eines vertikal kontaktierbaren Bauteils aufweist . Die Korrespondierende Erhebung 4 weist entsprechend ein Kontaktpad 13 zum elektrischen kontaktieren des optoelektronischen Halbleiterbauelementes 1 auf .
Das eine oder die beiden Kontaktpads 13 auf der Erhebung 4 sind dabei insbesondere auf der ersten bzw . der zweiten Ebene und nicht im Bereich der Gleitebne 6 angeordnet .
Fig . 4A zeigt eine Draufsicht einer Transfereinheit 12 , die beispielsweise für ein wie in Figur 1 gezeigtes Verfahren verwendet wird . Fig . 4B zeigt hingegen eine Draufsicht einer Transfereinheit 12 , die für ein Verfahren nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips verwendet werden kann . Dargestellt ist j eweils eine mit optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 bestückte Transfereinheit 12 , sowie ein Pixelmuster bzw . Pixelpitch 7 in dem die optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 auf einen zweiten Träger aufgebracht werden sollen .
Mittels der in Fig . 4A dargestellten Transfereinheit 12 wurden dabei von einem ersten Träger lediglich die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 aufgenommen, die mit dem Pixelpitch 7 korrelieren, wohingegen mittels der in Fig . 4B dargestellten Transfereinheit 12 ein die Transfereinheit 12 füllender Bereich von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 , die in einem entsprechenden Chippitch auf einem ersten Träger angeordnet sind, auf genommen .
Werden nun mittels der in Fig . 4A dargestellten Transfereinheit 12 die auf genommenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf den zweiten Träger übertragen, müssen mittels der Transfereinheit erst wieder erneut optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 aufgenommen werden, bevor weitere optoelektronische Halbleiterbauelemente 1 auf den zweiten Träger übertragen werden können .
Mittels der in Fig . 4B dargestellten Transfereinheit 12 kann hingegen eine erste Teilmenge von den auf genommenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf den zweiten Träger übertragen werden und die Transfereinheit 12 anschließend lediglich oberhalb des zweiten Trägers so neu positioniert werden, dass j eweils eine zweite , dritte , ... usw . Teilmenge von den aufgenommenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf den zweiten Träger übertragen werden kann . Dies kann solange erfolgen, bis entweder der zweite Träger vollends mit optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 bestückt ist , oder sich keine optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 mehr auf der Transfereinheit 12 befinden . Im Falle der in Fig . 4B dargestellten Transfereinheit 12 entspricht der Pixelabstand des Pixelpitches 7 insbesondere einem Vielfachen des Abstandes zwischen den Zentren j eweils benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente 1 auf dem ersten Träger bzw . auf der Transfereinheit 12 . Der Pixelpitch 7 entspricht somit einem Vielfachen des Chippitches der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf dem ersten Träger bzw . auf der Transfereinheit 12 . Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 , die mittels der Transfereinheit 12 von dem ersten Träger abgehoben werden, auf der Transfereinheit 12 entsprechend dem Chippitch angeordnet sind und aufgrund der Korrelation zwischen dem Pixelpitch 7 und dem Chippitch der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 auf der Transfereinheit 12 mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente gleichzeitig auf dem zweiten Träger 11 entsprechend dem Pixelpitch abgesetzt werden können . Gleichzeitig hat dies den Vorteil , dass die Transfereinheit 12 zum Ablegen einer zweiten Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 lediglich um einen Chipabstand lateral verschoben über noch nicht besetzten Erhebungen angeordnet werden muss , um die zweite Teilmenge von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 auf den freien Erhebungen abzusetzen .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 optoelektronisches Halbleiterbauelement
2 Vielzahl
2a erste Teilmenge
2b zweite Teilmenge
3 Kontaktstruktur
4 Kontaktf lache , Erhebung
5a erste Kontur
5b zweite Kontur
6 Gleitebene
7 Pixelpitch
10 erster Träger
11 zweiter Träger
11a Oberseite
12 Transfereinheit
13 Kontaktpad
21 optoelektronische Vorrichtung

Claims

- 29 -
PATENTANS PRÜCHE Verfahren zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) von einem ersten Träger (10) auf einen zweiten Träger (11) umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf dem ersten Träger (10) ;
- Bereitstellen des zweiten Trägers, wobei der zweite Träger (11) auf dessen Oberseite (11a) eine Kontaktstruktur (3) mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) aufweist;
- Auf nehmen der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) mittels einer Transfereinheit (12) umfassend ein Auf setzen der Transfereinheit (12) auf eine dem ersten Träger (10) gegenüberliegende Oberseite der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) ; und
- Abheben der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) von dem ersten Träger (10) ;
- Absetzen einer ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf einer ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) ; und
- Fixieren der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen ( 4 ) . Verfahren nach Anspruch 1, wobei die periodisch angeordneten Kontaktflächen jeweils durch eine Erhebung (4) gebildet sind. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl (2) der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) jeweils an einer der Kontaktstruktur (3) zugewandten Unterseite eine erste Kontur (5a) auf- - 30 - weisen, und die Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) jeweils an einer den optoelektronischen Halbleiterbauelementen zugewandten Oberseite eine zur ersten Kontur (5a) korrespondierende zweite Kontur (5b) aufweisen . Verfahren nach Anspruch 3, wobei gegenüberliegende erste und zweite Konturen (5a, 5b) beim Absetzten der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) ineinander greifen. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei gegenüberliegende erste und zweite Konturen (5a, 5b) jeweils eine gemeinsame, zueinander korrespondierende Gleitebene aufweisen, wobei die Gleitebene (6) insbesondere gegenüber der Normalen der Oberseite (11a) des zweiten Trägers (11) schräg verläuft. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des Absetzens der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) umfasst:
- Ausrichten der Transfereinheit (12) gegenüber dem zweiten Träger (11) derart, dass die erste Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) lateral versetzt gegenüber der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) angeordnet ist;
- Absenken der Transfereinheit (12) , bis ein Kontakt zwischen der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) und der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) geschaffen wird;
- Abscheren der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) von der Transfereinheit (12) durch weiteres Absenken der Transfereinheit (12) . Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Abscherens bewirkt wird, indem eine schräg verlaufende jeweilige Gleitfläche der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) an jeweils einer Gleitebene (6) der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) abgleitet. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Schritt des Abscherens ein laterales Verschieben der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gegenüber der Transfereinheit (12) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Schritt des Abscherens der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) ein zumindest teilweises Umsetzen der vertikalen Absenkbewegung in eine laterale Bewegung der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) umfasst. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend ein Fixieren der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf der ersten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) , wobei der Schritt des Fixierens ein Anpressen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) auf die erste Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen (4) und optional ein Erwärmen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) umfasst.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Träger (11) durch eine Leiterplatte gebildet ist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die periodisch angeordneten Erhebungen (4) jeweils wenigstens ein Kontaktpad (13) zum elektrischen kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) umfassen .
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Abstand zwischen den Zentren jeweils benachbarter Kontaktflächen (4) auf dem zweiten Träger (11) einem Vielfachen des Abstandes zwischen den Zentren jeweils benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente (1) auf dem ersten Träger (10) entspricht.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anzahl der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der ersten Teilmenge (2a) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) entspricht .
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend ein Absetzen einer zweiten Teilmenge (2b) der Vielzahl (2) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) auf einer zweiten Teilmenge der Vielzahl periodisch angeordneter Kontaktflächen (4) .
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Anzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelementen in der zweiten Teilmenge (2b) gleich der Anzahl der optoelektronischen Halbleiterbauelementen in der ersten Teilmenge (2a) ist. - 33 - Optoelektronische Vorrichtung (21) umfassend: eine Leiterplatte (11) auf dessen Oberseite (11a) eine Kontaktstruktur (3) mit einer Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen (4) angeordnet ist; eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) , die jeweils auf einer der Vielzahl periodisch angeordneter Erhebungen (4) angeordnet sind; und wobei die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) jeweils an einer der Kontaktstruktur (3) zugewandten Unterseite eine erste Kontur (5a) aufweisen, und die Erhebungen (4) jeweils an einer den optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) zugewandten Oberseite einer zur ersten Kontur (5a) korrespondierende zweite Kontur (5b) aufweisen, wobei die zweiten Konturen (5b) jeweils einen Übergang von einer ersten Ebene auf eine zur ersten Ebene vertikal versetzte zweite Ebene aufweisen. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei jeweils gegenüberliegende erste und zweite Konturen (5a, 5b) ineinandergreifen. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Erhebungen (4) jeweils wenigstens ein Kontaktpad (13) zum elektrischen Kontaktieren der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (1) umfassen. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die zweiten Konturen (5b) wenigstens eine der folgenden Formen umfassen: Kegels tump f ; Inverser Kegelstumpf;
Konus ; schiefe Ebene;
Kreisbahn; 34
Parabel; und
Bereiche einer Parabel. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die zweite Kontur (5b) außerhalb des wenigstens einen Kontaktpads (13) angeordnet ist.
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