Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements sowie ein oberflächenmontierbares Halbleiterbauelement angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelements anzugeben, das zeitsparend und darüber hinaus kostengünstig ist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein oberflächenmontierbares
Halbleiterbauelement anzugeben, welches besonders
platzsparend und kompakt im Aufbau ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem ersten Schritt ein Hilfsträger bereitgestellt, der mit einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Der Hilfsträger kann aus einem Kunststoff bestehen oder ein Kunststoffmaterial enthalten. Zum Beispiel ist der Hilfsträger eine Folie, welche beispielsweise vollständig mit einem
Kunststoffmaterial , wie zum Beispiel einem Silikon oder einem Polyimid, gebildet ist. Der Hilfsträger kann auch in Form einer selbsttragenden Scheibe oder Platte ausgebildet sein.
In einem weiteren Schritt werden zumindest ein Einlegeteil und zumindest ein optoelektronisches Bauteil auf eine
Montagefläche des Hilfsträgers aufgebracht. "Aufbringen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Einlegeteil und/oder das optoelektronische Bauteil in direktem Kontakt mit der Montagefläche des Hilfsträgers gebracht werden.
Ebenso ist denkbar, dass beispielsweise zwischen dem
optoelektronischen Bauteil und/oder dem Einlegeteil und dem Hilfsträger ein oder mehrere Zwischenschichten oder weitere Bauteile angeordnet werden. Das Einlegeteil und/oder das optoelektronische Bauteil stehen in diesem Fall nach dem Aufbringen mit dem Hilfsträger lediglich in mittelbarem
Kontakt. Beispielsweise ist auf die Montagefläche des
Hilfsträgers ein Klebstoff aufgebracht, der ein
Haftvermittler zwischen dem optoelektronischen Bauteil und dem Einlegeteil einerseits und dem Hilfsträger andererseits sein kann. Beispielsweise ist der Klebstoff dazu stellenweise oder vollflächig auf die Montagefläche des Hilfsträgers aufgebracht. Zum Beispiel ist der Klebstoff mit einem
Silikon, einem Acryl oder einem UV-aktiven Kleber gebildet.
Bei dem optoelektronischen Bauteil kann es sich um einen Strahlungsempfangenden oder um einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Lumineszenzdiodenchip, wie etwa einem Leuchtdiodenchip oder einem Laserdiodenchip. Weiter ist es möglich, dass es sich bei dem optoelektronischen Bauteil um einen Fotodiodenchip handelt. Ferner kann das
optoelektronische Bauteil einen Strahlungsempfangenden und einen Strahlungserzeugenden Halbleiterchip umfassen. Weiter ist es möglich, dass das optoelektronische Bauelement
Lumineszenzdiodenchips umfasst, die geeignet sind,
elektromagnetische Strahlung von untereinander verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen. "Einlegeteil" bedeutet in diesem Zusammenhang ein strukturell separates Bauteil, welches beispielsweise unabhängig von dem optoelektronischen Bauteil auf die Montagefläche aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Einlegeteil
um zusätzliche (opto) -elektronische Bauteile oder um einen Träger handeln. Denkbar ist auch, dass das Einlegeteil eine Wärmsenke für das elektronische Bauteil ist oder aufweist. Nach dem Aufbringen sind das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil über die Montagefläche des Hilfsträgers miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in einem weiteren Schritt das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil mit einem gemeinsamen Formkörper umhüllt, wobei der Formkörper das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil zumindest stellenweise formschlüssig bedeckt. Das heißt, das Material des Formkörpers - die Formmasse - steht zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit dem
optoelektronischen Bauteil und dem Einlegeteil.
Beispielsweise ist der Formkörper strahlungsdurchlässig.
"Strahlungsdurchlässig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Formkörper dann wenigstens zu 80 %, bevorzugt zu mehr als 90 % für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist.
Beispielsweise geschieht das Umhüllen des optoelektronischen Bauteils und des Einlegeteils mit dem gemeinsamen Formkörper mittels Umgießen oder Umspritzen. Das heißt, der Formkörper ist beispielsweise mittels eines Guss- oder Pressverfahrens hergestellt. Der Formkörper stellt dabei zugleich einen
Verguss des optoelektronischen Bauteils und ein Gehäuse für das spätere Halbleiterbauelement dar. Zum Beispiel können neben dem optoelektronischen Bauteil und dem Einlegeteil noch weitere Bauteile mit dem gemeinsamen Formkörper umhüllt werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform stehen das
optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil nicht in direktem Kontakt miteinander, wobei das optoelektronische
Bauteil und das Einlegeteil durch den Formkörper mechanisch miteinander verbunden werden. Das heißt, dass sich das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil an keiner
Stelle miteinander berühren. Das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil stehen lediglich durch den Formkörper in mittelbarem Kontakt miteinander. Vorzugsweise sind dann das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil voneinander durch den Formkörper elektrisch voneinander isoliert. Die durch den Formkörper vermittelte Verbindung ist gegen äußere mechanische Belastungen, wie sie bei sachgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauelements auftreten können stabil, sodass die Position des optoelektronischen Bauteils und des Einlegeteils zueinander aufgrund der stabilisierenden Wirkung des
Formkörpers im Wesentlichen gleich bleibt. "Im Wesentlichen" heißt in diesem Zusammenhang, dass die Position des
optoelektronischen Bauteils und des Einlegeteils zueinander bis auf eventuell auftretende thermische Effekte, wie einer thermischen Verformung oder Ausdehnung des Formkörpers, gleich bleibt.
In einem nächsten Schritt wird der Hilfsträger entfernt.
Beispielsweise geschieht das Entfernen mittels mechanischem Ablösens. Beispielsweise geschieht das Ablösen des
Hilfsträgers mittels Abziehens des Hilfsträgers von dem
Formkörper, dem optoelektronischen Bauteil und dem Reflektor. Dazu kann ein Verbund bestehend aus dem Hilfsträger, dem Formkörper, dem optoelektronischen Bauteil und dem Reflektor auf eine Bearbeitungsoberfläche platziert werden, entlang derer der Verbund bewegt wird. Während der Bewegung des
Verbunds kann der Hilfsträger, beispielsweise durch einen in die Bearbeitungsoberfläche eingebrachten Spalt oder Schlitz hindurch, abgezogen und dann aufgerollt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt zur Erzeugung von einzelnen Halbleiterbauelementen durch den Formkörper durchtrennt. Das Durchtrennen kann vor oder nach dem Entfernen des Hilfsträgers erfolgen. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass Halbleiterbauelemente mit nur einem einzigen elektronischen Bauteil und/oder
Einlegeteil erzeugt werden. Es ist zum Beispiel auch möglich, dass mehrere elektronische Bauteile in einem einzelnen
Halbleiterbauelement zusammengefasst sind. Beispielsweise wird beim Durchtrennen ausschließlich durch den Formkörper durchtrennt. Das heißt, zur Vereinzelung des Bauelements wird dann nicht durch weitere elektronische Bauteile und/oder Einlegeteile oder sonstige Bauteile vereinzelt. In diesem Fall sind Seitenflächen, welche das Halbleiterbauelement in lateraler Richtung seitlich begrenzen, vollständig durch den Formkörper gebildet. Die Seitenflächen können Spuren des Vereinzelungsprozesses, wie zum Beispiel Sägerillen,
aufweisen. "Laterale Richtung" bedeutet in diesem
Zusammenhang eine Richtung parallel zur
Haupterstreckungsrichtung des Hilfsträgers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements wird zunächst ein Hilfsträger bereitgestellt, der mit einem Kunststoffmaterial gebildet ist. In einem weiteren Schritt werden zumindest ein Einlegeteil und zumindest ein
elektronisches Bauteil auf eine Montagefläche des
Hilfsträgers aufgebracht. In einem weiteren Schritt werden das elektronische Bauteil und das Einlegeteil mit einem gemeinsamen Formkörper umhüllt, wobei der Formkörper das elektronische Bauteil und das Einlegeteil zumindest
stellenweise formschlüssig bedeckt. Das elektronische Bauteil und das Einlegeteil stehen nicht in direktem Kontakt
miteinander, wobei das elektronische Bauteil und das
Einlegeteil durch den Formkörper mechanisch miteinander verbunden werden. In einem weiteren Schritt wird der
Hilfsträger entfernt. Ferner wird in einem weiteren Schritt zur Erzeugung von einzelnen Halbleiterbauelementen durch den Formkörper durchtrennt.
Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass eine Herstellung eines oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden sein kann. Um
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelemente zu fertigen, welche beispielsweise gegen äußere mechanische Einwirkungen stabil sind, kann als ein stabilisierendes Element des
Halbleiterbauelements ein Träger bereitgestellt werden, auf dem dann weitere Komponenten des Halbleiterbauelements aufgebracht sind. Allerdings führt dies den Nachteil mit sich, dass beispielsweise die Bereitstellung und Vorfertigung eines solchen mechanisch stabilen Trägers oft mit hohem
Aufwand verbunden ist. Dies kann zu einem Fertigungsverfahren führen, welches zu hohen Kosten und zu einem hohen
Zeitaufwand in der Fertigung des Halbleiterbauelements führt. Um nun ein Verfahren zur Herstellung eines
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements anzubieten, welches kostengünstig und zeitsparend ist, macht das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements unter anderem von der Idee Gebrauch, zunächst einen Hilfsträger
bereitzustellen, der mit einem Kunststoffmaterial gebildet ist und vor oder nach dem Durchtrennen leicht entfernt werden kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Hilfsträger eine Dicke von 50 ym bis 200 ym auf. "Dicke" bedeutet hierbei eine maximale Ausdehnung des Hilfsträgers in vertikaler
Richtung, wobei die vertikale Richtung eine Richtung
senkrecht zur lateralen Richtung ist. Ein derartiger
Dickenbereich für den Hilfsträger erweist sich als ganz besonders vorteilhaft, da der Hilfsträger nach dem Umhüllen des Formkörpers besonders einfach wieder entfernt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Einlegeteil ein Reflektor, der vorgesehen ist, von dem optoelektronischen Bauteil im Betrieb erzeugte, auf ihn auftreffende
elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, wobei der
Reflektor das optoelektronische Bauteil in lateraler Richtung zumindest stellenweise umrandet. Von dem optoelektronischen Bauteil emittierte elektromagnetische Strahlung kann dann auf den Reflektor treffen und von dem Reflektor in Richtung weg von dem optoelektronischen Bauteil reflektiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist oder weist das Einlegeteil eine Anschlussstelle für das optoelektronische Bauteil auf. Das Einlegeteil kann zur elektrischen
Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils innerhalb des späteren Halbleiterbauelements dienen. Die Anschlussstelle befindet sich bevorzugt zumindest teilweise im Formkörper. Bevorzugt ist dann die Anschlussstelle beziehungsweise das Einlegeteil von außen zugänglich, elektrisch kontaktierbar und schließt mit einer Außenfläche des Formkörpers bündig ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Umhüllen zwischen dem Hilfsträger und dem
optoelektronischen Bauteil auf der Montagefläche des
Hilfsträgers ein Trägerelement angeordnet, das eine weitere elektrische Anschlussstelle für das optoelektronische Bauteil ist oder aufweist. Bei dem Trägerelement kann es sich um einen metallischen Trägerstreifen (auch Leadframe) handeln. Zum Beispiel ist der Trägerstreifen dann mit zumindest einem streifenförmigen Metallstreifen gebildet, der als die weitere elektrische Anschlussstelle dient.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden das elektronische Bauteil, das Einlegeteil und das
Trägerelement mit dem gemeinsamen Formkörper umhüllt, wobei der Formkörper das elektronische Bauteil, das Einlegeteil und das Trägerelement zumindest stellenweise formschlüssig bedeckt. Das Trägerelement befindet sich bevorzugt zumindest teilweise im Formkörper. Bevorzugt ist das Trägerelement von außen zugänglich und elektrisch kontaktierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens stehen das Einlegeteil und das Trägerelement nicht in direktem
Kontakt miteinander, wobei das Einlegeteil und das
Trägerelement durch den Formkörper mechanisch miteinander verbunden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Trägerelement eine maximale Dicke von 250 ym auf. Zum Beispiel ist das
Trägerelement mittels eines Ätzprozesses vorstrukturiert. Das Trägerelement kann dann in vertikaler Richtung "gedünnte" Stellen aufweisen. Vorteilhaft können mittels des Verfahrens beliebig vorstrukturierte Trägerelemente mit dem gemeinsamen Formkörper umhüllt werden. Insofern ist der
Herstellungsprozess besonders variabel, da der Formkörper statt des Trägerelements die mechanische Stabilität des späteren Halbleiterbauelements gewährleistet. Dadurch kann
eine Einschränkung in der Auswahl des Trägerelements
beispielsweise im Hinblick auf die Dicke des Trägerelements vermieden werden, da an das Trägerelement in Bezug auf beispielsweise selbsttragende und/oder mechanische
Eigenschaften geringere Anforderungen gestellt werden können.
Es wird darüber hinaus ein oberflächenmontierbares
Halbleiterbauelement angegeben. Beispielsweise kann das oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement mittels des
Verfahrens hergestellt werden, wie es in Verbindung mit einem oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen
beschrieben ist. Das heißt, die für das hier beschriebene Verfahren aufgeführten Merkmale sind auch für ein hier beschriebene oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement zumindest ein optoelektronisches Bauteil mit einer
Strahlungsdurchtrittsfläche . Die Strahlungsdurchtrittsfläche kann dabei die Fläche sein, durch welche das
optoelektronische Bauteil elektromagnetische Strahlung emittiert und/oder empfängt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement zumindest einen Reflektor, der vorgesehen ist, von dem optoelektronischen Bauteil im Betrieb erzeugte auf ihn auftreffende
elektromagnetische Strahlung zu reflektieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements umfasst dieses einen strahlungsdurchlässigen Formkörper, der mit dem
optoelektronischen Bauteil und dem Reflektor zumindest stellenweise in direktem Kontakt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement eine
Auflagefläche, die zumindest stellenweise durch eine
Oberfläche des Formkörpers gebildet ist. Die Auflagefläche des Halbleiterbauelements bezeichnet dabei jene Fläche des Halbleiterbauelements, die einem Träger - beispielsweise einer Leiterplatte -, auf die das Halbleiterbauelement montiert ist, zugewandt ist. Die Auflagefläche kann dabei eine tragende Fläche sein, mit der das Halbleiterbauelement auf dem Träger aufliegt. Dazu kann die Auflagefläche
zumindest stellenweise mit dem Träger in mechanischem Kontakt stehen. Weiter ist es möglich, dass sich die Auflagefläche mit einem Anschlussmaterial - beispielsweise einem Lot -, über das das oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement elektrisch kontaktiert ist, in Kontakt befindet. Das heißt, das Anschlussmaterial benetzt dann Teile der Auflagefläche und damit Teile des Formkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements stehen das optoelektronische Bauteil und der Reflektor nicht in direktem Kontakt miteinander und sind durch den Formkörper mechanisch miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements umrandet der Reflektor das optoelektronische Bauteil zumindest
stellenweise in lateraler Richtung. "Laterale Richtung" bedeutet in diesem Zusammenhang eine Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterbauelements. Zum
Beispiel umrandet der Reflektor das optoelektronische Bauteil in lateraler Richtung vollständig. Denkbar ist, dass der Reflektor in einer Draufsicht kreisförmig, oval, ellipsoid oder rechteckig ist. Ferner kann der Reflektor aus einem oder mehreren voneinander getrennten Teilen bestehen. Zum Beispiel ist dann der Reflektor eine Anschlussstelle für das
optoelektronische Bauteil. Vorzugsweise ist der Reflektor an der Auflagefläche des oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelements von außen zugänglich. Das heißt, dass die Auflagefläche zumindest stellenweise durch den Reflektor gebildet sein kann, sodass das oberflächenmontierbare
Halbleiterbauelement über die Auflagefläche elektrisch kontaktierbar ist. Dem hier beschriebenen oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelement liegt unter anderen die Erkenntnis zugrunde, dass oberflächenmontierbare Halbleiterbauelemente zum Beispiel durch die Ausgestaltung eines Trägers,
beispielsweise eines Leadframes, wenig kompakt und
platzsparend sind. Um eine mechanische Stabilität des
Halbleiterbauelements zu gewährleisten, soll oftmals ein derartiger Träger beispielsweise eine bestimmte mechanische Stabilität und/oder Dicke aufweisen. Auf einem solchen Träger aufgebrachte Bauteile sind dann über den Träger mechanisch stabil miteinander verbunden. Dies kann jedoch zu einem
Halbleiterbauelement führen, welches aufgrund der speziellen Anforderungen an einen solchen Träger in seiner
Gestaltungsfreiheit eingeschränkt ist. Ferner kann ein solcher Träger zu einem Halbleiterbauelement führen, welches nur wenig kompakt und wenig platzsparend ist. Zudem kann ein derartiges Halbleiterbauelement beispielsweise in einem späteren Montageprozess nur schwer zu handhaben sein.
Um nun ein oberflächenmontierbares Halbleiterbauelement anzugeben, welches kompakt und platzsparend ist, macht das hier beschriebene oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement unter anderem von der Idee Gebrauch, ein optoelektronisches Bauteil und einen Reflektor mit einem Formkörper zumindest stellenweise in direktem Kontakt zu bringen. Der Formkörper verbindet dann das optoelektronische Bauteil und den
Reflektor mechanisch miteinander. Mit anderen Worten
übernimmt ein derartiger Formkörper die mechanische
Stabilisierung des oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelements. Vorteilhaft kann so auf einen oftmals dicken Träger verzichtet werden, wodurch das Bauteil
besonders kompakt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement zumindest ein Einlegeteil .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses einen reflektierenden Formkörper, der mit dem optoelektronischen Bauteil an
Seitenflächen und dem Einlegeteil zumindest stellenweise in direktem Kontakt ist. "Reflektierend" heißt in diesem
Zusammenhang, dass der Formkörper für auf ihn auftreffende elektromagnetische Strahlung zumindest zu 80 %, bevorzugt zu mehr als 90 %, reflektierend ist. Beispielsweise verlaufen die Seitenflächen des optoelektronischen Bauteils in einer vertikalen Richtung, also senkrecht, zur lateralen Richtung des oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements. Mit anderen Worten begrenzen also die Seitenflächen des
optoelektronischen Bauteils das optoelektronische Bauteil seitlich. "Zumindest stellenweise" kann dabei bedeuten, dass der reflektierende Formkörper die Seitenflächen des
optoelektronischen Bauteils nur bis zu einer gewissen Höhe formschlüssig umhüllt und mit den Seitenflächen in direktem Kontakt ist. Dadurch ist es möglich, dass das
optoelektronische Bauteil selbst an seinen Seitenflächen durch den reflektierenden Formkörper teilweise oder
vollständig verdeckt ist. Es sind also die Seitenflächen des optoelektronischen Bauteils vollständig oder bis zu einer vorgebbaren Höhe von dem reflektierenden Formkörper bedeckt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements stehen das optoelektronische Bauteil und das Einlegeteil nicht in direktem Kontakt miteinander und sind durch den Formkörper mechanisch miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Strahlungsdurchtrittsfläche des optoelektronischen Bauteils frei von dem Formkörper. "Frei" heißt, dass die
Strahlungsdurchtrittsfläche weder von dem reflektierenden Formkörper bedeckt ist noch der reflektierende Formkörper beispielsweise entlang eines Strahlungsaustrittswegs des optoelektronischen Bauteils dem optoelektronischen Bauteil nachgeordnet ist. Die Strahlung kann daher ungehindert aus dem optoelektronischen Bauteil austreten oder durch die
Strahlungsdurchtrittsfläche hindurch in das optoelektronische Bauteil eintreten und von diesem zum Beispiel detektiert werden. Es ist höchstens möglich, dass herstellungsbedingt sich noch Materialreste des reflektierenden Formkörpers auf der Strahlungsdurchtrittsfläche befinden, die die
Strahlungsdurchtrittsfläche jedoch höchstens zu 10 %, bevorzugt zu höchstens 5 %, bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Formkörper aus einem Epoxid oder enthält zumindest ein Epoxid, wobei in das Epoxid Licht reflektierende Partikel eingebracht sind. Epoxide haben den Vorteil, zu einem besonders mechanisch festen und stabilen Formkörper auszuhärten. Mit anderen
Worten weist ein mit einem Epoxid gebildeter Formkörper eine verbesserte mechanische Stabilität auf. Der mit dem Epoxid gebildete reflektierende Formkörper kann dann überwiegend die mechanische Stabilisierung des Halbleiterbauelements
gewährleisten.
Bei den Licht reflektierenden Partikeln kann es sich um
Partikel handeln, die elektromagnetische Strahlung
reflektieren können. Ferner wird durch die reflektierenden Partikel möglichst viel der elektromagnetischen Strahlung reflektiert, sodass eine Strahlungsschädigung des
reflektierenden Formkörpers vermieden wird. Mit anderen
Worten können die reflektierenden Partikel im reflektierenden Formkörper den Nachteil einer im Vergleich zu beispielsweise einem Silikon geringeren Strahlungsstabilität, beispielsweise im Hinblick auf UV-Strahlung, des Epoxids kompensieren.
Beispielsweise handelt es sich bei den Licht reflektierenden Partikeln um Partikel, die aus zumindest einem der
Materialien 1O2, BaSOzi, ^n<^ oder AI2O3 bestehen oder eines der genannten Materialien enthalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper mit einem Silikon oder einem Epoxid gebildet, in das
Strahlungsabsorbierende Partikel eingebracht. Beispielsweise handelt es sich bei den Strahlungsabsorbierenden Partikeln um Rußpartikel. Für einen externen Betrachter kann dann der Formkörper schwarz oder farbig erscheinen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Formkörper aus einem Silikon oder enthält zumindest ein Silikon. In das Silikon können Strahlungsreflektierende Partikel der oben beschriebenen Art eingebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält der Formkörper Licht streuende Partikel. Bei den Licht streuenden Partikeln kann es sich um Diffusorpartikel
handeln, die geeignet sind, beispielsweise vom elektronischen Bauteil zu emittierende oder zu empfangende Strahlung zu streuen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält der Formkörper Licht absorbierende Partikel. Zum Beispiel sind solche Licht absorbierenden Partikel geeignet,
elektromagnetische Strahlung eines bestimmten
Wellenlängenbereichs zu absorbieren. Beispielsweise können solche Partikel im Halbleiterbauelement als Filter eingesetzt werden. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil beispielsweise um einen Detektor, ist auf diese Weise ein Detektor realisiert, der in einem bestimmten
Wellenlängenbereich eine besonders große Empfindlichkeit aufweist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält der Formkörper zumindest ein Lumineszenzkonversionsmaterial. Das
Lumineszenzkonversionsmaterial ist bevorzugt geeignet, zumindest einen Teil einer von dem optoelektronischen Bauteil im Betrieb emittierte und/oder vom optoelektronischen Bauteil zu empfangende elektromagnetische Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung zu emittieren, die aus einem zweiten
Wellenlängenbereich stammt und vom ersten Wellenlängenbereich verschieden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der Formkörper das optoelektronische Bauteil seitlich nicht. Denkbar ist, dass der reflektierende Formkörper in vertikaler Richtung bündig mit der Strahlungsdurchtrittsfläche des
optoelektronischen Bauteils abschließt. Der reflektierende Formkörper umhüllt dann die Seitenflächen des
optoelektronischen Bauteils zum Beispiel vollständig, wodurch der von dem reflektierenden Formkörper zum Beispiel in das optoelektronische Bauteil zurückreflektierte Strahlungsanteil möglichst groß ist. Zum Beispiel kann die von dem
optoelektronischen Bauteil erzeugte elektromagnetische
Strahlung, bis auf eventuelle Absorptionseffekte des
reflektierenden Formkörpers, nur an den in dafür vorgesehenen Stellen, das heißt ausschließlich durch die
Strahlungsdurchtrittsfläche hindurch, das
Halbleiterbauelement verlassen. Daher trägt der
reflektierende Formkörper zu einer besonders effektiven
Erhöhung der Strahlungsauskoppeleffizienz des
Halbleiterbauelements bei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest
stellenweise auf die Strahlungsdurchtrittsfläche des
optoelektronischen Bauteils und freiliegende Stellen des Formkörpers ein weiterer strahlungsdurchlässiger Formkörper aufgebracht. Zum Beispiel besteht der weitere
strahlungsdurchlässige Formkörper aus einem Silikon, einem Epoxid oder einer Mischung aus Silikon und Epoxid oder enthält zumindest eines der genannten Materialien.
Ebenso kann der weitere strahlungsdurchlässige Formkörper Licht streuende oder reflektierende Partikel, Licht
absorbierende Partikel und/oder zumindest ein
Lumineszenzkonversionsmaterial aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine
Strahlungsauskoppelfläche des weiteren Formkörpers zumindest stellenweise linsenförmig ausgeformt. Die
Strahlungsauskoppelfläche kann durch eine dem
optoelektronischen Bauteil abgewandte Außenfläche des weiteren Formkörpers zumindest stellenweise gebildet sein. Vorteilhaft erhöht eine derartige linsenförmige Ausformung der Strahlungsauskoppelfläche die
Strahlungsauskoppeleffizienz des Halbleiterbauelements.
Im Folgenden wird das hier beschriebene Verfahren zur
Herstellung eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelements sowie das hier beschriebene
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement anhand von
Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figuren 1A bis IG, 2A und 2B zeigen in schematischen
Ansichten einzelne Fertigungsschritte zur Herstellung zweier Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauelements .
Die Figuren 3A bis 3B zeigen in schematischen Seitenansichten zwei Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements .
In den Ausführungsbeispielen und den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne
Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
In der Figur 1A ist anhand einer schematischen Seitenansicht zunächst dargestellt, wie auf eine Montagefläche 11 eines Hilfsträgers 1 ein Trägerelement 2 aufgebracht ist. Der
Hilfsträger 1 ist mit einem Kunststoffmaterial , wie zum
Beispiel Silikon, einem Polyimid, einem Acryl, oder einem strahlungsaktiven Film, gebildet. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Hilfsträger 1 um eine Kunststofffolie . Das Trägerelement 2 weist eine maximale Dicke D von 250 ym auf. Beispielsweise ist das Trägerelement 2 mit Kupfer gebildet. Auf eine Montagefläche 22 des Trägerelements 2 ist ein optoelektronisches Bauteil 3 aufgebracht, welches eine
Strahlungsdurchtrittsfläche 32 aufweist. Die
Strahlungsdurchtrittsfläche 32 ist eine dem Hilfsträger 1 abgewandte Außenfläche des optoelektronischen Bauteils 3. Zum Beispiel handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil 3 um einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Ebenso ist denkbar, dass es sich bei dem elektronischen Bauteil 3 um ein Strahlungsempfangendes Bauteil, beispielsweise einen
Fotodetektor, handelt. Der Hilfsträger 1, das Trägerelement 2 und das optoelektronische Bauteil 3 bilden zusammen einen Verbund 100A. Die Figur 1B zeigt in einer schematischen Draufsicht den
Verbund 100A. Erkennbar ist, dass der Hilfsträger 1 und das Trägerelement 2 in einer vertikalen Richtung V nicht
vollständig deckgleich miteinander sind. Das heißt, dass die
Montagefläche 11 zumindest stellenweise frei von dem
Trägerelement 2 ist.
In der Figur IC ist in einer schematischen Schnittdarstellung dargestellt, wie ein Einlegeteil 4, im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ein Reflektor 41, auf die Montagefläche 11 des Hilfsträgers 1 aufgebracht ist. Der Reflektor 41 und das Trägerelement 2 stehen nicht in direktem Kontakt
miteinander und berühren sich damit nicht. Ferner umrandet der Reflektor 41 das optoelektronische Bauteil 3 in lateraler Richtung L vollständig. Mittels einer Bonddrahtkontaktierung 31 ist das optoelektronische Bauteil 3 mit dem Reflektor 41 elektrisch kontaktiert (verdeckt dargestellt) . Ferner ist in der Figur IC dargestellt, wie das optoelektronische Bauteil 3, der Reflektor 41 sowie das Trägerelement 2 mit einem gemeinsamen strahlungsdurchlässigen Formkörper 5 umhüllt sind. Der Formkörper 5 bedeckt alle freiliegenden Stellen des optoelektronischen Bauteils 3, des Reflektors 41 und des Trägerelements 2 formschlüssig und vollständig. Der
Formkörper 5 verbindet das optoelektronische Bauteil 3, den Reflektor 41 sowie das Trägerelement 2 mechanisch
miteinander. Mit anderen Worten ist in der Figur IC ein
Verbund 10 OB bestehend aus dem Verbund 100A und dem
Formkörper 5 gezeigt. In einem anschließenden Schritt kann dann der Hilfsträger 1 von dem Formkörper 5 und dem
Trägerelement 2 entfernt werden. Schließlich können
oberflächenmontierbare Halbleiterbauelemente 100 durch
Durchtrennen des Formkörpers 5 entlang der Trennungslinien S erzeugt werden.
Umfasst der Verbund 100A beispielsweise mehrere
optoelektronische Bauteile 3, so ist denkbar, dass jedes optoelektronische Bauteil 3 von einem ihm eindeutig
zugeordneten Reflektor 41 zum Beispiel vollständig umrandet wird. Die optoelektronischen Bauteile 3 und der Reflektor 41 können dann in lateraler Richtung L jeweils paarweise
nebeneinander angeordnet sein. Zum Beispiel wird dann in vertikaler Richtung V zwischen jedem Reflektor 41 durch den Formkörper 5 und/oder dem Trägerelement 2 durchtrennt.
In der Figur 1D ist eine schematische Draufsicht des in der Figur IC dargestellten Verbunds 100B gezeigt, wobei aus
Vereinfachungsgründen auf die Darstellung des Formkörpers 5 verzichtet ist. Erkennbar ist, dass der Reflektor 41 das optoelektronische Bauteil 3 vollständig in lateraler Richtung L umrandet. Der Reflektor 41 ist vorliegend kreisförmig ausgebildet und weist einen Bonddrahtanschlussbereich 42 auf. Mit anderen Worten ist der Reflektor 41 eine Anschlussstelle AI für das optoelektronische Bauteil 3.
Die Figuren IE bis IG zeigen entlang der in der Figur 1D dargestellten Schnittlinien A-A, B-B, C-C schematische seitliche Schnittdarstellungen des Verbunds 100B.
In der Figur IE ist in einer seitlichen Ansicht entlang der Schnittlinie B-B wiederum erkennbar, dass der Reflektor 41 in direktem Kontakt mit der Montagefläche 11 des Hilfsträgers 1 steht.
Ferner ist in der Figur 1F in einer seitlichen Ansicht entlang der Schnittlinie A-A dargestellt, dass in Bereichen des Verbunds 100B, in denen in vertikaler Richtung V der Reflektor 41 mit dem Trägerelement 2 überlappt, der Reflektor 41 von dem Trägerelement 2 beabstandet angeordnet ist. Das heißt, der Reflektor 41 und das optoelektronische Bauteil 3 berühren sich an keinem Punkt miteinander und sind daher
elektrisch voneinander isoliert angeordnet. Das Trägerelement 2 kann dann einen weiteren elektrischen Anschluss A2 für das elektronische Bauteil 3 bilden. In der Figur IG ist in einer seitlichen Ansicht entlang der Schnittlinie C-C gezeigt, wie die Bonddrahtkontaktierung 31 an den Bonddrahtanschlussbereich 42 des Reflektors 41 angebracht ist. Die Figuren 2A und 2B zeigen in schematischen Ansichten
Fertigungsschritte eines weiteren Ausführungsbeispiels des hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung des
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements 100. Erkennbar ist, dass das optoelektronische Bauteil 3 an
Seitenflächen 33 teilweise von dem Formkörper 5 formschlüssig umhüllt ist, wobei vorliegend der Formkörper 5 reflektierend ist. Der Formkörper 5 ist mit einem Epoxid oder einem Silikon gebildet, in das Licht reflektierende Partikel eingebracht sind. Beispielsweise handelt es sich bei den Licht
reflektierenden Partikeln um Partikel, die aus zumindest einem der Materialien 1O2, BaSOzi, ^n<^ oder AI2O3 bestehen oder eines der genannten Materialien enthalten. Weiter ist die Strahlungsdurchtrittsfläche 32 frei von dem reflektierenden Formkörper 5. Ferner ist auf die
Montagefläche 11 des Hilfsträgers 1 ein Einlegeteil 4
aufgebracht, welches den ersten elektrischen Anschluss AI für das optoelektronische Bauteil 3 bildet. Mittels der
Bonddrahtkontaktierung 31 ist das optoelektronische Bauteil 3 mit dem Einlegeteil 4 elektrisch kontaktiert. Zum Beispiel ist das Einlegeteil 4 mit einem Kupfer gebildet oder mit Kupfer beschichtet. Ferner ist auf einer dem Hilfsträger 1
abgewandten Außenfläche des optoelektronischen Bauteils 3 zwischen dem optoelektronischen Bauteil 3 und dem Hilfsträger 1 eine elektrische Kontaktschicht 34 aufgebracht, welche den weiteren elektrischen Anschluss A2 für das optoelektronische Bauteil 3 bildet. Das Einlegeteil 4 ist vollständig und formschlüssig an freiliegenden Stellen von dem
reflektierenden Formkörper 5 bedeckt. Auf die
Strahlungsdurchtrittsfläche 32 des optoelektronischen
Bauteils 3 und freiliegende Stellen des reflektierenden
Formkörpers 5 ist ein weiterer strahlungsdurchlässiger
Formkörper 6 aufgebracht, wobei eine
Strahlungsauskoppelfläche 61 des weiteren
strahlungsdurchlässigen Formkörpers 6 linsenförmig
ausgebildet ist. Der Hilfsträger 1, das optoelektronische Bauteil 3, das Einlegeteil 4 sowie die beiden Formkörper 5 und 6 bilden einen Verbund 100C.
Nach dem Entfernen des Hilfsträgers 1 kann dann mittels Durchtrennen der Formkörper 5 und 6 das oberflächemontierbare Halbleiterbauelement 100 erzeugt werden.
In der Figur 2B ist der in der Figur 2A dargestellte Verbund 100C in einer Draufsicht dargestellt. Erkennbar ist, dass die Bonddrahtkontaktierung 31 das optoelektronische Bauteil 3 und das Einlegeteil 4 elektrisch miteinander verbindet. Ferner ist erkennbar, dass das Einlegeteil 4 aus zwei separaten und voneinander in lateraler Richtung L beabstandet angeordneten Bauteilen 45 und 46 gebildet ist, die jeweils "U"-förmig ausgebildet sind. Die beiden Bauteile 45, 46 sind zueinander derart angeordnet, dass sie eine Kavität 47 ausbilden, die in lateraler Richtung L durch die Bauteile 45 und 46 sowie in vertikaler Richtung V durch die Montagefläche 11 sowie durch eine der Montagefläche 11 gegenüberliegenden Öffnung begrenzt
ist. Innerhalb der Kavität 47 ist das optoelektronische
Bauteil 3 auf der Montagefläche 11 des Hilfsträgers 1
angeordnet. Eine derartige Kavität 47 kann, wie in der Figur 2B dargestellt, Öffnungen 48 aufweisen, von denen aus die Kavität 47 von außen einsehbar und/oder geöffnet ist. Ebenso ist denkbar, dass das Einlegeteil 4 das optoelektronische Bauteil 3 vollständig in lateraler Richtung L umrandet und dann mit einem einzigen, zusammenhängenden Bauteil gebildet ist .
Die Figuren 3A und 3B zeigen in schematischen Seitenansichten Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen
oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelements 100. Das in der Figur 3A dargestellte oberflächenmontierbare
Halbleiterbauelement 100 weist eine Auflagefläche 101 auf. Die Auflagefläche 101 ist durch den Reflektor 41, das
Trägerelement 2 sowie den strahlungsdurchlässigen Formkörper 5 gebildet. Mit anderen Worten ist das oberflächenmontierbare Halbleiterbauelement 100 von außen über die Auflagefläche 101 elektrisch kontaktierbar . Zum Beispiel ist das
oberflächemontierbare Halbleiterbauelement 100 durch das in Zusammenhang mit den Figuren 1A bis IG beschriebene Verfahren hergestellt .
Bei dem in der Figur 3B dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf das Trägerelement 2 verzichtet, wobei auf die der
Strahlungsdurchtrittsfläche 32 abgewandte Außenfläche des optoelektronischen Bauteils 3 die elektrische Kontaktschicht 34 aufgebracht ist. Das heißt, dass in diesem Fall die
Auflagefläche 101 statt durch das Trägerelement 2
stellenweise durch die elektrische Kontaktschicht 34 gebildet ist, wobei vorliegend die Kontaktschicht 34 den weiteren
elektrischen Anschluss A2 für das optoelektronische Bauteil 3 bildet. Zum Beispiel ist das oberflächemontierbare
Halbleiterbauelement 100 durch das in Zusammenhang mit den Figuren 2A bis 2B beschriebene Verfahren hergestellt.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet. Dies gilt auch, wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102010025319.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.