WO2013139735A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen Download PDF

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Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component is specified.
  • a method for producing such an optoelectronic semiconductor device is specified.
  • An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor device that has a high mechanical
  • this comprises one or more
  • the semiconductor chips are preferably designed to operate during operation of the
  • a wavelength of the radiation is preferably partially or completely in the ultraviolet, in the visible and / or in the near-infrared spectral range.
  • white light is generated by the semiconductor chip during operation.
  • the semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode, in short LED, or a laser diode.
  • the semiconductor component can further semiconductor chips, in particular in the form of radiation detectors, temperature sensors and / or Protective diodes against damage from electrostatic discharges.
  • Semiconductor device on a carrier with a carrier top On the carrier top of at least one semiconductor chip is attached. In particular, all semiconductor chips are mounted on the carrier top.
  • the carrier is preferably set up for an electrical contacting of the
  • the carrier has electrical lines for supplying current to the semiconductor chip or it is the carrier for electrical supply lines
  • the carrier is a lead frame, a metal core board, a
  • Semiconductor chips preferably takes place at one
  • the radiation exit side can be oriented perpendicular to a growth direction of an epitaxial layer sequence of the semiconductor chip.
  • the radiation exit side is aligned parallel to the carrier top side.
  • the radiation exit side can with a structuring to improve a
  • a sacrificial layer in a direction away from the carrier, over the Radiation exit side a sacrificial layer.
  • the radiation exit side seen in plan view, partially or completely covered by the sacrificial layer.
  • the sacrificial layer is preferably formed from a material which is radiation-transmissive for at least part of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation.
  • the sacrificial layer is attached directly or indirectly to the radiation exit side.
  • the sacrificial layer is configured to be partially removed during a manufacturing process of the semiconductor device.
  • the housing upper side is preferably oriented parallel or substantially parallel to the carrier top side.
  • the housing top forms a major side of the housing body farthest from the housing body
  • the housing body is formed of a radiopaque material. Furthermore, it is possible that the housing body is formed of a material that is not stable to blue or ultraviolet radiation, such as emitted by the semiconductor chip during operation.
  • the housing body is molded from a thermosetting plastic or an epoxy.
  • the housing body is integrally formed in the lateral direction on the semiconductor chip and / or on the sacrificial layer.
  • In the lateral direction means in particular parallel to the radiation exit side. It is possible that in each side view, parallel to the
  • Shaped may mean that there is no gap and no other material between the semiconductor chip and / or the sacrificial layer and the housing body.
  • Housing body an outer shape of the semiconductor chip and / or the sacrificial layer after.
  • an upper side of the sacrificial layer facing away from the radiation exit side of the semiconductor chip is free of a material of the housing body.
  • the top of the sacrificial layer is therefore not covered by the material of the housing body.
  • this has a carrier with a
  • Semiconductor chip with a radiation exit side is attached to the carrier top.
  • a sacrificial layer is located, in the direction away from the wearer, above the
  • Has housing top is formed in the lateral direction, parallel to the radiation exit side, all around to the semiconductor chip and / or to the sacrificial layer.
  • Sacrificial layer is free of a material of the housing body.
  • Materials, in particular for the housing body, are usually not independently adjustable. specially have transparent, radiation-transparent materials with high resistance to blue or ultraviolet radiation often only a low mechanical hardness or
  • Housing body primarily to consider the mechanical properties. As a result, relatively mechanically stable housing body can be used cost-effectively. Furthermore, it is possible for the housing body materials
  • a base area of the sacrificial layer seen in plan view of the radiation exit side of the semiconductor chip, is at most 50% or at most 25% or at most 15% larger than a base area of the semiconductor chip. It is possible that the sacrificial layer and the semiconductor chip have the same base areas. This is also for a maximum area of the sacrificial layer, in plan view of the
  • both the sacrificial layer and the semiconductor chip have the same or approximately the same
  • Housing top can thus complete flush and smooth to each other.
  • this has at least one conversion element.
  • the conversion element is adapted to one of the
  • the conversion element comprises or consists of one or more phosphors.
  • the conversion element is located between the
  • the conversion element is directly connected both to the semiconductor chip and to the sacrificial layer.
  • Immediately connected may mean that the conversion element is in physical contact with the sacrificial layer and / or the semiconductor chip or that is between the sacrificial layer and / or the
  • Semiconductor chip and the conversion element is at most a connecting means such as an adhesive.
  • the conversion element then does not project beyond the sacrificial layer in the lateral direction. Likewise, it is possible that the conversion element does not project beyond the semiconductor chip, in the lateral direction, not or not significantly. Furthermore, it is possible that the semiconductor chip, seen in plan view, is completely covered by the conversion element and that the conversion element in turn is completely covered by the sacrificial layer.
  • the sacrificial layer and the conversion element are made of different materials shaped. If, for example, the sacrificial layer and the conversion element have a matrix material into which optionally further particles of a further material are embedded, the matrix materials of the sacrificial layer and of the conversion element differ from one another.
  • matrix materials can be the same
  • Material class for example, the material class of
  • Silicones or silicone-epoxy hybrid materials belong.
  • the sacrificial layer and the conversion element have side surfaces which terminate flush with each other.
  • the side surfaces of the sacrificial layer and the side surfaces of the conversion element in extension to each other and smoothly merge into each other.
  • the stand is configured to:
  • the side surfaces of the semiconductor chip in direct contact with the housing body.
  • the side surfaces of the sacrificial layer are also in direct contact with the housing body.
  • the case body can efficiently contribute to heat dissipation of the semiconductor chip.
  • the carrier is a leadframe.
  • the carrier has at least two lead frame parts.
  • the semiconductor chip is mechanically and electrically directly with exactly one of the lead frame parts connected, for example by means of soldering or gluing, and is connected to another of the lead frame parts with an electric
  • Connecting means for example in the form of a bonding wire, only electrically connected directly.
  • the semiconductor chip is in particular a so-called flip-chip, in which electrical connection points are located on a single main side.
  • the electrical connection means is partially or completely embedded in the housing body.
  • the housing body is integrally formed on the connecting means.
  • the connecting means is surrounded all around by a material of the housing body in a form-fitting manner, along a partial area or completely along a straight or curved longitudinal axis of the housing
  • the housing body is the part of the semiconductor device mechanically
  • the sacrificial layer is in plan view of the semiconductor device
  • Seen radiation exit side only over a single of the lead frame parts, in particular over the lead frame part, on which the semiconductor chip is mounted. This results in a more homogeneous, external appearance of the semiconductor device, for example, outside an operation of the
  • the sacrificial layer contacts the radiation exit side of the semiconductor component.
  • Sacrificial layer mounted directly on the semiconductor chip.
  • the sacrificial layer comprises a filter medium, a scattering agent and / or a reflection means.
  • a filter medium for example, that is
  • the sacrificial layer are mixed.
  • the sacrificial layer may also contain a conversion agent, but is preferably the
  • Wavelength conversion of a radiation generated by the semiconductor chip it is possible that the sacrificial layer does not or not significantly affect a spectral composition of the radiation emitted by the semiconductor component
  • the sacrificial layer can also be clear-sighted.
  • an emission surface of the semiconductor component is formed by the sacrificial layer, in particular by the top side of the sacrificial layer. In other words, then leave in the
  • Semiconductor chip generated the semiconductor device at an interface of the sacrificial layer, in particular only at the top of the sacrificial layer. According to at least one embodiment of the semiconductor device, the housing body and the overlap
  • Radiation exit side seen in plan view, not. In other words, the radiation exit side is then not covered by the housing body.
  • a total thickness of the semiconductor device is equal to a thickness of the housing body, in particular in a direction perpendicular to
  • Radiation exit side and preferably with a tolerance of at most 10% or at most 5%.
  • Semiconductor component is then determined essentially by the thickness of the housing body. For example, that's enough
  • Housing body completely from a bottom to an upper side of the semiconductor device and forms part of the top and the bottom of the semiconductor device.
  • an average thickness of the sacrificial layer is at least 5 ⁇ m or at least 10 ⁇ m or at least 20 ⁇ m. Alternatively or additionally, the average thickness of the sacrificial layer is at most 250 ⁇ or at most 50 ⁇ or at most 30 ⁇ . According to at least one embodiment of the semiconductor device is a thickness of the housing body and / or the
  • the sacrificial layer is formed by a grindable silicone, epoxy or silicone-epoxy hybrid material or comprises such a material, for example as matrix material. Grindable means that a material of the sacrificial layer can be removed by a grinding process.
  • Sacrificial layer is or consists of a dimethoxysiloxane or a diphenylsiloxane.
  • the sacrificial layer preferably has a hardness of at least Shore A 80 at room temperature.
  • machining marks may for example result from grinding, etching, milling or scraping.
  • the processing marks may be, in particular, grooves that are continuous and uninterrupted by the
  • the method comprises at least the following steps:
  • Housing body extends beyond a semiconductor chip facing away from the top of the sacrificial layer
  • the housing body is only created after the semiconductor chip is mounted on the carrier.
  • the housing body is then not a prefabricated housing body in which the semiconductor chip is mounted.
  • the housing body is created after the sacrificial layer over the
  • the housing body in particular by means of casting or pressing.
  • the housing body is preferably created only after all other components of the semiconductor device are manufactured and mounted.
  • the sacrificial layer is partially or completely covered by the material of the housing body. This material of the housing body is removable, with this removal also a material of the sacrificial layer can be partially removed with.
  • the sacrificial layer can serve as a protective layer for the semiconductor chip in the construction of the housing body and in a machining of the housing body.
  • a material of the sacrificial layer always remains on the finished semiconductor device.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • FIGS. 2 to 7 are schematic representations of
  • Embodiments of optoelectronic semiconductor devices described here. 1 shows an exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic semiconductor component 1 is illustrated in schematic sectional views.
  • a carrier 2 is provided.
  • the carrier 2 is designed as a ladder frame and has the two
  • Lead frame part 21 is an optoelectronic
  • Semiconductor chip 3 for example a light emitting diode
  • the semiconductor chip 3 comprises a chip substrate 32 and a semiconductor layer sequence 33 which are connected to the chip
  • Chips substrate 32 is attached. It is possible for the chip substrate 32 to laterally project beyond the semiconductor layer sequence 33 at least at one corner region. An electrical contact of the semiconductor chip 3 via the two lead frame parts 21, 22. An electrical connection from the semiconductor chip 3 to the lead frame part 22 is made via an electrical connection means 7.
  • the connecting means 7 is preferably a bonding wire. Unlike in FIG. 1, the bonding wire, instead of the chip substrate 32, may also be directly connected to the semiconductor layer sequence 33. It is also possible that an additional heat sink is present and the semiconductor layer sequence 33 is electrically contacted via two bonding wires to the lead frame parts 21, 22.
  • a conversion element 4 for wavelength conversion from the semiconductor chip 3 in FIG. 1 A conversion element 4 for wavelength conversion from the semiconductor chip 3 in FIG.
  • Conversion element 4 may be glued to the radiation exit side 30 or directly on the
  • Radiation exit side 30, for example via a Screen printing, be generated.
  • the conversion element 4 covers the entire semiconductor layer sequence 33 and thus the entire radiation exit side 30.
  • Conversion element 4 is a sacrificial layer 5 with a top 50, the top 50 facing away from the carrier 2.
  • the sacrificial layer 5 is formed by another, in particular brittle material than that
  • the semiconductor layer sequence 33, the conversion element 4 and the sacrificial layer 5 are arranged congruently one above the other. Side surfaces 35 of the semiconductor chip 3,
  • the carrier 2 may be mounted on a temporary intermediate carrier 9.
  • the intermediate carrier 9 is used in particular for a fixation of the lead frame parts 21, 22 relative
  • Subcarrier 9 is not part of the finished semiconductor device 1.
  • FIG. 1B shows the production of a housing body 6
  • the housing body 6 is produced in particular by casting or by pressing. It will be the
  • the top 50 of the sacrificial layer 5 is covered by a material of the housing body 6.
  • the Material of the housing body 6 is in particular impermeable to a generated by the semiconductor chip 3 in operation
  • the lead frame parts 21, 22 are mechanically connected to each other.
  • top 50 only partially of the material of
  • Housing body 6 is covered during the production of the housing body 6.
  • the material of the housing body 6 and of the sacrificial layer 5 is partially removed, so that the upper side 50 of the sacrificial layer 5 is formed and exposed.
  • Exposing the sacrificial layer 5 takes place for example via a
  • a thickness of the sacrificial layer (5) becomes at least 10% or at least 25% and alternatively or additionally at most 90% or at most 50%.
  • a thickness of the semiconductor device 1 corresponds to a thickness of the case body 6.
  • the intermediate carrier 9 may be part of a mold or
  • Injection mold or be in such.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the semiconductor component 1.
  • the sacrificial layer 5 is directly on the radiation exit side 30 of the semiconductor component 1.
  • the sacrificial layer 5 may be adhesively bonded or may be produced directly on the radiation exit side 30, for example by means of a printing process.
  • the radiation exit side 30 is of the Sacrificial layer 5, with the exception of a connection area for the connecting means 7, completely covered.
  • Lead frame parts 21, 22 can vary in size
  • the semiconductor chip 3 is a so-called thin-film chip.
  • the semiconductor chip 3 then consists essentially only of the
  • Semiconductor layer sequence 33 A chip substrate 32 is absent. A thickness of the semiconductor chip 3 is
  • the sacrificial layer 5 can then have a greater thickness than the semiconductor chip 3. As in all other embodiments, the
  • the sacrificial layer is formed from a sandable silicone.
  • a conversion element 4 may also be provided between the sacrificial layer 5 and the semiconductor chip 3. It is the same as in all others
  • the sacrificial layer 5 for example, titanium dioxide particles as a diffusion agent. Furthermore, it is always possible that the sacrificial layer 5, for example, titanium dioxide particles as a diffusion agent. Furthermore, it is always possible that the sacrificial layer 5, for example, titanium dioxide particles as a diffusion agent. Furthermore, it is always possible that the sacrificial layer 5, for example, titanium dioxide particles as a diffusion agent. Furthermore, it is always possible that the sacrificial layer 5, for example, titanium dioxide particles as a diffusion agent. Furthermore, it is always possible that the
  • Conversion element 4 and the sacrificial layer 5 are integrally formed.
  • Concentration gradient of about a diffusion agent or a conversion agent are present, with the top 50 is preferably a lowest concentration.
  • the carrier 2 is provided with electrical feedthroughs 8, which extend from the carrier top side 20 to a carrier underside.
  • the carrier 2 and the housing body 6 may have the same dimensions.
  • Total thickness of the semiconductor device 1 corresponds to the sum of the thicknesses of the carrier 2 and the case body 6.
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of a further exemplary embodiment of the semiconductor component 1.
  • the semiconductor device is approximately shaped, as indicated in connection with FIGS. 1 to 3.
  • Housing top 60 are processing tracks 65 in the form of, for example, grinding marks.
  • the machining tracks 65 at least partially extend continuously from the
  • the machining tracks 65 can not be curved, but run along straight lines.
  • the processing tracks 65 are packed more tightly than in FIG. 5
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the semiconductor component 1 in which the sacrificial layer 5 is also connected to the semiconductor device 1
  • the carrier 2 is, for example, a printed circuit board which is also used in all other cases
  • Embodiments can be used.
  • the sacrificial layer 5 is formed, for example, by dripping or printing on the semiconductor chip 3. It is possible that the sacrificial layer 5 is shaped like a truncated pyramid or like a truncated cone. In other words, it is possible that, in a direction away from the carrier 2, opposite side surfaces 55 of the sacrificial layer 5 strive towards each other. A width of the sacrificial layer 5 on the carrier top 20 is then greater than on the top 50. The housing body 6 is thus only in direct contact with the sacrificial layer 5 and not with the semiconductor chip 3. According to Figure 7, the sacrificial layer 5 perpendicular to
  • Carrier top 20 extending side walls 55 on.
  • the housing body 6 is not in direct contact with the semiconductor chip 3 or with the conversion element 4. It is possible for the sacrificial layer 5 to be provided with a filter medium so that the sacrificial layer 5 is impermeable, in particular for ultraviolet radiation, so that no ultraviolet radiation is present Radiation from the semiconductor chip 3 to the housing body 6 passes. Furthermore, it is possible, as in all others
  • the housing body 6 particles are added to increase the thermal conductivity.
  • the housing body 6 reflective for one of
  • Semiconductor chip 3 emitted radiation may be formed, as well as in all other embodiments, or alternatively absorbent.
  • carbon black particles or white particles of titanium dioxide may be added to the housing body 6.

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) weist dieses einen Träger (2) auf. Mindestens ein optoelektronischer Halbleiterchip (3) mit einer Strahlungsaustrittsseite (30) ist an einer Trägeroberseite (20) angebracht. Eine Opferschicht (5) befindet sich, in Richtung weg von dem Träger (2), über der Strahlungsaustrittsseite (30). Ein Gehäusekörper (6), der eine Gehäuseoberseite (60) aufweist, ist in lateraler Richtung, parallel zu der Strahlungsaustrittsseite (30), ringsum an den Halbleiterchip (3) und/oder an die Opferschicht (5) angeformt. Eine der Strahlungsaustrittsseite (30) abgewandte Oberseite (50) der Opferschicht (5) ist frei von einem Material des Gehäusekörpers (6).

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur
Herstellung eines solchen
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das eine hohe mechanische
Stabilität aufweist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie durch ein Herstellungsverfahren gelöst, wie in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen
Patentansprüchen angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses einen oder mehrere
optoelektronische Halbleiterchips. Die Halbleiterchips sind bevorzugt dazu eingerichtet, im Betrieb des
Halbleiterbauteils eine elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Eine Wellenlänge der Strahlung liegt bevorzugt teilweise oder vollständig im ultravioletten, im sichtbaren und/oder im nah-infraroten Spektralbereich. Insbesondere wird von dem Halbleiterchip im Betrieb weißes Licht erzeugt. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, kurz LED, oder um eine Laserdiode. Ferner kann das Halbleiterbauteil weitere Halbleiterchips, insbesondere in Form von Strahlungsdetektoren, Temperatursensoren und/oder Schutzdioden gegen Schäden vor elektrostatischen Entladungen aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen Träger mit einer Trägeroberseite auf. An der Trägeroberseite ist der mindestens eine Halbleiterchip angebracht. Insbesondere sind alle Halbleiterchips an der Trägeroberseite montiert. Der Träger ist bevorzugt dazu eingerichtet, zu einer elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterchips zu dienen. Insbesondere weist der Träger elektrische Leitungen zur Bestromung des Halbleiterchips auf oder es ist der Träger zu elektrischen Zuleitungen
strukturiert. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Träger um einen Leiterrahmen, eine Metallkernplatine, eine
Keramikplatine mit oder ohne elektrischen
Durchkontaktierungen oder um eine bedruckte Leiterplatte.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterchips derart auf dem Träger angebracht, dass eine Strahlungsaustrittsseite der Halbleiterchips der
Trägeroberseite abgewandt ist. Eine Hauptemission der
Halbleiterchips erfolgt bevorzugt an einer
Strahlungsaustrittsseite. Die Strahlungsaustrittsseite kann senkrecht zu einer Wachstumsrichtung einer epitaktischen Schichtenfolge des Halbleiterchips orientiert sein.
Insbesondere ist die Strahlungsaustrittsseite parallel zur Trägeroberseite ausgerichtet. Die Strahlungsaustrittsseite kann mit einer Strukturierung zur Verbesserung einer
Lichtauskopplung von Strahlung aus dem Halbleiterchip
versehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich, in einer Richtung weg von dem Träger, über der Strahlungsaustrittsseite eine Opferschicht. Mit anderen
Worten ist die Strahlungsaustrittsseite, in Draufsicht gesehen, teilweise oder vollständig von der Opferschicht überdeckt. Die Opferschicht ist bevorzugt aus einem Material gebildet, das strahlungsdurchlässig für mindestens eine Teil der von dem Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung ist. Die Opferschicht ist mittelbar oder unmittelbar an der Strahlungsaustrittsseite angebracht. Die Opferschicht ist dazu eingerichtet, während eines Herstellungsverfahrens des Halbleiterbauteils teilweise entfernt zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen Gehäusekörper mit einer
Gehäuseoberseite auf. Die Gehäuseoberseite ist bevorzugt parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Trägeroberseite orientiert. Insbesondere bildet die Gehäuseoberseite eine Hauptseite des Gehäusekörpers, die am weitesten von dem
Träger entfernt ist. Es ist möglich, dass der Gehäusekörper aus einem strahlungsundurchlässigen Material geformt ist. Weiterhin ist es möglich, dass der Gehäusekörper aus einem Material geformt ist, das nicht stabil ist für blaue oder ultraviolette Strahlung, wie etwa von dem Halbleiterchip im Betrieb emittiert. Beispielsweise ist der Gehäusekörper aus einem duroplastischen Kunststoff oder aus einem Epoxid geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Gehäusekörper in lateraler Richtung ringsum an den Halbleiterchip und/oder an die Opferschicht angeformt. In lateraler Richtung bedeutet insbesondere parallel zur Strahlungsaustrittsseite. Es ist möglich, dass in jeder Seitenansicht, parallel zur
Strahlungsaustrittsseite, der Halbleiterchip sowie die
Opferschicht jeweils vollständig von einem Material des Gehäusekörpers überdeckt sind. Mit anderen Worten befindet sich dann ein Material des Gehäusekörpers an dem
Halbleiterchip und/oder an der Opferschicht über eine gesamte Höhe des Halbleiterchips und/oder der Opferschicht hinweg, in Richtung senkrecht zu der Strahlungsaustrittsseite. Angeformt kann bedeuten, dass sich zwischen dem Halbleiterchip und/oder der Opferschicht sowie dem Gehäusekörper keine Lücke und kein anderes Material befindet. Insbesondere bildet der
Gehäusekörper eine äußere Form des Halbleiterchips und/oder der Opferschicht nach.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist eine der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips abgewandte Oberseite der Opferschicht frei von einem Material des Gehäusekörpers. Die Oberseite der Opferschicht ist also nicht von dem Material des Gehäusekörpers bedeckt.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist dieses einen Träger mit einer
Trägeroberseite auf. Mindestens ein optoelektronischer
Halbleiterchip mit einer Strahlungsaustrittsseite ist an der Trägeroberseite angebracht. Eine Opferschicht befindet sich, in Richtung weg von dem Träger, über der
Strahlungsaustrittsseite. Ein Gehäusekörper, der eine
Gehäuseoberseite aufweist, ist in lateraler Richtung, parallel zu der Strahlungsaustrittsseite, ringsum an den Halbleiterchip und/oder an die Opferschicht angeformt. Eine der Strahlungsaustrittsseite abgewandte Oberseite der
Opferschicht ist frei von einem Material des Gehäusekörpers.
Die optischen und die mechanischen Eigenschaften von
Materialien, insbesondere für den Gehäusekörper, sind in der Regel nicht unabhängig voneinander einstellbar. Speziell weisen transparente, strahlungsdurchlässige Materialien mit einer hohen Beständigkeit gegen blaue oder ultraviolette Strahlung oft nur eine geringe mechanische Härte oder
Steifigkeit auf. Durch die Verwendung der Opferschicht ist es möglich, bei der Auswahl von Materialien für den
Gehäusekörper primär die mechanischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Hierdurch sind vergleichsweise mechanisch stabile Gehäusekörper kosteneffizient einsetzbar. Weiterhin ist es möglich, für den Gehäusekörper Materialien
einzusetzen, die eine vergleichsweise große thermische
Leitfähigkeit aufweisen und zu einer besseren Entwärmung des Halbleiterbauteils führen können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist eine Grundfläche der Opferschicht, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips gesehen, um höchstens 50 % oder um höchstens 25 % oder um höchstens 15 % größer als eine Grundfläche des Halbleiterchips. Es ist möglich, dass die Opferschicht und der Halbleiterchip gleiche Grundflächen aufweisen. Dies ist ebenso für eine maximale Fläche der Opferschicht, in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite gesehen, möglich. Mit anderen Worten weisen, in Draufsicht gesehen, sowohl die Opferschicht als auch der Halbleiterchip gleiche oder ungefähr gleiche
geometrische Abmessungen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils liegen die Oberseite der Opferschicht und die
Gehäuseoberseite des Gehäusekörpers in einer gemeinsamen Ebene. Die Oberseite der Opferschicht und die
Gehäuseoberseite können also bündig abschließen und glatt zueinander verlaufen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils weist dieses mindestens ein Konversionselement auf. Das Konversionselement ist dazu eingerichtet, eine von dem
Halbleiterchip erzeugte Strahlung in eine Strahlung mit einer anderen, insbesondere langwelligeren Strahlung zu
konvertieren. Das Konversionselement umfasst einen oder mehrere Leuchtstoffe oder besteht hieraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils befindet sich das Konversionselement zwischen dem
Halbleiterchip und der Opferschicht. Insbesondere ist das Konversionselement sowohl mit dem Halbleiterchip als auch mit der Opferschicht unmittelbar verbunden. Unmittelbar verbunden kann bedeuten, dass das Konversionselement in physischem Kontakt zu der Opferschicht und/oder dem Halbleiterchip steht oder das sich zwischen der Opferschicht und/oder dem
Halbleiterchip sowie dem Konversionselement höchstens ein Verbindungsmittel wie ein Kleber befindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement, in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite gesehen, vollständig von der
Opferschicht bedeckt. Das Konversionselement überragt dann die Opferschicht in lateraler Richtung nicht. Ebenso ist es möglich, dass das Konversionselement den Halbleiterchip, in lateraler Richtung, nicht oder nicht signifikant überragt. Ferner ist es möglich, dass der Halbleiterchip, in Draufsicht gesehen, vollständig von dem Konversionselement überdeckt ist und dass das Konversionselement wiederum vollständig von der Opferschicht überdeckt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Opferschicht und das Konversionselement aus unterschiedlichen Materialien geformt. Weisen die Opferschicht und das Konversionselement beispielsweise ein Matrixmaterial auf, in das optional weitere Partikel eines weiteren Materials eingebettet sind, so unterscheiden sich die Matrixmaterialien der Opferschicht und des Konversionselements voneinander. Die
Matrixmaterialien können allerdings der gleichen
Materialklasse, beispielsweise der Materialklasse der
Silikone oder Silikon-Epoxid-Hybridmaterialien, angehören. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils weisen die Opferschicht und das Konversionselement bündig miteinander abschließende Seitenflächen auf. Mit anderen Worten können die Seitenflächen der Opferschicht und die Seitenflächen des Konversionselements in Verlängerung zueinander verlaufen und glatt ineinander übergehen. Die
Seitenflächen der Opferschicht und des Konversionselements können stellenweise oder ringsum bündig miteinander
abschließen. Ebenso ist es möglich, dass die Seitenflächen des Halbleiterchips bündig mit den Seitenflächen des
Konversionselements abschließen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform stehen die
Seitenflächen des Halbleiterchips in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper. Bevorzugt stehen ebenso die Seitenflächen der Opferschicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Gehäusekörper. In diesem Fall kann der Gehäusekörper effizient zu einer Entwärmung des Halbleiterchips beitragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils handelt es sich bei dem Träger um einen Leiterrahmen. Der Träger weist mindestens zwei Leiterrahmenteile auf.
Beispielsweise ist der Halbleiterchip genau mit einem der Leiterrahmenteile mechanisch und elektrisch unmittelbar verbunden, etwa mittels Löten oder Kleben, und ist mit einem weiteren der Leiterrahmenteile mit einem elektrischen
Verbindungsmittel, beispielsweise in Form eines Bonddrahts, lediglich elektrisch unmittelbar verbunden. Alternativ hierzu ist es möglich, dass der Halbleiterchip mit zwei der
Leiterrahmenteile mechanisch und elektrisch unmittelbar verbunden ist. In letztgenanntem Fall handelt es sich bei dem Halbleiterchip insbesondere um einen sogenannten Flip-Chip, bei dem sich elektrische Anschlussstellen an einer einzigen Hauptseite befinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das elektrische Verbindungsmittel bereichsweise oder vollständig in den Gehäusekörper eingebettet. Mit anderen Worten ist der Gehäusekörper an das Verbindungsmittel angeformt. Im Querschnitt gesehen ist das Verbindungsmittel ringsum von einem Material des Gehäusekörpers formschlüssig umgeben, entlang eines Teilbereichs oder vollständig entlang einer geraden oder gekrümmten Längsachse des
Verbindungsmittels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Leiterrahmenteile über den Gehäusekörper mechanisch
miteinander verbunden. Insbesondere handelt es sich bei dem Gehäusekörper um das das Halbleiterbauteil mechanisch
stützende und tragende Element. Insbesondere sind die
Leiterrahmenteile nur oder im Wesentlichen nur über den
Gehäusekörper mechanisch tragfähig verbunden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils befindet sich die Opferschicht, in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite gesehen, nur über einem einzigen der Leiterrahmenteile, insbesondere über dem Leiterrahmenteil, auf dem der Halbleiterchip angebracht ist. Hierdurch ist ein homogeneres, äußeres Erscheinungsbild des Halbleiterbauteils, beispielsweise außerhalb eines Betriebs des
Halbleiterbauteils, erzielbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils berührt die Opferschicht die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauteils. Mit anderen Worten ist dann die
Opferschicht unmittelbar auf dem Halbleiterchip angebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils umfasst die Opferschicht ein Filtermittel, ein Streumittel und/oder ein Reflexionsmittel. Zum Beispiel ist das
Filtermittel, das Streumittel und/oder das Reflexionsmittel durch Partikel gebildet, die in das Matrixmaterial der
Opferschicht eingemischt sind. Die Opferschicht kann auch ein Konversionsmittel enthalten, bevorzugt jedoch ist die
Opferschicht frei von einem Konversionsmittel zu einer
Wellenlängenkonversion einer vom Halbleiterchip erzeugten Strahlung. Insbesondere ist es möglich, dass die Opferschicht eine spektrale Zusammensetzung der vom Halbleiterbauteil emittierten Strahlung nicht oder nicht signifikant
beeinflusst. Die Opferschicht kann auch klarsichtig sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist eine Emissionsfläche des Halbleiterbauteils durch die Opferschicht gebildet, insbesondere durch die Oberseite der Opferschicht. Mit anderen Worten verlässt dann im
Halbleiterchip erzeugte Strahlung das Halbleiterbauteil an einer Grenzfläche der Opferschicht, insbesondere nur an der Oberseite der Opferschicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils überlappen der Gehäusekörper und die
Strahlungsaustrittsseite, in Draufsicht gesehen, nicht. Mit anderen Worten ist die Strahlungsaustrittsseite dann nicht von dem Gehäusekörper überdeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Gesamtdicke des Halbleiterbauteils gleich einer Dicke des Gehäusekörpers, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur
Strahlungsaustrittsseite und bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 10 % oder von höchstens 5 %. Eine Dicke des
Halbleiterbauteils ist dann im Wesentlichen durch die Dicke des Gehäusekörpers bestimmt. Beispielsweise reicht der
Gehäusekörper vollständig von einer Unterseite bis zu einer Oberseite des Halbleiterbauteils und bildet einen Teil der Oberseite und der Unterseite des Halbleiterbauteils aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils liegt eine mittlere Dicke der Opferschicht bei mindestens 5 μιη oder bei mindestens 10 μιη oder bei mindestens 20 μιη. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Dicke der Opferschicht höchstens 250 μιη oder höchstens 50 μιη oder höchstens 30 μιη. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils beträgt eine Dicke des Gehäusekörpers und/oder des
Halbleiterbauteils mindestens 150 μιη oder mindestens 200 μιη oder mindestens 250 μιη. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke des Gehäusekörpers und/oder des Halbleiterbauteils höchstens 1000 μιη oder höchstens 800 μιη oder höchstens 600 μιη oder höchstens 500 μιη. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist die Opferschicht durch ein schleifbares Silikon, Epoxid oder Silikon-Epoxid-Hybridmaterial gebildet oder umfasst ein solches Material, zum Beispiel als Matrixmaterial. Schleifbar bedeutet, dass ein Material der Opferschicht durch einen Schleifprozess wegnehmbar ist. Zum Beispiel umfasst die
Opferschicht ein Dimethoxysiloxan oder ein Diphenylsiloxan oder besteht hieraus. Bevorzugt weist die Opferschicht bei Raumtemperatur eine Härte von mindestens Shore A 80 auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils weisen die Oberseite der Opferschicht und die
Gehäuseoberseite durchgehende Bearbeitungsspuren auf. Solche Bearbeitungsspuren können beispielsweise von einem Schleifen, einem Ätzen, einem Fräsen oder einem Abkratzen herrühren. Bei den Bearbeitungsspuren kann es sich insbesondere um Rillen handeln, die durchgehend und ununterbrochen von dem
Gehäusekörper auf die Opferschicht reichen. Durch solche Bearbeitungsspuren kann auch eine Strukturierung der
Gehäuseoberseite und der Oberseite der Opferschicht
realisiert sein, beispielsweise zu einer verbesserten
Strahlungsauskopplung von Strahlung aus dem Halbleiterbauteil heraus . Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Mit dem Verfahren wird bevorzugt ein Halbleiterbauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines optoelektronischen
Halbleiterchips mit einer Strahlungsaustrittsseite,
- Anbringen des Halbleiterchips auf einer Trägeroberseite eines Trägers,
- Aufbringen einer strahlungsdurchlässigen Opferschicht mindestens an der Strahlungsaustrittsseite,
- Erstellen eines Gehäusekörpers des Halbleiterbauteils mittels Gießen oder Pressen, wobei ein Material des
Gehäusekörpers sich über eine dem Halbleiterchip abgewandte Oberseite der Opferschicht erstreckt, und
- Abtragen mindestens des Materials des Gehäusekörpers, das sich über der Oberseite der Opferschicht befindet.
Die Verfahrensschritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt, jedoch kann eine abweichende
Reihenfolge, sofern technisch möglich, ebenfalls realisiert sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Gehäusekörper erst erstellt, nachdem der Halbleiterchip auf dem Träger angebracht ist. Bei dem Gehäusekörper handelt es sich dann nicht um einen vorgefertigten Gehäusekörper, in den der Halbleiterchip montiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Gehäusekörper erstellt, nachdem die Opferschicht über der
Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips aufgebracht ist.
Bei einem solchen Verfahren ist es möglich, den Gehäusekörper insbesondere mittels Gießen oder Pressen herzustellen. Der Gehäusekörper wird bevorzugt erst erstellt, nachdem alle weiteren Komponenten des Halbleiterbauteils hergestellt und montiert sind. Beim Erzeugen des Gehäusekörpers wird die Opferschicht teilweise oder vollständig von dem Material des Gehäusekörpers überdeckt. Dieses Material des Gehäusekörpers ist entfernbar, wobei bei diesem Entfernen auch ein Material der Opferschicht teilweise mit entfernt werden kann. Mit anderen Worten kann die Opferschicht als Schutzschicht für den Halbleiterchip beim Erstellen des Gehäusekörpers und bei einer Bearbeitung des Gehäusekörpers dienen. Bevorzugt verbleibt immer ein Material der Opferschicht an dem fertig hergestellten Halbleiterbauteil.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils, und
Figuren 2 bis 7 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen. In Figur 1 ist in schematischen Schnittdarstellungen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 illustriert. Gemäß Figur 1A wird ein Träger 2 bereitgestellt. Der Träger 2 ist als Leiterrahmen gestaltet und weist die beiden
Leiterrahmenteile 21, 22 auf. An einer Oberseite 20 des
Leiterrahmenteils 21 ist ein optoelektronischer
Halbleiterchip 3, beispielsweise eine Leuchtdiode,
angebracht. Der Halbleiterchip 3 umfasst ein Chipsubstrat 32 sowie eine Halbleiterschichtenfolge 33, die an dem
Chipsubstrat 32 angebracht ist. Es ist möglich, dass das Chipsubstrat 32 die Halbleiterschichtenfolge 33 mindestens an einem Eckbereich lateral überragt. Eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 3 erfolgt über die beiden Leiterrahmenteile 21, 22. Eine elektrische Verbindung von dem Halbleiterchip 3 zu dem Leiterrahmenteil 22 ist über ein elektrisches Verbindungsmittel 7 hergestellt. Bei dem Verbindungsmittel 7 handelt es sich bevorzugt um einen Bonddraht. Anders als in Figur 1 dargestellt, kann der Bonddraht, anstelle mit dem Chipsubstrat 32, auch mit der Halbleiterschichtenfolge 33 unmittelbar verbunden sein. Auch ist es möglich, dass eine zusätzliche Wärmesenke vorhanden ist und die Halbleiterschichtenfolge 33 über zwei Bonddrähte mit den Leiterrahmenteilen 21, 22 elektrisch kontaktiert ist.
An einer dem Träger 2 abgewandten Strahlungsaustrittsseite 30 des Halbleiterchips 3 ist bevorzugt ein Konversionselement 4 zur Wellenlängenkonversion von vom Halbleiterchip 3 im
Betrieb erzeugter Strahlung angebracht. Das optionale
Konversionselement 4 kann auf der Strahlungsaustrittsseite 30 aufgeklebt sein oder auch direkt auf der
Strahlungsaustrittsseite 30, beispielsweise über ein Siebdrucken, erzeugt sein. Das Konversionselement 4 bedeckt die gesamte Halbleiterschichtenfolge 33 und somit die gesamte Strahlungsaustrittsseite 30. An einer dem Halbleiterchip 3 abgewandten Seite des
Konversionselements 4 befindet sich eine Opferschicht 5 mit einer Oberseite 50, wobei die Oberseite 50 dem Träger 2 abgewandt ist. Die Opferschicht 5 ist durch ein anderes, insbesondere spröderes Material gebildet als das
Konversionselement 4. Im Rahmen der Herstellungstoleranzen sind die Halbleiterschichtenfolge 33, das Konversionselement 4 sowie die Opferschicht 5 deckungsgleich übereinander angeordnet. Seitenflächen 35 des Halbleiterchips 3,
Seitenflächen 45 des Konversionselements 4 sowie
Seitenflächen 55 der Opferschicht 5 schließen bündig
miteinander ab und verlaufen in Verlängerung zueinander.
Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, kann der Träger 2 auf einem temporären Zwischenträger 9 angebracht sein. Der Zwischenträger 9 dient insbesondere zu einer Fixierung der Leiterrahmenteile 21, 22 relativ
zueinander während des Herstellungsverfahrens. Bei dem
Zwischenträger 9 handelt es sich um kein Bestandteil des fertig hergestellten Halbleiterbauteils 1.
In Figur 1B ist die Erzeugung eines Gehäusekörpers 6
illustriert. Der Gehäusekörper 6 wird insbesondere durch ein Gießen oder durch ein Pressen erzeugt. Es wird der
Gehäusekörper 6 an den Halbleiterchip 3, an das
Konversionselement 4, an die Opferschicht 5, an das
Verbindungsmittel 7 sowie an die Leiterrahmenteile 21, 22 formschlüssig angeformt. Die Oberseite 50 der Opferschicht 5 wird von einem Material des Gehäusekörpers 6 bedeckt. Das Material des Gehäusekörpers 6 ist insbesondere undurchlässig für eine von dem Halbleiterchip 3 im Betrieb erzeugte
Strahlung sowie für eine vom Konversionselement 4
umgewandelte Strahlung. Durch den Gehäusekörper 6 sind die Leiterrahmenteile 21, 22 mechanisch miteinander verbunden.
Anders als in Figur 1B dargestellt ist es auch möglich, dass die Oberseite 50 nur teilweise von dem Material des
Gehäusekörpers 6 beim Erzeugen des Gehäusekörpers 6 überdeckt wird.
Gemäß Figur IC wird das Material des Gehäusekörpers 6 und der Opferschicht 5 teilweise entfernt, sodass die Oberseite 50 der Opferschicht 5 entsteht und freigelegt wird. Dieses
Freilegen der Opferschicht 5 erfolgt zum Beispiel über ein
Ätzen oder ein Schleifen. Zum Beispiel wird bei dem Freilegen der Opferschicht (5) eine Dicke der Opferschicht (5) um mindestens 10 % oder um mindestens 25 % und alternativ oder zusätzlich um höchstens 90 % oder um höchstens 50 %
reduziert. Eine Dicke des Halbleiterbauteils 1 entspricht einer Dicke des Gehäusekörpers 6. In Figur IC ist der
Zwischenträger 9 entfernt. Beim Herstellen des Gehäusekörpers 6 kann der Zwischenträger 9 Teil einer Pressform oder
Spritzform sein oder sich in einer solchen befinden.
In Figur 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Opferschicht 5 unmittelbar auf der Strahlungsaustrittsseite 30 des
Halbleiterchips 3 aufgebracht. Die Opferschicht 5 kann aufgeklebt sein oder unmittelbar, zum Beispiel mittels eines Druckverfahrens, auf der Strahlungsaustrittsseite 30 erzeugt sein. Die Strahlungsaustrittsseite 30 ist von der Opferschicht 5, mit Ausnahme eines Anschlussbereichs für das Verbindungsmittel 7, vollständig bedeckt. Die
Leiterrahmenteile 21, 22 können unterschiedlich groß
ausgeformt sein.
Gemäß Figur 3 handelt es sich bei dem Halbleiterchip 3 um einen so genannten Dünnfilm-Chip. Der Halbleiterchip 3 besteht dann im Wesentlichen nur aus der
Halbleiterschichtenfolge 33. Ein Chipsubstrat 32 ist nicht vorhanden. Eine Dicke des Halbleiterchips 3 beträgt
beispielsweise höchstens 12 μιη oder höchstens 8 μιη oder höchstens 5 μιη. Die Opferschicht 5 kann dann eine größere Dicke als der Halbleiterchip 3 aufweisen. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann die
Dicke der Opferschicht 5 zwischen einschließlich 10 μιη und 50 μιη liegen. Die Opferschicht ist aus einem schleifbaren Silikon geformt. Optional kann zwischen der Opferschicht 5 und dem Halbleiterchip 3 auch ein Konversionselement 4 angebracht sein. Ebenso ist es, wie in allen anderen
Ausführungsbeispielen, möglich, dass die Opferschicht 5 beispielsweise Titandioxid-Partikel als Diffusionsmittel aufweist. Ferner ist es jeweils möglich, dass das
Konversionselement 4 und die Opferschicht 5 einstückig ausgeformt sind. Hierbei kann in der Opferschicht 5 ein
Konzentrationsgradient etwa eines Diffusionsmittels oder eines Konversionsmittels vorliegen, wobei an der Oberseite 50 bevorzugt eine geringste Konzentration vorliegt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist der Träger 2 mit elektrischen Durchkontaktierungen 8 versehen, die von der Trägeroberseite 20 zu einer Trägerunterseite reichen.
Flächige elektrische Kontaktbereiche des Trägers 2 sind in Figur 4 nicht dargestellt, ebenso wenig wie eine detaillierte Führung der elektrischen Leitungen im Halbleiterchip 3.
Entlang einer lateralen Richtung können der Träger 2 und der Gehäusekörper 6 dieselben Abmessungen aufweisen. Eine
Gesamtdicke des Halbleiterbauteils 1 entspricht der Summe der Dicken des Trägers 2 und des Gehäusekörpers 6.
In Figur 5 ist eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Es ist das Halbleiterbauteil etwa ausgeformt, wie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 angegeben.
An der Oberseite 50 der Opferschicht 5 sowie an der
Gehäuseoberseite 60 befinden sich Bearbeitungsspuren 65 in Form zum Beispiel von Schleifspuren . Die Bearbeitungsspuren 65 reichen wenigstens zum Teil durchgehend von dem
Gehäusekörper 6 über die Opferschicht 5 hinweg. Anders als dargestellt, können die Bearbeitungsspuren 65 nicht gekrümmt, sonder entlang gerader Linien verlaufen. Bevorzugt sind die Bearbeitungsspuren 65 dichter gepackt, als in Figur 5
gezeichnet .
In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 gezeigt, bei dem sich die Opferschicht 5 auch an den
Seitenflächen 35 des Halbleiterchips 3 befindet. Wie auch in Figur 7 ist in Figur 6 eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 3 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Bei dem Träger 2 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, die auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen eingesetzt werden kann.
Die Opferschicht 5 ist beispielsweise durch ein Auftropfen oder ein Aufdrucken auf den Halbleiterchip 3 geformt. Es ist möglich, dass die Opferschicht 5 wie ein Pyramidenstumpf oder wie ein Kegelstumpf geformt ist. Mit anderen Worten ist es möglich, dass, in eine Richtung weg von dem Träger 2, gegenüberliegende Seitenflächen 55 der Opferschicht 5 zueinander hin streben. Eine Breite der Opferschicht 5 an der Trägeroberseite 20 ist dann größer als an der Oberseite 50. Der Gehäusekörper 6 steht somit nur in unmittelbarem Kontakt mit der Opferschicht 5 und nicht mit dem Halbleiterchip 3. Gemäß Figur 7 weist die Opferschicht 5 senkrecht zur
Trägeroberseite 20 verlaufende Seitenwände 55 auf. Auch gemäß Figur 7 steht der Gehäusekörper 6 nicht in direktem Kontakt zum Halbleiterchip 3 oder zu dem Konversionselement 4. Es ist möglich, dass der Opferschicht 5 ein Filtermittel beigegeben ist, sodass die Opferschicht 5 undurchlässig, insbesondere für ultraviolette Strahlung, ist, sodass keine ultraviolette Strahlung von dem Halbleiterchip 3 zu dem Gehäusekörper 6 gelangt . Weiterhin ist es möglich, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen, dass dem Gehäusekörper 6 Partikel zur Steigerung einer Wärmeleitfähigkeit beigegeben sind. Ebenso kann der Gehäusekörper 6 reflektierend für eine vom
Halbleiterchip 3 emittierte Strahlung ausgebildet sein, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, oder alternativ hierzu absorbierend. Zum Beispiel können dem Gehäusekörper 6 Rußpartikel oder weiße Partikel aus Titandioxid beigemengt sein . 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, 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 10 2012 102 420.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit
- einem Träger (2) mit einer Trägeroberseite (20),
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (3) mit einer Strahlungsaustrittsseite (30), der an der Trägeroberseite (20) angebracht ist,
- einer Opferschicht (5) , die sich, in Richtung weg von dem Träger (2), über der Strahlungsaustrittsseite (30) befindet, und
- einem Gehäusekörper (6) mit einer Gehäuseoberseite (60) ,
wobei der Gehäusekörper (6) in lateraler Richtung, parallel zu der Strahlungsaustrittsseite (30), ringsum an den Halbleiterchip (3) und/oder an die Opferschicht (5) angeformt ist, und
wobei eine der Strahlungsaustrittsseite (30) abgewandte Oberseite (50) der Opferschicht (5) frei von einem Material des Gehäusekörpers (6) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (30) gesehen, eine Fläche der Opferschicht (5) um höchstens 50 % größer ist als eine Grundfläche des Halbleiterchips (3) ,
wobei die Oberseite (50) der Opferschicht (5) und die Gehäuseoberseite (60) in einer gemeinsamen Ebene liegen .
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich zwischen der Strahlungsaustrittsseite (30) und der Opferschicht (5) ein Konversionselement (4) zu einer Wellenlängenkonversion der von dem Halbleiterchip (2) erzeugten Strahlung befindet,
wobei das Konversionselement (4), in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (30) gesehen, vollständig von der Opferschicht (5) bedeckt ist, und
wobei die Opferschicht (5) und das Konversionselement (4) aus unterschiedlichen Materialien geformt sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Opferschicht (5) und das Konversionselement (4) bündig miteinander abschließende Seitenflächen (45, 55) aufweisen,
wobei Seitenflächen (35) des Halbleiterchips (3) in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper (6) stehen.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Träger (2) durch mindestens zwei
Leiterrahmenteile (21, 22) eines Leiterrahmens gebildet ist, wobei der Halbleiterchip (3) auf einem der
Leiterrahmenteile (21) befestigt ist und über ein elektrisches Verbindungsmittel (7) mit einem anderen der Leiterrahmenteile (22) elektrisch verbunden ist, wobei das Verbindungsmittel (7) mindestens
bereichsweise in den Gehäusekörper (6) eingebettet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Leiterrahmenteile (21, 22) durch den
Gehäusekörper (6) mechanisch miteinander verbunden sind,
wobei sich die Opferschicht (5) , in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (30) gesehen, nur über einem einzigen der Leiterrahmenteile (21, 22) befindet.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Opferschicht (5) die
Strahlungsaustrittsseite (30) des Halbleiterchips (3) berührt .
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Opferschicht (5) ein Filtermittel, ein Streumittel und/oder ein Reflexionsmittel umfasst.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine Gesamtdicke des Halbleiterbauteils (1) gleich einer Dicke des Gehäusekörpers (6) ist, mit einer Toleranz von höchstens 10 %,
wobei, in Draufsicht gesehen, die
Strahlungsaustrittsseite (30) und der Gehäusekörper (6) nicht überlappen.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine mittlere Dicke der Opferschicht (5) zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym oder zwischen einschließlich 10 ym und 250 ym beträgt.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Opferschicht (5) ein schleifbares Silikon, Epoxid oder Silikon-Epoxid-Hybridmaterial umfasst oder hieraus besteht. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Oberseite (50) der Opferschicht (5) und die Gehäuseoberseite (60) durchgehende Bearbeitungsspuren (65) aufweisen.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
- Seitenflächen (35) des Halbleiterchips (3) in
direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper (6) stehen und zumindest eine dieser Seitenflächen (35) bündig mit Seitenflächen (55) der Opferschicht (5) abschließt,
- eine mittlere Dicke der Opferschicht (5) zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym oder zwischen
einschließlich 10 ym und 250 ym beträgt, und
- die Opferschicht (5) aus einem schleifbaren Silikon, Epoxid oder Silikon-Epoxid-Hybridmaterial besteht.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) nach den vorherigen Ansprüchen mit den Schritten:
- Bereitstellen mindestens eines optoelektronischen Halbleiterchips (3) mit einer Strahlungsaustrittsseite (30) ,
- Anbringen des Halbleiterchips (3) auf einer
Trägeroberseite (20) eines Trägers (2),
- Aufbringen einer strahlungsdurchlässigen Opferschicht (5) mindestens an der Strahlungsaustrittsseite (30),
- Erstellen eines Gehäusekörpers (6) des
Halbleiterbauteils (1) mittels Gießen oder Pressen, wobei ein Material des Gehäusekörpers (6) sich über eine dem Halbleiterchip (3) abgewandte Oberseite (50) der Opferschicht (5) erstreckt, und
- Abtragen mindestens des Materials des Gehäusekörpers (6), das sich über der Oberseite (50) der Opferschicht (5) befindet. 15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Gehäusekörper (5) erstellt wird, nachdem der Halbleiterchip (3) auf dem Träger (2) angebracht wird und außerdem nachdem die Opferschicht (5) über der Strahlungsaustrittsseite (30) aufgebracht wird, wobei beim Entfernen des Materials über der Oberseite
(50) der Opferschicht (5) auch ein Material der
Opferschicht (5) entfernt wird.
PCT/EP2013/055563 2012-03-21 2013-03-18 Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen Ceased WO2013139735A1 (de)

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US14/386,239 US9276183B2 (en) 2012-03-21 2013-03-18 Optoelectronic semiconductor component and method for producing such an optoelectronic semiconductor component

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DE102012102420.0A DE102012102420B4 (de) 2012-03-21 2012-03-21 Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
DE102012102420.0 2012-03-21

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