OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT , BELEUCHTUNGSEINHEIT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENTS

Beleuchtungseinheiten können mittels Halbleiterchips gebildet werden . Insbesondere lässt sich durch Licht emittierende Dioden ( LEDs ) bzw . durch das von den Dioden abgestrahlte Licht ein breiter Farbraum abdecken . Für die Ansteuerung der LEDs ist ein Schaltungschip ( engl . : „integrated circuit" , IC ) mit Treiberschaltung vorteilhaft , um die LEDs mit ausreichend Strom zu versorgen . Eine weitere Funktion des Schaltungschips kann darin liegen, Farbhomogenität und Farbstabilität des emittierten Lichts zu gewährleisten . Gerade die Helligkeit roter LEDs kann sehr temperaturempfindlich sein, womit eine Temperaturkompensation notwendig werden kann .

Werden die LEDs in einem gewissen Abstand zum Schaltungschip auf einem Leiterrahmen montiert befinden sich zwischen dem IC und den LEDs eventuell thermisch schlecht leitende Materialien, wodurch die thermische Kopplung zwischen dem Schaltungschip und den LEDs stark eingeschränkt sein kann . Die Farbortkorrektur unterliegt somit einer entsprechend starken Ungenauigkeit . Im Weiteren fällt bedingt durch eine seitliche Anordnung von LED und IC das Bauteil entsprechend groß aus .

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , ein optoelektronisches Bauelement mit einer ef fektiven Anordnung anzugeben . Eine weitere Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Beleuchtungseinheit mit einer

Mehrzahl solcher optoelektronischen Bauelemente anzugeben . Außerdem ist es eine Aufgabe von bestimmten

Aus führungs formen, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anzugeben .

Die vorliegende Of fenbarung basiert auf der Idee , einen Schaltungschip und Strahlung emittierende Halbleiterchips gestapelt anzuordnen, um die Wärmekopplung zwischen den beiden Chips zu verbessern und eine minimale Bauteilgröße zu erreichen .

Hier und im Folgenden kann „Strahlung" oder „Licht" insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen bezeichnen . Insbesondere kann hier und im Folgenden beschriebenes Licht oder beschriebene Strahlung sichtbares Licht aufweisen oder sein .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist ein optoelektronisches Bauelement einen Leiterrahmen ( engl . : „leadframe" ) mit einer Mehrzahl von Kontakten auf .

Die Kontakte sind als elektrische Anschlüsse ( engl . : „pins" ) ausgebildet und voneinander elektrisch isoliert . Der Leiterrahmen kann einen Grundkörper aufweisen, der auch als Temperatursenke bzw . Wärmesenke dienen kann . Die Kontakte können in lateralen Richtungen um den Grundkörper herum angeordnet sein . Laterale Richtungen verlaufen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens . Der Leiterrahmen weist eine Rückseite und eine Vorderseite auf . Der Leiterrahmen und insbesondere die Kontakte des Leiterrahmens weisen auf der Vorderseite eine bondbare Oberfläche auf , um darauf Drahtverbindungen befestigen zu können . Mit seiner Rückseite kann der Leiterrahmen z . B . auf einer Platine durch Verkleben und/oder Verlöten befestigt werden . Zu diesem Zweck können die Kontakte Lot- Kontrollstrukturen aufweisen, um eine visuelle Inspektion der Lötstellen zu gewährleisten .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement einen Schaltungschip auf . Der Schaltungschip umfasst eine dem Leiterrahmen zugewandte Unterseite und eine dem Leiterrahmen abgewandte Oberseite . Weiterhin umfasst der Schaltungschip eine Treiberschaltung .

Das bedeutet , dass in einer transversalen Richtung der Schaltungschip über dem Leiterrahmen angeordnet ist . Die transversale Richtung verläuft senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens . Eine Haupterstreckungsebene des Schaltungschips verläuft im Wesentlichen parallel oder parallel zur Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens . Die Unterseite des Schaltungschips ist an der Vorderseite des Leiterrahmens und insbesondere am Grundkörper des Leiterrahmens befestigt . Die Kontakte des Leiterrahmens werden vom Schaltungschip nicht bedeckt . Der Schaltungschip kann z . B . mittels einer Haftungsschicht an dem Leiterrahmen befestigt sein . Bevorzugt handelt es sich bei der Haftungsschicht um eine wärmeleitfähige Klebeschicht . Der Schaltungschip kann aus Halbleitermaterialien bestehen und beispielsweise in CMOS- Technologie gefertigt sein . Neben der Treiberschaltung kann der Schaltungschip weitere Schaltungskomponenten aufweisen . Beispielsweise umfasst der Schaltungschip auch einen Temperatursensor, eine Kommunikationseinheit und/oder ein Speicherelement . Der Schaltungschip kann eine Kalibrierung der LEDs ermöglichen, wobei Kalibrierungsdaten in dem programmierbaren Speicherelement des Chips abgelegt sind . Die Treiberschaltung des Schaltungschips ist dafür vorgesehen und ausgebildet , einen Treiberstrom zum Betreiben eines im Folgenden beschriebenen Halbleiterchips zur Verfügung zu stellen .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf . Der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist an der Oberseite des Schaltungschips angeordnet .

Das bedeutet , dass in transversaler Richtung der strahlungsemittierende Halbleiterchip, im Folgenden bisweilen nur Halbleiterchip genannt , über dem Schaltungschip angeordnet ist . Eine Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips verläuft im Wesentlich parallel oder parallel zur Haupterstreckungsebene des Schaltungschips . Der Leiterrahmen, der Schaltungschip und der Halbleiterchip sind übereinander angeordnet und bilden ein Stapel . Der Halbleiterchip kann mittels einer weiteren Haftungsschicht am Schaltungschip befestigt sein, wobei die weitere Haftungsschicht durch eine wärmeleitfähige Klebeschicht geformt sein kann . Das optoelektronische Bauelement kann eine Mehrzahl an Halbleiterchips aufweisen, die j eweils an der Oberseite des Schaltungschips angeordnet sind . Insbesondere weist das optoelektronische Bauelement Halbleiterchips auf , die im Betrieb Licht unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlen . Beispielsweise strahlt ein erster Halbleiterchip Licht im roten, eine zweiter Halbleiterchip Licht im grünen und ein dritter Halbleiterchip Licht im blauen Wellenlängenbereich ab . Es ist auch möglich, dass ein weiterer Halbleiterchip Licht in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, beispielsweise im infraroten oder ultravioletten Bereich, abstrahlt . Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement eine Umverdrahtungsschicht zur elektrischen Kontaktierung der Treiberschaltung und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf , die zwischen dem Schaltungschip und dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeordnet ist .

Das bedeutet , dass die Umverdrahtungsschicht auf der Oberseite des Schaltungschips angeordnet ist , und der Halbleiterchip auf der Umverdrahtungsschicht angeordnet ist . Die Umverdrahtungsschicht ist mit elektronischen Komponenten des Schaltungschips , insbesondere der Treiberschaltung, elektrisch verbunden . Das kann bedeuten, dass die Umverdrahtungsschicht mit Leiterbahnen innerhalb des Schaltungschips elektrisch verbunden ist .

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip weist Anschlüsse auf , die insbesondere über Kontaktierhügel ( engl . : „bumps" ) elektrisch mit der Umverdrahtungsschicht verbunden sind .

Die Anschlüsse des Halbleiterchips können insbesondere einen Anoden- und einen Kathodenanschluss für eine im Halbleiterchip angeordnete LED umfassen . Die Anschlüsse des Halbleiterchips können an einer Seite des Halbleiterchips angeordnet sein, die der strahlungsemittierenden Seite gegenüberliegt . Das kann insbesondere bedeuten, dass der Halbleiterchip mittels Wende-Montage ( engl . : „Flip-Chip" ) auf der Umverdrahtungsschicht angeordnet ist . Die Kontaktierhügel können beispielsweise durch Löthügel ( engl . : „solder bumps" ) , durch die Kontakte des Halbleiterchips , durch sogenannte Stud-Bumps oder durch elektrisch leitenden Klebstof fe gebildet sein . Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement Drahtverbindungen ( engl . : „wire bonds" ) auf . Über die Drahtverbindungen ist die Umverdrahtungsschicht mit den Kontakten des Leiterrahmens elektrisch verbunden . Die Drahtverbindungen können zum Beispiel als Material Gold aufweisen .

Durch Aufbringen einer anwendungsspezi fischen Umverdrahtungsschicht auf dem Schaltungschip werden Kontaktierflächen für den Halbleiterchip geschaf fen . Durch das Montieren des Halbleiterchips direkt auf die Oberseite des Schaltungschips wird die bestmögliche Wärmekopplung erreicht , da die vom Halbleiterchip abgegebene Wärme direkt durch den Schaltungschip zur Wärmesenke hin transportiert wird . Durch die beschriebene Anordnung sind der Schaltungschip und der Halbleiterchip thermisch gekoppelt .

Die verwendeten Materialien können wärmeleitfähig ausgebildet sein, so dass sich eine Reduzierung des Wärmepfades zwischen Halbleiterchip und Schaltungschip auf unter 10 pm erreichen lässt .

Gegenüber einer seitlichen Anordnung des Halbleiterchips neben dem Schaltungschip wird durch das Aufeinanderstapeln lateral weniger Platz benötigt , was eine starke Reduzierung der Bauteilgröße nach sich zieht . Durch die Verwendung von Kontaktierhügel ( d . h . Flip-Chip-Montage ) entfallen zusätzlich auch Drahtverbindungen zu dem Halbleiterchip, wodurch ein weiteres Kostenreduktionspotenzial gegeben ist .

Beispielsweise kann eine Reduzierung der Bauteilgröße auf unter 2 , 4 x 1 , 9 mm ² erreicht werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist ein optoelektronisches Bauelement auf : einen Leiterrahmen mit einer Mehrzahl von Kontakten auf , einen eine Treiberschaltung umfassenden Schaltungschip aufweisend eine dem Leiterrahmen zugewandte Unterseite und eine dem Leiterrahmen abgewandte Oberseite , zumindest einen an der Oberseite des Schaltungschips angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip, eine zwischen dem Schaltungschip und dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeordnete Umverdrahtungsschicht zur elektrischen Kontaktierung der Treiberschaltung und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips , wobei Anschlüsse des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über Kontaktierhügel elektrisch mit der Umverdrahtungsschicht verbunden sind und die Umverdrahtungsschicht über Drahtverbindungen mit den Kontakten des Leiterrahmens elektrisch verbunden ist .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Licht emittierende Diode auf .

Beispielsweise ist die Licht emittierende Diode ( LED) oder Leuchtdiode eine auf einem Saphir-Substrat auf gewachsene Gallium-Nitrid ( GaN) basierte LED . Die LED kann eine erste n- dotierte Halbleiterschicht und eine zweite p-dotierte Halbleiterschicht umfassen, wodurch ein pn-Ubergang gebildet wird . Das Saphir-Substrat kann dafür vorgesehen sein, die Licht-Auskoppelef fi zienz der Diode zu vergrößern . Sili zium basierte Dioden sind ebenfalls möglich . Vorzugsweise handelt es sich bei der LED um eine Flip-Chip LED, d . h . um eine LED, deren Anschlüsse auf einer der lichtemittierenden Seite gegenüberliegenden Seite angeordnet sind .

Eine Licht emittierende Diode kann kleine Abmessungen haben .

Durch ihre geringe Größe kann eine hohe Flexibilität erreicht werden, so dass die Strahlungsquelle an das System angepasst werden kann . Durch die geringe Größe ist es auch möglich, einzelne LEDs , bzw . Halbleiterchips , in Arrays und Pixeln anzuordnen . Des Weiteren haben LEDs eine geringe Betriebswärme und erlauben schnelle Schalt zyklen . Die emittierte Wellenlänge von LEDs lässt sich gezielt anpassen . LEDs weisen eine hohe mechanische Stabilität auf und besitzen eine hohe Lebensdauer . Die abgestrahlte Lichtintensität von LEDs lässt sich in einem Bereich von ca . 1- 100 % der Nominalleistung durch Variation des Treiberstroms anpassen .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form umfasst der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip einen ersten Halbleiterchip der in Betrieb Licht im roten Wellenlängenbereich abstrahlt . Alternativ oder zusätzlich umfasst der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip einen zweiten Halbleiterchip der in Betrieb Licht im grünen Wellenlängenbereich abstrahlt . Alternativ oder zusätzlich umfasst der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip einen dritten Halbleiterchip der in Betrieb Licht im blauen Wellenlängenbereich abstrahlt .

Das kann bedeuten, dass insgesamt drei Halbleiterchips auf der Oberseite des Schaltungschips angeordnet sind . Gemäß zumindest einem weiteren Aus führungsbeispiel weist das optoelektronische Bauelement zumindest einen weiteren Halbleiterchip auf , der Licht in einem weiteren Wellenlängenbereich abstrahlt . Die Halbleiterchips können linear, d . h . in einer Reihe , auf der Oberseite des Schaltungschips angeordnet sein . Ebenso ist es möglich, dass die Halbleiterchips in einer anderen Anordnung zueinander stehen, beispielsweise in einer Dreiecksanordnung oder einer Matrixanordnung .

Durch die Anordnung mehrere Halbleiterchips , die im Betrieb Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen abstrahlen, kann ein breites Farbspektrum abgedeckt werden . Insbesondere kann durch Mischung des von den Halbleiterchips abgestrahlten Lichts ein noch breiteres Farbspektrum erzielt werden .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form umfasst eine Abstrahlrichtung des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips eine transversale Richtung, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens steht .

Das kann bedeuten, dass der zumindest eine Halbleiterchip Licht im Wesentlichen in eine vom Leiterrahmen abgewandte Richtung abstrahlt . Das optoelektronische Bauelement kann also als sogenannter Toplooker ausgebildet sein . Die Abstrahlrichtung kann aber auch laterale Richtungskomponenten enthalten . Vorteilhafterweise umfasst die Abstrahlrichtung Richtungen, in denen das abgestrahlte Licht nicht durch das optoelektronische Bauelement an der Ausbreitung gehindert wird . Dies ist vor allem dadurch möglich, dass Anschlüsse des Halbleiterchips an einer Seite des Halbleiterchips angeordnet sind, die der strahlungsemittierenden Seite gegenüberliegt und dass diese Anschlüsse mittels Wende-Montage mit der Umverdrahtungsschicht verbunden sind .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement weiterhin einen an dem Leiterrahmen befestigten Gehäusekörper auf . Der Gehäusekörper ist so ausgebildet , dass er den Schaltungschip umschließt . Der Gehäusekörper weist über dem Schaltungschip zumindest eine Ausnehmung auf , in der der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip angeordnet ist .

Der Gehäusekörper kann ein geeignetes Kunststof fmaterial aufweisen, mit welchem der Schaltungschip umgeben, zum Beispiel umspritzt , wird . Vorzugsweise weist der Gehäusekörper ein weißes Vergussmaterial auf , um für das abgestrahlte Licht reflektierende Eigenschaften zu besitzen . Möglicherweise weist der Gehäusekörper Epoxid- oder Silikonbasiertes Material auf . Der Gehäusekörper ist an dem Leiterrahmen befestigt . Für eine bessere Haftung des Gehäusekörpers auf dem Leiterrahmen kann der Leiterrahmen Ankerstrukturen aufweisen, die durch von der Rückseite isotrop geätzte Kavitäten gebildet werden und mit der Vorderseite des Leiterrahmens verbunden sind . Die Vergussmasse füllt diese Kavitäten und härtet zum resultierenden Gehäusekörper aus . Durch das sich zur Vorderseite verj üngende Ätzprofil der Ankerstrukturen wird eine Delamination des Gehäusekörpers verhindert . Der Schaltungschip kann, abgesehen von seiner Oberseite , vollständig vom Gehäusekörper umschlossen sein . Ebenso können die Drahtverbindungen vollständig vom Gehäusekörper umschlossen sein . In lateralen Richtungen schließt der Gehäusekörper mit dem Leiterrahmen ab, so dass ein kompaktes Gehäuse gebildet wird, an dessen Unterseite die Kontakte des Leiterrahmens zugänglich sind .

Die Ausnehmung bzw . Vertiefung des Gehäusekörpers befindet sich an der Oberseite des Schaltungschips , so dass zumindest Teile der Umverdrahtungsschicht und der darauf angeordnete Halbleiterchip nicht vom Gehäusekörper bedeckt sind . In transversaler Richtung kann der Gehäusekörper mit dem Halbleiterchip abschließen oder diesen überragen . Dass der Gehäusekörper mit dem Halbleiterchip abschließt kann bedeuten, dass der Halbleiterchip und insbesondere die strahlungsemittierende Seite des Halbleiterchips mit dem Gehäusekörper eine gemeinsame Oberfläche bildet . Seitenwände der Ausnehmung können vom Halbleiterchip beabstandet sein oder daran anschließen . Wenn das optoelektronische Bauelement eine Mehrzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips aufweist , kann j eder Halbleiterchip in einer separaten Ausnehmung angeordnet sein, oder Gruppen von Halbleiterchips können in einer gemeinsamen Ausnehmung angeordnet sein .

Vorteilhafterweise wird das optoelektronische Bauelement vom Gehäusekörper vor mechanischen Belastungen und/oder Umwelteinflüssen geschützt und bildet zusammen mit dem Leiterrahmen ein kompaktes Gehäuse . Des Weiteren, wie oben ausgeführt , kann der Gehäusekörper für das abgestrahlte Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen, womit eine Lichtausbeute erhöht wird . Zudem unterstützt die Ausnehmung des Gehäusekörpers , in der die Halbleiterchips angeordnet sind, die Mischung der von den Halbleiterchips abgestrahlten Farbspektren, da Licht von den Seitenwänden der Ausnehmung reflektiert wird .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form sind Seitenwände der Ausnehmung des Gehäusekörpers von dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip beabstandet .

Das kann bedeuten, dass eine Grundfläche der Ausnehmung größer ist als eine Grundfläche , die durch den zumindest einen Halbleiterchip gebildet wird . Durch vom Halbleiterchip beabstandete Seitenwände können Reflexionseigenschaften der Ausnehmung beeinflusst werden . Die Seitenwände können bezüglich der Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens senkrecht oder verkippt sein . Eine gerichtete Abstrahlung kann dadurch erreicht werden, dass die durch die Ausnehmung gebildeten Seitenwände als schräggestellte Reflektoren ausgebildet werden .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauelement eine Ref lektivschicht auf , die in der Ausnehmung des Gehäusekörpers angeordnet ist . In lateralen Richtungen grenzt die Ref lektivschicht an den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip an .

Die Ref lektivschicht kann in lateralen Richtungen zwischen dem zumindest einen Halbleiterschicht und den Seitenwänden der Ausnehmung angeordnet sein . Die Ref lektivschicht kann Bereiche der Oberseite des Schaltungschips in der Ausnehmung bedecken, die nicht vom Halbleiterchip bedeckt sind . Die Ref lektivschicht kann bevorzugt durch eine weiße , Licht reflektierende Vergussmasse gebildet werden und beispielsweise Silikon- oder Epoxidharz aufweisen . Die Abstrahlintensität kann durch die Ref lektivschicht weiter verbessert werden .

Gemäß zumindest einer alternativen Aus führungs form sind die Seitenwände der Ausnehmung in direktem Kontakt zu dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip . Die Seitenwände der Ausnehmung umschließen den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in lateralen Richtungen .

In diesem Aus führungsbeispiel ist die Grundfläche der zumindest einen Ausnehmung mit der Grundfläche des zumindest einen Halbleiterchips identisch . Das bedeutet , dass der Gehäusekörper durch Umspritzen des Schaltungschips und des Halbleiterchips mit einem Vergussmaterial gebildet wird . Bei einer Mehrzahl von Halbleiterchips kann j eder Halbleiterchip bis auf seine strahlungsemittierende Oberfläche vom Gehäusekörper umschlossen sein . Vorteilhafterweise wird in diesem Aus führungsbeispiel keine Ref lektivschicht benötigt , was den Herstellungsprozess vereinfacht und zu einer Kostenreduktion führt .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronisches Bauelement weiterhin eine Verkapselung auf . Die Verkapselung bedeckt den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in transversaler Richtung . Die Verkapselung umfasst ein für die emittierte Strahlung transparentes Material . Alternativ oder zusätzlich umfasst die Verkapselung ein für die emittierte Strahlung di f fus streuendes Material .

Die Verkapselung kann in der Ausnehmung angeordnet sein und den Halbleiterchip bedecken . Hierbei kann die Verkapselung mit dem Gehäusekörper eine gemeinsame plane Oberfläche bilden, d . h . die Verkapselung füllt die Ausnehmung des Gehäusekörpers auf . Alternativ ist die Verkapselung auf der Oberfläche des Gehäusekörpers angeordnet , und bedeckt dabei auch die strahlungsemittierende Seite des oder der Halbleiterchips . Die Verkapselung kann durch eine klare strahlungsdurchlässige Vergussmasse gebildet werden . Die die Verkapselung bildende Vergussmasse kann Di f fuserpartikel enthalten, das heißt strahlungsstreuende Partikel , an denen auf diese tref fende Strahlung gestreut wird . Die Verkapselung dient zusätzlich dem Schutz des zumindest einen Halbleiterchips . Zusätzlich verbessert die Verkapselung durch einen geeignet gewählten Brechungsindex die Lichtauskopplung . Somit wird der Anteil der durch die Emissions fläche des Bauelements austretenden Strahlung erhöht und damit der Wirkungsgrad des Bauelements verbessert . Des Weiteren können die in der Verkapselung enthaltenden Di f fuserpartikel zu einer besseren Durchmischung des abgestrahlten Lichts beitragen .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronisches Bauelement weiterhin einen im Schaltungschip integrierten Temperatursensor auf , der zur Überwachung der von dem Schaltungschip und dem Halbleiterchip produzierten Wärme dient .

Durch die Stapelordnung des Schaltungschips mit dem zumindest einen Halbleiterchip befindet sich der Temperatursensor in räumlicher Nähe zum Halbleiterchip . Temperaturschwankungen des Halbleiterchips können daher vom Temperatursensor schnell und zuverlässig ermittelt werden .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel ist außerdem eine Steuereinheit im Schaltungschip integriert . Die Steuereinheit dient zur Steuerung der Treiberschaltung basierend auf der von dem Temperatursensor ermittelten Temperatur .

Wie oben beschrieben ist gerade die Helligkeit roter LEDs sehr temperaturempfindlich, womit eine Temperaturkompensation notwendig werden kann . Die Steuereinheit ist mit dem Temperatursensor verbunden und erhält von diesem Informationen zur ermittelten Temperatur . Basierend auf den Messwerten regelt die Steuereinheit den von der Treiberschaltung zur Verfügung gestellten Treiberstrom zum Betrieb des Halbleiterchips . Damit kann beispielsweise ein konstanter von der Temperatur unabhängiger Farbpunkt gewährleistet werden . Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit dafür vorgesehen und ausgebildet sein, durch Regelung der Treiberströme die Helligkeit einzelner LEDs zu variieren, wodurch sich unterschiedliche Lichtmischungsverhältnisse und/oder dynamische Farbverläufe realisieren lassen .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronisches Bauelement weiterhin eine Haftungsschicht zwischen dem Leiterrahmen und dem Schaltungschip auf . In einem Aus führungsbeispiel weist das optoelektronisches Bauelement eine weitere Haftungsschicht zwischen dem Schaltungschip und dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf . Die Haftungsschicht und/oder die weitere Haftungsschicht sind dazu ausgebildet , die von dem Schaltungschip und dem Halbleiterchip produzierte Wärme zum Leiterrahmen abzuleiten .

Weiterhin sind die Haftungsschicht und die weitere Haftungsschicht dazu ausgebildet , den Schaltungschip am Leiterrahmen, bzw . den Halbleiterchip am Schaltungschip zu befestigen . Die Haftungsschicht und/oder die weitere Haftungsschicht können durch Klebeschichten oder Underfill- Schichten gebildet sein . Die Haftungsschicht und/oder die weitere Haftungsschicht können dazu ausgebildet sein, die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten ( engl . : „coef ficient of thermal expansion" , GTE ) der verwendeten Materialien anzugleichen, um die Stapelordnung der Chips mechanisch und thermisch zu stabilisieren . Des Weiteren kann durch die Haftungsschichten Wärme schnell zum Leiterrahmen, d . h . zur Wärmesenke , abgeleitet werden, wodurch die Temperaturen und somit die Abstrahlcharakteristiken der LEDs konstant gehalten werden können . Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist eine Beleuchtungseinheit eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen nach einem der oben genannten Aus führungsbeispiele auf . Ferner weist die Beleuchtungseinheit eine Kontrolleinheit auf , wobei die Kontrolleinheit dafür vorgesehen und ausgebildet ist , die optoelektronischen Bauelemente über ein Bus-System einzeln oder in Gruppen anzusteuern .

Beispielsweise bildet die Beleuchtungseinheit eine ansteuerbare Kette von mehrfarbigen LEDs aufweisenden optoelektronischen Bauelementen . Eine solche Kette kann zum Beispiel in Innenbereichen von Fahrzeugen integriert werden und neben Ambiente-Beleuchtung auch weitere Funktionen übernehmen . Beispielsweise kann die Beleuchtungseinheit durch dynamische und farbliche Ef fekte dazu beitragen, die Aufmerksamkeit des Fahrers zu lenken . Auch die Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen und die visuelle Kommunikation zwischen anderen Verkehrsteilnehmern ist denkbar .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben . Alle für das optoelektronische Bauelement of fenbarten Merkmale werden auch für das Herstellungsverfahren of fenbart und umgekehrt .

Gemäß des Verfahrens wird ein Leiterrahmen mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitgestellt . Ferner wird ein Schaltungschip bereitgestellt , der eine Unterseite und eine Oberseite aufweist . Der Schaltungschip umfasst eine Treiberschaltung . Ferner wird zumindest ein strahlungsemittierender Halbleiterchip bereitgestellt . Gemäß dem Verfahren wird eine Umverdrahtungsschicht auf der Oberseite des Schaltungschips angeordnet . Die Umverdrahtungsschicht ist dafür vorgesehen und ausgebildet , die Treiberschaltung und den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip elektrisch zu kontaktieren . Der Schaltungschip wird auf dem Leiterrahmen angeordnet , wobei die Unterseite des Schaltungschips dem Leiterrahmen zugewandt ist .

Weiterhin umfasst das Verfahren die Realisierung elektrischer Verbindungen zwischen der Umverdrahtungsschicht und den Kontakten des Leiterrahmens mittels Drahtverbindungen . Der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip wird auf die Umverdrahtungsschicht an der Oberseite des Schaltungschips angeordnet . Die elektrische Verbindung zwischen Anschlüssen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der Umverdrahtungsschicht wird mittels Kontaktierhügel realisiert .

Durch Aufbringen einer anwendungsspezi fischen Umverdrahtungsschicht auf dem Schaltungschip werden Kontaktierflächen für den Halbleiterchip geschaf fen . Durch das Montieren des Halbleiterchips direkt auf die Oberseite des Schaltungschips wird die bestmögliche Wärmekopplung erreicht . Gegenüber einer seitlichen Anordnung des Halbleiterchips neben dem Schaltungschip wird durch das Aufeinanderstapeln lateral weniger Platz benötigt , was eine starke Reduzierung der Bauteilgröße nach sich zieht .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip mittels Flip-Chip-Montage auf der Umverdrahtungsschicht an der Oberseite des Schaltungschips befestigt . Das schließt insbesondere alle gängigen Flip-Chip Montagetechniken ein . Beispielsweise können über die C4- Methode ( „controlled collapsed chip connection" ) die Anschlüsse des Halbleiterchips mit der Umverdrahtungsschicht verlötet sein . Weiterhin kann zusätzlich zur Lot zwischen den Chips ein elastischer, temperaturbeständiger Kunststof f ( sogenannter Underfill ) angeordnet sein, damit die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten von Schaltungschip und Halbleiterchip den Aufbau nicht zerstören . Es ist auch möglich, dass die Flip-Chip-Montage mittels isotrop leitfähigen Klebstof f ( ICA) , anisotrop leitenden Klebstof f (ACA) oder nicht leitfähigen Klebstof f (NCA) durchgeführt ist . Die elektrischen Anschlüsse des Halbleiterchips sind der strahlungsemittierenden Seite gegenüberliegend . Durch die Flip-Chip-Montage entfallen Drahtverbindungen zu dem Halbleiterchip, wodurch ein Kostenreduktionspotenzial gegeben ist .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird ein Gehäusekörper geformt . Der Gehäusekörper wird an dem Leiterrahmen befestigt . Der Gehäusekörper wird durch Umspritzen des Schaltungschips mit einem Kunststof fmaterial geformt und weist zumindest eine Ausnehmung an der Oberseite des Schaltungschips auf . In die Ausnehmung des Gehäusekörpers wird der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip angeordnet . Alternativ ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip bereits vor Formung des Gehäusekörpers auf der Oberseite des Schaltungschips angeordnet , so dass die Ausnehmung des Gehäusekörpers durch den Halbleiterchip gebildet wird .

Die Formung des Gehäusekörpers wird bevorzugt durch ein

Spritzguss-Verfahren ( engl . : „Molding" ) realisiert . Dabei kann es sich um ein sogenanntes Trans fer-Molding handeln, bei dem die Ausnehmung des Gehäusekörpers durch eine entsprechende Negativform gebildet wird, die nach Aushärtung der Vergussmasse wieder entfernt wird . Es ist auch möglich, dass ein sogenanntes Folien-unterstüt ztes Spritzgussverfahren ( engl . : „foil assisted molding" , FAM) zum Einsatz kommt . Die Befestigung des Gehäusekörpers am Leiterrahmen kann, wie oben beschrieben, durch Ankerstrukturen am Leiterrahmen unterstützt werden . Hierbei werden vor der Formung des Gehäusekörpers Kavitäten in den Leiterrahmen geätzt , wobei sich das Ätzprofil von der Rückseite des Leiterrahmens zur Vorderseite des Leiterrahmens hin verj üngt . Die Vergussmasse füllt diese Kavitäten aus . Durch das sich verj üngende Ätzprofil wird die Vergussmasse nach dem Aushärten an einer Delamination gehindert .

Das optoelektronische Bauelement wird vom Gehäusekörper vor mechanischen Belastungen und/oder Umwelteinflüssen geschützt und bildet zusammen mit dem Leiterrahmen ein kompaktes Gehäuse . Des Weiteren kann der Gehäusekörper, der vorzugsweise durch ein weißes Material gebildet wird, für das abgestrahlte Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen, womit eine Lichtausbeute erhöht wird . Zudem unterstützt die Ausnehmung des Gehäusekörpers , in der die Halbleiterchips angeordnet sind, die Mischung der von den Halbleiterchips abgestrahlten Farbspektren, da Licht von den Seitenwänden der Ausnehmung reflektiert wird .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form umfasst das Verfahren die Anordnung einer Ref lektivschicht . Die Ref lektivschicht wird in der Ausnehmung des Gehäusekörpers angeordnet und grenzt in lateralen Richtungen an den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip an . Beispielsweise wird die Ref lektivschicht durch ein Spritzverfahren von oben in die Kavität eingebracht . Die Ref lektivschicht kann durch ein weißes Silikon-Gießharz gebildet werden, welches den Boden der Ausnehmung, also die Oberseite des Schaltungschips , bedeckt . Die Ausnehmung kann dabei so geformt sein, dass eine das Gießharz führende Nadel in die Ausnehmung eingebracht werden und danach wieder entfernt werden kann . Die Ref lektivschicht wird vorzugsweise nach der Anordnung des zumindest einen Halbleiterchips in die Ausnehmung eingebracht , so dass die Ref lektivschicht den Halbleiterchip seitlich umgibt . Die Ref lektivschicht reflektiert das von dem zumindest einen Halbleiterchip abgestrahlte Licht und bewirkt so eine bessere Lichtausbeute .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird der Gehäusekörper vor der Anordnung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips an der Oberseite des Schaltungschips geformt . In diesem Fall weist die Ausnehmung des Gehäusekörpers eine Grundfläche auf , die größer ist als eine Grundfläche des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips . In die Ausnehmung wird in einem nachfolgenden Prozessschritt der Halbleiterchip eingesetzt .

Die Ausnehmung wird beispielsweise durch eine entsprechende Negativform gebildet , die während des Spritzgussverfahrens auf die Oberseite des Schaltungschips gepresst wird ( Trans fer-Molding) . Durch diese Verfahrensreihenfolge kann erreicht werden, dass die Seitenwände der Ausnehmung von dem zumindest einen Halbleiterchip beabstandet sind und für das abgestrahlte Licht Ref lektorf lächen darstellen können .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form wird der

Gehäusekörper nach der Anordnung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips an der Oberseite des Schaltungschips geformt . Hier wird der Gehäusekörper durch Umspritzen des Halbleiterchips in lateralen Richtungen mit dem Kunststof fmaterial geformt . In diesem Fall grenzen die Seitenwände der j eweiligen Ausnehmung an den Halbleiterchip, so dass die Grundfläche der Ausnehmung mit der Grundfläche des Halbleiterchips übereinstimmt .

In dieser Aus führungs form ist vorteilhafterweise keine Ref lektivschicht erforderlich und der zumindest eine Halbleiterchip wird in lateralen Richtungen vom Gehäusekörper geschützt . Der Gehäusekörper kann bevorzugt mit eine FAM- Methode erzeugt werden .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das Verfahren weiterhin die Anordnung einer Verkapselung auf . Die Verkapselung bedeckt den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in transversaler Richtung . Die Verkapselung umfasst ein für die emittierte Strahlung des Halbleiterchips transparentes und/oder di f fus streuendes Material .

Die Verkapselung kann durch ein Klarverguss-Material geformt werden, welches über ein Spritzverfahren in die Ausnehmung des Gehäusekörpers eingebracht wird . Alternativ stellt die Verkapselung eine Schicht dar, die ganz flächig auf oder über die plane Oberfläche des Gehäusekörpers aufgebracht wird . In j edem Fall bedeckt die Verkapselung den zumindest einen Halbleiterchip in transversaler Richtung . Die Verkapselung dient dem Schutz des Halbleiterchips . Zusätzlich verbessert die Verkapselung durch einen geeignet gewählten Brechungsindex die Lichtauskopplung . Weitere Aus führungs formen des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements ergeben sich für den geübten Leser aus den oben beschriebenen Aus führungs formen des optoelektronischen Bauelements .

Die vorherige und nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf das optoelektronischen Bauelement , die Beleuchtungseinheit , und das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements .

Weitere Vorteile , vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .

In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente j eweils mit denselben Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , wie zum Beispiel Schichten, Bauteile , Bauelemente und Bereiche , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Details des optoelektronischen Bauelements gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figuren 3a und 3b zeigen schematische Darstellungen verschiedener Anordnungsmöglichkeiten für ein optoelektronisches Bauelement gemäß weiteren Aus führungsbeispielen .

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinheit gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .

Figuren 5a bis 5h zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Figuren 6a bis 6d zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .

In Verbindung mit der Figur 1 ist ein Aus führungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 10 gezeigt , anhand dessen das Anordnungskonzept veranschaulicht werden soll .

Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Leiterrahmen 20 mit einer Mehrzahl von Kontakten 22 auf . Der Leiterrahmen 20 umfasst einen Grundkörper, um den die Kontakte 22 in lateralen Richtungen x, y angeordnet sind . Laterale Richtungen verlaufen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens 20 . Auf oder über dem Grundkörper des Leiterrahmens 20 ist ein Schaltungschip 30 angeordnet . Der Schaltungschip weist eine Unterseite 32 auf , die dem Leiterrahmen 20 zugewandt ist . Eine Oberseite 34 des Schaltungschips 30 ist vom Leiterrahmen 20 abgewandt . In dem Schaltungschip 30 ist eine Treiberschaltung 36 (nicht gezeigt ) integriert . Auf oder über dem Schaltungschip 30 , d . h . an dessen Oberseite 34 , ist zumindest ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 40 angeordnet . Im gezeigten Beispiel umfasst der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip 40 einen ersten Halbleiterchip 40R, der im Betrieb Licht im roten Wellenlängenbereich abstrahlt . Außerdem umfasst der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip 40 einen zweiten und dritten Halbleiterchip 40G, 40B, die im Betrieb Licht im grünen bzw . im blauen Wellenlängenbereich abstrahlen . In einer bevorzugten Aus führungs form weisen die Halbleiterchips 40 j eweils eine Licht emittierende Diode ( LED) auf . Eine Abstrahlrichtung dz (nicht gezeigt ) der Halbleiterchips 40 umfasst im Wesentlichen Richtungen, die vom Leiterrahmen 20 weggerichtet sind . Insbesondere ist dabei eine transversale Richtung z umfasst , die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens 20 steht . Das kann bedeuten, dass eine strahlungsemittierende Seite 44 der Halbleiterchips 40 vom Schaltungschip 30 abgewandt ist . Eine Grundfläche der Halbleiterchips 40 ist kleiner als eine Grundfläche des Schaltungschips 30 .

Zwischen dem Schaltungschip 30 und dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 40 ist eine Umverdrahtungsschicht 50 angeordnet . Die Umverdrahtungsschicht 50 ist dafür vorgesehen und ausgebildet die Treiberschaltung 36 und die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 40 elektrisch zu kontaktieren . Die Umverdrahtungsschicht 50 ist auf der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 angeordnet und mit Komponenten des Schaltungschips 30 elektrisch verbunden ( z . B . über im Schaltungschip 30 integrierte Leiterbahnen und Vias ) . Die Umverdrahtungsschicht 50 ist strukturiert und bildet voneinander isolierte Bereiche . Die Halbleiterchips 40 sind auf Teilen der Umverdrahtungsschicht 50 angeordnet .

Anschlüsse 42 ( in Fig . 2 gezeigt ) der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 40 sind über Kontaktierhügel 52 ( in Fig . 2 gezeigt ) elektrisch mit der Umverdrahtungsschicht 50 verbunden . Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterchips 40 mittels Flip-Chip-Montage auf der Umverdrahtungsschicht 50 befestigt sind . Die Anschlüsse 42 der Halbleiterchips 40 sind auf der der strahlungsemittierenden Seite 44 gegenüberliegenden Seite der Halbleiterchips 40 angeordnet . Die Anschlüsse 42 können insbesondere einen Anoden- und einen Kathodenanschluss für die im Halbleiterchip integrierte LED umfassen . Weitere Teile der Umverdrahtungsschicht 50 sind über Drahtverbindungen 54 mit den Kontakten 22 des Leiterrahmens 20 elektrisch verbunden . Die Drahtverbindungen können beispielsweise Golddrähte sein, die durch ein Drahtbondverfahren angebracht werden .

In Fig . 1 ist weiterhin ein Wärmefluss im optoelektronischen Bauelement schematisch dargestellt . Die von den Halbleiterchips 40 produzierte Wärme W wird über den Schaltungschip 30 zum Leiterrahmen 20 abgeführt . Ebenso wird die vom Schaltungschip 30 produzierte Wärme W zum Leiterrahmen 20 abgeführt . Der Leiterrahmen kann also als Wärmesenke dienen . Der Schaltungschip 30 und die Halbleiterchips 40 befinden sich im thermischen Kontakt zueinander . Ein im Schaltungschip 30 integrierter Temperatursensor 38 (nicht gezeigt ) kann deshalb zuverlässig die Temperatur in den Halbleiterchips 40 messen . In Fig . 2 ist der Aufbau eines weiteren Aus führungsbeispiels in größerer Detailliertheit dargestellt . Wie zu sehen ist , ist der Schaltungschip 30 mittels einer Haftungsschicht 60 am Leiterrahmen 20 , bzw . am Grundkörper des Leiterrahmens 20 befestigt . Die Haftungsschicht 60 befindet sich also zwischen dem Leiterrahmen 20 und dem Schaltungschip 30 . Die Haftungsschicht 60 ist ferner dazu ausgebildet , die vom Schaltungschip 30 und dem Halbleiterchip 40 produzierte Wärme W zum Leiterrahmen 20 abzuleiten .

Ferner sind in Fig . 2 die Teile der Umverdrahtungsschicht 50 gezeigt , die mit den Anschlüssen 42 des Halbleiterchips 40 verbunden sind . Die Anschlüsse 42 des Halbleiterchips 40 sind mittels Kontaktierhügel 52 mit der Umverdrahtungsschicht 50 verbunden . Beispielsweise sind die Kontaktierhügel 52 als „solder bumps" oder „stud bumps" ausgeführt . Die Kontaktierhügel 52 sind zwischen der Umverdrahtungsschicht 50 und den Anschlüssen 42 des Halbleiterchips 40 angeordnet .

Im Aus führungsbeispiel nach Fig . 2 umfasst der Halbleiterchip 40 ein Substrat 49 . Das Substrat 49 dient beispielsweise dem epitaktischen Aufwachsen von Halbleiterschichten 45 , 47 . Wie oben erwähnt wird der Halbleiterchip 40 bevorzugt mittels Wendemontage auf dem Schaltungschip 30 angeordnet . Das bedeutet , dass das Substrat 49 im fertiggestellten Produkt die oberste Schicht des Halbleiterchips 40 formt . Das Substrat 49 bildet die strahlungsemittierende Seite 44 des Halbleiterchips 40 . Beispielsweise ist das Substrat 49 ein Saphir-Substrat . Des Weiteren umfasst der Halbleiterchip 40 eine erste Halbleiterschicht 45 und eine zweite Halbleiterschicht 47 . Die zweite Halbleiterschicht 47 ist zwischen der ersten Halbleiterschicht 45 und dem Substrat 49 angeordnet . Die erste und die zweite Halbleiterschicht 45 , 47 können GaN-Schichten sein, die auf dem Substrat 49 epitaktisch aufgewachsen sind . Die erste Halbleiterschicht 45 kann p-dotiert sein, während die zweite Halbleiterschicht 47 n-dotiert sein kann, oder umgekehrt . Die erste Halbleiterschicht 45 bildet mit der zweiten Halbleiterschicht 47 einen pn-Übergang . Ein erster Anschluss 42 , der mit der p- dotierten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist , bildet einen Anodenanschluss . Ein zweiter Anschluss 42 , der mit der n-dotierten Halbleiterschicht verbunden ist , bildet einen Kathodenanschluss .

Zwischen dem Schaltungschip 30 und dem Halbleiterchip 40 ist eine weitere Haftungsschicht 62 angeordnet , die zum Beispiel durch einen elastischen, temperaturbeständigen Kunststof f ( sogenannter Underfill ) oder eine Klebeschicht gebildet wird . Die Anschlüsse 42 und die Kontaktierhügel 52 sind in der weiteren Haftungsschicht 62 eingebettet . Die weitere Haftungsschicht 62 dient der Haftung zwischen dem Schaltungschip 30 und dem Halbleiterchip 40 , sowie dem ef fi zienten Wärmetransport vom Halbleiterchip 40 zum Leiterrahmen 20 . Die weitere Haftungsschicht 62 kann außerdem eine Angleichung der thermischen Ausdehnungskoef fi zienten bewirken .

In Fig . 2 ist ferner die Abstrahlrichtung dz des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips 40 gezeigt , die die transversale Richtung z umfasst . Das bedeutet , dass Licht im Wesentlichen vom Leiterrahmen 20 weg abgestrahlt wird .

Figur 3a zeigt das optoelektronische Bauelement 10 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Das optoelektronische Bauelement 10 nach Fig . 3a weist ferner einen Gehäusekörper 70 auf , der an dem Leiterrahmen 20 befestigt ist und den Schaltungschip 30 (nicht gezeigt , da verdeckt ) umschließt . Der Gehäusekörper 70 umschließt zumindest teilweise auch den Leiterrahmen 20 in lateralen Richtungen x, y, wobei die Kontakte 22 des Leiterrahmens 20 zugänglich bleiben . Wie gezeigt können die Kontakte 22 Kontrollstrukturen aufweisen, um eine visuelle Inspektion beim Verlöten der Kontakte zu ermöglichen . Der Gehäusekörper 70 schließt in lateralen Richtungen x, y mit dem Leiterrahmen 20 ab, so dass ein kompaktes Gehäuse geformt wird, dessen Anschlüsse (Kontakte 22 ) nicht über das Gehäuse hinausragen . Das bedeutet , dass das Gehäuse beispielsweise als QFN-Chipgehäuse ( engl . : „quad flat no leads" ) implementiert sein kann .

Der Gehäusekörper 70 umschließt den Schaltungschip 30 und die Drahtverbindungen 54 . Auf der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 weist der Gehäusekörper 70 eine Ausnehmung 72 auf . Die Ausnehmung 72 kann auch als Kavität oder Vertiefung bezeichnet werden . Im Bereich der Ausnehmung 72 umschließt oder bedeckt der Gehäusekörper 70 den Schaltungschip 30 nicht . Das bedeutet , dass zumindest Teile der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 frei von dem Gehäusekörper sind . In der Ausnehmung 72 ist der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip 40 angeordnet . Wie gezeigt können in einer gemeinsamen Ausnehmung 72 ein erster, zweiter und dritter Halbleiterchip 40R, 40G, 40B angeordnet sein . Die Form der Ausnehmung 72 kann beliebig sein . Seitenwände 73 der Ausnehmung 72 sind gemäß Fig . 3a von den Halbleiterchips 40 beabstandet . Die Seitenwände können bezüglich der transversalen Richtung z parallel oder verkippt sein . Die Form der Ausnehmung 72 und die Verkippung der Seitenwände 73 kann so gewählt werden, dass abgestrahltes Licht von den Seitenwänden 73 der Ausnehmung 72 reflektiert wird . Am Boden der Ausnehmung, d . h . auf der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 kann eine Ref lektivschicht 80 angeordnet sein, die die Halbleiterchips seitlich umgibt . Die Ref lektivschicht 80 kann in lateralen Richtungen x, y an die Halbleiterchips 40 angrenzen . Des Weiteren kann gemäß Fig . 3a in der Ausnehmung eine Verkapselung 90 angeordnet sein, die die Halbleiterchips 40 in transversaler Richtung z bedeckt . Die Verkapselung kann ein für die emittierte Strahlung transparentes und/oder di f fus streuendes Material umfassen . Die Verkapselung 90 kann die Ausnehmung auf füllen und mit dem Gehäusekörper 70 eine gemeinsame plane Oberfläche bilden .

In Fig . 3b ist ein optoelektronisches Bauelement 10 gemäß einer alternativen Aus führungs form illustriert . In dem gezeigten Beispiel sind die Seitenwände 73 der Ausnehmungen 72 in direktem Kontakt zu den Halbleiterchips 40 . Das bedeutet , dass der Gehäusekörper 70 in lateralen Richtungen x, y die Halbleiterchips 40 umschließt . Die Halbleiterchips 40 sind in einer Reihe angeordnet und voneinander beabstandet . Jeder der Halbleiterchips 40 ist j eweils in einer eigenen Ausnehmung 72 angeordnet . Die strahlungsemittierenden Seiten 44 der Halbleiterchips 40 bilden mit dem Gehäusekörper 70 eine gemeinsame plane Oberfläche , d . h . anders als in Fig . 3a überragt der Gehäusekörper 70 die Halbleiterchips 40 nicht .

In Fig . 4 ist eine Beleuchtungseinheit 100 schematisch dargestellt . Die Beleuchtungseinheit 100 weist eine Mehrzahl an optoelektronischen Bauelementen 10 auf . In Fig . 4 sind zwei in Reihe angeordnete optoelektronische Bauelemente 10 zu sehen, es sind j edoch auch, wie angedeutet , mehr Bauelemente 10 möglich . Die optoelektronischen Bauelemente 10 weisen, wie in den vorherigen Figuren, einen Schaltungschip 30 und zumindest einen Halbleiterchip 40 (bzw . 40R, 40G, 40B ) auf . Der Schaltungschip 30 umfasst neben der Treiberschaltung 36 auch eine Kommunikationseinheit 35 , eine Steuereinheit 37 und einen Temperatursensor 38 . Die Beleuchtungseinheit 100 weist ferner eine Kontrolleinheit 110 auf . Die Kontrolleinheit 110 ist über ein Bus-System 120 mit den optoelektronischen Bauelementen 10 verbunden . Wie angedeutet können die optoelektronischen Bauelemente 10 und die Kontrolleinheit 110 in Reihe mittels einer Master-Slave-Anordnung miteinander verschaltet sein . Die Kontrolleinheit 110 kann dafür vorgesehen und ausgebildet ist , Befehle über das Bus-System 120 an die Kommunikationseinheiten 35 zu senden und somit die optoelektronischen Bauelemente 10 einzeln oder in Gruppen anzusteuern . Die Ansteuerung der Halbleiterchips 40 über die Treiberschaltung 36 mit entsprechenden Treiberströmen ist mittels Pfeilen verdeutlicht . Die Treiberschaltung 36 kann über die Steuereinheit 37 gesteuert werden, die die von dem Temperatursensor 38 gemessene Temperatur verarbeitet , um eine entsprechende Temperaturdri ft zu kompensieren .

In den Figuren 5a bis 5g ist ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren eines optoelektronischen Bauelements 10 illustriert . Die Figuren zeigen j eweils einen Querschnitt , eine Aufsicht und eine Schrägaufsicht der einzelnen Prozessschritte . Ein Querschnitt des fertiggestellten Bauelements 10 ist in Fig . 5h vergrößert dargestellt .

Das Verfahren beginnt ( Fig . 5a ) mit der Bereitstellung eines Leiterrahmens 20 . Der Leiterrahmen 20 weist einen Grundkörper auf , um den herum die Kontakte 22 seitlich angeordnet sind .

In einem nächsten Schritt gemäß Fig . 5b wird der Schaltungschip 30 auf dem Leiterrahmen 20 angeordnet . Auf der von Leiterrahmen 20 abgewandten Oberseite 34 des Schaltungschips 30 ist eine Umverdrahtungsschicht 50 angeordnet . Die Umverdrahtungsschicht 50 weist eine Mehrzahl von Kontakt flächen und Leiterbahnen auf .

In einem nächsten Schritt gemäß Fig . 5c wird ein Teil der Kontakt flächen der Umverdrahtungsschicht 50 mit Drahtverbindungen 54 mit den Kontakten 22 des Leiterrahmens 20 verbunden .

In Fig . 5d ist die Formung des Gehäusekörpers 70 zu sehen . Der Gehäusekörper 70 wird an dem Leiterrahmen 20 befestigt und schließt mit diesem seitlich ab . Der Schaltungschip 30 inklusive der Drahtverbindungen 54 werden im Gehäusekörper 70 eingebettet , wobei ein Teil der Oberseite des Schaltungschips 30 unbedeckt bleibt . In diesem Teil weist der Gehäusekörper 70 eine Ausnehmung 72 auf . Der Gehäusekörper 70 überragt den Schaltungschip 30 in transversaler Richtung z .

Nach der Formung des Gehäusekörpers 70 werden in die Ausnehmung 72 auf bereitgestellte Kontakt flächen der Umverdrahtungsschicht 50 die Halbleiterchips 40 eingesetzt ( siehe Fig . 5e ) . Die Halbleiterchips 40 (RGB ) werden mittels Flip-Chip-Montage mit den Kontakt flächen der Umverdrahtungsschicht 50 verbunden . Insbesondere werden ein Anoden- und ein Kathodenanschluss 42 der j eweiligen Halbleiterchips 40 elektrisch kontaktiert .

In einem weiteren Verfahrensschritt nach Fig . 5f wird die

Ref lektivschicht 80 in die Ausnehmung 72 eingetragen, so dass die Ref lektivschicht 80 zwischen den Halbleiterchips 40 und den Seitenwänden 73 des Gehäusekörpers 70 angeordnet ist . Die Ref lektivschicht 80 bedeckt die noch freien Regionen der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 . In einem letzten Schritt gemäß Fig . 5g wird die Verkapselung 90 in die Ausnehmung 72 eingeführt . Die Verkapselung 90 bedeckt die Halbleiterchips 40 und die Ref lektivschicht 80 und füllt die Ausnehmung 72 auf .

Im fertiggestellten Bauelement 10 nach Fig . 5h sind weiterhin die Ankerstrukturen 24 im Leiterrahmen 20 zu sehen . Die Ankerstrukturen 24 werden durch sich von der Rückseite zur Vorderseite erstreckende Kavitäten gebildet , deren Profil sich zur Vorderseite hin verj üngt . Auf diese Weise wird verhindert , dass sich der ausgehärtete Gehäusekörper 70 von dem Leiterrahmen 20 löst .

In den Figuren 6a bis 6d ist eine alternative Verfahrens führung zu sehen, die sich an dem in Fig . 5c gezeigten Prozessschritt anschließt .

Gemäß Fig . 6a wird der zumindest eine Halbleiterchip 40 vor der Formung des Gehäusekörpers 70 auf der Oberseite 34 des Schaltungschips 30 platziert und mit der Umverdrahtungsschicht 50 verbunden .

In einem nachfolgenden Prozessschritt nach Fig . 6b wird der Gehäusekörper 70 derart geformt , dass er den Stapel bestehend aus Schaltungschip 30 und Halbleiterchip 40 in lateralen Richtungen x, y umschließt und seitlich mit dem Leiterrahmen 20 abschließt . Dabei kann der Gehäusekörper 70 mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 40 eine gemeinsame plane Oberfläche bilden, d . h . in transversaler Richtung z mit diesem abschließen .

In einem letzten ( optionalen) Prozessschritt nach Fig . 6c wird die Verkapselung 90 auf der Oberfläche des Gehäusekörpers 70 angeordnet , so dass diese zumindest die strahlungsemittierende Seite 44 des Halbleiterchips 40 bedeckt .

Fig . 6d zeigt das resultierende Bauelement 10 in einem vergrößerten Querschnitt .

Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Aus führungsbeispiele können gemäß weiteren Aus führungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen expli zit beschrieben sind . Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021123819 . 6 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird . Bezugs zeichenliste

10 optoelektronisches Bauelement

20 Leiterrahmen

22 Kontakte

24 Ankerstruktur

30 Schaltungschip

32 Unterseite

34 Oberseite

35 Kommunikationseinheit

36 Treiberschaltung

37 Steuereinheit

38 Temperatursensor

40 strahlungsemittierender Halbleiterchip

40R rote LED

40G grüne LED

40B blaue LED

42 Anschlüsse

44 strahlungsemittierende Seite des Halbleiterchips

45 erste Halbleiterschicht

47 zweite Halbleiterschicht

49 Substrat

50 Umverdrahtungsschicht

52 Kontakthügel

54 Drahtverbindung

60 Haftungsschicht

62 weitere Haftungsschicht

70 Gehäusekörper

72 Ausnehmung

73 Seitenwand

80 Ref lektivschicht

90 Verkapselung

100 Beleuchtungseinheit 110 Kontrolleinheit

120 Bus-System dz Abstrahlrichtung

W Wärme x, y laterale Richtungen z transversale Richtung