RAMCHEN, Johann (Tulpenweg 7, Tegernheim, 93105, DE)
KALTENBACHER, Axel (Allensteiner Str. 3, Ingolstadt, 85053, DE)
WEGLEITER, Walter (Marienstraße 15, Nittendorf, 93152, DE)
BARCHMANN, Bernd (Künische Straße 11, Regensburg, 93059, DE)
GRUBER, Stefan (Weichser Weg 10, Bad Abbach, 93077, DE)
BOGNER, Georg (Am Sandbügel 12, Lappersdorf, 93138, DE)
WEIDNER, Karl (Zauserweg 6, München, 81245, DE)
RAMCHEN, Johann (Tulpenweg 7, Tegernheim, 93105, DE)
KALTENBACHER, Axel (Allensteiner Str. 3, Ingolstadt, 85053, DE)
WEGLEITER, Walter (Marienstraße 15, Nittendorf, 93152, DE)
BARCHMANN, Bernd (Künische Straße 11, Regensburg, 93059, DE)
GRUBER, Stefan (Weichser Weg 10, Bad Abbach, 93077, DE)
BOGNER, Georg (Am Sandbügel 12, Lappersdorf, 93138, DE)
| 1. Optoelektronisches Bauelement mit einem Trägerelement (1), einem auf dem Trägerelement (1) angeordneten Halbleiterchip (2) und einer Vergussmasse (3), wobei - der Halbleiterchip (2) eine zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht aufweist, - die Vergussmasse (3) den Halbleiterchip (2) zumindest bereichsweise umschließt und eine das Bauelement abschließende Hauptfläche (31) ausbildet, - in der Vergussmasse (3) eine Ausnehmung (4) ausgebildet ist, und - in der Ausnehmung (4) eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur (5) derart angeordnet ist, dass die Kontaktstruktur (5) die Hauptfläche (31) nicht überragt. 2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Kontaktstruktur (5) und die Hauptfläche (31) eine planare Ebene ausbilden. 3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Hauptfläche (31) die Kontaktstruktur (5) überragt. 4. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 3, wobei die Hauptfläche (31) parallel zu einer dem Trägerelement (1) abgewandten Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips orientiert ist und die Kontaktstruktur (5), in einem Querschnitt gesehen, wie die Ausnehmung (4) U-förmig ausgebildet ist und von einer ersten elektrischen Anschlussfläche (11), die sich lateral neben dem Halbleiterchip (2) an dem Trägerelement (1) befindet, in eine Richtung senkrecht weg von dem Trägerelement (1) die Vergussmasse (5) vollständig durchdringt und unmittelbar auf einer dem Trägerelement (1) abgewandten Oberseite der Vergussmasse (3) bis über die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips (2) verläuft . 5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Hauptfläche (31) und der Kontaktstruktur (5) zumindest bereichsweise eine Schutzschicht (6) angeordnet ist . 6. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, die Schutzschicht (6) ein transparentes Material aufweist . 7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergussmasse (3) ein transparentes Material aufweist. 8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Vergussmasse (3) Konversionselemente eingebettet sind . 9. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Halbleiterchip (2) ein Konversionsplättchen (7) angeordnet ist. 10. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktstruktur (5) Kupfer aufweist und die Vergussmasse (3) Silikon aufweist oder eine Silikonfolie ist . 11. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (1) eine Keramik, AI2O3 oder A1N aufweist . 12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - auf dem Trägerelement (1) weitere Halbleiterchips (2) angeordnet sind, - die Vergussmasse (3) weitere Ausnehmungen (4) aufweist, und - in den weiteren Ausnehmungen (4) jeweils eine weitere elektrisch leitende Kontaktstruktur (5) derart angeordnet ist, dass diese die Hauptfläche (31) jeweils nicht überragt . 13. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit folgenden Verfahrensschritten: - Aufbringen eines Halbleiterchips (2) auf einem Trägerelement (1), - Aufbringen einer Vergussmasse (3) auf dem Trägerelement (1) derart, dass diese den Halbleiterchip (2) zumindest bereichsweise umschließt und eine das Bauelement abschließende Hauptfläche (31) ausbildet, - Ausbilden einer Ausnehmung (4) in der Vergussmasse, und - Einbringen einer elektrisch leitfähige Kontaktstruktur (5) in der Ausnehmung (4) derart, dass die Kontaktstruktur (5) die Hauptfläche (31) nicht überragt. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Ausnehmung (4) mittels Laserablation ausgebildet wird . 15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Ausnehmung (4) mittels eines Werkzeugs ausgebildet wird, das während dem Aufbringen der Vergussmasse (3) verwendet wird. |
Optoelektronisches Bauelement Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer
Vergussmasse gemäß Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen
optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 13.
Herkömmliche optoelektronische Bauelemente weisen unter anderem eine Kontaktierung über eine transparente
Vergussmasse auf. Dabei wird ein Halbleiterchip auf einem Trägerelement angeordnet und mit einem elektrisch
isolierenden Material umhüllt, wobei anschließend Öffnungen über Kontaktbereiche des Halbleiterchips in dem elektrisch isolierenden Material eingebracht werden. Mittels Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur auf dem
elektrisch isolierenden Material kann eine elektrische
Verbindung zwischen Halbleiterchip und Anschlusskontakte des Trägerelements realisiert werden.
Dabei ist die elektrisch leitfähige Kontaktstruktur auf der Oberfläche des elektrisch isolierenden Materials aufgebracht, wodurch diese elektrisch leitfähige Kontaktstruktur jedoch nicht von dem elektrisch isolierenden Material geschützt wird. Durch äußere mechanische Krafteinwirkungen können so insbesondere im Herstellungsprozess oder anschließend an den Herstellungsprozess , beispielsweise beim Bestücken des
Bauelements auf einer externen Leiterplatte, Schädigungen an der elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur auftreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieses Nachteils ein optoelektronisches Bauelement zu
schaffen, das eine verbesserte Robustheit und dadurch eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Als Lebensdauer wird insbesondere die Zeit definiert, in welcher die Helligkeit der emittierten Strahlung des
Bauelements bis auf einen definierten Bruchteil des
Anfangswertes, zum Beispiel auf die Hälfte oder auf 1/e, absinkt .
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Bauelements und dessen Verfahren sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist ein optoelektronisches Bauelement
vorgesehen, das ein Trägerelement, einen auf dem
Trägerelement angeordneten Halbleiterchip und eine
Vergussmasse aufweist. Der Halbleiterchip weist eine zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht auf. Die Vergussmasse umschließt den Halbleiterchip zumindest bereichsweise und bildet eine das Bauelement abschließende Hauptfläche aus. In der Vergussmasse ist eine Ausnehmung ausgebildet, in der eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur derart angeordnet ist, dass die Kontaktstruktur die Hauptfläche nicht überragt.
Ein optoelektronisches Bauelement ist insbesondere ein
Bauelement, das die Umwandlung von elektronisch erzeugten Energien in Lichtemission ermöglicht, oder umgekehrt. Beispielsweise ist das optoelektronische Bauelement ein
Strahlungsemittierendes oder Strahlungsempfangendes
Bauelement . Der Halbleiterchip weist eine Befestigungsseite auf, mit der der Halbleiterchip auf dem Trägerelement angeordnet ist. Der Halbleiterchip weist eine Strahlungsaustrittsseite auf, die gegenüber der Befestigungsseite angeordnet ist, und aus der die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zum größten Teil austritt.
Beispielsweise ist der Halbleiterchip ein
oberflächenemittierender Chip, wobei die Vergussmasse den Halbleiterchip direkt und vollständig umgibt. Die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung tritt somit zum
Auskoppeln aus dem Bauelement durch die Vergussmasse.
Durch die Anordnung der Kontaktstruktur in der Ausnehmung der Vergussmasse können mechanische Einflüsse an dieser
Kontaktstruktur und dadurch bedingte Beschädigungen dieser Kontaktstruktur minimiert, insbesondere verhindert werden. Dabei wird die Ausnehmung im Vergussmaterial insbesondere derart ausgebildet, dass die Kontaktstruktur gegenüber der Hauptfläche tiefer liegt. Dadurch verbessert sich
insbesondere die Robustheit derartiger Bauelemente sowie die Lebensdauer .
Das Bauelement wird insbesondere durch Hauptflächen begrenzt, wobei die Kontaktstruktur vollständig innerhalb der
Hauptflächen angeordnet ist. Die Kontaktstruktur ragt demnach nicht aus dem Bauelement heraus, wodurch diese
Kontaktstruktur mechanischem Stress, wie er beispielsweise beim Bestücken des Bauelements auf einer externen Leiterplatte entstehen kann, nicht ausgesetzt wird.
Die elektrisch leitfähige Kontaktstruktur verbindet einen oberen Kontaktbereich des Halbleiterchips, insbesondere an der Strahlungsaustrittsseite, mit einer ersten elektrischen Anschlussfläche des Trägerelements. Dabei ist der obere
Kontaktbereich des Halbleiterchips frei von Vergussmasse. Beispielsweise weist die Vergussmasse in diesem Bereich einen Durchbruch auf, der die Vergussmasse vollständig durchdringen kann .
Der Halbleiterchip ist mit der Befestigungsseite auf einer zweiten elektrischen Anschlussfläche des Trägerelements angeordnet und mit diesem elektrisch kontaktiert. Die
elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips erfolgt demnach über die erste und zweite elektrische Anschlussfläche des Trägerelements, wobei die elektrische Verbindung unter anderem über die Kontaktstruktur erfolgt.
Der Halbleiterchip ist insbesondere mit der zweiten
elektrischen Anschlussfläche über eine Anschlussschicht, etwa eine elektrisch leitende Klebstoff- oder eine Lötschicht, elektrisch leitend verbunden und/oder auf dieser befestigt. Mit der ersten elektrischen Anschlussfläche ist der
Halbleiterchip über die Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden .
Der Halbleiterchip ist insbesondere eine Leuchtdiode, kurz LED. Bevorzugt ist der Halbleiterchip eine Dünnfilm-LED. Als Dünnfilm-LED wird im Rahmen der Anmeldung eine LED angesehen, während dessen Herstellung das Aufwachssubstrat , auf den eine Halbleiterschichtenfolge, die einen Halbleiterkörper des Dünnfilmhalbleiterchips bildet, beispielsweise epitaktisch aufgewachsen wurde, abgelöst worden ist. Eine Dicke des Dünnfilmhalbleiterchips beträgt zum Beispiel höchstens 12 ym oder höchstens 8 ym
Alternativ kann der Halbleiterchip eine Fotodiode oder ein Fototransistor sein. In diesem Fall weist der Halbleiterchip eine zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung
geeignete aktive Schicht auf.
Die aktive Schicht des Halbleiterchips weist vorzugsweise eine Heterostruktur, insbesondere eine Doppelheterostruktur, eine Einfach- oder Mehrfachquantentopfstruktur auf. Mittels derartiger Strukturen, insbesondere einer
Mehrfachquantentopfstruktur oder einer Doppelheterostruktur, können besonders hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden .
Bevorzugt enthält der Halbleiterchip, insbesondere die aktive Schicht, mindestens ein I I I /V-Halbleitermaterial , etwa ein
Material aus den Materialsystemen In x GayAl]__ x _yP, In x GayAl]__ x _yN oder In x GayAl]__ x _yAs, jeweils mit 0 < x < y < 1 und x + y < 1. I I I /V-Halbleitermaterialien sind zur
Strahlungserzeugung im ultravioletten ( In x GayAl]__ x _yN) , über den sichtbaren ( In x GayAl]__ x _yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder In x GayAl]__ x _yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (In x GayAl]__ x _yAs) Spektralbereich besonders geeignet. In einer Weiterbildung bildet die Kontaktstruktur und die
Hauptfläche eine planare Ebene aus. Dabei sind die Oberfläche der Kontaktstruktur und die Hauptfläche bündig zueinander angeordnet. Das Bauelement wird demnach durch die Hauptfläche und durch die Oberfläche der Kontaktstruktur extern zur Umgebung hin abgeschlossen.
Die durch die Vergussmasse gebildete Hauptfläche kann parallel oder im Wesentlichen parallel zu der
Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips ausgerichtet sein. Weiterhin kann die Hauptfläche eben geformt sein, also frei von Krümmungen sein. In einer Weiterbildung überragt die Hauptfläche die
Kontaktstruktur. Die Kontaktstruktur liegt in diesem Fall gegenüber der Hauptfläche tiefer. Dadurch wird die
Kontaktstruktur vorteilhafterweise mittels der Vergussmasse vor mechanischen Beschädigungen und Umwelteinflüssen
geschützt.
In einer Weiterbildung ist auf der Hauptfläche und der
Kontaktstruktur zumindest bereichsweise eine Schutzschicht angeordnet. Durch die Schutzschicht wird die Kontaktstruktur weiter vor mechanischem Stress und Umwelteinflüssen
geschützt. Die Schutzschicht kann auf die Vergussmasse beschränkt sein. Es ist möglich, dass die Schutzschicht von der Kontaktstruktur beabstandet ist, so dass sich die
Schutzschicht und die Kontaktstruktur nicht berühren.
In einer Weiterbildung weist die Schutzschicht ein
transparentes Material auf. Insbesondere ist die
Schutzschicht der Strahlungsaustrittsseite des
Halbleiterchips nachgeordnet, sodass die von dem
Halbleiterchip emittierte Strahlung bei Auskopplung aus dem Bauelement durch die Schutzschicht hindurch tritt. Die Schutzschicht grenzt in einer Weiterbildung direkt an die Vergussmasse und die Kontaktstruktur an. Zwischen
Schutzschicht und Vergussmasse sowie Schutzschicht und
Kontaktstruktur ist dann somit kein Abstand, wie
beispielsweise Luft, angeordnet, wobei dabei
herstellungsbedingte Lufteinschlüsse unbeachtlich sind.
In einer Weiterbildung weist die Vergussmasse ein
transparentes Material auf. Insbesondere umhüllt die
Vergussmasse den Halbleiterchip vollständig, sodass aus dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zum Auskoppeln aus dem Bauelement durch die Vergussmasse hindurch tritt. Der
Halbleiterchip und die Vergussmasse stehen bereichsweise in direktem Kontakt zueinander. Es ist möglich, dass der
Halbleiterchip vollständig von der Vergussmasse, zusammen mit dem Trägerelement und der Kontaktstruktur und elektrischen Anschlüssen, umschlossen ist.
In einer Weiterbildung ist die Kontaktstruktur, in einem Querschnitt gesehen, wie die Ausnehmung U-förmig ausgebildet. Insbesondere durchdringt die Kontaktstruktur von einer ersten elektrischen Anschlussfläche, die sich lateral neben dem Halbleiterchip an dem Trägerelement befindet, in eine
Richtung senkrecht weg von dem Trägerelement die Vergussmasse vollständig und verläuft unmittelbar auf einer dem
Trägerelement abgewandten Oberseite der Vergussmasse bis über die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips und verläuft dann in eine Richtung hin zu dem Trägerelement bis zum
Halbleiterchip .
In einer Weiterbildung ist die Vergussmasse ein transparentes elektrisch isolierendes Material, beispielsweise Silikon oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial , insbesondere eine
Silikonfolie oder ein Silikonkörper.
In einer Weiterbildung sind in der Vergussmasse
Konversionselemente eingebettet. Die Konversionselemente sind gleichmäßig in der Vergussmasse verteilt. Alternativ oder zusätzlich ist in der Vergussmasse ein Streumittel, zum
Beispiel Streupartikel etwa aus einem Titanoxid, und/oder ein Filtermittel eingebracht. Ebenso ist es möglich, dass die Vergussmasse frei ist von weiteren, optisch aktiven
Bestandteilen wie Konversionselementen, Streumitteln oder Filtermitteln .
Der Halbleiterchip emittiert eine Primärstrahlung mit einer ersten Wellenlänge. Das Konversionselement in der
Vergussmasse absorbiert teilweise oder vollständig Strahlung der ersten Wellenlänge und emittiert eine Sekundärstrahlung einer zweiten Wellenlänge. Dadurch emittiert das Bauelement insbesondere Mischstrahlung, die sowohl die Primärstrahlung des Halbleiterchips als auch die Sekundärstrahlung des
Konversionselements enthält. Durch eine gezielte Wahl des Konversionselements kann eine Korrektur des Farborts der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung erfolgen, wodurch sich ein gewünschter Farbort der von dem Bauelement
emittierten Strahlung ergibt. Beispielsweise emittiert so das Bauelement weiße Strahlung.
Unter dem Farbort werden insbesondere die Zahlenwerte
verstanden, die die Farbe des emittierten Lichts des
Bauelements im CIE-Farbraum beschreiben.
Zudem kann die Vergussmasse mehr als ein Konversionselement enthalten. Dadurch ergibt sich eine Mischstrahlung der von dem Bauelement emittierten Strahlung, die Primärstrahlung und mehrere Sekundärstrahlungen der mehreren Konversionselemente enthält . Alternativ oder zusätzlich kann auf dem Halbleiterchip ein Konversionsplättchen angeordnet sein. In diesem Fall ist direkt auf der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips das Konversionsplättchen aufgebracht, beispielsweise
aufgeklebt. Dadurch tritt die von dem Halbleiterchip
emittierte Strahlung vor Auskoppeln aus dem Bauelement direkt durch das Konversionsplättchen, und kann so zumindest
teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umgewandelt werden . In einer Weiterbildung weist die Kontaktstruktur Kupfer auf. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur eine Kupferleiterbahn.
In einer Weiterbildung weist das Trägerelement eine Keramik, AI2O3 oder A1N auf.
In einer Weiterbildung sind auf dem Trägerelement weitere Halbleiterchips angeordnet, wobei die Vergussmasse weitere Ausnehmungen aufweist, und in den weiteren Ausnehmungen jeweils eine weitere elektrisch leitende Kontaktstruktur derart angeordnet ist, dass diese die Hauptfläche jeweils nicht überragen.
Die Kontaktstrukturen liegen demnach tiefer als die
Vergussmasse, wodurch die Kontaktstrukturen vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden können. Insbesondere weist die Vergussmasse im Vergleich zu den Kontaktstrukturen in vertikaler Richtung eine größere Höhe auf. Als vertikale Richtung wird insbesondere die Richtung senkrecht zur
Hauptfläche des Bauelements angesehen.
Anschließend kann das Bauelement derart vereinzelt werden, dass Einzelbauelemente mit jeweils zumindest einem
Halbleiterchip entstehen. Je nach Anwendung kann ein
Einzelbauelement auch eine Mehrzahl von Halbleiterchips aufweisen .
In einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit einem Trägerelement, einem Halbleiterchip un einer Vergussmasse finden folgende Verfahrensschritte
Anwendung :
- Aufbringen des Halbleiterchips auf dem Trägerelement,
- Aufbringen der Vergussmasse auf dem Trägerelement derart, dass diese den Halbleiterchip zumindest bereichsweise umschließt und eine das Bauelement abschließende Hauptfläche ausbildet,
- Ausbilden einer Ausnehmung in der Vergussmasse, und
- Einbringen einer elektrisch leitfähigen Kontaktstruktur in der Ausnehmung derart, dass die Kontaktstruktur die
Hauptfläche nicht überragt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Weiterbildungen des Bauelements und umgekehrt.
In einer Weiterbildung wird die Ausnehmung in der
Vergussmasse mittels eines Laserablationsverfahrens
ausgebildet. Alternativ kann die Ausnehmung mittels eines Werkzeugs ausgebildet werden, das während dem Aufbringen der Vergussmasse Verwendung findet. Insbesondere wird in diesem Fall die Vergussmasse mittels eines Moldprozesses auf dem Trägerelement angeordnet, wobei das im Moldprozess verwendete Werkzeug eine derartige Form aufweist, dass die Ausnehmungen in der Vergussmasse ausgebildet wird.
Weitere Merkmale, Vorteile, Weiterbildungen und
Zweckmäßigkeiten des Bauelements und dessen Verfahren ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis IC erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1A einen schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Bauelements im Herstellungsprozess ,
Figur 1B einen schematischen Querschnitt eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines fertigen
erfindungsgemäßen Bauelements, und
Figur IC eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements.
Gleich oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten
Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Figur 1A zeigt ein Zwischenprodukt eines optoelektronischen Bauelements, das ein Trägerelement 1 aufweist, auf dem ein Halbleiterchip 2 angeordnet ist. Auf dem Trägerelement 1 sind eine erste elektrische Anschlussfläche 11 und eine zweite elektrische Anschlussfläche 12 angeordnet, die zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 2 dienen und die auf der dem Halbleiterchip 2 zugewandten Seite des
Trägerelements 1 angeordnet sind. Die elektrische Anschlussflächen 11, 12 sind voneinander elektrisch durch Abstand isoliert.
Der Halbleiterchip 2 ist mit der zweiten Anschlussfläche 12 über eine Anschlussschicht, etwa eine elektrisch leitende Klebstoff- oder Lotschicht, elektrisch leitend verbunden und/oder auf dieser befestigt. Mit der zweiten
Anschlussfläche 11 ist der Halbleiterchip 2 über eine elektrisch leitende Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden (nicht dargestellt) . Die elektrische Verbindung mittels der Kontaktstruktur ist insbesondere im Zusammenhang mit Figur 1B näher dargestellt und erläutert.
Der Halbleiterchip 2 weist eine zur Erzeugung oder zur
Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht auf. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 2 eine LED. Bevorzugt ist der Halbleiterchip 2 eine Dünnfilm-LED. Der Halbleiterchip 2 basiert bevorzugt auf einem Nitrid-, einem Phosphid- oder einem Arsenidverbindungshalbleiter .
Der Halbleiterchip 2 ist in eine Vergussmasse 3 eingebettet, die beispielsweise Silikon aufweist. Die Vergussmasse 3 bildet eine das Bauelement abschließende Hauptfläche 31 aus. In der Vergussmasse 3 ist weiter eine Ausnehmung 4
ausgebildet, in der im weiteren Herstellungsprozess eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur angeordnet wird (siehe beispielsweise Figur 1B) . Die Ausnehmung 4 ist dabei derart ausgebildet, dass bereichsweise die erste elektrische
Anschlussfläche 11 frei von Vergussmasse vorliegt. Zudem ist ein oberer Kontaktbereich des Halbleiterchips frei von
Vergussmasse 3. Insbesondere erstreckt sich die Ausnehmung 4 von der ersten elektrischen Anschlussfläche 11 zu dem oberen Kontaktbereich des Halbleiterchips. Die Ausnehmung 4 wird mittels eines Laserablationsverfahrens ausgebildet. Alternativ kann die Ausnehmung 4 mittels eines Werkzeugs ausgebildet werden, das während dem Aufbringen der Vergussmasse verwendet wird. Beispielsweise wird die
Vergussmasse 3 auf dem Trägerelement 1 aufgemoldet, wobei das Moldwerkzeug im Bereich der Ausnehmung 4 derart ausgebildet ist, dass in der Vergussmasse 3 diese Ausnehmung ausgebildet wird .
Die Vergussmasse 3 weist ein transparentes Material auf.
Beispielsweise ist die Vergussmasse 3 im Wellenlängenbereich der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung zumindest teilweise transparent. Alternativ kann in der Vergussmasse 3 zumindest ein Konversionselement eingebettet sein, das die von dem Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung in Strahlung einer anderen Wellenlänge konvertiert. Dadurch kann ein
Bauelement erzielt werden, das Mischstrahlung aus emittierter Strahlung des Halbleiterchips 2 und Konversionsstrahlung emittiert, beispielsweise weiße Strahlung.
Zudem kann, wie in Figur 1A dargestellt, auf dem
Halbleiterchip 2 ein Konversionsplättchen 7 angeordnet sein. Das Konversionsplättchen enthält zumindest ein
Konversionselement zur Konversion der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung und ist der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 2 direkt nachgeordnet. Von dem
Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung tritt zur Auskopplung demnach direkt durch das Konversionsplättchen 7 und wird in dem Konversionsplättchen 7 zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge konvertiert.
Das Trägerelement 1 weist eine Keramik, AI2O3 oder A1N auf. Es besteht zudem die Möglichkeit, das erfindungsgemäße
Bauelement in Großserie herzustellen. Dazu weist das
Bauelement eine Mehrzahl von Halbleiterchips auf, die von der Vergussmasse umschlossen sind, und die über jeweils eine
Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden sind. Derartige Bauelemente weisen so Bauelementarrays mit einer Mehrzahl von Halbleiterchips auf, und können nach dem Herstellungsprozess derart vereinzelt werden, dass jedes Einzelbauelement
zumindest einen Halbleiterchip aufweist (nicht dargestellt) .
Das Ausführungsbeispiel der Figur IB unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A dadurch, dass das erfindungsgemäße Bauelement vollständig gefertigt ist. Dazu ist in der Ausnehmung 4 eine elektrisch leitfähige
Kontaktstruktur 5 eingebracht, wobei die Kontaktstruktur 5 die Hauptfläche 31 des Bauelements nicht überragt. Die
Kontaktstruktur 5 ist demnach vollständig im Bauelement beziehungsweise in den begrenzenden Hauptflächen des
Bauelements angeordnet, sodass die Kontaktstruktur 5 vor mechanischen Einflüssen und dadurch bedingte Beschädigungen geschützt werden kann. Insbesondere verbindet die
Kontaktstruktur 5 die erste elektrische Anschlussfläche 11 des Trägerelements 1 mit dem oberen Kontaktbereich des
Halbleiterchips 2.
Im Ausführungsbeispiel der Figur IB bilden die
Kontaktstruktur 5, die im Querschnitt gesehen U-förmig ist, und die Hauptfläche 31 eine planare Ebene aus. Die Oberfläche der Kontaktstruktur 5 und die Hauptfläche 31 sind dabei bündig zueinander angeordnet. Alternativ kann die Hauptfläche 31 die Kontaktstruktur 5 überragen. In diesem Fall liegt die Kontaktstruktur 5 gegenüber der Hauptfläche 31 tiefer (nicht dargestellt) .
Die Kontaktstruktur 5 weist Kupfer auf. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur eine Kupferleiterbahn. Insbesondere füllt die Kontaktstruktur 5 die Ausnehmung 4 vollständig oder bis zu einer bestimmten Höhe, bezogen auf das Trägerelement 1, aus . Zudem unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der Figur 1B von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A durch eine auf der Hauptfläche 31 und der Kontaktstruktur 5 angeordnete
Schutzschicht 6. Die Schutzschicht weist insbesondere ein transparentes Material auf, sodass die von dem Halbleiterchip emittierte oder detektierte Strahlung durch diese
Schutzschicht hindurch treten kann. Zudem weist die
Schutzschicht 6 einen Durchbruch 61 auf, durch den das
Bauelement von extern elektrisch kontaktierbar ist. Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 1B im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A
überein .
Figur IC zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes
Bauelement. Es ist der Halbleiterchip 2 in Aufsicht gezeigt, der von der transparenten Vergussmasse 3 umgeben ist. Zudem ist die Kontaktstruktur 5 dargestellt, die den oberen
Kontaktbereich des Halbleiterchips 2 mit der Kontaktfläche 11 des Trägerelements 1 elektrisch miteinander verbindet und L- förmig verläuft und den Halbleiterchip 2 nicht vollständig überspannt. Die Kontaktstruktur 5 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel gewinkelt ausgeführt. Insbesondere schließt die Oberfläche der Kontaktstruktur 5 bündig mit der Hauptfläche 31 ab, sodass eine planare Ebene des Bauelements erzeugt wird. Die Kontaktstruktur 5 überragt in vertikaler Richtung die Vergussmasse 3 demnach nicht. Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur IC mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1B überein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst 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 2010 031 732 2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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