Optoelektronisches Halbleiterbauteil mit Saphir-Flip-Chip

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß Patentanspruch 12.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 213 343.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Aus der DE 10 2009 036 621 AI ist ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils bekannt, bei dem optoelektronische Dünnfilm-Halbleiterchips an einer Ober ^¬ seite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips werden mit einem opaken Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halb- leiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des

Trägers können die optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf einem Epoxid basieren- den Mold-Material bestehen.

Aus dem Stand der Technik sind ferner als Saphir-Flip-Chips ausgebildete optoelektronische Halbleiterchips bekannt, die Strahlung nicht lediglich durch nur eine Oberfläche des Chips sondern als Volumenemitter in alle Richtungen emittieren.

Solche Saphir-Flip-Chips weisen in der Regel elektrische Kon ^¬ takte auf nur einer ihrer Oberflächen auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitzu ^¬ stellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar- in, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen An- Sprüchen angegeben.

Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst einen volu ^¬ menemittierenden Saphir-Flip-Chip mit einer Oberseite und einer Unterseite, der in einen optisch transparenten Formkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite eingebettet ist.

Vorteilhafterweise kann der Formkörper dann als kompaktes Ge ^¬ häuse des optoelektronischen Halbleiterbauteils dienen und ist für durch den Saphir-Flip-Chip emittierte Strahlung durchlässig. Vorteilhafterweise lassen sich eine Vielzahl vo- lumenemittierender Saphir-Flip-Chips gleichzeitig in einen gemeinsamen Formkörper einbetten, der anschließend unterteilt wird, um eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile zu erhalten. Dadurch ist das optoelektronische Halbleiterbau ^¬ teil sehr kostengünstig herstellbar.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Unterseite des Chips nicht durch den Form ^¬ körper bedeckt. Vorteilhafterweise kann der Chip dann an sei ^¬ ner Unterseite elektrisch kontaktiert werden.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind Konverterpartikel in den Formkörper integriert und dazu vorgesehen, eine Wellenlänge einer durch den Chip emittierten Strahlung zu konvertieren. Vorteilhafterweise dient der Formkörper dann nicht nur als Gehäuse des optoe ^¬ lektronischen Halbleiterbauteils, sondern erfüllt gleichzei ^¬ tig die Funktion der Lichtkonversion. Hieraus ergibt sich vorteilhafterweise ein besonders kostengünstiges und kompak ^¬ tes optoelektronisches Halbleiterbauteil.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist auf der Unterseite des Formkörpers eine reflek ^¬ tierende Schicht angeordnet. Vorteilhafterweise kann die re- flektierende Schicht dann durch den Saphir-Flip-Chip in Richtung der Unterseite des Formkörpers emittierte Strahlung in Richtung der Oberseite des Formkörpers reflektieren, wodurch sich der genutzte Anteil des Lichtstroms des optoelektroni- sehen Halbleiterbauteils erhöht.

In einer Weiterbildung des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Oberseite des Formkörpers konvex geformt. Vor ^¬ teilhafterweise dient der Formkörper dann nicht nur als Ge- häuse des optoelektronischen Halbleiterbauteils, sondern bil ^¬ det gleichzeitig eine Primäroptik zur Lichtformung und/oder FarbortSteuerung . Vorteilhafterweise ergibt sich hierdurch ein besonders kostengünstiges und kompaktes optoelektroni ^¬ sches Halbleiterbauteil.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Chip an seiner Unterseite eine Mehrzahl erster elektrischer Kontakte einer ersten Polarität und eine Mehrzahl zweiter elektrischer Kontakte einer zweiten Polari- tät auf. Dabei weist das Halbleiterbauteil eine elektrisch leitende Umverdrahtungsschicht auf, die die ersten Kontakte leitend miteinander verbindet und die zweiten Kontakte lei ^¬ tend miteinander verbindet. Vorteilhafterweise kann der Sa ^¬ phir-Flip-Chip dann ohne eigene Umverdrahtung ausgebildet sein, wodurch der Saphir-Flip-Chip kostengünstig erhältlich ist. Die Umverdrahtungsschicht des optoelektronischen Halb ^¬ leiterbauteils lässt sich vorteilhafterweise kostengünstig und mit geringem Aufwand für eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile gleichzeitig herstellen.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das Halbleiterbauteil eine Mehrzahl von Chips auf, die gemeinsam in den Formkörper eingebettet sind. Dabei sind die Chips durch die Umverdrahtungsschicht in Reihe ge- schaltet. Vorteilhafterweise weist eine derartige Multi-Chip- Anordnung ein besonders günstiges Verhältnis zwischen der Größe der einzelnen Chips und der Gesamtgröße des optoe ^¬ lektronischen Halbleiterbauteils auf. Insbesondere sinkt der relative Platzbedarf der Umverdrahtungs-schicht mit zunehmen ^¬ der Anzahl der im optoelektronischen Halbleiterbauteil enthaltenen Chips . In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Formkörper einen Durchbruch auf, wobei durch den Durchbruch eine mit den ersten Kontakten elektrisch leitend verbundene erste Kontaktfläche zugänglich ist. Vor ^¬ teilhafterweise ist das optoelektronische Halbleiterbauteil dann von seiner Oberseite her elektrisch kontaktierbar . Dadurch kann bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil vorteilhafterweise auf das Vorsehen elektrischer Kontakte an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils verzich ^¬ tet werden.

In einer anderen Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist dieses als SMD-Bauteil mit zwei an einer Unterseite des Halbleiterbauteils angeordneten lötfähigen elektrischen Anschlussflächen ausgebildet. Vorteilhafterweise eignet sich das Halbleiterbauteil dann für eine SMD-Montage mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) .

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der Formkörper mit einem anorganischen Füllstoff gefüllt. Dabei beträgt der Füllgrad mehr als 80%. Vorteil ^¬ hafterweise weist der Füllkörper dann einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Saphir-Flip-Chips angepasst ist. Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst Schritte zum Bereitstellen eines volu ^¬ menemittierenden Saphir-Flip-Chips mit einer Oberseite und einer Unterseite, und zum Einbetten des Chips in einen op ^¬ tisch transparenten Formkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite. Vorteilhafterweise ist mit diesem Verfahren ein kostengünstiges optoelektronisches Halbleiterbauteil her ^¬ stellbar, dessen Formkörper als Gehäuse zur mechanischen Verbindung der Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbau- teils dient und für durch den volumenemittierenden Saphir- Flip-Chip emittierte Strahlung durchlässig ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Einbet- ten des Chips die Unterseite des Chips auf einer Folie ange ^¬ ordnet. Vorteilhafterweise kann der Formkörper dann durch fo ^¬ lienunterstütztes Transfer-Molding hergestellt werden. Dabei wird die Unterseite des Chips vorteilhafterweise nicht durch den Formkörper bedeckt und kann so zur elektrischen Kontak- tierung des Chips dienen.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach dem Einbetten des Chips ein weiterer Schritt durchgeführt zum Entfernen ei ^¬ nes Teils des Formkörpers an der Oberseite des Formkörpers. Vorteilhafterweise kann die Oberseite des Formkörpers dadurch so strukturiert werden, dass der Formkörper eine Primäroptik des optoelektronischen Halbleiterbauteils bildet.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach dem Einbetten des Chips in den Formkörper ein weiterer Schritt durchgeführt zum Aufbringen einer reflektierenden Schicht auf die Unterseite des Formkörpers. Vorteilhafterweise kann die aufge ^¬ brachte reflektierende Schicht zur Reflexion von durch den Chip in Richtung der Unterseite des Formkörpers emittierter Strahlung dienen. Hierdurch weist das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Halbleiterbauteil einen höheren effektiv nutzbaren Lichtstrom auf.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Saphir-Flip-Chips gleichzeitig in einen gemeinsamen Form ^¬ körper eingebettet. Vorteilhafterweise reduziert sich hier ^¬ durch der pro Saphir-Flip-Chip erforderliche Herstellungsauf ^¬ wand . In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der gemeinsame

Formkörper in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zerteilt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dann eine gleich ^¬ zeitige gemeinsame Herstellung einer Vielzahl optoelektroni- scher Halbleiterbauteile, wodurch sich die Herstellungskosten pro optoelektronischem Halbleiterbauteil drastisch reduzie ^¬ ren . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Dabei zeigen in jeweils stark schematisierter Darstellung :

Figur 1 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halblei ^¬ terbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 eine teilweise transparente Durchsicht durch das op ^¬ toelektronische Halbleiterbauteil der ersten Ausführungsform;

Figur 3 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halblei- terbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Figur 4 eine teilweise transparente Sicht auf das optoe ^¬ lektronische Halbleiterbauteil der zweiten Ausführungsform; Figur 5 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halblei ^¬ terbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform; und

Figur 6 eine teilweise transparente Sicht auf das optoe ^¬ lektronische Halbleiterbauteil der dritten Ausführungsform.

Figur 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ge ^¬ mäß einer ersten Ausführungsform. Figur 2 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Aufsicht auf das optoe ^¬ lektronische Halbleiterbauteil 10. In der Darstellung der Fi ^¬ gur 2 sind zum Zweck der besseren Verständlichkeit einige Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 teilweise transparent dargestellt. Die Schnittlinie, entlang der das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 in der Dar ^¬ stellung der Figur 1 geschnitten ist, ist in Figur 2 angedeutet. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 kann bei- spielsweise ein LED-Package sein.

Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 umfasst einen Chip 100. Der Chip 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Ober ^¬ seite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Eine Dicke des Chips 100 zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 kann beispielsweise zwischen 100 pm und 200 pm betragen. Der Chip 100 ist als Saphir-Flip-Chip mit einer in den Saphir-Flip-Chip integrierten Umverdrahtung ausgebildet. Der Chip 100 ist als Volumenemitter ausgebildet, optische Strah- lung in alle Raumrichtungen zu emittieren. Der Chip 100 weist bevorzugt ein an die Oberseite 101 angrenzendes Saphir- Substrat und eine auf das Saphir-Substrat epitaktisch aufge ^¬ wachsene Epitaxieschicht auf, die zur Unterseite 102 orie- tiert ist und eine lichterzeugende aktive Schicht umfasst.

Auf der Unterseite 102 des Chips 100 sind ein erster elektri ^¬ scher Kontakt 110 und ein zweiter elektrischer Kontakt 120 angeordnet. Der erste elektrische Kontakt 110 und der zweite elektrische Kontakt 120 sind von außen zugängliche elektri- sehe Kontakte der internen Umverdrahtung des Chips 100. Wird zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 110 und dem zweiten elektrischen Kontakt 120 eine elektrische Spannung angelegt, so emittiert der Chip 100 elektromagnetische Strahlung, bei ^¬ spielsweise sichtbares Licht. Die elektromagnetische Strah- lung wird durch den Chip 100 in alle Raumrichtungen emittiert. In Richtung der Unterseite 102 des Chips 100 emittier ^¬ te Strahlung wird jedoch durch die an der Unterseite 102 angeordneten elektrischen Kontakte 110, 120 zumindest teilweise in Richtung der Oberseite 101 des Chips 100 reflektiert.

Der Chip 100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 ist in einen Formkörper 200 eingebettet. Der Formkörper 200 weist eine Oberseite 201 und eine Unterseite 202 auf. Die Untersei- te 102 des Chips 100 ist nicht durch den Formkörper 200 be ^¬ deckt. Somit schließt die Unterseite 102 des Chips 100 etwa bündig mit der Unterseite 202 des Formkörpers 200 ab. Alle anderen Oberflächen des Chips 100 sind bevorzugt durch den Formkörper 200 bedeckt.

Der Formkörper 200 besteht aus einem für die durch den Chip 100 emittierte Strahlung im Wesentlichen transparenten Material. Beispielsweise kann der Formkörper 200 aus einem trans- parenten Spritzgußmaterial (Mold-Material ) bestehen. Bevor ^¬ zugt besteht der Formkörper 200 aus einem Silikon-Mold- Material, etwa einem Silikonharz.

Das Material des Formkörpers 200 weist bevorzugt einen ther- mischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Chips 100 angepasst ist, diesem also etwa entspricht. Bevorzugt weist der Formkörper 200 ei ^¬ nen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 8 ppm/K auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Material des Formkörpers 200 mit anorganischen Füll ^¬ stoffen im pm- oder nm-Maßstab gefüllt ist. Beispielsweise kann das Material des Formkörpers 200 mit Quarz gefüllt sein. Der Füllgrad beträgt dabei bevorzugt mehr als 80%. Alternativ ist auch eine Verwendung von Ormoceren denkbar. Vorteilhaft- erweise ergibt sich durch den hohen Füllgrad gleichzeitig ei ^¬ ne hohe Wärmeleitfähigkeit des Formkörpers 200. Dadurch kann der Formkörper 200 durch den Chip 100 produzierte Wärme wirksam abführen. Das Material des Formkörpers 200 ist außerdem bevorzugt alte ^¬ rungsbeständig für blaues Licht unter Wärmeeinfluss .

In den Formkörper 200 können außerdem Konverterpartikel integriert sein, die dazu dienen, die Wellenlänge der durch den Chip 100 emittierten Strahlung zu konvertieren. Die Konverterpartikel können beispielsweise Phosphor aufweisen. Falls der Formkörper 200 derartige Konverterpartikel enthält, so absorbieren die Konverterpartikel einen Teil der durch den _n

Chip 100 emittierten Strahlung und emittieren dafür Strahlung mit anderer Wellenlänge. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird ein Formkörper 200 mit solchen Konverterpartikeln dennoch als transparent betrachtet und bezeichnet.

Der Formkörper 200 wird bevorzugt durch einen Spritzguß- oder Sprit zpress-Prozess (Molding-Prozess ) aus einer Formmasse hergestellt. Vorteilhafterweise ist dazu keine Top-Foil- Molding-Anlage notwendig, da die Oberseite 101 des Chips 100 nicht geschützt werden muss, sondern durch den Formkörper 200 überformt wird. Dadurch ist der Formkörper 200 durch einen einfachen und kostengünstigen Prozess herstellbar.

Die Oberseite 201 des Formkörpers 200 ist beim optoelektroni ^¬ schen Halbleiterbauteil 10 plan und parallel zur Unterseite 202 ausgebildet. Es wäre jedoch auch möglich, die Oberseite 201 des Formkörpers 200 anders als eben auszubilden. Bei ^¬ spielsweise könnte die Oberseite 201 des Formkörpers 200 eine konvexe Linsenform aufweisen, um die räumliche Verteilung der durch den Chip 100 emittierten Strahlung zu beeinflussen. Falls der Formkörper 200 integrierte Konverterpartikel auf ^¬ weist, so ist über die Formgebung der Oberseite 201 des Form ^¬ körpers 200 auch eine FarbortSteuerung möglich. Eine Formgebung der Oberseite 201 des Formkörpers 200 kann entweder be ^¬ reits während der Herstellung des Formkörpers 200 durch ein geeignetes Mold-Werkzeug erfolgen oder durch nachträgliche Bearbeitung der Oberseite 201 des Formkörpers 200 entstehen. Eine nachträgliche Bearbeitung der Oberseite 201 des Formkör ^¬ pers 200 kann beispielsweise durch Laserabiation oder durch Selektiv-Schleifen erfolgen.

Auf der Unterseite 202 des Formkörpers 200 ist eine reflek ^¬ tierende Schicht 300 angeordnet. Bei der reflektierenden Schicht 300 kann es sich beispielsweise um eine metallische Schicht, etwa um eine Silberschicht, handeln. Die reflektie ^¬ rende Schicht 300 dient dazu, durch den Chip 100 in Richtung der Unterseite 202 des Formkörpers 200 emittierte Strahlung in Richtung der Oberseite 201 des Formkörpers 200 zu reflek- tieren. Dadurch geht in Richtung der Unterseite 202 des Formkörpers 200 emittierte Strahlung nicht verloren, wenn das op ^¬ toelektronische Halbleiterbauteil 10 auf einem Träger ange ^¬ ordnet wird. Hierdurch erhöht sich der effektive Lichtstrom des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10.

Auf der reflektierenden Schicht 300 ist eine erste dielektrische Schicht 310 angeordnet. Die reflektierende Schicht 300 befindet sich somit zwischen dem Formkörper 200 und der ers- ten dielektrischen Schicht 310. Die erste dielektrische

Schicht 310 kann aus einem organischen oder einem anorganischen Material bestehen. Beispielsweise kann die erste die ^¬ lektrische Schicht 310 aus Siliziumdioxid bestehen und eine Dicke von 0,5 pm aufweisen.

Im Bereich der Unterseite 102 des Chips 100 weisen die re ^¬ flektierende Schicht 300 und die erste dielektrische Schicht 310 eine Aussparung auf. Somit ist die Unterseite 102 des Chips 100 nicht durch die reflektierende Schicht 300 und die erste dielektrische Schicht 310 bedeckt.

Auf der Unterseite 202 des Formkörpers 200 und der Unterseite 102 des Chips 100 ist eine galvanische Schicht 400 angeord ^¬ net. Die galvanische Schicht 400 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer, und ist bevor ^¬ zugt durch galvanische Abscheidung aufgebracht worden. Die galvanische Schicht 400 kann beispielsweise eine Dicke von 100 pm aufweisen. Die galvanische Schicht 400 ist durch die erste dielektrische Schicht 310 elektrisch gegen die reflek- tierende Schicht 300 isoliert.

Die galvanische Schicht 400 umfasst einen ersten elektrischen Lötkontakt 410 und einen zweiten elektrischen Lötkontakt 420. Der erste elektrische Lötkontakt 410 und der zweite elektri- sehe Lötkontakt 420 sind elektrisch voneinander isoliert. Der erste elektrische Lötkontakt 410 steht in elektrisch leiten ^¬ der Verbindung mit dem ersten elektrischen Kontakt 110 an der Unterseite 102 des Chips 100. Der zweite elektrische Lötkon- takt 420 steht in elektrisch leitender Verbindung mit dem zweiten elektrischen Kontakt 120 an der Unterseite 102 des Chips 100. Die elektrischen Lötkontakte 410, 420 können zum elektrischen Kontaktieren des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 mittels eines Wiederaufschmelz-Lötverfahrens (Reflow- Lötverfahrens ) dienen. Somit ist das optoelektronische Halb ^¬ leiterbauteil 10 ein SMD-fähiges Bauteil.

Gleichzeitig dienen die elektrischen Lötkontakte 410, 420 da ^¬ zu, Wärme vom optoelektronischen Halbleiterbauteil 10 abzu ^¬ führen. Durch den Chip 100 produzierte Abwärme fließt dabei aus dem Chip über die elektrischen Kontakte 110, 120 und die elektrischen Lötkontakte 410, 420 vom optoelektronischen Halbleiterbauteil 10 ab. Ein kleinerer Teil der durch den Chip 100 produzierten Abwärme fließt auch durch den Formkörper 200, die reflektierende Schicht 300 und die erste die ^¬ lektrische Schicht 310 ab.

Figur 3 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 20 ge ^¬ mäß einer zweiten Ausführungsform. Figur 4 zeigt eine Aufsicht bzw. teilweise transparente Durchsicht des optoelektro- nischen Halbleiterbauteils 20. In Figur 4 ist die Schnittkan ^¬ te angedeutet, an der das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 in der Darstellung der Figur 3 geschnitten ist. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 weist Übereinstimmungen mit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil der Figuren 1 und 2 auf. Gleiche und gleich wirkende Komponenten sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut detailliert beschrieben.

Anstelle des Chips 100 des optoelektronischen Halbleiterbau- teils 10 weist das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 ei ^¬ nen Chip 1100 auf. Der Chip 1100 ist ebenfalls als Saphir- Flip-Chip ausgebildet, weist jedoch keine integrierte Um- verdrahtung auf. Auch der Chip 1100 ist ein Volumenemitter, der elektromagnetische Strahlung aus allen Bereichen des Chips 1100 in alle Raumrichtungen emittiert. Der Chip 1100 weist eine Oberseite 1101 und eine der Oberseite 1101 gegenü ^¬ berliegende Unterseite 1102 auf. Die Dicke des Chips 1100 kann derjenigen des Chips 100 entsprechen.

An der Unterseite 1102 des Chips 1100 sind eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 1110 einer ersten Polarität und eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 1120 einer zweiten Polarität angeordnet. Die elektrischen Kontakte 1110, 1120 sind jeweils in regelmäßiger Anordnung über die gesamte Unterseite 1102 des Chips 1100 verteilt. Wird zwischen den elektrischen Kontakten 1110 der ersten Polarität und den elektrischen Kontakten 1120 der zweiten Polarität eine elektrische Spannung an- gelegt, so emittiert der Chip 1100 elektromagnetische Strah ^¬ lung, beispielsweise sichtbares Licht.

Der Chip 1100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 ist in einen Formkörper 1200 eingebettet. Der Formkörper 1200 weist eine Oberseite 1201 und eine Unterseite 1202 auf. Die

Unterseite 1102 des Chips 1100 ist nicht durch den Formkörper 1200 bedeckt und schließt bevorzugt etwa bündig mit der Un ^¬ terseite 1202 des Formkörpers 1200 ab. Die übrigen Oberflä ^¬ chen des Chips 1100 sind bevorzugt allesamt durch den Form- körper 1200 bedeckt.

Der Formkörper 1200 besteht aus demselben Material wie der Formkörper 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 und weist dieselbe Funktion auf. Insbesondere können auch in den Formkörper 1200 Konverterpartikel zur Konvertierung der durch den Chip 1100 emittierten Strahlung integriert sein. Auch die Herstellung des Formkörpers 1200 kann analog zur Herstellung des Formkörpers 200 erfolgen. Die Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 weist einen konvexen Abschnitt auf, der oberhalb der Oberseite 1101 des Chips 1100 angeordnet ist und eine Primäroptik des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 bildet. Durch die konvexe Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 wird die Winkelverteilung der durch den Chip 1100 emittierten Strahlung beeinflusst. Der konvexe Abschnitt der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 kann be ^¬ reits während des Spritzgießens des Formkörpers 1200 durch ein geeignetes Mold-Werkzeug oder durch nachträgliche Bear ^¬ beitung der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 erzeugt wer ^¬ den. In einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 kann die Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 auch plan ausgebildet werden.

Auf der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 ist eine optische Linse 600 mit einer Oberseite 601 und einer Unterseite 602 angeordnet. Die Unterseite 602 der optischen Linse 600 steht in Kontakt mit der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200. Die optische Linse 600 besteht aus einem für die durch den Chip 1100 emittierte Strahlung transparenten Material. Die opti ^¬ sche Linse 600 wird bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 bevorzugt auf den Formkörper 1200 aufgemoldet. Die optische Linse 600 dient zur weiteren

Strahlformung der durch den Chip 1100 emittierten Strahlung. Hierzu ist die Oberseite 601 der optischen Linse 600 konvex linsenförmig ausgebildet. Im in den Figuren 3 und 4 dargestellten Beispiel weist der konvexe Bereich der Oberseite 601 der optischen Linse 600 einen größeren Radius als der konvexe Bereich der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 auf. Die kon ^¬ vexen Bereiche der Oberseite 601 der optischen Linse 600 und der Oberseite 1201 des Formkörpers 1200 können jedoch auch anders ausgebildet sein. Die optische Linse 600 kann in einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halblei- terbauteils 20 auch entfallen.

Auf der Unterseite 1202 des Formkörpers 1200 sind wiederum eine reflektierende Schicht 300 und eine erste dielektrische Schicht 310 angeordnet, die in Aufbau und Funktion mit den entsprechenden Schichten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 übereinstimmen. Auf der ersten dielektrischen Schicht 310 ist beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 eine Umverdrahtungsschicht 500 aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Die Umverdrahtungsschicht 500 kann beispielsweise aus Kupfer be- stehen und eine Dicke von 2 pm aufweisen. Durch die erste dielektrische Schicht 310 ist die Umverdrahtungsschicht 500 elektrisch von der reflektierenden Schicht 300 isoliert.

Die Umverdrahtungsschicht 500 weist eine erste Zusammenfüh ^¬ rung 510 und eine zweite Zusammenführung 520 auf, die jeweils durch voneinander getrennte laterale Abschnitte der Um ^¬ verdrahtungsschicht 500 gebildet werden. Die erste Zusammen ^¬ führung 510 und die zweite Zusammenführung 520 sind dadurch elektrisch gegeneinander isoliert. Die erste Zusammenführung 510 steht an der Unterseite 1102 des Chips 1100 in elektrisch leitender Verbindung mit allen elektrischen Kontakten 1110 der ersten Polarität. Die zweite Zusammenführung 520 steht in elektrisch leitender Verbindung mit allen elektrischen Kontakten 1120 der zweiten Polarität an der Unterseite 1102 des Chips 1100. Die Zusammenführungen 510, 520 dienen dazu, die elektrischen Kontakte 1110, 1120 einer jeweiligen Polarität elektrisch miteinander zu verbinden. Außerdem dienen die Zusammenführungen 510, 520 dazu, elektrisch leitende Verbindungen zu den elektrischen Kontakten 1110, 1120 des Chips 1100 in lateraler Richtung nach außen zu führen.

Teile der Umverdrahtungsschicht 500 sind durch eine zweite dielektrische Schicht 320 bedeckt. Die zweite dielektrische Schicht 320 besteht aus einem elektrisch isolierenden Materi- al, beispielsweise aus demselben Material wie die erste die ^¬ lektrische Schicht 310. Die zweite dielektrische Schicht 320 kann jedoch auch aus einem mit Keramikpartikeln gefüllten organischen Material bestehen, beispielsweise aus dem kommerziell erhältlichen Produkt Bergquist HPL . In diesem Fall weist die zweite dielektrische Schicht 320 eine besonders gu ^¬ te Wärmeleitfähigkeit auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 weist außerdem ei ^¬ ne galvanische Schicht 400 auf, die im Wesentlichen der gal ^¬ vanischen Schicht 400 des optoelektronischen Halbleiterbau ^¬ teils 10 der Figuren 1 und 2 entspricht. Die galvanische Schicht 400 umfasst einen ersten elektrischen Lötkontakt 410, einen zweiten elektrischen Lötkontakt 420 und einen thermischen Lötkontakt 430. Der erste elektrische Lötkontakt 410 ist teilweise auf der ersten Zusammenführung 510 der Umverdrahtungsschicht 500 angeordnet und stellt dadurch eine elektrisch leitende Verbindung zu den elektrischen Kontakten 1110 der ersten Polarität des Chips 110 bereit. Der zweite elektrische Lötkontakt 420 ist teilweise auf der zweiten Zu ^¬ sammenführung 520 der Umverdrahtungsschicht 500 angeordnet und stellt dadurch eine elektrisch leitende Verbindung zu den elektrischen Kontakten 1120 der zweiten Polarität des Chips 1100 bereit. Der thermische Lötkontakt 430 ist auf der zwei ^¬ ten dielektrischen Schicht 320 und auf der ersten dielektrischen Schicht 310 angeordnet und durch die zweite dielektri ^¬ sche Schicht 320 elektrisch gegen die Umverdrahtungsschicht 500 isoliert. Der thermische Lötkontakt 430 dient dazu, durch den Chip 1100 produzierte Abwärme abzuführen.

Die elektrischen Lötkontakte 410, 420 und der thermische Löt ^¬ kontakt 430 eignen sich dazu, mittels eines Wiederaufschmelz- Lötverfahrens kontaktiert zu werden. Somit ist auch das op ^¬ toelektronische Halbleiterbauteil 20 als SMD-Bauteil ausge ^¬ bildet .

Ferner weist das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 eine Schutzdiode 530 auf, die elektrisch leitend mit der ersten Zusammenführung 510 und mit der zweiten Zusammenführung 520 verbunden ist. Die Schutzdiode 530 ist gemeinsam mit dem Chip 1100 in den Formkörper 1200 eingebettet. Die Schutzdiode 530 dient als ESD-Schut zdiode zum Schutz des Chips 1100 vor Be- Schädigungen durch statische Entladungen.

Der Formkörper 1200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 dient somit als Gehäuse und zur mechanischen Verbindung der Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 und optional zur Lichtkonversion und zur Lichtformung.

Figur 5 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 30 ge ^¬ mäß einer dritten Ausführungsform. Figur 6 zeigt eine Aufsicht bzw. teilweise transparente Durchsicht des optoelektro ^¬ nischen Halbleiterbauteils 30. Die Schnittlinie, an der das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 in der Darstellung der Figur 5 geschnitten ist, ist in Figur 6 angedeutet. Das op ^¬ toelektronische Halbleiterbauteil 30 weist Übereinstimmungen mit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 der Figuren 3 und 4 auf. Gleiche und gleich wirkende Komponenten sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben.

Das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 umfasst insgesamt neun Chips 1100. Die Chips 1100 sind in einer Matrix von 3x3 Chips 1100 angeordnet. Hierdurch ist bei dem optoelektroni- sehen Halbleiterbauteil 30 der Anteil der Fläche der Chips

1100 an der gesamten lateralen Ausdehnung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 höher als bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 20. Falls die laterale Ausdehnung der Chips 1100 beispielsweise 1 mm x 1 mm und die laterale Aus- dehnung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 bei ^¬ spielsweise 4 mm x 4 mm beträgt, so wird ein Anteil von 56% der Fläche des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 durch die Oberseiten 1101 der Chips 1100 gebildet. Falls die late ^¬ rale Ausdehnung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 der Figuren 3 und 4 beispielsweise 3 mm x 3 mm beträgt, so wird beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 lediglich ein Anteil von 11% der Fläche des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 durch die Oberseite 1101 des Chips 1100 gebil ^¬ det. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 kann in al- ternativen Ausführungsformen auch eine andere Anzahl an Chips 1100 aufweisen, beispielsweise 2x2 Chips 1100 oder 3x4 Chips 1100. Die Chips 1100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 sind in einen gemeinsamen Formkörper 2200 eingebettet. Der Formkörper 2200 weist eine Oberseite 2201 und eine Unterseite 2202 auf. Die Unterseiten 1102 der Chips 1100 werden nicht durch den Formkörper 2200 bedeckt und schließen bevorzugt et ^¬ wa bündig mit der Unterseite 2202 des Formkörpers 2200 ab. Die Zusammensetzung und das zur Herstellung des Formkörpers 2200 verwendete Verfahren entsprechen denen des Formkörpers 1200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20.

Die Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 weist im dargestell ^¬ ten Beispiel mehrere konvexe linsenförmige Abschnitte auf, die jeweils über den Oberseiten 1101 der Chips 1100 angeord ^¬ net sind. In alternativen Ausführungsformen könnte die Ober- seite 2201 des Formkörpers 2200 auch lediglich einen konvexen Bereich aufweisen, der alle neuen Chips 1100 überdeckt, oder die Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 könnte plan ausgebil ^¬ det sein. Auch andere Gestaltungen der Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 sind möglich.

An der Unterseite 2202 des Formkörpers 2200 des optoelektro ^¬ nischen Halbleiterbauteils 30 sind wiederum eine reflektie ^¬ rende Schicht 300 und eine erste dielektrische Schicht 310 angeordnet, deren Aufbau und Funktion denen derselben Schich- ten der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10 und 20 ent ^¬ sprechen. Die Unterseiten 1102 der Chips 1100 werden nicht durch die reflektierende Schicht 300 und die erste dielektri ^¬ sche Schicht 310 bedeckt. Auf der ersten dielektrischen Schicht 310 ist beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 30 eine Umverdrahtungsschicht 1500 aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Die Umverdrahtungsschicht 1500 wird durch die erste dielektrische Schicht 310 elektrisch von der reflektierenden Schicht 300 getrennt. Die Umverdrahtungsschicht 1500 umfasst in unter ^¬ schiedlichen lateralen Abschnitten eine erste Zusammenführung 1510, eine zweite Zusammenführung 1520 und mehrere Reihen ^¬ schaltungsabschnitte 1530. Die Zusammenführungen 1510, 1520 und die Reihenschaltungsabschnitte 1530 sind jeweils lateral voneinander beabstandet und dadurch elektrisch voneinander getrennt . Die erste Zusammenführung 1510 ist elektrisch leitend mit den elektrischen Kontakten 1110 der ersten Polarität eines ersten Chips 1100 verbunden. Die zweite Zusammenführung 1520 ist elektrisch leitend mit den elektrischen Kontakten 1120 der zweiten Polarität eines letzten der Chips 1100 verbunden. Die Reihenschaltungsabschnitte 1530 verbinden jeweils die elekt ^¬ rischen Kontakte 1120 der zweiten Polarität eines der Chips 1100 mit den elektrischen Kontakten 1110 der ersten Polarität eines nachfolgenden Chips 1100. Hierdurch werden die neun Chips 1100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 durch die Reihenschaltungsabschnitte 1530 elektrisch in Reihe ge ^¬ schaltet. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Zusammenführung 1510 und der zweiten Zusammenführung 1520 kann ein elektrischer Stromfluss durch alle neun Chips 1100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 ange- regt werden, der dazu führt, dass die Chips 1100 elektromag ^¬ netische Strahlung emittieren.

Auf der Umverdrahtungsschicht 1500 ist eine zweite dielektri ^¬ sche Schicht 320 angeordnet, die die Umverdrahtungsschicht 1500 elektrisch von der Umgebung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 isoliert. Auf der zweiten dielektrischen Schicht 320 könnte wiederum eine galvanische Schicht 400 mit einem thermischen Lötkontakt 430 angeordnet sein, der dazu dient, durch die Chips 1100 produzierte Abwärme abzuführen. In der dargestellten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 entfällt die galvanische Schicht 400. Daher kann in dieser Ausführungsform auch auf eine Strukturierung der zweiten dielektrischen Schicht 320 verzichtet werden .

Der Formkörper 2200 weist einen ersten Durchbruch 2210 und einen zweiten Durchbruch 2220 auf. Der erste Durchbruch 2210 und der zweite Durchbruch 2220 erstrecken sich jeweils von der Oberseite 2201 bis zur Unterseite 2202 des Formkörpers 2200. Im Bereich der Durchbrüche 2210, 2220 sind außerdem Aussparungen in der reflektierenden Schicht 300 und der ersten dielektrischen Schicht 310 ausgebildet. Der erste Durch- bruch 2210 ist lateral oberhalb der ersten Zusammenführung

1510 angeordnet. Der zweite Durchbruch 2220 ist lateral ober ^¬ halb der zweiten Zusammenführung 1520 angeordnet. Somit ist durch den ersten Durchbruch 2210 von der Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 her eine erste Kontaktfläche 1515 der ersten Zusammenführung 1510 zugänglich. Durch den zweiten Durchbruch 2220 ist von der Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 her eine zweite Kontaktfläche 1525 der zweiten Zusammenführung 1520 zugänglich . Die erste Kontaktfläche 1515 des optoelektronischen Halblei ^¬ terbauteils 30 kann beispielsweise durch Drahtbonden von der Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 her elektrisch kontak ^¬ tiert werden. Entsprechend kann auch die zweite Kontaktfläche 1525 durch den zweiten Durchbruch 2220 von der Oberseite 2201 des Formkörpers 2200 her elektrisch kontaktiert werden. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 ist also kein SMD- Bauteil, sondern ein von oben kontaktierbares Bauteil.

Die Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30 erfolgt bevorzugt wie nachfolgend erläutert. Zunächst werden die Chips 100, 1100 mit ihren Unterseiten 1102 auf einer Folie angeordnet. Anschließend werden die Chips 100, 1100 durch einen Mold-Prozess in die Formkörper 200, 1200, 2200 eingebettet. Die Oberseiten 201, 1201, 2201 der Formkörper 200, 1200, 2200 können plan ausgebildet werden oder bereits während des Mold-Prozesses durch Verwendung geeigneter Mold- Werkzeuge mit konvexen Linsenabschnitten oder anders ausgebildeten Abschnitten versehen werden. Alternativ kann auch eine dem Mold-Prozess nachfolgende Bearbeitung der Oberseiten 201, 1201, 2201 Formkörper 200, 1200, 2200 erfolgen, bei ^¬ spielsweise durch Laserabiation oder selektives Schleifen. Auf den Oberseiten 201, 1201, 2201 der Formkörper 200, 1200, 2200 können anschließend zusätzliche optische Linsen 600 an- geordnet werden, beispielsweise indem diese Linsen 600 aufge- moldet werden.

Die reflektierende Schicht 300, die erste dielektrische

Schicht 310 und gegebenenfalls die zweite dielektrische

Schicht 320 werden anschließend auf die Unterseiten 202, 1202, 2202 der Formkörper 200, 1200, 2200 aufgebracht und strukturiert. Die elektrische Kontaktierung der optoelektro ^¬ nischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30 kann über Lötkontakte 410, 420 einer galvanischen Schicht 400 oder über Durchbrüche 2210, 2220 in den Formkörpern 200, 1200, 2200 erfolgen. Sogar eine Kombination beider Möglichkeiten ist denkbar. Falls eine galvanische Schicht 400 vorhanden ist, so kann diese auch ei ^¬ nen thermischen Kontakt 430 zur Ableitung von durch die Chips 100, 1100 produzierter Abwärme dienen.

In die optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30 kann jeweils eine Schutzdiode 530 integriert sein. Bevorzugt wird die Schutzdiode 530 gemeinsam mit den Chips 100, 1100 in die Formkörper 200, 1200, 2200 eingebettet.

Besonders bevorzugt werden mehrere optoelektronische Halblei ^¬ terbauteile 10, 20, 30 eines Typs oder unterschiedlicher Ty ^¬ pen gleichzeitig hergestellt, indem eine Vielzahl von Chips 100, 1100 gleichzeitig in einen gemeinsamen großen Formkörper eingebettet wird, beispielsweise in einen Formkörper in Form eines Mold-Wafers. Nach dem Aufbringen und Strukturieren der weiteren Schichten 300, 310, 320, 400 wird der gemeinsame große Formkörper in die kleineren Formkörper 200, 1200, 2200 unterteilt, um eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile 10, 20, 30 zu erhalten.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei ^¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er- findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt.

Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .