WO2017129697A1 - Optoelektronisches bauelement mit seitenkontakten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an optoelectronic component having a light-emitting semiconductor chip.
- the semiconductor chip is a semiconductor chip with two back contacts, so for example a flip chip or a surface emitter with two back contacts.
- An optoelectronic component with a lichtemitt Schl- the semiconductor chip has an emission side and a bottom side ⁇ on.
- the device is designed to emit light via the emission side.
- the opto-electronic ⁇ African component on an insulating layer, in which the semiconductor chip is embedded.
- the semiconductor chip has two electrical contact points which are remote from the emission side.
- a first and a second electrically conductive contact layer is provided, which are each electrically conductively connected to a contact point of the semi ⁇ conductor chip.
- the first electrically conductive contact layer is adjacent to a first electrically conductive contact layer
- the Be ⁇ ten vom, ie the first and the second side surface, are neither the emission side nor the bottom of the opto ⁇ electronic device. Because the electrically conductive contact layers of the optoelectronic component adjoin different side surfaces of the optoelectronic component, a chip geometry is achieved by the short circuits during soldering of the optoelectronic component
- Component are very unlikely ⁇ during an assembly process.
- good mechanical stability can be dessel ⁇ ben achieved with the given optoelectronic component.
- a first electrically conductive layer which is connected to the first electrically conductive contact layer is arranged on the first side surface.
- a second electrically conductive layer is arranged, which is connected to the second electrically conductive contact layer.
- electrically conductive layer and the second electrically conductive ⁇ capable layer can consist of metal and thus the Soldering of the optoelectronic semiconductor device bil ⁇ the.
- the optoelectronic element Bauele- a metal layer on the bottom, with the Me ⁇ tall slaughter is particularly adapted to be connected to a carrier.
- the metal layer on the underside can either be electrically insulated from two electrically conductive contact layers or be electrically conductively connected to one of the two electrically conductive contact layers.
- the metal layer serves as a further soldering surface, with which the component mechanically and / or
- the metal layer is not layered with the electrically conductive contact electrically connected, this allows a pre ⁇ zie mounting of the optoelectronic component without causing takes place, an electrical contact. This is advantageous in the assembly of the finished optoelectronic component.
- the insulating layer has a first and a second layer.
- the electrically conductive contact layers are arranged between the first and the second layer of the insulating layer.
- the first and / or the second layer have, in particular, a molding material.
- Insulating layers of molding material are special ⁇ DERS easy to manufacture and advantageous for He ⁇ making.
- the layer has a printed circuit board material and / or a foil. These materials ei ⁇ genes well for embedding semiconductor chips in an insulating material within an optoelectronic component.
- the optoelectronic Bauele ⁇ ment to a conversion element said conversion element is disposed on the emission side of the device.
- the conversion element is arranged, which is emitted from the semi-conductor chip ⁇ , into light having a different wavelength light.
- a frame is provided, which laterally surrounds the Koversionselement, wherein the frame comprises a further insulating material.
- the insulating material of the frame may in particular be a material deviating from the material of the insulating layer. Titanium dioxide, for example, can be used as the material for the frame, since titanium dioxide, because of its white color, makes possible a frame for an optoelectronic component which is advantageous from the optical properties.
- the first and second electrically conductive layers adjoin the frame.
- the largest possible soldering surface on the side surfaces of the opto-electronic component can be achieved.
- the first electrically conductive contact layer and the second electrically conductive contact layer via a ⁇ ESD diode are connected together.
- the ESD diode and the semiconductor chip are switched antiparallel maral ⁇ tet and the ESD diode is in the electrically insulating
- Such an arrangement results in the ers ⁇ th and / or the second electrically conductive layer means that the component can be contacted both of the side surfaces as well as from the bottom.
- the assembly of the opto-electronic component ⁇ is such that different from ⁇ beam directions are possible simplified.
- the semiconductor chip has a region without metallization between the contact points.
- the first electrically conductive contact layer extends in ⁇ nergur of the insulating layer vertically below the area without metallization of the semiconductor chip.
- a method for producing an optoelectronic component comprises the steps:
- Component comprises electrically conductive contact layers, which are not connected to an underside of the optoelectronic Bauele ⁇ ments, so that the described advantages of the optoelectronic device can be realized.
- the electrical contact points of the chip are exposed by removing material of the first insulating layer.
- the first electrically isolie ⁇ Rende layer is to be formed not only as a frame around the semiconductor chip, but is intended to also extend over an area below the semiconductor chip. In this case, a direct contacting of the contact points of the semiconductor chip is prevented by the application of the first electrically insulating layer, since these from the first
- electrically insulating layer are covered. By removing material, the contact points of the semiconductor chip can be exposed, whereby the contact is made possible.
- the method comprises the further steps:
- the exposure of the electrically conductive regions in the edge regions of the optoelectronic component takes place by means of a saw cut.
- the saw cut is carried out so that the saw blade cuts through the electrically conductive contact layers and thus exposes at this point.
- the subsequent metallization allows direct contacting of these exposed locations of the electrically conductive contact layer.
- an ESD diode is applied to the first insulating layer before the application of the second electrically insulating layer, wherein in each case one terminal of the ESD diode is connected to an electrically conductive contact layer in each case.
- an optoelectronic component can be produced in which the ESD diode is embedded in the component and consequently is no longer visible from the outside.
- the first insulating layer is roughened before the application of the second insulating layer. This is advantageous because the second electrically insulating layer adheres better to the first electrically insulating layer and thus the component becomes more mechanically stable.
- the semiconductor chip is arranged on a substrate.
- Another step is to remove the substrate after the embedding of the semiconductor chip in the first electrically insulating layer, in particular ⁇ sondere by an etching process. This is advantageous if the semiconductor chip can be processed more easily by the substrate, in particular can be grasped more easily and thus can be placed more easily.
- the removal of the substrate results in a recess within the optoelectronic component, which can then be filled with a conversion material in order to to obtain an optoelectronic component with a Konversionsele ⁇ ment.
- Figure 1 shows a cross section through an opto-electronic construction ⁇ element
- Figure 2 shows a cross section through an opto-electronic construction ⁇ element with metallized side surfaces
- Figure 3 shows a cross section through an opto-electronic construction ⁇ element with a metal layer on the bottom;
- Figure 4 is a side view of an optoelectronic Bauele ⁇ ment with a metal layer at the bottom;
- FIG. 5 shows a cross section through an optoelectronic component, in which the insulating layer is made up of two layers;
- FIG. 6 shows an optoelectronic component with a coextrusion element and a metallization on the entire side surfaces
- FIG. 7 shows a cross section through an optoelectronic component with an ESD diode
- FIG. 8 shows a further cross section through an optoelectronic component with an ESD diode
- FIG. 9 shows a cross section through an optoelectronic component , in which the electrically conductive layers via an edge of the optoelectronic component are arranged on two sides;
- FIG. 10 shows a side view of an optoelectronic component in which the metal layer is arranged on two sides over an edge;
- FIG. 11 shows a further side view of an optoelectronic component, in which the metal layer is arranged over an edge on two sides;
- Figure 12 is a cross-sectional view of an optoelectronic ⁇ construction element, in which an electrically conductive contact layer is used in addition to the mechanical stabilization of the optoelekt- tronic device;
- FIG. 13 shows the sequence of the method for producing the opto ⁇ electronic component
- FIG. 14 also shows the sequence of the method for producing the optoelectronic component
- FIG. 16 shows a method for producing an optoelectronic component, in which the semiconductor chip was arranged on a substrate.
- FIG. 1 shows a cross section of an optoelectronic device 100 having an emission side 101 and a bottom side 102.
- the emitting side ⁇ 101 is arranged opposite the underside Un ⁇ 102nd
- a light-emitting semiconductor chip 110 is disposed adjacent to the emission side 101 so that light of the light-emitting semiconductor chip 110 of the opto-electronic device 100 can be emitted via the emission side 101.
- the optoelekt ⁇ elec- tronic device 100 comprises an insulating layer 120, in which the light-emitting semiconductor chip 110 is embedded.
- the light-emitting semiconductor chip 110 includes two electrical contact points, a first electrical contact point 111 and a second electrical contact point 112.
- the electrical see contact points 111, 112 are arranged ⁇ on the emission side 101 opposite side of the semiconductor chip 110th Likewise, it is conceivable that the contact points 111, 112 are arranged laterally on the light-emitting semiconductor chip 110.
- a first electrically conductive contact layer 131 is disposed ⁇ within the insulating layer 120 and connected to the first contact point 111 of the Governing lichtemittie ⁇ semiconductor chips 110th
- the second electrically conductive contact layer 132 is connected to the second contact ⁇ point 112 of the semiconductor light emitting chip 110
- the first electrically conductive contact layer 131 is so guided to a first side ⁇ surface 103 of the optoelectronic device 100, the second electrically conductive contact layer 132 is performed thereby to a second side surface 104 of the optoelectronic construction elements ⁇ 100th Characterized the first electrically leit ⁇ capable of contact layer 131 can be electrically contacted to the first side surface 103, the second electroconducting ⁇ hige contact layer 132 can be electrically contacted to the second side surface 104th As a result, the semiconductor chip 110 can also be electrically contacted, thereby enabling the optoelectronic component 100 to emit light.
- Figure 2 shows a further cross section through a optoelekt ⁇ ronisches device 100 having the characteristics of optoelectronic ⁇ rule component 100 of Figure 1.
- the optoelectronic device 100 on the first side surface 103 a first electrically conductive layer 141st
- the first electrically conductive layer 141 is electrically conductively connected to the first electrically conductive contact layer 131 and enlarges the contact region on the first side surface 103.
- the first electrically conductive layer 141 is not provided over the entire first side surface 103. formed, but only over a partial area.
- On the second side surface 104 is a second electrically conductive
- Layer 142 is arranged, which is electrically conductively connected to the second electrically conductive ⁇ contact layer 132.
- the second electrically conductive layer 142 is arranged over the entire second side surface 104, so that the largest possible contacting layer, which corresponds to the second electrically conductive layer 142, is formed on the second side surface 104.
- a first electrically conductive layer 141 which is designed in exactly the same way as the second electrically conductive layer 142 of FIG. 2.
- the second electrically conductive layer 142 to be provided on the second side surface 104 is configured as the first electrically conductive layer 141 of Figure 2.
- Other combinations or arrangements of the electrically conductive layers 141, 142 may be provided.
- FIG. 3 shows a cross section through an optoelectronic component 100, which essentially corresponds to the optoelectronic component of FIG.
- a metal layer 150 is disposed on the underside Un ⁇ 102nd
- the metal ⁇ layer 150 is electrically connected to neither the first electrically conductive contact layer 131 nor the second electrically conductive contact layer 132, it is isolated from the contact layers 131, 132nd
- the metal layer 150 is configured, for example, to be connected to a carrier. This can be done for example via a soldering process, in which case the metal layer 150 is well suited to solder the device to a substrate, such as a circuit board or other carrier.
- Figure 4 shows a side view of the optoelectronic construction ⁇ elements 100 of Figure 3.
- the optoelectronic device 100 is relievebet ⁇ tet in the electrically insulating layer 120, so that only the front side 107 of the optoelectronic component 100 is visible.
- the front side 107 is ho ⁇ Mogen from the material of the electrically insulating layer 120.
- the metal layer 150 is angeord ⁇ net.
- FIG. 5 shows a further cross section through an optoelectronic component 100.
- This optoelectronic component 100 essentially corresponds to the component of FIG. 1.
- the electrically insulating layer 120 is composed of a first layer 121 and a second layer 122 built.
- the semiconductor chip 110 is embedded in the first layer 121.
- the first and second electrically conductive contact layers 131, 132 adjoin the first layer 121.
- the second layer 122 adjacent to the first layer 121 and to the electrically leit ⁇ resilient contact layers 131, at the 132nd
- the electrically conductive contact layers 131, 132 are between the first
- Layer 121 and the second layer 122 are arranged. As mate rials ⁇ come for the electrically insulating layer 120, the first layer 121 and second layer 122 Moldmateria- lien, so ask plastics, printed circuit board material or foils domestic. The material to be used is selected according to the requirements and also material combinations are used.
- Figure 6 shows a cross section through a further optoelekt- ronisches device 100, which comprises the features of Figure 1 on ⁇ .
- a Konver ⁇ sion element 160 is additionally arranged, which has an outer frame 161.
- the conversion element 160 adjoins the light-emitting semiconductor chip 110 with a bottom side.
- the frame 161 is disposed on the electrically insulating layer 120.
- the first electrically conductive layer 141 extends over the entire first side surface 103, thus also over the frame 161 on the first side surface 103.
- the second electrically conductive layer 142 extends over the entire second side surface 104, including over the Rah ⁇ men 161 on the second side surface 104.
- FIG. 7 shows a further cross section through an optoelectronic component 100 having the features of FIG.
- an ESD diode 170 is disposed between the first conductive contact layer 131 and the second electrically conductive contact layer 132.
- the ESD diode 170 is antipa ⁇ rallel connected to the light emitting semiconductor chip 110th This can result in an accidental or deliberate
- an optoelectronic component 100 which has a compact design
- FIG. 8 shows a further cross-section through a optpelekt- ronisches device 100 with the characteristics of Figure 7.
- the ESD diode is in this embodiment not un ⁇ terrenz of the light-emitting semiconductor chip 110 is arranged in the insulating layer 120, but in addition to the light ⁇ emitting Semiconductor chip 110.
- the arrangement of the ESD diode 170 next to the semiconductor chip 110, the thickness of the device 100 can be reduced, but the device 100 is larger in area than the device 100 of Figure 7.
- Figure 9 shows an optoelectronic device 100 having the characteristics of Figure 2.
- the base 102 and the first Be ⁇ ten Structure 103 of the optoelectronic device 100 go to a first edge 105 into each other.
- the bottom 102 and the second side surface 104 merge into one another at a second edge 106.
- the first electrically conductive layer 141 extends from the first side surface 103 via the first edge 105 to the bottom side 102.
- the second electrically conductive layer 142 extends from the second side surface 104 via the second edge 106 to the bottom side 102
- Device 100 both via the first and second side surface 103, 104 and via the bottom 102 are contacted.
- Figure 10 shows a side view of the front side 107 ei ⁇ nes optoelectronic device 100 in which the metal talltik 150 extends from the bottom 102 via an edge on the front side 107 of the optoelectronic component 100.
- the optoelectronic component 100 can also be arranged with the front side 107 down on a carrier, as a result of which an emission direction of the optoelectronic component 100 parallel to the carrier is made possible.
- FIG. 11 shows a side view of the first side face 103 of the optoelectronic component 100 of FIG. 10.
- the metal layer 150 extends from the front side 107 over a further edge 109 to the bottom side 102 and from there via another edge 109 to the rear side 108 of the opto ⁇ electronic component 100. If now the optoelectronic see-see component 100 not with the bottom 102 down, but rotated by 90 ° with the front 107 down on a support, so the emission side 101 does not show upwards, but to the left, whereby the light of the optoelectronic component 100 is emitted parallel to the carrier. Likewise, it is conceivable to mount the optoelectronic component 100 with the rear side 108 down on a carrier.
- an optoelectronic component is produced which can be mounted on a carrier in a highly flexible manner with different emission directions. Because the metal layer 150 is not electrically conductively connected to the semiconductor chip 110, little consideration must be given to the electrical contacting of the optoelectronic component 100.
- FIG. 12 shows a further cross section through an optoelectronic component 100 having the features of FIG. 1.
- the light-emitting semiconductor chip 110 has an intermediate region 113 without metallization, which is arranged between the first contact point 111 and the second contact point 112. In the intermediate region 113, the semiconductor chip 110 may be mechanically less stable.
- the first electrically conductive contact layer extends 131 in the insulating layer 120 directly under the intermediate region 113 of the semiconductor chip 110.
- a metal layer is disposed on the underside 102 of the optoelectronic device 100 ⁇ rule 150th.
- FIGS. 1 to 12 The features of the exemplary embodiments of FIGS. 1 to 12 can be combined as desired with one another by a person skilled in the art in order to obtain a further embodiment of the optoelectronic component 100.
- Figure 13 shows a flow of a method for producing an optoelectronic component with several process steps ⁇ .
- the process steps are marked with arrows and the process is carried out from top to bottom.
- cross-sections of the intermediates are shown.
- a semiconductor chip 110 having a first pad 111 and a second pad 112 is provided.
- the semiconductor chip 110 is in particular a flip chip or a surface emitter with back contacts, which means that the first and second contact points 111, 112 are located on the side of the semiconductor chip 110 facing away from the light emission.
- the semiconductor chip 110 is embedded in a first electrically insulating layer 121 side.
- the first electrically insulating layer 121 does not cover the sub ⁇ side of the semiconductor chip 110.
- ⁇ is a first electrically conductive contact layer 131 is deposited on the first electrically insulating layer 121 and the semiconductor chip 110, that the first contact ⁇ layer 131 adjacent to the first contact point 111 of the semiconductor chip ⁇ 110.
- a second electrically conductive layer Kon ⁇ clock 132 is applied in such 121 and the semiconductor chip 110 on the first electrically insulating layer so that the second contact layer 132 is adjacent to the second pad 112 of the semiconductor chip 110.
- the contact layers 131, 132 extend to the side surfaces 103, 104 of the component 100.
- a second electrically insulating layer 122 is applied, which covers the first electrically conductive contact layer 131 and the second electrically conductive contact layer 132.
- FIG. 14 likewise shows the sequence of the method for producing an optoelectronic component with several
- a semiconductor chip 110 with the contact points 111, 112 is embedded in a first electrically insulating layer 121.
- the first contact layer 131 adjoins the first contact point 111 of the semiconductor chip 110.
- the first contact layer 131 extends only over ei ⁇ NEN portion of the first insulating layer 121 and not over the entire width of the insulating layer 121.
- the second contact layer 132 adjacent to the second contact point 112 of the semiconductor chip 110th The second contact layer 132 also extends only over a partial region of the first insulating layer 121.
- the second insulating layer 120 is applied and conceals the further features of the component 100 from below in the plan view ⁇ nen in the embodiments of Figures 1 to 12 as described in Figure 14 be configured.
- other forms of contact layers 131, 132 are also conceivable.
- FIG. 15 shows a further embodiment of the procedural ⁇ proceedings for the preparation of an optoelectronic device 100, again with sections of the intermediates are Darge ⁇ represents.
- a light-emitting Semiconductor chip 110 with two contact points 111, 112 provided on the bottom.
- the first insulating layer 121 is covered in this embodiment, the underside of the semiconductor chip 110 so that the first contact point 111 and the second pad 112 are covered by the material of the first layer isolie ⁇ leaders 121st
- a first recess 123 of the first isolie ⁇ Governing layer 121 under the first contact point 111 and a second recess 124 in the region of the second contact point 112 is generated. The generation of the first recess
- first electrically conductive contact layer 131 and the second electrically conductive ⁇ contact layer 132 is applied each contacting the electrical pads 111, 112 of the semiconductor chip 110.
- the contact layers 131, 132 are in turn led out of the device 100 laterally.
- a second electrically insulating layer 122 is applied, which in turn covers the electrically conductive contact layers 131, 132.
- a metallization is applied to the electrically conductive contact layers 131, 132 in edge regions of the optoelectronic component.
- the exemplary embodiment of the optoelectronic component 100 shown in FIG. 2 results, the applied metallization corresponding to the electrically conductive layers 141, 142 of FIG. 2.
- a saw cut and / or a grinding process prior to the application of the invention Metallization provided with a defined surface of the electrically conductive contact points 131, 132 can be achieved.
- an ESD diode 170 is applied to the first insulating layer 121 before the application of the second electrically insulating layer 122. Depending ⁇ wells a connection of the ESD diode 170 is supplied with a electrically conductive contact layer 131, 132 connected. The polarization of the ESD diode 170 should be antiparallel to the polarization of the light-emitting semiconductor chip 110.
- the first insulating layer in one embodiment, the first insulating
- Roughened layer 122 to improve the adhesion of the second insulating layer 122 to the first insulating layer 121.
- the roughening can be effected by means of a Schleifpro ⁇ zesses above but also another process.
- Figure 16 shows a further embodiment of the procedural ⁇ proceedings for producing an optoelectronic component 100, in turn, cross sections are shown of intermediates.
- the light-emitting semiconductor chip 110 is arranged with its emission side 101 on a substrate 114, the first contact point 111 and the second contact point 112 are facing away from the substrate 114.
- the structure of the first electrically insulating layer 121, the first electrically conductive contact layer 131, the second electrically conductive contact layer 132 and the second electrically insulating layer 122 is analogous to FIG. 15.
- the substrate 114 protrudes from the first electrically insulating layer 121 out.
- a frame 161 is produced around the substrate 114, wherein the frame 161 adjoins the first electrically insulating layer 121.
- the thickness of the frame 161 corresponds to the Di ⁇ bridge of the substrate 114.
- the frame 161 can be produced for example in a mold process.
- the substrate 114 is removed, so that an off ⁇ recess 162 remains within the scope of the 161st
- This process step can, unlike in the figure 16 Darge ⁇ provides, even after the application of the first insulating layer 121 or after further intermediate steps are performed. With a dashed line, the previous dimension of the substrate 114 is indicated in the region of the recess 162.
- the now resulting recess 162 can now in a next step with a conversion element 160 are filled to get to the embodiment of Figure 6.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip mit einer Emissions- und mit einer Unterseite. Das Bauelement ist ausgebildet, Licht über die Emissionsseite abzustrahlen. Das optoelektronische Bauelement weist eine isolierende Schicht auf, in die der Halbleiterchip eingebettet ist. Zwei elektrische Kontaktstellen des Halbleiterchips sind von der Emissionsseite abgewandt und jeweils mit einer Kontaktstelle des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden. Die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten sind in der isolierenden Schicht angeordnet. Die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht grenzt an eine erste Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements an, die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht grenzt an eine zweite Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements an. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit den Schritten: Einbetten eines Halbleiterchips in eine erste elektrisch isolierende Schicht; Aufbringen von zwei elektrisch leitfähigen Kontaktschichten auf der ersten isolierenden Schicht derart, dass die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten voneinander isoliert sind und jeweils mit einer elektrischen Kontaktstelle des Halbleiterchips verbunden sind; und Aufbringen einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht, welche die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten bedeckt.
Description
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT MIT SEITENKONTAKTEN BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist dabei ein Halbleiterchip mit zwei Rückkontakten, also beispielsweise ein FlipChip oder ein Oberflächenemitter mit zwei Rückkontakten.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 101 652.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Optoelektronische Bauelemente mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip mit Rückkontakten können realisiert werden, indem der lichtemittierende Chip in ein isolierendes Material eingebracht wird, das isolierende Material anschließend im Bereich der Rückkontakte des Halbleiterchips wieder entfernt wird und Lötflächen auf der Bauelementrückseite erzeugt wer¬ den, die mit den Rückkontakten des Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind. Die Position und Anordnung der Lötflächen ist dabei durch die Chipgeometrie begrenzt und muss auf sehr kleinem Raum ausgeführt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, bei dem die elektrische Kontaktierung der Rückkontakte des Halbleiterchips seitlich aus dem Bauelement herausgeführt wird. Dadurch können Lötflächen vorgesehen werden, deren Position nicht durch die Chipgeometrie auf der Bauelementrückseite begrenzt ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstel¬ lungsverfahren für solch ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit dem optoelektronischen Bauelement und dem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittieren- den Halbleiterchip weist eine Emissionsseite und eine Unter¬ seite auf. Das Bauelement ist ausgebildet, Licht über die Emissionsseite abzustrahlen. Außerdem weist das optoelektro¬ nische Bauelement eine isolierende Schicht auf, in die der Halbleiterchip eingebettet ist. Der Halbleiterchip weist zwei elektrische Kontaktstellen auf, die von der Emissionsseite abgewandt sind. Innerhalb der isolierenden Schicht ist eine erste und eine zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht vorgesehen, die jeweils mit einer Kontaktstelle des Halb¬ leiterchips elektrisch leitfähig verbunden sind. Die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht grenzt an eine erste
Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements an. Die zwei¬ te elektrisch leitfähige Kontaktschicht grenzt an eine zweite Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements an. Die Sei¬ tenflächen, also die erste und die zweite Seitenfläche, sind dabei weder die Emissionsseite noch die Unterseite des opto¬ elektronischen Bauelements. Dadurch, dass die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten des optoelektronischen Bauelements an verschiedene Seitenflächen des optoelektronischen Bauelements angrenzen, wird eine Chipgeometrie erreicht, durch die Kurzschlüsse beim Verlöten des optoelektronischen
Bauelements während eines Montageprozesses sehr unwahrschein¬ lich sind. Darüber hinaus kann mit dem angegebenen optoelektronischen Bauelement eine gute mechanische Stabilität dessel¬ ben erreicht werden.
In einer Ausführungsform ist auf der ersten Seitenfläche eine erste elektrisch leitfähige Schicht angeordnet, die mit der ersten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht verbunden ist. Auf der zweiten Seitenfläche ist eine zweite elektrisch leit- fähige Schicht angeordnet, die mit der zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht verbunden ist. Die erste
elektrisch leitfähige Schicht und die zweite elektrisch leit¬ fähige Schicht können dabei aus Metall bestehen und somit die
Lötstellen des optoelektronischen Halbleiterbauelements bil¬ den .
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauele- ment eine Metallschicht auf der Unterseite auf, wobei die Me¬ tallschicht insbesondere eingerichtet ist, mit einem Träger verbunden zu werden. Die Metallschicht auf der Unterseite kann entweder von beiden elektrisch leitfähigen Kontaktschichten elektrisch isoliert oder mit einer der beiden elektrisch leitfähigen Kontaktschichten elektrisch leitfähig verbunden sein. Die Metallschicht dient dabei als weitere Lötfläche, mit der das Bauelement mechanisch und/oder
elektrisch mit einem Träger verbunden werden kann. Wenn die Metallschicht nicht mit den elektrisch leitfähigen Kontakt- schichten elektrisch verbunden ist, ermöglicht dies eine prä¬ zise Montage des optoelektronischen Bauelements, ohne dass dabei eine elektrische Kontaktierung stattfindet. Dies ist vorteilhaft bei der Montage des fertigen optoelektronischen Bauelements .
In einer Ausführungsform weist die isolierende Schicht eine erste und eine zweite Schicht auf. Die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten sind zwischen der ersten und der zweiten Schicht der isolierenden Schicht angeordnet. Die erste und/oder die zweite Schicht weisen insbesondere ein Moldmate- rial auf. Isolierende Schichten aus Moldmaterial sind beson¬ ders einfach herzustellen und deshalb vorteilhaft für die Er¬ findung. Durch die Aufteilung der isolierenden Schicht in zwei Schichten kann eine einfache Herstellung des optoelekt- ronischen Bauelements ermöglicht werden, auf die im Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements näher eingegangen wird.
In einer Ausführungsform weist die Schicht ein Leiterplatten- material und/oder eine Folie auf. Auch diese Materialien ei¬ genen sich gut für das Einbetten von Halbleiterchips in einem isolierenden Material innerhalb eines optoelektronischen Bauelements .
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauele¬ ment ein Konversionselement auf, wobei das Konversionselement an der Emissionsseite des Bauelements angeordnet ist. Das Konversionselement ist eingerichtet, Licht, das vom Halb¬ leiterchip emittiert wird, in Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Zusätzlich ist ein Rahmen vorgesehen, der das Koversionselement seitlich umgibt, wobei der Rahmen ein weiteres isolierendes Material aufweist. Das isolierende Ma- terial des Rahmens kann insbesondere ein vom Material der isolierenden Schicht abweichendes Material sein. Titandioxid kann beispielsweise als Material für den Rahmen verwendet werden, da Titandioxid aufgrund seiner weißen Farbe einen von den optischen Eigenschaften her vorteilhaften Rahmen für ein optoelektronisches Bauelement ermöglicht.
In einer Ausführungsform grenzen die erste und die zweite elektrisch leitfähige Schicht an den Rahmen an. Dadurch kann eine möglichst große Lötfläche an den Seitenflächen des opto- elektronischen Bauelements erreicht werden.
In einer Ausführungsform sind die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht und die zweite elektrisch leitfähige Kontakt¬ schicht über eine ESD-Diode miteinander verbunden. Die ESD- Diode und der Halbleiterchip sind dabei antiparallel geschal¬ tet und die ESD-Diode ist in die elektrisch isolierende
Schicht eingebettet. Die Antiparallelschaltung von Halb¬ leiterchip und ESD-Diode führt zu einem widerstandsfähigeren optoelektronischen Bauelement, da eine entgegen der Durch- lassrichtung des Halbleiterchips an das optoelektronische Bauelement angelegte Spannung über die ESD-Diode abfließen kann und so die Gefahr einer Beschädigung des Halbleiterchips reduziert wird. In einer Ausführungsform ist die erste elektrisch leitfähige Schicht und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht und/oder die Metallschicht über eine Kante des optoelektroni¬ schen Bauelements auf zwei Seiten des optoelektronischen Bau-
elements angeordnet. Eine solche Anordnung führt bei der ers¬ ten und/oder der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht dazu, dass das Bauelement sowohl von den Seitenflächen als auch von der Unterseite aus kontaktiert werden kann. Wird hingegen die Metallschicht über eine Kante des optoelektronischen Bauele¬ ments auf zwei Seiten angeordnet, wird die Montage des opto¬ elektronischen Bauelementes derart, dass verschiedene Ab¬ strahlrichtungen möglich werden, vereinfacht. In einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip zwischen den Kontaktstellen einen Bereich ohne Metallisierung auf. Die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht erstreckt sich in¬ nerhalb der isolierenden Schicht senkrecht unter den Bereich ohne Metallisierung des Halbleiterchips. Dadurch kann die me- chanische Stabilität des optoelektronischen Bauelements wei¬ ter erhöht werden, da der Bereich ohne Metallisierung des Halbleiterchips durch das Metall der ersten elektrisch leit¬ fähigen Kontaktschicht mechanisch unterstützt wird, ohne die elektrische Kontaktierbarkeit des Halbleiterchips zu beein- trächtigen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst die Schritte:
Bereitstellen eines Halbleiterchips, insbesondere eines FlipChips oder eines Oberflächenemitters mit Rückkontak- ten;
Einbetten des Halbleiterchips in eine erste elektrisch isolierende Schicht;
Aufbringen von zwei elektrisch leitfähigen Kontaktschichten auf der ersten isolierenden Schicht derart, dass die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten voneinander isoliert sind und jeweils mit einer elektrischen Kontakt- stelle des Halbleiterchips verbunden sind; und
Aufbringen einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht, welche die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten bedeckt . Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches
Bauelement weist elektrisch leitfähige Kontaktschichten auf, die nicht mit einer Unterseite des optoelektronischen Bauele¬ ments verbunden sind, wodurch die beschriebenen Vorteile des optoelektronischen Bauelements realisiert werden können.
In einer Ausführungsform werden nach dem Einbetten des Halbleiterchips in die erste elektrisch isolierende Schicht die elektrischen Kontaktstellen des Chips durch Abtragen von Material der ersten isolierenden Schicht freigelegt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die erste elektrisch isolie¬ rende Schicht nicht nur als Rahmen um den Halbleiterchip ausgebildet sein soll, sondern sich auch über einen Bereich unterhalb des Halbleiterchips erstrecken soll. In diesem Fall wird durch das Aufbringen der ersten elektrisch isolierenden Schicht eine direkte Kontaktierung der Kontaktstellen des Halbleiterchips verhindert, da diese von der ersten
elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sind. Durch das Abtragen von Material können die Kontaktstellen des Halbleiterchips freigelegt werden, wodurch die Kontaktierung ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte :
- Freilegen der elektrisch leitfähigen Bereiche in Randbe- reichen des optoelektronischen Bauelements; und
- Aufbringen einer Metallisierung der freigelegten
elektrisch leitfähigen Bereiche. Dadurch können Lötflächen auf den Seitenbereichen des optoelektronischen Bauelements erzeugt werden, wodurch eine einfache Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform erfolgt das Freilegen der elektrisch leitfähigen Bereiche in den Randbereichen des optoelektronischen Bauelements mittels eines Sägeschnitts. Der Sägeschnitt wird dabei so ausgeführt, dass das Sägeblatt die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten durchtrennt und somit an dieser Stelle freilegt. Die anschließende Metallisierung ermöglicht eine direkte Kontaktierung dieser freigelegten Stellen der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht.
In einer Ausführungsform wird vor dem Aufbringen der zweiten elektrisch isolierenden Schicht eine ESD-Diode auf der ersten isolierenden Schicht aufgebracht, wobei jeweils ein Anschluss der ESD-Diode mit jeweils einer elektrisch leitfähigen Kon- taktschicht verbunden wird. Dadurch kann ein optoelektronisches Bauelement erzeugt werden, bei dem die ESD-Diode in das Bauelement eingebettet und folglich von außen nicht mehr sichtbar ist. In einer Ausführungsform wird die erste isolierende Schicht vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht aufge- raut . Dies ist vorteilhaft, da dadurch die zweite elektrisch isolierende Schicht besser an der ersten elektrisch isolierenden Schicht haftet und somit das Bauelement mechanisch stabiler wird.
In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip auf einem Substrat angeordnet. Ein weiterer Verfahrensschritt besteht darin, das Substrat nach dem Einbetten des Halbleiterchips in die erste elektrisch isolierende Schicht zu entfernen, insbe¬ sondere durch einen Ätzprozess. Dies ist vorteilhaft, wenn der Halbleiterchip durch das Substrat einfacher verarbeitbar ist, insbesondere einfacher gegriffen werden kann und dadurch einfacher platziert werden kann. Außerdem kann vorgesehen sein, dass durch das Entfernen des Substrats eine Ausnehmung innerhalb des optoelektronischen Bauelements entsteht, die dann mit einem Konversionsmaterial verfüllt werden kann, um
ein optoelektronisches Bauelement mit einem Konversionsele¬ ment zu erhalten.
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 erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel- lung
Figur 1 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element ; Figur 2 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element mit metallisierten Seitenflächen;
Figur 3 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element mit einer Metallschicht an der Unterseite;
Figur 4 eine Seitenansicht eines optoelektronischen Bauele¬ ments mit einer Metallschicht an der Unterseite;
Figur 5 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau- element, bei dem die isolierende Schicht aus zwei Schichten aufgebaut ist;
Figur 6 ein optoelektronisches Bauelement mit einem Kover- sionselement und einer Metallisierung auf den gesamten Sei- tenflächen;
Figur 7 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element mit einer ESD-Diode; Figur 8 einen weiteren Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement mit einer ESD-Diode;
Figur 9 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element, bei dem die elektrisch leitfähigen Schichten über
eine Kante des optoelektronischen Bauelements auf zwei Seiten angeordnet sind;
Figur 10 eine Seitenansicht eines optoelektronischen Bauele- ments, bei dem die Metallschicht über eine Kante auf zwei Seiten angeordnet ist;
Figur 11 eine weitere Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements, bei dem die Metallschicht über eine Kante auf zwei Seiten angeordnet ist;
Figur 12 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau¬ element, bei dem eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht zusätzlich zu der mechanischen Stabilisierung des optoelekt- ronischen Bauelements dient;
Figur 13 den Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des opto¬ elektronischen Bauelements;
Figur 14 ebenfalls den Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements;
Figur 15 den Ablauf eines weiteren Verfahrens zur Herstel¬ lung des optoelektronischen Bauelements mit weiteren Schritten; und
Figur 16 ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, bei dem der Halbleiterchip auf einem Substrat angeordnet war.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 100 mit einer Emissionsseite 101 und einer Unter¬ seite 102. Die Emissionsseite 101 ist dabei gegenüber der Un¬ terseite 102 angeordnet. Ein lichtemittierender Halbleiter- chip 110 ist an die Emissionsseite 101 angrenzend angeordnet, sodass Licht des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 des optoelektronischen Bauelements 100 über die Emissionsseite 101 abgestrahlt werden kann. Außerdem umfasst das optoelekt¬ ronische Bauelement 100 eine isolierende Schicht 120, in die
der lichtemittierende Halbleiterchip 110 eingebettet ist. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 weist zwei elektrische Kontaktstellen auf, eine erste elektrische Kontaktstelle 111 und eine zweite elektrische Kontaktstelle 112. Die elektri- sehen Kontaktstellen 111, 112 sind dabei auf der der Emissionsseite 101 abgewandten Seite des Halbleiterchips 110 ange¬ ordnet. Ebenso ist es denkbar, dass die Kontaktstellen 111, 112 seitlich an dem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 angeordnet sind. Eine erste elektrisch leitfähige Kontakt- schicht 131 ist innerhalb der isolierenden Schicht 120 ange¬ ordnet und mit der ersten Kontaktstelle 111 des lichtemittie¬ renden Halbleiterchips 110 verbunden. Eine zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht 132 ist mit der zweiten Kontakt¬ stelle 112 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110
elektrisch leitfähig verbunden und ebenfalls innerhalb der isolierenden Schicht 120 angeordnet. Die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht 131 ist dabei an eine erste Seiten¬ fläche 103 des optoelektronischen Bauelements 100 geführt, die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht 132 ist dabei an eine zweite Seitenfläche 104 des optoelektronischen Bau¬ elements 100 geführt. Dadurch kann die erste elektrisch leit¬ fähige Kontaktschicht 131 an der ersten Seitenfläche 103 elektrisch kontaktiert werden, die zweite elektrisch leitfä¬ hige Kontaktschicht 132 kann an der zweiten Seitenfläche 104 elektrisch kontaktiert werden. Dadurch kann auch der Halbleiterchip 110 elektrisch kontaktiert werden, wobei dadurch das optoelektronische Bauelement 100 in die Lage versetzt wird, Licht abzugeben. Figur 2 zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein optoelekt¬ ronisches Bauelement 100 mit den Merkmalen des optoelektroni¬ schen Bauelements 100 der Figur 1. Darüber hinaus weist das optoelektronische Bauelement 100 an der ersten Seitenfläche 103 eine erste elektrisch leitfähige Schicht 141 auf. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 141 ist mit der ersten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 131 elektrisch leitend verbunden und vergrößert den Kontaktbereich an der ersten Seitenfläche 103. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 141 ist dabei nicht über die gesamte erste Seitenfläche 103 aus-
gebildet, sondern nur über einen Teilbereich. Auf der zweiten Seitenfläche 104 ist eine zweite elektrisch leitfähige
Schicht 142 angeordnet, die mit der zweiten elektrisch leit¬ fähigen Kontaktschicht 132 elektrisch leitend verbunden ist. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 142 ist dabei über die gesamte zweite Seitenfläche 104 angeordnet, sodass an der zweiten Seitenfläche 104 eine größtmögliche Kontaktierungs- schicht entsteht, die der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 142 entspricht. Es ist ebenso denkbar, auf der ersten Seitenfläche 103 eine erste elektrisch leitfähige Schicht 141 vorzusehen, die genauso ausgestaltet ist wie die zweite elektrisch leitfähige Schicht 142 der Figur 2. Ebenso ist es denkbar, dass auf der zweiten Seitenfläche 104 die zweite elektrisch leitfähige Schicht 142 so ausgestaltet ist wie die erste elektrisch leitfähige Schicht 141 der Figur 2. Auch andere Kombinationen oder Anordnungen der elektrisch leitfähigen Schichten 141, 142 können vorgesehen sein.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 100, das im Wesentlichen dem optoelektronischen Bauelement der Figur 1 entspricht. Zusätzlich ist auf der Un¬ terseite 102 eine Metallschicht 150 angeordnet. Die Metall¬ schicht 150 ist weder mit der ersten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 131 noch mit der zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 132 elektrisch leitend verbunden, sondern von den Kontaktschichten 131, 132 isoliert. Die Metallschicht 150 ist z.B. eingerichtet, mit einem Träger verbunden zu werden. Dies kann beispielsweise über einen Lötprozess erfolgen, wobei in diesem Fall die Metallschicht 150 gut geeignet ist, das Bauelement auf einem Untergrund, beispielsweise einer Leiterplatte oder einem anderen Träger zu verlöten.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht des optoelektronischen Bau¬ elements 100 der Figur 3. Das optoelektronische Bauelement 100 ist in die elektrisch isolierende Schicht 120 eingebet¬ tet, sodass nur die Vorderseite 107 des optoelektronischen Bauelements 100 sichtbar ist. Die Vorderseite 107 besteht ho¬ mogen aus dem Material der elektrisch isolierenden Schicht
120. An der Unterseite 102 ist die Metallschicht 150 angeord¬ net .
Figur 5 zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein optoelekt- ronisches Bauelement 100. Dieses optoelektronische Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Bauelement der Figur 1. Im Unterschied zu Figur 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel die elektrisch isolierende Schicht 120 aus einer ersten Schicht 121 und einer zweiten Schicht 122 aufgebaut. Der Halbleiter- chip 110 ist in die erste Schicht 121 eingebettet. Die erste und die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht 131, 132 grenzen an die erste Schicht 121 an. Die zweite Schicht 122 grenzt an die erste Schicht 121 sowie an die elektrisch leit¬ fähigen Kontaktschichten 131, 132 an. Die elektrisch leitfä- higen Kontaktschichten 131, 132 sind zwischen der ersten
Schicht 121 und der zweiten Schicht 122 angeordnet. Als Mate¬ rialien für die elektrisch isolierende Schicht 120, die erste Schicht 121 und die zweite Schicht 122 kommen Moldmateria- lien, also Kunststoffe, Leiterplattenmaterial oder Folien in- frage. Dabei wird das zu verwendende Material beliebig nach den Anforderungen ausgewählt und es werden auch Materialkombinationen verwendt.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres optoelekt- ronisches Bauelement 100, das die Merkmale der Figur 1 auf¬ weist. Auf der Emissionsseite 101 ist zusätzlich ein Konver¬ sionselement 160 angeordnet, welches einen äußeren Rahmen 161 aufweist. Das Konversionselement 160 grenzt dabei mit einer Unterseite an den lichtemittierenden Halbleiterchip 110 an. Der Rahmen 161 ist auf der elektrisch isolierenden Schicht 120 angeordnet. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 141 erstreckt sich über die gesamte erste Seitenfläche 103, also auch über den Rahmen 161 an der ersten Seitenfläche 103. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 142 erstreckt sich über die gesamte zweite Seitenfläche 104, also auch über den Rah¬ men 161 an der zweiten Seitenfläche 104.
Figur 7 zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 100 mit den Merkmalen der Figur 1. Zu-
sätzlich ist eine ESD-Diode 170 zwischen der ersten leitfähigen Kontaktschicht 131 und der zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 132 angeordnet. Die ESD-Diode 170 ist antipa¬ rallel zum lichtemittierenden Halbleiterchip 110 geschaltet. Dadurch kann bei einer versehentlichen oder absichtlichen
Verpolung der Spannungsversorgung des optoelektronischen Bauelements 100 der Strom über die ESD-Diode 170 abfließen, ohne den lichtemittierenden Halbleiterchip 110 zu beschädigen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein optoelektronisches Bau- element 100 dargestellt, welches eine flächenmäßig kompakte
Bauweise ermöglicht, dies jedoch zu Lasten der Dicke des Bau¬ elements 100.
Figur 8 zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein optpelekt- ronisches Bauelement 100 mit den Merkmalen der Figur 7. Die ESD-Diode ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht un¬ terhalb des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 in der isolierenden Schicht 120 angeordnet, sondern neben dem licht¬ emittierenden Halbleiterchip 110. Durch die Anordnung der ESD-Diode 170 neben dem Halbleiterchip 110 kann die Dicke des Bauelements 100 verringert werden, dafür ist das Bauelement 100 flächenmäßig größer als das Bauelement 100 der Figur 7.
Figur 9 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 100 mit den Merkmalen der Figur 2. Die Unterseite 102 und die erste Sei¬ tenfläche 103 des optoelektronischen Bauelements 100 gehen an einer ersten Kante 105 ineinander über. Die Unterseite 102 und die zweite Seitenfläche 104 gehen an einer zweiten Kante 106 ineinander über. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 141 erstreckt sich von der ersten Seitenfläche 103 über die erste Kante 105 auf die Unterseite 102. Die zweite elektrisch leitfähige Schicht 142 erstreckt sich von der zweiten Seitenfläche 104 über die zweite Kante 106 auf die Unterseite 102. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement 100 sowohl über die erste und zweite Seitenfläche 103, 104 als auch über die Unterseite 102 kontaktiert werden.
Figur 10 zeigt eine Seitenansicht auf die Vorderseite 107 ei¬ nes optoelektronischen Bauelements 100, bei dem sich die Me-
tallschicht 150 von der Unterseite 102 über eine Kante auf die Vorderseite 107 des optoelektronischen Bauelements 100 erstreckt. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement 100 auch mit der Vorderseite 107 nach unten auf einem Träger an- geordnet werden, wodurch eine Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements 100 parallel zum Träger ermöglicht wird .
Figur 11 zeigt eine Seitenansicht auf die erste Seitenfläche 103 des optoelektronischen Bauelements 100 der Figur 10. Die Metallschicht 150 erstreckt sich von der Vorderseite 107 über eine weitere Kante 109 auf die Unterseite 102 und von dort über eine weitere Kante 109 auf die Rückseite 108 des opto¬ elektronischen Bauelements 100. Wird nun das optoelektroni- sehe Bauelement 100 nicht mit der Unterseite 102 nach unten, sondern um 90° gedreht mit der Vorderseite 107 nach unten auf einem Träger angeordnet, so zeigt die Emissionsseite 101 nicht nach oben, sondern nach links, wodurch das Licht des optoelektronischen Bauelements 100 parallel zum Träger abge- strahlt wird. Ebenso ist es denkbar, das optoelektronische Bauelement 100 mit der Rückseite 108 nach unten auf einen Träger zu montieren. Durch das Anordnen der Metallschicht 150 auf der Unterseite 102, der Vorderseite 107 und der Rückseite 108 entsteht ein optoelektronisches Bauelement, das sehr fle- xibel mit verschiedenen Abstrahlrichtungen auf einem Träger montierbar ist. Dadurch, dass die Metallschicht 150 nicht mit dem Halbleiterchip 110 elektrisch leitfähig verbunden ist, muss dabei wenig Rücksicht auf die elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 100 genommen werden.
Figur 12 zeigt einen weiteren Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 100 mit den Merkmalen der Figur 1. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 weist einen Zwischenbereich 113 ohne Metallisierung auf, der zwischen der ersten Kontaktstelle 111 und der zweiten Kontaktstelle 112 angeordnet ist. Im Zwischenbereich 113 kann der Halbleiterchip 110 mechanisch weniger stabil sein. Um die mechanische Stabilität des optoelektronischen Bauelements 100 zu erhöhen, erstreckt sich die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht
131 in der isolierenden Schicht 120 senkrecht unter den Zwischenbereich 113 des Halbleiterchips 110. Zusätzlich ist eine Metallschicht 150 an der Unterseite 102 des optoelektroni¬ schen Bauelements 100 angeordnet. Durch die Anordnung der ersten Kontaktschicht 131 und der Metallschicht 150 unterhalb des Zwischenbereichs 113 des Halbleiterchips 110 wird die me¬ chanische Stabilität des optoelektronischen Bauelements 100 erhöht, da sowohl die erste elektrisch leitfähige Kontakt¬ schicht 131 als auch die Metallschicht 150 den Zwischenbe- reich 113 mechanisch unterstützen.
Die Merkmale der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 12 können vom Fachmann beliebig miteinander kombiniert werden, um eine weitere Ausgestaltung des optoelektronischen Bauele- ments 100 zu erhalten.
Figur 13 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit mehreren Verfahrens¬ schritten. Die Verfahrensschritte sind dabei mit Pfeilen ge- kennzeichnet und der Ablauf des Verfahrens erfolgt von oben nach unten. Es sind jeweils Querschnitte der Zwischenprodukte dargestellt. Zunächst wird ein Halbleiterchip 110 mit einer ersten Kontaktstelle 111 und einer zweiten Kontaktstelle 112 bereitgestellt. Der Halbleiterchip 110 ist dabei insbesondere ein FlipChip oder ein Oberflächenemitter mit Rückkontakten, was bedeutet, dass sich die erste und zweite Kontaktstelle 111, 112 auf der der Lichtemission abgewandten Seite des Halbleiterchips 110 befindet. In einem nächsten Verfahrens¬ schritt wird der Halbleiterchip 110 seitlich in eine erste elektrisch isolierende Schicht 121 eingebettet. Die erste elektrisch isolierende Schicht 121 bedeckt nicht die Unter¬ seite des Halbleiterchips 110. In einem nächsten Verfahrens¬ schritt wird eine erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht 131 so auf die erste elektrisch isolierende Schicht 121 und den Halbleiterchip 110 aufgebracht, dass die erste Kontakt¬ schicht 131 an die erste Kontaktstelle 111 des Halbleiter¬ chips 110 angrenzt. Eine zweite elektrisch leitfähige Kon¬ taktschicht 132 wird so auf die erste elektrisch isolierende Schicht 121 und den Halbleiterchip 110 aufgebracht, dass die
zweite Kontaktschicht 132 an die zweite Kontaktstelle 112 des Halbleiterchips 110 angrenzt. Die Kontaktschichten 131, 132 erstrecken sich bis zu den Seitenflächen 103, 104 des Bauelements 100. In einem letzten Verfahrensschritt wird eine zwei- te elektrisch isolierende Schicht 122 aufgebracht, die die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht 131 und die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht 132 bedeckt.
Figur 14 zeigt ebenfalls den Ablauf des Verfahrens zum Her- stellen eines optoelektronischen Bauelements mit mehreren
Verfahrensschritten der Figur 13. Es sind jeweils Draufsichten von unten auf die Zwischenprodukte dargestellt. Die Ver¬ fahrensschritte sind dabei mit Pfeilen gekennzeichnet und der Ablauf des Verfahrens erfolgt von oben nach unten. Ein Halb- leiterchip 110 mit den Kontaktstellen 111, 112 wird in eine erste elektrisch isolierende Schicht 121 eingebettet. An¬ schließend wird die erste elektrisch leitfähige Kontakt¬ schicht 131 und eine zweite elektrisch leitfähige Kontakt¬ schicht 132 auf die erste isolierende Schicht 121 und den Halbleiterchip 110 aufgebracht. Die erste Kontaktschicht 131 grenzt an die erste Kontaktstelle 111 des Halbleiterchips 110 an. Die erste Kontaktschicht 131 erstreckt sich nur über ei¬ nen Teilbereich der ersten isolierenden Schicht 121 und nicht über die gesamte Breite der isolierenden Schicht 121. Die zweite Kontaktschicht 132 grenzt an die zweite Kontaktstelle 112 des Halbleiterchips 110 an. Die zweite Kontaktschicht 132 erstreckt sich ebenfalls nur über einen Teilbereich der ersten isolierenden Schicht 121. In einem Abschließenden Verfahrensschritt wird die zweite isolierende Schicht 120 aufge- bracht und verdeckt in der Draufsicht von unten die weiteren Merkmale des Bauteils 100. Die Kontaktschichten 131, 132 kön¬ nen in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 12 wie in Figur 14 beschrieben ausgestaltet sein. Es sind aber auch andere Formen der Kontaktschichten 131, 132 denkbar.
Figur 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfah¬ rens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 100, wobei wiederum Querschnitte der Zwischenprodukte darge¬ stellt sind. Zunächst wird ebenfalls ein lichtemittierender
Halbleiterchip 110 mit zwei Kontaktstellen 111, 112 auf der Unterseite bereitgestellt. Die erste isolierende Schicht 121 bedeckt in diesem Ausführungsbeispiel die Unterseite des Halbleiterchips 110, sodass die erste Kontaktstelle 111 und die zweite Kontaktstelle 112 vom Material der ersten isolie¬ renden Schicht 121 bedeckt sind. In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine erste Ausnehmung 123 der ersten isolie¬ renden Schicht 121 im Bereich der ersten Kontaktstelle 111 und eine zweite Ausnehmung 124 im Bereich der zweiten Kon- taktstelle 112 erzeugt. Die Erzeugung der ersten Ausnehmung
123 und der zweiten Ausnehmung 124 erfolgt durch Abtragen der ersten isolierenden Schicht 121, beispielsweise durch Bohren, Ätzen oder durch Aufschmelzen des Materials der ersten isolierenden Schicht 121. Nun wird wiederum die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht 131 und die zweite elektrisch leit¬ fähige Kontaktschicht 132 aufgebracht, die jeweils die elektrischen Kontaktstellen 111, 112 des Halbleiterchips 110 berühren. Die Kontaktschichten 131, 132 sind wiederum seitlich aus dem Bauelement 100 herausgeführt. Anschließend wird eine zweite elektrisch isolierende Schicht 122 aufgebracht, die wiederum die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten 131, 132 bedeckt.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Metallisierung auf die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten 131, 132 in Randbereichen des optoelektronischen Bauelements aufgebracht. Dabei entsteht insbesondere das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbei¬ spiel des optoelektronischen Bauelements 100, die aufgebrachte Metallisierung entspricht dabei den elektrisch leitfähigen Schichten 141, 142 der Fig. 2. In einem Ausführungsbeispiel ist ein Sägeschnitt und/oder ein Schleifprozess vor dem Auf¬ bringen der Metallisierung vorgesehen, mit dem eine definierte Oberfläche der elektrisch leitfähigen Kontaktstellen 131, 132 erzielt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel wird vor dem Aufbringen der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 122 eine ESD-Diode 170 auf der ersten isolierenden Schicht 121 aufgebracht. Je¬ weils ein Anschluss der ESD-Diode 170 wird mit einer
elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 131, 132 verbunden. Dabei soll die Polarisierung der ESD-Diode 170 antiparallel zur Polarisierung des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 sein .
In einem Ausführungsbeispiel wird die erste isolierende
Schicht 121 vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden
Schicht 122 aufgeraut, um die Haftung der zweiten isolierenden Schicht 122 an der ersten isolierenden Schicht 121 zu verbessern. Das Aufrauen kann dabei mittels eines Schleifpro¬ zesses ober aber auch einem anderen Prozess erfolgen.
Figur 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfah¬ rens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 100, wobei wiederum Querschnitte von Zwischenprodukten dargestellt sind. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 ist dabei mit seiner Emissionsseite 101 auf einem Substrat 114 angeordnet, die erste Kontaktstelle 111 und die zweite Kontaktstelle 112 sind dem Substrat 114 abgewandt. Zunächst erfolgt der Aufbau der ersten elektrisch isolierenden Schicht 121, der ersten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 131, der zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 132 und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 122 analog zur Figur 15. Das Substrat 114 ragt dabei aus der ersten elektrisch isolieren- den Schicht 121 hervor. In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein Rahmen 161 um das Substrat 114 erzeugt, wobei der Rahmen 161 an die erste elektrisch isolierende Schicht 121 angrenzt. Die Dicke des Rahmens 161 entspricht dabei der Di¬ cke des Substrats 114. Der Rahmen 161 kann beispielsweise in einem Mold-Prozess erzeugt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Substrat 114 entfernt, sodass eine Aus¬ nehmung 162 innerhalb des Rahmens 161 übrig bleibt. Dieser Verfahrensschritt kann, anders als in der Figur 16 darge¬ stellt, auch schon nach dem Aufbringen der ersten isolieren- den Schicht 121 oder nach weiteren Zwischenschritten durchgeführt werden. Mit einer gestrichelten Linie ist im Bereich der Ausnehmung 162 die vorherige Abmessung des Substrats 114 angedeutet. Die nun entstandene Ausnehmung 162 kann in einem nächsten Verfahrensschritt nun mit einem Konversionselement
160 gefüllt werden, um zum Ausführungsbeispiel der Figur 6 zu gelangen .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Optoelektronisches Bauelement
101 Emissionsseite
102 Unterseite
103 erste Seitenfläche
104 zweite Seitenfläche
105 erste Kante
106 zweite Kante
107 Vorderseite
108 Rückseite
109 weitere Kanten
110 Iichtemittierender Halbleiterchip
111 erste Kontaktstelle
112 zweite Kontaktstelle
113 Zwischenbereich
114 Substrat
120 isolierende Schicht
121 erste Schicht
122 zweite Schicht
123 erste Ausnehmung
124 zweite Ausnehmung
131 erste leitfähige Kontaktschicht
132 zweite leitfähige Kontaktschicht
141 erste elektrisch leitfähige Schicht
142 zweite elektrisch leitfähige Schicht
150 Metallschicht
160 Konversionselement
161 Rahmen
162 Ausnehmung
170 ESD-Diode
Claims
PATENTA S PRÜCHE
Optoelektronisches Bauelement (100) mit einem lichtemit¬ tierenden Halbleiterchip (110), mit einer Emissionsseite
(101) und mit einer Unterseite (102), wobei das opto¬ elektronische Bauelement (100) ausgebildet ist, Licht über die Emissionsseite (101) abzustrahlen, wobei das optoelektronische Bauelement (100) eine isolierende
Schicht (120) aufweist, wobei der lichtemittierende Halb¬ leiterchip (110) in die isolierende Schicht (120) einge¬ bettet ist, wobei der lichtemittierende Halbleiterchip
(110) zwei elektrische Kontaktstellen (111, 112) auf¬ weist, wobei die Kontaktstellen (111, 112) von der Emis¬ sionsseite (101) abgewandt sind, wobei eine erste und ei¬ ne zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht (131, 132) vorgesehen ist, wobei jeweils eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht (131, 132) mit einer Kontaktstelle (111, 112) des Halbleiterchips (110) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten (131, 132) in der isolierenden Schicht (120) angeordnet sind, wobei die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht (131) an eine erste Seitenfläche (103) des optoelektronischen Bauelements (100) angrenzt, und wobei die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht (132) an eine zweite Seitenfläche (104) des optoelektronischen Bauelements (100) angrenzt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wo¬ bei auf der ersten Seitenfläche (103) eine erste
elektrisch leitfähige Schicht (141) angeordnet ist, die mit der ersten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht (131) verbunden ist, und wobei auf der zweiten Seitenflä¬ che (104) eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (142) angeordnet ist, die mit der zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht (132) verbunden ist.
3. Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche mit einer Metallschicht (150) auf
der Unterseite (102), wobei die Metallschicht (150) ins¬ besondere eingerichtet ist, mit einem Träger verbunden zu werden .
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei die isolierende Schicht (120) eine erste und eine zweite Schicht (121, 122) auf¬ weist und die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten (131, 132) zwischen der ersten und der zweiten Schicht (121, 122) angeordnet sind und wobei die erste und/oder die zweite Schicht (121, 122) insbesondere ein Moldmate- rial aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei die isolierende Schicht (120) Leiterplattenmaterial und/oder eine Folie aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bau¬ element (100) ein Konversionselement (160) aufweist, wo¬ bei das Konversionselement (160) an der Emissionsseite
(101) des Bauelements (100) angeordnet ist, wobei ein Rahmen (161) vorgesehen ist, der das Konversionselement
(160) seitlich umgibt, wobei der Rahmen (161) ein weite¬ res isolierendes Material aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 6, rückbezogen auf einen der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (141) und die zweite elektrisch leitfähige Schicht (142) an den Rahmen (161) angrenzen .
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrisch leitfä¬ hige Kontaktschicht (131) und die zweite elektrisch leit¬ fähige Kontaktschicht (132) über eine ESD-Diode (170) miteinander verbunden sind, wobei die ESD-Diode (170) und der lichtemittierende Halbleiterchip (110) antiparallel
geschaltet sind und wobei die ESD-Diode (170) in die elektrisch isolierende Schicht (120) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 2 bis 8, wobei die erste elektrisch leitfähige Schicht (141) und/oder die zweite elektrisch leitfähige Schicht (142) und/oder die Metallschicht (150) über eine Kante (105, 106, 109) des optoelektronischen Bauelements (100) auf zwei Seiten (102, 103, 104, 107, 108) des opto¬ elektronischen Bauelements (100) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei der lichtemittierende Halb¬ leiterchip (100) zwischen den Kontaktstellen (111, 112) einen Zwischenbereich (113) ohne Metallisierung aufweist und wobei die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht (131) sich in der isolierenden Schicht (120) senkrecht unter den Zwischenbereich (113) ohne Metallisierung erstreckt .
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Halbleiterchips, insbesondere ei¬ nes FlipChips oder eines Oberflächenemitters mit Rückkontakten;
Einbetten des Halbleiterchips in eine erste
elektrisch isolierende Schicht;
Aufbringen von zwei elektrisch leitfähigen Kontaktschichten auf der ersten isolierenden Schicht derart, dass die elektrisch leitfähigen Kontaktschichten voneinander isoliert sind und jeweils mit einer elektri¬ schen Kontaktstelle des Halbleiterchips verbunden sind; und
Aufbringen einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht, welche die elektrisch leitfähigen Kontakt¬ schichten bedeckt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei nach dem Einbetten des Halbleiterchips in die erste elektrisch isolierende
Schicht die elektrischen Kontaktstellen des Chips durch Abtragen von Material der ersten isolierenden Schicht freigelegt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, weiter umfassend die Schritte:
- Freilegen der elektrisch leitfähigen Kontaktschichten in Randbereichen des optoelektronischen Bauelements; und
- Aufbringen einer Metallisierung der freigelegten
elektrisch leitfähigen Kontaktstellen. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Freilegen der
elektrisch leitfähigen Kontaktstellen in den Randbereichen des optoelektronischen Bauelements mittels eines Sä¬ geschnitts erfolgt. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei vor dem Aufbringen der zweiten elektrisch isolierenden
Schicht eine ESD-Diode auf der ersten isolierenden
Schicht aufgebracht wird, wobei jeweils ein Anschluss der ESD-Diode mit jeweils einer elektrisch leitfähigen Kon- taktschicht verbunden wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die erste isolierende Schicht vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht aufgeraut wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Halbleiterchip auf einem Substrat angeordnet ist, wobei ein weiterer Verfahrensschritt darin besteht, das Sub¬ strat nach dem Einbetten des Halbleiterchips in die erste elektrisch isolierende Schicht zu entfernen, insbesondere durch einen Ätzprozess.
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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