DE102013212928A1

DE102013212928A1 - Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102013212928A1
Application number: DE102013212928.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandl; Markus Burger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CN105340087A; KR20160029030A; CN105340087B; JP2016523455A; US20160163932A1; WO2015001037A1; US9748450B2; JP6063610B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer auf einer Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten Maskenschicht, zum Bereitstellen eines Trägers mit auf einer Oberfläche des Trägers angeordneten Wänden, die einen Aufnahmebereich seitlich begrenzen, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips im Aufnahmebereich, wobei eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberfläche des Trägers zugewandt wird, zum Auffüllen eines den optoelektronischen Halbleiterchip umgebenden Bereichs des Aufnahmebereichs mit einem optisch reflektierenden Material bis zu einer Höhe, die zwischen der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips und einer Oberseite der Maskenschicht liegt, zum Entfernen der Maskenschicht, um einen Freiraum im optisch reflektierenden Material zu schaffen, und zum Einbringen eines wellenlängenkonvertierenden Materials in den Freiraum.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 1.
Bei optoelektronischen Bauelementen mit optoelektronischen Halbleiterchips, beispielsweise bei Leuchtdioden-Bauelementen mit Leuchtdiodenchips (LED-Chips), ist es bekannt, wellenlängenkonvertierende Elemente auf strahlungsemittierenden Oberseiten der optoelektronischen Halbleiterchips anzuordnen. Derartige wellenlängenkonvertierende Elemente werden auch als Chip Level Converter (CLC) bezeichnet. Das wellenlängenkonvertierende Element dient dabei jeweils dazu, eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren, um elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, einer oder mehrerer anderer Wellenlängen zu erzeugen.
Es ist bekannt, solche wellenlängenkonvertierenden Elemente als gestanzte keramische Plättchen herzustellen. Dieses Verfahren ist allerdings mit hohen Herstellungskosten verbunden. Ebenfalls ist bekannt, wellenlängenkonvertierende Elemente durch Sieb- oder Schablonendruck herzustellen. Die so erhältlichen wellenlängenkonvertierenden Elemente weisen allerdings keine scharf definierten Außenkanten auf.
Es ist bekannt, optoelektronische Halbleiterchips von optoelektronischen Bauelementen in Schichten reflektierender Materialien einzubetten, die bündig mit einer strahlungsemittierenden Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips oder einer Oberseite eines über der strahlungsemittierenden Oberseite angeordneten wellenlängenkonvertierenden Elements abschließen. Durch diese Einbettung lässt sich ein höherer an der Oberseite des optoelektronischen Bauelements emittierter Lichtstrom erzielen. Die Einbettung erfordert allerdings scharf definierte Außenkanten eines eventuellen wellenlängenkonvertierenden Elements des optoelektronischen Bauelements.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer auf einer Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten Maskenschicht, zum Bereitstellen eines Trägers mit auf einer Oberfläche des Trägers angeordneten Wänden, die einen Aufnahmebereich seitlich begrenzen, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips im Aufnahmebereich, wobei eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberfläche des Trägers zugewandt wird, zum Auffüllen eines den optoelektronischen Halbleiterchips umgebenden Bereichs des Aufnahmebereichs mit einem optisch reflektierenden Material bis zu einer Höhe, die zwischen der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips und einer Oberseite der Maskenschicht liegt, zum Entfernen der Maskenschicht, um einen Freiraum im optisch reflektierenden Material zu schaffen, und zum Einbringen eines wellenlängenkonvertierenden Materials in den Freiraum.
Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine kostengünstige Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem wellenlängenkonvertierenden Element, das in eine optisch reflektierende Schicht eingebettet ist. Das wellenlängenkonvertierende Element wird dabei durch das wellenlängenkonvertierende Material gebildet. Die optisch reflektierende Schicht wird durch das optisch reflektierende Material gebildet.
Vorteilhafterweise wird die Größe des wellenlängenkonvertierenden Elements bei der Herstellung nach diesem Verfahren von selbst optimal an die Größe des optoelektronischen Halbleiterchips angepasst. Außerdem wird das wellenlängenkonvertierende Element durch das Verfahren von selbst optimal über dem optoelektronischen Halbleiterchip justiert.
Die Dicke des wellenlängenkonvertierenden Elements lässt sich bei diesem Verfahren vorteilhafterweise über die Dicke der Maskenschicht und die Höhe des in den Aufnahmebereich eingefüllten optisch reflektierenden Materials flexibel einstellen.
Vorteilhafterweise wird das durch das wellenlängenkonvertierende Material gebildete wellenlängenkonvertierende Element bei diesem Verfahren mit scharf definierten Außenkanten hergestellt und mit hoher Genauigkeit in das optisch reflektierende Material eingebettet.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht in dem geringen Materialverwurf, also der geringen Materialverschwendung, was eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Das Verfahren bietet vorteilhafterweise große Freiheiten bei der Wahl des optisch reflektierenden Materials und des wellenlängenkonvertierenden Materials. Insbesondere erfordert das Verfahren keine Verwendung von Klebesilikon, wodurch vorteilhafterweise die mit einer Verwendung von Klebesilikon einhergehenden Nachteile vermieden werden können.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass es eine Kontrolle und eventuelle Nachjustage eines Farborts des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements bereits während der Durchführung des Verfahrens ermöglicht. Dadurch können herstellungsbedingte Farbortschwankungen vorteilhafterweise reduziert oder vermieden werden. Die Kompensation einer festgestellten Farbortabweichung eines hergestellten optoelektronischen Bauelements kann dabei beispielsweise durch Einbringen weiteren wellenlängenkonvertierenden Materials in den Freiraum erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anordnen eines optisch transparenten Vergussmaterials über dem optisch reflektierenden Material und dem wellenlängenkonvertierenden Material. Vorteilhafterweise kann das optisch transparente Vergussmaterial einem mechanischen Schutz des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das optisch transparente Vergussmaterial Silikon auf. Vorteilhafterweise ist das optisch transparente Vergussmaterial dann kostengünstig erhältlich und einfach zu verarbeiten.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das optisch reflektierende Material und/oder das wellenlängenkonvertierende Material Silikon auf. Vorteilhafterweise ist das optisch reflektierende Material und/oder das wellenlängenkonvertierende Material dann kostengünstig erhältlich und einfach zu verarbeiten.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das optisch reflektierende Material TiO₂ auf. Vorteilhafterweise bietet das optisch reflektierende Material dadurch gute optische Reflexionseigenschaften.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Auffüllen des den optoelektronischen Halbleiterchips umgebenden Bereichs des Aufnahmebereichs durch berührungslose Dosierung (Jetten). Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine sehr genaue Dosierung der Menge des in den Aufnahmebereich eingefüllten optisch reflektierenden Materials. Außerdem kann das Auffüllen des Aufnahmebereichs dadurch vorteilhafterweise mit hoher räumlicher Genauigkeit erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das wellenlängenkonvertierende Material einen eingebetteten Leuchtstoff auf. Vorteilhafterweise kann der in das wellenlängenkonvertierende Material eingebettete Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung mit einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Wellenlänge absorbieren und nachfolgend elektromagnetische Strahlung mit einer anderen Wellenlänge emittieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einbringen des wellenlängenkonvertierenden Materials in den Freiraum durch Nadeldosierung (Dispensen). Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine exakt dosierte und räumlich präzise ausgerichtete Einbringung des wellenlängenkonvertierenden Materials in den Freiraum.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen der Maskenschicht durch Herauslösen. Beispielsweise kann das Herauslösen der Maskenschicht durch Herauslösen mit Wasser oder durch Herauslösen mit einer Entwicklerlösung nach einem vorherigen Belichten der Maskenschicht erfolgen.
Falls erforderlich, kann nach dem Herauslösen der Maskenschicht ein zusätzlicher Reinigungsschritt zum Entfernen von Rückständen der Maskenschicht erfolgen. Der zusätzliche Reinigungsschritt kann beispielsweise den Einsatz von Plasma, N₂ oder von Druckluft umfassen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen des optoelektronischen Halbleiterchips Schritte zum Bereitstellen eines Waferverbunds mit mehreren optoelektronischen Halbleiterchips, zum Anordnen einer Maskenschicht auf einer Oberseite des Waferverbunds, und zum Vereinzeln der optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise erfolgt das Anordnen der Maskenschicht auf der Oberseite der optoelektronischen Halbleiterchips dadurch kostengünstig für eine Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips gleichzeitig. Das Aufbringen der Maskenschicht auf den Waferverbund bietet auch den Vorteil, dass die Maskenschicht sich mit hoher Präzision und lateraler Gleichmäßigkeit erzeugen lässt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Maskenschicht unter Verwendung von Polyvinylacetat (PVA) oder einem Photolack hergestellt. Vorteilhafterweise ermöglicht dies ein einfaches Aufbringen und auch ein einfaches Entfernen der Maskenschicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip mit einem auf der Unterseite angeordneten ersten elektrischen Kontaktbereich bereitgestellt. Dabei wird der Träger mit einer im Aufnahmebereich auf der Oberfläche angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche bereitgestellt. Beim Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips im Aufnahmebereich wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich und der ersten Kontaktfläche hergestellt. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dann über die erste Kontaktfläche des Trägers elektrisch kontaktiert werden. Das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktbereich des optoelektronischen Halbleiterchips und der ersten elektrischen Kontaktfläche des Trägers erfordert dabei vorteilhafterweise keine gesonderten Arbeitsgänge. Dadurch ist das Verfahren besonders kostengünstig durchführbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip mit einem auf der Oberseite angeordneten zweiten elektrischen Kontaktbereich bereitgestellt. Dabei wird der Träger mit einer im Aufnahmebereich auf der Oberfläche angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche bereitgestellt. Die Maskenschicht wird dabei im zweiten elektrischen Kontaktbereich des optoelektronischen Halbleiterchips entfernt. Nach dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips im Aufnahmebereich wird eine Drahtbondverbindung zwischen dem zweiten Kontaktbereich und der zweiten Kontaktfläche hergestellt. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dann über die zweite elektrische Kontaktfläche des Trägers elektrisch kontaktiert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit einer Mehrzahl an der Oberfläche angeordneter Aufnahmebereiche bereitgestellt. Das Verfahren umfasst dabei einen weiteren Schritt zum Zerteilen des Trägers, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente zu erhalten. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente. Dadurch können die Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Bauelement vorteilhafterweise stark reduziert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger entlang sich durch die auf der Oberfläche des Trägers angeordneten Wände erstreckender Trennebenen zerteilt. Vorteilhafterweise bilden die auf der Oberseite des Trägers angeordneten Wände dann Teile der Gehäuse der durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelemente.
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 Darstellung:
1 einen Schnitt durch eine Mehrzahl in einem Waferverbund angeordneter optoelektronischer Halbleiterchips;
2 den Waferverbund mit einer auf einer Oberseite angeordneten Maskenschicht;
3 die optoelektronischen Halbleiterchips nach Auflösen des Waferverbunds;
4 einen Schnitt durch einen Träger mit in Aufnahmebereichen angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
5 einen Schnitt durch den Träger nach einem Einfüllen eines optisch reflektierenden Materials in die Aufnahmebereiche;
6 einen Schnitt durch den Träger nach einem Entfernen der auf den optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten Maskenschichten;
7 einen Schnitt durch den Träger nach einem Einfüllen eines wellenlängenkonvertierenden Materials in durch das Entfernen der Maskenschicht entstandene Freiräume; und
8 einen Schnitt durch den Träger nach einem Einfüllen eines Vergussmaterials in die Aufnahmebereiche.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Waferverbunds 150 mit einer Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips 100. Der Waferverbund 150 ist als flache Scheibe (Wafer) ausgebildet, in der die optoelektronischen Halbleiterchips 100 in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet sind, beispielsweise in einer zweidimensionalen Matrixanordnung. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Die Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 bilden gemeinsam eine Oberseite des Waferverbunds 150. Die Unterseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 bilden gemeinsam eine Unterseite des Waferverbunds 150.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispielsweise Leuchtdiodenchips (LED-Chips) sein. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispielsweise Leuchtdiodenchips sein, die dazu vorgesehen sind, elektromagnetische Strahlung (sichtbares Licht) mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich zu emittieren. Die Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 bilden dabei Strahlungsemissionsflächen der optoelektronischen Halbleiterchips, durch die im Betrieb der optoelektronischen Halbleiterchips 100 elektromagnetische Strahlung emittiert wird.
2 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Waferverbunds 150 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Auf der durch die Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 gebildeten Oberseite des Waferverbunds 150 ist eine Maskenschicht 200 aufgebracht worden. Die Maskenschicht 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 auf. Die Unterseite 202 der Maskenschicht 200 steht mit den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 des Waferverbunds 150 in Kontakt.
Die Maskenschicht 200 kann beispielsweise Polyvinylacetat (PVA) oder einen Photolack aufweisen. Die Maskenschicht 200 kann beispielsweise durch Aufschleudern (Spin-Coating), Aufsprühen oder Auflaminieren einer Photolackfolie auf der Oberseite des Waferverbunds 150 angeordnet worden sein. Die Maskenschicht 200 kann auch unter Verwendung einer Photomaske auf der Oberseite des Waferverbunds angeordnet worden sein. Die Dicke der Maskenschicht 200 zwischen ihrer Oberseite 201 und ihrer Unterseite 202 ist bevorzugt über die gesamte Fläche des Waferverbunds 150 möglichst konstant und kann beispielsweise zwischen einigen µm und einigen mm liegen.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind durch Zerteilen des Waferverbunds 150 vereinzelt worden. Dabei ist auch die auf der Oberseite des Waferverbunds 150 angeordnete Maskenschicht 200 zerteilt worden. Auf der Oberseite 101 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist ein Teil der Maskenschicht 200 angeordnet. Die auf den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Teile der Maskenschicht 200 weisen dabei jeweils im Wesentlichen dieselben lateralen Abmessungen wie die Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 auf. Die sich zwischen der Oberseite 201 und der Unterseite 202 jedes Teils der Maskenschicht 200 erstreckenden Seitenflanken sind mit hoher Genauigkeit senkrecht zur Oberseite 101 des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips 100 orientiert.
An der Unterseite 102 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind jeweils ein erster elektrischer Kontaktbereich 110 und ein zweiter elektrischer Kontaktbereich 120 ausgebildet, die dazu dienen, den optoelektronischen Halbleiterchip 100 elektrisch zu kontaktieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispielsweise als Flipchips ausgebildet sein.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Trägers 300. Der Träger 300 ist als im Wesentlichen ebene Scheibe mit einer Oberfläche 301 ausgebildet. Der Träger 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall. Der Träger 300 kann auch als Leiterrahmen oder Leadframe bezeichnet werden.
Auf der Oberfläche 301 des Trägers 300 sind Wände 320 angeordnet, die Aufnahmebereiche 330 seitlich umgrenzen. Die Wände 320 bilden auf der Oberfläche 301 des Trägers 300 ein zweidimensionales Gitter. In den Aufnahmebereichen 330 ist die Oberfläche 301 des Trägers 300 jeweils zugänglich.
Die Oberfläche 301 des Trägers 300 kann in lateraler Richtung beispielsweise eine Rechteckform oder eine Kreisscheibenform aufweisen. Die einzelnen Aufnahmebereiche 330 an der Oberfläche 301 des Trägers 300 weisen in lateraler Richtung bevorzugt eine Rechteckform auf.
In jedem Aufnahmebereich 330 ist der Träger 300 durch jeweils einen in den Träger 300 eingebetteten Isolator 315 in einen ersten elektrisch leitenden Abschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Abschnitt unterteilt, die eine erste elektrische Kontaktfläche 310 und eine zweite elektrische Kontaktfläche 311 bilden. Die erste elektrische Kontaktfläche 310 und die zweite elektrische Kontaktfläche 311 jedes Aufnahmebereichs 330 sind jeweils elektrisch gegeneinander isoliert. Anstelle des Isolators 315 könnte jeweils auch ein Spalt in dem Träger 300 vorgesehen sein.
Die Wände 320 können beispielsweise ein hochgefülltes Epoxid-Harz, ein hochgefülltes Silikon oder ein anderes hochgefülltes Material aufweisen. Die Wände 320 können beispielsweise durch Spritzpressen (Transfer Molding) hergestellt sein.
In jedem Aufnahmebereich 330 an der Oberfläche 301 des Trägers 300 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 100 angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind jeweils so angeordnet, dass die Unterseite 102 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 der Oberfläche 301 des Trägers 300 zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht.
Dabei steht bei jedem optoelektronischen Halbleiterchip 100 der erste elektrische Kontaktbereich 110 in elektrisch leitender Verbindung zur ersten elektrischen Kontaktfläche 310 an der Oberfläche 301 des Trägers 300 im jeweiligen Aufnahmebereich 330. Der zweite elektrische Kontaktbereich 120 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 steht in elektrisch leitender Verbindung zur zweiten elektrischen Kontaktfläche 311 des jeweiligen Aufnahmebereichs 330 an der Oberfläche 301 des Trägers 300.
Die Oberseiten 101 der in den Aufnahmebereichen 330 des Trägers 300 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die auf den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Maskenschichten 200 weisen von der Oberfläche 301 des Trägers 300 fort.
In lateraler Richtung weisen die Aufnahmebereiche 330 des Trägers 300 jeweils eine größere Fläche als die Oberseiten 101 der in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind bevorzugt jeweils etwa mittig zentriert in den Aufnahmebereichen 330 angeordnet. Dadurch wird jeder optoelektronische Halbleiterchip 100 in seinem jeweiligen Aufnahmebereich 330 von einem umgebenden Bereich 335 des Aufnahmebereichs 330 umgeben. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind somit in zur Oberfläche 301 des Trägers 300 parallele laterale Richtungen von den den jeweiligen Aufnahmebereich 330 umgrenzenden Wänden 320 beabstandet.
5 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 300 mit den in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. In die die optoelektronischen Halbleiterchips 100 umgebenden Bereiche 335 der Aufnahmebereiche 330 an der Oberfläche 301 des Trägers 300 ist ein optisch reflektierendes Material 400 eingebracht worden.
Das optisch reflektierende Material 400 kann beispielsweise durch berührungslose Dosierung (Jetting) in die umgebenden Bereiche 335 eingebracht worden sein. Das optisch reflektierende Material 400 kann ein im Wesentlichen optisch transparentes Matrixmaterial aufweisen, in das optisch reflektierende Partikel eingebettet sind. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon aufweisen. Die optisch reflektierenden Partikel des optisch reflektierenden Materials 400 können beispielsweise TiO₂ aufweisen.
Das optisch reflektierende Material 400 ist bis zu einer Höhe 410 in die die optoelektronischen Halbleiterchips 100 umgebenden Bereiche 335 der Aufnahmebereiche 330 eingefüllt worden. Die Höhe 410 bemisst sich von der Oberfläche 301 des Trägers 300 bis zur Oberkante des optisch reflektierenden Materials 400. Die Höhe 410 ist bevorzugt so gewählt, dass das in die umgebenden Bereiche 335 eingefüllte optisch reflektierende Material 400 etwa bündig mit der Oberseite 201 der Maskenschicht 200 an der Oberseite 101 des im jeweiligen Aufnahmebereich 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 abschließt. Die Höhe 410 des in die die optoelektronischen Halbleiterchips 100 umgebenden Bereiche 335 der Aufnahmebereiche 330 eingefüllten optisch reflektierenden Materials 400 kann jedoch auch etwas geringer gewählt sein, sodass eine Oberkante des optisch reflektierendes Materials 400 in jedem Aufnahmebereich 330 etwas unterhalb der Oberseite 201 der Maskenschicht 200 des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet ist. In jedem Fall ist die Höhe 410 aber größer als die Dicke der optoelektronischen Halbleiterchips 100 zwischen deren Oberseiten 101 und deren Unterseiten 102. Die Oberseiten 201 der Maskenschichten 200 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 verbleiben in jedem Fall unbedeckt durch das optisch reflektierende Material 400.
6 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 300 mit den in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Die an den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Abschnitte der Maskenschicht 200 sind entfernt worden. Das Entfernen der Maskenschicht 200 kann beispielsweise durch Herauslösen der Maskenschicht 200 erfolgt sein. Hierzu kann beispielsweise Wasser oder eine Entwicklerflüssigkeit verwendet worden sein. Die Maskenschicht 200 kann zuvor auch belichtet worden sein.
Durch das Entfernen der an den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Abschnitte der Maskenschicht 200 sind über den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 Freiräume 210 in dem in den Aufnahmebereichen 330 des Trägers 300 angeordneten optisch reflektierenden Material 400 entstanden. Dabei ist jeweils ein Freiraum 210 über der Oberseite 101 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet. Die Position und Form jedes Freiraums 210 entspricht mit hoher Genauigkeit der Form und Position des zuvor im jeweiligen Bereich angeordneten Abschnitts der Maskenschicht 200. Dadurch sind die Freiräume 210 sehr genau an den Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet. Das jeden Freiraum 210 umgrenzende optisch reflektierende Material 400 weist an der Grenze des jeweiligen Freiraums 210 jeweils eine scharf definierte Kante auf.
7 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 300 mit den in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 6 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. In die Freiräume 210 im in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optisch reflektierenden Material 400 ist ein wellenlängenkonvertierendes Material 500 eingebracht worden. Das wellenlängenkonvertierende Material 500 kann beispielsweise durch Nadeldosierung (Dispensing) in die Freiräume 210 eingebracht worden sein. In jeden Freiraum 210 wurde eine Menge des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 eingebracht, die den jeweiligen Freiraum 210 im Wesentlichen vollständig ausfüllt.
Das in den Freiräumen 210 im optisch reflektierenden Material 400 der Aufnahmebereich 300 angeordnete wellenlängenkonvertierende Material 500 bildet jeweils weitgehend flache Plättchen mit einer Oberseite 501 und einer der Oberseite 501 gegenüberliegenden Unterseite 502. Die Unterseite 502 des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 ist dabei auf der Oberseite 101 des im jeweiligen Aufnahmebereich 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet. Die Oberseite 501 des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 schließt etwa bündig mit der Oberseite des im jeweiligen Aufnahmebereich 330 angeordneten optisch reflektierenden Materials 400 ab. Die Dicke des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 in jedem Aufnahmebereich 330 zwischen seiner Oberseite 501 und seiner Unterseite 502 ergibt sich dadurch aus der Dicke des zuvor an der Oberseite 101 des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Teils der Maskenschicht 200 und der Höhe 410 des in den den optoelektronischen Halbleiterchip 100 umgebenden Bereich 335 des Aufnahmebereichs 330 eingefüllten optisch reflektierenden Materials 400. An der Oberseite 501 des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 kann sich allerdings ein gewisser Meniskus ausbilden.
Die durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 gebildeten Plättchen weisen vorteilhafterweise eine durch die Freiräume 210 vorgegebene, genau definierte Form auf. Insbesondere können die durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 gebildeten Plättchen scharfe Außenkanten aufweisen.
Das wellenlängenkonvertierende Material 500 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge zu emittieren. Das wellenlängenkonvertierende Material 500 ist dadurch ausgebildet, eine Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung zu konvertieren. Insbesondere ist das wellenlängenkonvertierende Material 500 ausgebildet, eine Wellenlänge von durch die optoelektronischen Halbleiterchips 100 emittierter elektromagnetischer Strahlung zu konvertieren. Beispielsweise kann das wellenlängenkonvertierende Material 500 ausgebildet sein, von den optoelektronischen Halbleiterchips 100 emittiertes Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich in weißes Licht zu konvertieren.
Das wellenlängenkonvertierende Material 500 kann ein optisch im Wesentlichen transparentes Matrixmaterial und einen eingebetteten Leuchtstoff aufweisen. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon aufweisen. Der Leuchtstoff des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 kann beispielsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 kann auch Quantenpunkte aufweisen.
Der Leuchtstoff kann mit homogener räumlicher Verteilung in das Matrixmaterial wellenlängenkonvertierenden Materials 500 eingebettet sein. Der Leuchtstoff kann im wellenlängenkonvertierenden Material 500 aber auch derart sedimentiert sein, dass Leuchtstoff hauptsächlich nahe der Oberseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet ist. In diesem Fall kann der Leuchtstoff des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 zur Entwärmung der optoelektronischen Halbleiterchips 100 dienen.
8 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 300 und der in den Aufnahmebereichen 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. In den Aufnahmebereichen 330 ist ein Vergussmaterial 600 angeordnet worden.
In jedem Aufnahmebereich 330 des Trägers 300 ist das Vergussmaterial 600 oberhalb der Oberseite 501 des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 und der Oberseite des optisch reflektierenden Materials 400 angeordnet worden. Das Vergussmaterial 600 kann beispielsweise Silikon aufweisen. Das Vergussmaterial 600 dient dem mechanischen Schutz des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 und des optisch reflektierenden Materials 400. Das Vergussmaterial 600 kann auch eine Strahlformung des Lichts bewirken, das von dem im jeweiligen Aufnahmebereich 330 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip 100 emittiert und durch das jeweilige wellenlängenkonvertierende Material 500 konvertiert wurde. Das Vergussmaterial 600 kann aber auch entfallen.
In einem nachfolgenden Prozessschritt kann der Träger 300 entlang senkrecht zur Oberfläche 301 des Trägers 300 orientierter und sich durch die Wände 320 erstreckender Trennebenen 340 zerteilt werden, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 10 zu erhalten. Jedes so erhältliche optoelektronische Bauelement 10 umfasst einen Abschnitt des Trägers 300 mit einem Aufnahmebereich 330. Der Aufnahmebereich 330 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 wird durch Abschnitte der Wände 320 seitlich begrenzt. Im Aufnahmebereich 330 jedes optoelektronischen Bauelements 10 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 100 angeordnet. Über der Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist das durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 gebildete Plättchen mit der Oberseite 501 und der Unterseite 502 angeordnet, wobei die Unterseite 502 des durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 gebildete Plättchens an der Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 anliegt. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 und das durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 gebildete Plättchen sind gemeinsam von dem optisch reflektierenden Material 400 umgeben, das den den optoelektronischen Halbleiterchip 100 und das wellenlängenkonvertierende Material 500 umgebenden Bereich 335 des Aufnahmebereichs 330 ausfüllt und dessen Oberseite im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 501 des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 abschließt.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: optoelektronisches Baulement
100: optoelektronischer Halbleiterchip
101: Oberseite
102: Unterseite
110: erster elektrischer Kontaktbereich
120: zweiter elektrischer Kontaktbereich
150: Waferverbund
200: Maskenschicht
201: Oberseite
202: Unterseite
210: Freiraum
300: Träger
301: Oberfläche
310: erste elektrische Kontaktfläche
311: zweite elektrische Kontaktfläche
315: Isolator
320: Wand
330: Aufnahmebereich
335: umgebender Bereich
340: Trennebene
400: optisch reflektierendes Material
410: Höhe
500: wellenlängenkonvertierendes Material
501: Oberseite
502: Unterseite
600: Vergussmaterial

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Baulements (10) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (100) mit einer auf einer Oberseite (101) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) angeordneten Maskenschicht (200); – Bereitstellen eines Trägers (300) mit auf einer Oberfläche (301) des Trägers (300) angeordneten Wänden (320), die einen Aufnahmebereich (330) seitlich begrenzen; – Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) im Aufnahmebereich (330), wobei eine Unterseite (102) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) der Oberfläche (301) des Trägers (300) zugewandt wird; – Auffüllen eines den optoelektronischen Halbleiterchip (100) umgebenden Bereichs (335) des Aufnahmebereichs (330) mit einem optisch reflektierenden Material (400) bis zu einer Höhe (410), die zwischen der Oberseite (101) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) und einer Oberseite (201) der Maskenschicht (200) liegt; – Entfernen der Maskenschicht (200), um einen Freiraum (210) im optisch reflektierenden Material (400) zu schaffen; – Einbringen eines wellenlängenkonvertierenden Materials (500) in den Freiraum (210).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anordnen eines optisch transparenten Vergussmaterials (600) über dem optisch reflektierenden Material (400) und dem wellenlängenkonvertierenden Material (500).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das optisch transparente Vergussmaterial (600) Silikon aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optisch reflektierende Material (400) und/oder das wellenlängenkonvertierende Material (500) Silikon aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optisch reflektierende Material (400) TiO₂ aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auffüllen des den optoelektronischen Halbleiterchip (100) umgebenden Bereichs (335) des Aufnahmebereichs (330) durch berührungslose Dosierung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wellenlängenkonvertierende Material (500) einen eingebetteten Leuchtstoff aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbringen des wellenlängenkonvertierenden Materials (500) in den Freiraum (210) durch Nadeldosierung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen der Maskenschicht (200) durch Herauslösen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Waferverbunds (150) mit mehreren optoelektronischen Halbleiterchips (100); – Anordnen einer Maskenschicht (200) auf einer Oberseite des Waferverbunds (150); – Vereinzeln der optoelektronischen Halbleiterchips (100).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Maskenschicht (200) unter Verwendung von Polyvinylacetat oder einem Photolack hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) mit einem auf der Unterseite (102) angeordneten ersten elektrischen Kontaktbereich (110) bereitgestellt wird, wobei der Träger (300) mit einer im Aufnahmebereich (330) auf der Oberfläche (301) angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche (310) bereitgestellt wird, wobei beim Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) im Aufnahmebereich (330) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich (110) und der ersten Kontaktfläche (310) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) mit einem auf der Oberseite (101) angeordneten zweiten elektrischen Kontaktbereich bereitgestellt wird, wobei der Träger (300) mit einer im Aufnahmebereich (330) auf der Oberfläche (301) angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche bereitgestellt wird, wobei die Maskenschicht (200) im zweiten elektrischen Kontaktbereich entfernt wird, wobei eine Drahtbondverbindung zwischen dem zweiten Kontaktbereich und der zweiten Kontaktfläche hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (300) mit einer Mehrzahl an der Oberfläche (301) angeordneter Aufnahmebereiche (330) bereitgestellt wird, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Zerteilen des Trägers (300), um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente (10) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Träger (300) entlang sich durch die auf der Oberfläche (301) des Trägers (300) angeordneten Wände (320) erstreckender Trennebenen (340) zerteilt wird.