DE102015119343B4 - Anordnung mit einem Träger aus einem Glasmaterial und einem optoelektronischen Halbleiterbauteil und Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung - Google Patents

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Abstract

Anordnung mit einem Träger (1) aus einem Glasmaterial, mit wenigstens einer Ausnehmung (4), wobei in der wenigstens einen Ausnehmung (4) des Trägers (1) wenigstens ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (3) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Fläche des Halbleiterbauteils (3) über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden ist, wobei das Halbleiterbauteil (3) Kontaktpads (15,16) aufweist, wobei Leiterbahnen (10,11) auf dem Träger (1) und dem Halbleiterbauteil (3) angeordnet sind und mit den Kontaktpads (15,16) verbunden sind, wobei die Leiterbahnen (10,11) in eine Oberfläche (2) des Trägers (1) gesintert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Träger aus einem Glasmaterial mit einem optoelektronischen Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem Träger aus einem Glasmaterial und einem optoelektronischen Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 15.
  • Aus DE 10 2014 100584 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen Halbleiterbauteilen und ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bekannt, wobei das optoelektronische Halbleiterbauteil auf einem Glasträger angeordnet ist oder in einer Ausnehmung des Glasträgers angeordnet ist. Das Halbleiterbauteil ist über ein Füllmedium beispielsweise aus Silikon mit dem Glasträger mechanisch verbunden.
  • Aus WO 2006/117 710 A1 ist eine Anordnung mit einem Träger aus einem Glasmaterial bekannt, mit wenigstens einer Ausnehmung, wobei in der Ausnehmung des Trägers ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angeordnet ist. Eine Fläche des Halbleiterbauteils ist über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung mit einem Träger aus einem Glasmaterial und einem mit dem Träger verbundenen optoelektronischen Halbleiterbauteil bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus einem Träger aus einem Glasmaterial und einem optoelektronischen Halbleiterbauteil bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
  • Weitere Ausführungsformen der Anordnung des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass eine sichere und langzeitstabile Verbindung zwischen dem Träger aus Glasmaterial und dem Halbleiterbauteil erreicht wird. Insbesondere ist die Verbindung alterungsunempfindlich gegenüber Wärme und Licht. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass das Halbleiterbauteil über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden ist. Auf diese Weise wird für die Ausbildung der mechanischen Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterbauteil auf organische Stoffe verzichtet.
  • Das Halbleiterbauteil weist elektrische Kontakte auf, wobei Leiterbahnen auf dem Halbleiterbauteil und auf dem Träger angeordnet sind, die zu den elektrischen Kontakten des Halbleiterbauteils geführt sind. Dadurch ist eine erhöhte Flexibilität bei der Anordnung der Leiterbahnen gegeben.
  • Die Leiterbahnen sind in eine Oberseite des Trägers gesintert. Auf diese Weise wird eine stabile Befestigung der Leiterbahnen mit dem Träger erreicht. Insbesondere kann das Sintern der Leiterbahnen mit einem Abkühlen des Trägers während des Herstellungsverfahrens kombiniert werden kann. Somit kann die zur Verbindung des Trägers mit dem Halbleiterbauteil erforderliche hohe Temperatur des Trägers gleichzeitig für die Ausbildung der Leiterbahnen, insbesondere zur Ausbildung von metallischen Leiterbahnen genutzt werden.
  • In einer Ausführungsform ist wenigstens eine Frontseite des Halbleiterbauteils über die Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden. Durch die Verbindung über die Frontseite ist eine großflächige Ankopplung zwischen dem Halbleiterbauteil und dem Träger erreicht. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch weitere Seiten des Halbleiterbauteils mit einer Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden sein. Die Frontseite kann die Seite sein, über die elektromagnetische Strahlung vom Halbleiterbauteil abgegeben oder aufgenommen wird. Das optoelektronische Halbleiterbauteil kann als Leuchtchip oder als Sensorchip ausgebildet sein. Der Leuchtchip kann als Leuchtdiode oder als Laserdiode ausgebildet sein. Der Sensorchip kann ausgebildet sein, um elektromagnetische Strahlung zu empfangen. Insbesondere kann der Sensorchip als optischer Sensor oder als Solarzelle ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Seitenfläche des Halbleiterbauteils mit dem Träger über eine Schmelzfläche aus Glas verbunden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann eine Verbindung nur über eine Seitenfläche für eine sichere Befestigung des Halbleiterbauteils am Träger ausreichen. Weiterhin können abhängig von der gewählten Ausführungsform mehrere Seitenflächen, insbesondere alle Seitenflächen des Halbleiterbauteils über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden sein. Zudem kann zusätzlich zu den Seitenflächen auch eine Frontseite des Halbleiterbauteils mit dem Träger über eine Schmelzfläche aus Glas verbunden sein. Zudem können zusätzlich zu den Seitenflächen auch beide Frontseiten des Halbleiterbauteils mit dem Träger über eine Schmelzfläche aus Glas verbunden sein. Die elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauteils ist dann über Durchführungen durch den Träger zum Halbleiterbauteil geführt.
  • Bei der Ausbildungsform, bei der das Halbleiterbauteil über wenigstens eine Seitenfläche mit dem Träger verbunden ist, kann die Frontseite des Halbleiterbauteils frei von dem Träger angeordnet sein, wobei das Halbleiterbauteil in einer durchgehenden Ausnehmung des Trägers angeordnet ist und seitlich mit dem Träger verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform ist die Schmelzfläche aus dem gleichen Glasmaterial wie der Träger gebildet. Somit kann durch eine Erwärmung des Trägers und eine Kontaktierung des Halbleiterbauteils mit dem Träger die Schmelzfläche zwischen dem Träger und dem Halbleiterbauteil ausgebildet werden. Damit ist die Schmelzfläche stoffeinheitlich aus dem gleichen Material wie der Träger gebildet. Dadurch wird eine sichere und langzeitstabile Befestigung des Halbleiterbauteils mit dem Träger ermöglicht. Weiterhin werden dadurch optoelektronische Eigenschaften des Trägers auch im Bereich der Schmelzfläche ohne wesentliche Änderung beibehalten. Insbesondere ist ein Brechungsindex des Glasmaterials des Trägers auch im Wesentlichen im Bereich der Schmelzfläche erhalten. Somit kann eine definierte Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung im Übergangsbereich zwischen dem Halbleiterbauteil und dem Träger erreicht werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das optoelektronische Halbleiterbauteil als Leuchtchip, insbesondere als Leuchtdiode oder als Laserdiode ausgebildet ist. Auch bei der Ausbildung des Halbleiterbauteils in Form eines Sensors ist diese Eigenschaft von Vorteil.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Schmelzfläche aus einem Glasmaterial gebildet, das für den Verbindungsvorgang zwischen dem Träger und dem Halbleiterbauteil angeordnet wird. Das Glasmaterial kann im Wesentlichen eine ähnliche oder gleiche Zusammensetzung wie das Glasmaterial des Trägers aufweisen. Weiterhin kann jedoch auch das Glasmaterial für die Ausbildung der Schmelzfläche eine andere Zusammensetzung als das Glasmaterial des Trägers aufweisen. Somit kann eine individuelle Anpassung der mechanischen, chemischen und/oder optischen Eigenschaften der Schmelzfläche unabhängig vom Glasmaterial des Trägers festgelegt werden. Dadurch werden eine erhöhte Flexibilität und insbesondere eine optimierte Ausbildung der Schmelzfläche ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann Konversionsmaterial in der Schmelzfläche angeordnet sein. Somit kann eine vom optoelektronischen Bauelement ausgesendete elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise zu einer anderen Wellenlänge verschoben werden. Die Anordnung des Konversionsmaterials in der Schmelzfläche ermöglicht einen kompakten und einfachen Aufbau der Anordnung.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil wenigstens teilweise ein Material auf, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Insbesondere kann das Halbleiterbauteil als Leuchtchip ausgebildet sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Leuchtchip ein Material aufweist, das durchlässig für die vom Leuchtchip ausgesendete elektromagnetische Strahlung ist. Beispielsweise kann der Leuchtchip ein Saphirmaterial aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann der Leuchtchip in alle Richtungen abstrahlen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausnehmung in Form eines durch den Träger gehenden Loches ausgebildet, wobei eine Frontseite des Halbleiterbauteils einer offenen Fläche der Ausnehmung zugeordnet ist. Auf diese Weise muss eine vom Halbleiterbauteil aufgenommene oder abgegebene elektromagnetische Strahlung nicht durch das Glasmaterial des Trägers gehen. Somit kann eine Empfangscharakteristik und/oder eine Abstrahlcharakteristik des Halbleiterbauteils in der beschriebenen Anordnung verbessert oder verändert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Träger mit jeweils einem Halbleiterbauteil übereinander angeordnet. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Halbleiterbauteil aus einem Leuchtchip ausgebildet ist. Somit kann bei einer geringen flächigen Ausbildung eine hohe Leuchtdichte durch die in der Höhe versetzten und seitlich versetzten Leuchtchips erreicht werden. Zudem können beim dieser Ausführung in den Trägern Leuchtchips angeordnet sein, die verschiedene Wellenlängen emittieren. Beispielsweise können Leuchtchips vorgesehen sein, die blaues Licht, rotes Licht und grünes Licht emittieren. Insbesondere können Leuchtchips mit verschiedenen Wellenlängen vorgesehen sein, um ein Mischlicht mit einer gewünschten Farbe zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Leuchtchip, der blaues Licht erzeugt, ein Leuchtchip, der rotes Licht erzeugt, und ein Leuchtchip, der grünes Licht erzeugt, im Träger vorgesehen sein, um weißes Mischlicht zu erzeugen. Zudem können auch Leuchtchips im Träger angeordnet sein, die Infrarotlicht oder UV-Licht erzeugen. Bei der Erzeugung von UV-Licht weist der Träger aus Glasmaterial den Vorteil auf, dass der Träger langzeitstabil für UV-Licht ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Träger Elemente zum Beeinflussen der Strahlung, insbesondere Spiegelflächen, Farbpartikel und/oder strahlungsführende Strukturen aufweisen. Dadurch wird ein kompaktes Bauteil mit den zusätzlichen Funktionen bereitgestellt.
  • In einer weiteren Ausführung weist der Träger ein poröses erstes Glasmaterial auf, in das wenigstens angrenzend an das Halbleiterbauteil ein niedriger schmelzendes zweites Glasmaterial eingebracht, insbesondere infiltriert ist. Das erste Glasmaterial weist einen höheren Schmelzpunkt als das zweite Glasmaterial auf. Zudem kann das erste Glasmaterial in Form einer Glasfritte ausgebildet sein, in die das zweite Glasmaterial infiltriert ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Träger aus dem porösen ersten Glasmaterial bestehen, wobei in den gesamten Träger das zweite Glasmaterial eingebracht ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Seitenfläche des Trägers angrenzend an die Oberfläche geneigt angeordnet. Diese Seitenfläche kann beispielsweise für eine optische Kontrolle einer Lotverbindung verwendet werden. Wird auf die Oberfläche der Anordnung ein Bauteil mit einem Kontakt über eine Lotverbindung angebracht, so wird überflüssiges Lot seitlich auf die geneigte Seitenfläche gedrückt. Das Vorhandensein von Lot auf der geneigten Fläche kann beispielsweise mit einer optischen Kontrolle zur Überprüfung einer korrekt ausgeführten Lotverbindung verwendet werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Halbleiterbauteil über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger verbunden wird. Auf diese Weise kann für die Ausbildung der Verbindungsfläche auf organisches Material verzichtet werden. Dadurch ist eine erhöhte Stabilität gegenüber elektromagnetischer Strahlung und/oder Wärme gegeben.
  • Nach dem Anordnen des Substrates in der Ausnehmung des Trägers wird das optoelektronische Halbleiterbauteil auf dem Substrat hergestellt, wobei insbesondere eine aktive Zone zum Empfangen und/oder zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung auf dem Träger angrenzend an die Ausnehmung ausgebildet wird. Die aktive Zone wird insbesondere als Epitaxieschicht ausgebildet, wobei die Epitaxieschicht auf dem Substrat und auf dem Träger im Wesentlichen mit der gleichen Struktur ausgebildet wird. Auf diese Weise kann eine Nahordnung eines strukturierten Substrates, insbesondere eines strukturierten Saphirsubstrates in eine Fernordnung der aktiven Zone auf dem Träger übertragen werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann sich die Epitaxieschicht mit der gleichen Struktur wie auf dem Substrat wenigstens einige µm oder einige mm oder mehr seitlicher Richtung weg von der Ausnehmung auf dem Träger ausbilden. Somit kann eine aktive Zone auch seitlich neben der Ausnehmung auf dem Träger ausgebildet werden.
  • In einer Ausführungsform kann das Substrat für das Halbleiterbauteil oder das Halbleiterbauteil in eine Glasschmelze des Trägers eingedrückt werden und auf diese Weise zusätzlich zur Ausbildung der Schmelzfläche auch die Ausnehmung in den Träger wenigstens teilweise eingebracht werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Träger vor dem Eindrücken des Substrates bzw. des Halbleiterbauteils bereits eine Teilausnehmung aufweisen. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der Träger eine plane Oberfläche aufweisen, in die das Substrat oder das Halbleiterbauteil eingedrückt wird.
  • Weiterhin kann die Ausbildung der Schmelzfläche durch ein Glasmaterial erzeugt werden, das zwischen dem Träger und dem Substrat oder dem Halbleiterbauteil eingebracht wird. Durch eine entsprechende Erwärmung des Glasmaterials wird das Glasmaterial verflüssigt, so dass sich eine Schmelzfläche an wenigstens einer Fläche des Substrates oder des Halbleiterbauteils ausbilden kann. Nach dem Abkühlen des Glasmaterials ist eine stabile Schmelzfläche aus dem Glasmaterial gebildet, wobei die Schmelzfläche sowohl am Substrat oder am Halbleiterbauteil als auch am Träger ausgebildet ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann auf organische Materialien zur mechanischen und/oder optischen Kopplung zwischen dem Träger und dem Halbleiterbauteil bzw. zwischen dem Träger und dem Substrat verzichtet werden.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Substrat oder das Halbleiterbauteil vor dem Ausbilden der Schmelzfläche keine metallischen Kontakte oder Leiterbahnen aufweisen. Dadurch können höhere Temperaturen bei der Ausbildung der Schmelzfläche verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführung kann das Halbleiterbauteil vor dem Ausbilden der Schmelzfläche metallische Kontakte und/oder metallische Leiterbahnen aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Einbringen des Substrates in die Ausnehmung des Trägers eine aktive Zone zum Senden und/oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung auf dem Substrat abgeschieden wird und ein optoelektronisches Halbleiterbauteil hergestellt.
  • 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, wobei
    • 1-4 ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem Träger und einem Halbleiterbauteil,
    • 5-8 ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem Träger aus Glasmaterial und einem Halbleiterbauteil,
    • 9-12 ein drittes Verfahren zur Herstellung eines Trägers mit einem Halbleiterbauteil,
    • 13-15 ein viertes Verfahren zur Ausbildung einer Anordnung mit einem Träger und einem Halbleiterbauteil,
    • 16 eine weitere Ausführungsform eines Trägers mit einem Halbleiterbauteil,
    • 17 eine Ansicht der Anordnung der 16 von oben,
    • 18 eine weitere Anordnung mit Spiegelschichten,
    • 19-21 ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers mit einem Halbleiterbauteil mit SMD-Kontakten,
    • 22 einen Träger mit Kontaktstiften,
    • 23 einen Träger mit mehreren Halbleiterbauteilen,
    • 24 eine Anordnung mit zwei übereinander angeordneten Trägern mit Halbleiterbauteilen, und
    • 25 einen Träger mit drei Halbleiterbauteilen in einer Ausnehmung zeigt.
  • Im Folgenden werden die vorgeschlagenen Anordnungen und die vorgeschlagenen Verfahren am Beispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils in Form eines Leuchtchips beschrieben. Der Leuchtchip kann als Leuchtdiode oder als Laserdiode ausgebildet sein. Anstelle des Leuchtchips kann das optoelektronische Halbleiterbauteil auch in Form eines Sensors, insbesondere in Form eines optischen Sensors ausgebildet sein. Der Sensor kann als optischer Sensor zum Empfangen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sein. Zudem kann der Sensor als Solarzelle ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Halbleiterbauteil auf einem Saphirträger aufgebaut sein, auf dem eine aktive Zone beispielsweise zum Senden und/oder zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung angeordnet ist. Die aktive Zone kann in Form einer Epischicht auf den Saphirträger aufgebracht sein. Weiterhin kann die Halbleiterschicht mit der aktiven Zone bereits metallische Kontakte und/oder metallische Leiterbahnen aufweisen. Anstelle von Saphir kann auch jedes andere Halbleitermaterial verwendet werden, das sich für die Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils eignet. 1 zeigt drei Verfahrensschritte zur Herstellung einer Anordnung mit einem Halbleiterbauteil 3 in einer Ausnehmung 4 eines Trägers 1 aus einem Glasmaterial. Das Halbleiterbauteil 3 weist ein Substrat 29 und eine aktive Zone 14 zum Senden und/oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung auf. Das Substrat 29 kann beispielsweise aus Saphir gebildet sein. Im Folgenden wird die Einbettung des Halbleiterbauteils 3 in den Träger 1 beschrieben. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die aktive Zone 14 auch erst nach dem Ausbilden der Schmelzverbindung zwischen dem Substrat 29 und dem Träger 1 auf dem Substrat 29 abgeschieden und somit erst nach dem Ausbilden der Schmelzverbindung zwischen dem Substrat und dem Träger 1 ein Halbleiterbauteil 3 erhalten werden.
  • 1 zeigt einen Träger 1 in schematischer Seitenansicht, wobei der Träger 1 in Form einer Glasplatte ausgebildet ist. Der Träger 1 wird so hoch erhitzt, bis ein Schmelzpunkt des Glasmaterials erreicht wird und der Träger 1 wenigstens im Bereich einer Oberfläche 2 so weich wird, dass ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 3 in die Oberfläche 2 von selbst einsinken kann oder wenigstens teilweise eingedrückt werden kann.
  • 1 zeigt das optoelektronische Halbleiterbauteil 3 vor dem Eindrücken in den erwärmten Träger 1. In 1 ist auf der Oberfläche 2 unter dem Halbleiterbauteil 1 eine Schicht aus Konversionsmaterial 18 vorgesehen. Das Konversionsmaterial 18 kann zusätzlich auch seitlich am Halbleiterbauteil 3 angeordnet sein. Auf das Konversionsmaterial 18 kann auch verzichtet werden.
  • 2 zeigt die Anordnung mit dem Träger 1 nach dem Eindrücken des Halbleiterbauteils 3 in den Träger 1. Somit ist das Halbleiterbauteil 3 in einer Ausnehmung 4 des Trägers 1 angeordnet. Dabei kann auch Material des Trägers 1 verdrängt werden. Nach dem Abkühlen des Trägers 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl an einer Frontseite 5 als auch an allen vier Seitenflächen 6, 7, 8 des Halbleiterbauteils 3 eine erstarrte Schmelzfläche ausgebildet, die das Halbleiterbauteil 3 mechanisch und optisch an das Glasmaterial des Trägers 1 koppelt. Die Schmelzfläche kann dabei auch teilweise auf eine Rückseite des Halbleiterbauteils 3 gelangen, die der Frontseite 5 gegenüber liegt. Zudem kann das Substrat 29 oder das Halbleiterbauteil 3 auch vollständig im Träger 1 eingebettet sein, so dass alle Seiten des Halbleiterbauteils 3 mit vom Träger 1 bedeckt sind.
  • Die Schmelzfläche ist aus dem gleichen Material wie der Träger 1 gebildet und ermöglicht eine sichere und stabile, insbesondere langzeitstabile, mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterbauteil 3 und dem Träger 1. Insbesondere ist bei der Ausbildung des Trägers 1 aus einem Glasmaterial die Schmelzfläche langzeitstabil gegenüber Wärme und/oder elektromagnetischer Strahlung. Im Bereich der Frontseite 5 kann, wie im Beispiel dargestellt, Konversionsmaterial 18 in die Schmelzfläche und angrenzende Bereiche des Trägers 1 gemischt sein. Weiterhin kann der Träger 1 in einem Bereich angrenzend an die Frontseite 5 einen an das Material des Halbleiterbauteils 3 angepassten Brechungsindex aufweisen. Der Brechungsindex kann sich mit zunehmendem Abstand von der Frontseite 5 an den normalen Brechungsindex des Materials des Trägers 1 annähern. Beispielsweise können in dem Bereich angrenzend an die Frontseite 5 im Material des Trägers 1 Partikel angeordnet sein, deren Konzentration mit zunehmendem Abstand von der Frontseite 5 abnimmt. Die Partikel können beispielsweise bei einem Träger 1 aus Glas aus Silber und/oder Thallium und/oder aus Nanopartikeln bestehen, um den Brechungsindex in Richtung auf die Frontseite 5 im Träger 1 anzuheben. Dadurch wird eine Lichtübertragung, insbesondere eine Lichtauskopplung zwischen dem Halbleiterbauteil 3 und dem Träger 1 verbessert.
  • Anschließend können, wie in 3 dargestellt, elektrische Kontakte 15,16 und Leiterbahnen 10,11 auf das Halbleiterbauteil 3 und auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 aufgebracht werden. Die Metallkontakte und die Leiterbahnen können Metalle aufweisen, insbesondere aus Metall gebildet werden. Dabei können Bedampfungsverfahren und Fotolithographieverfahren verwendet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellt die Frontseite 5 die Abstrahlseite dar, über die elektromagnetische Strahlung in einer Abstrahlrichtung 9 über der Frontseite 5 des Halbleiterbauteils 3 abgegeben wird. Schematisch sind in 3 eine erste und eine zweite Leiterbahn 10, 11 dargestellt, die auf einer Oberseite des Halbleiterbauteils 3 und auf der Oberfläche 2 des Trägers 1 angeordnet sind. Eine aktive Zone zum Senden oder Empfangen einer elektromagnetischen Strahlung kann in einem oberen Bereich des Halbleiterbauteils 3 nahe der Oberseite 12 angeordnet sein.
  • 4 zeigt eine Ansicht von oben auf die Oberfläche 2 des Trägers 1. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Oberfläche 2 des Trägers 1 und die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 mit einer Spiegelschicht 13 teilweise oder vollständig beschichtet sein. Das Halbleiterbauteil 3 ist in einer Ausnehmung 4 des Trägers 1 angeordnet. Dabei sind sowohl die Frontseite 5 als auch die Seitenflächen 6, 7, 8, Über eine erstarrte Schmelzfläche mit dem Glasmaterial des Trägers 1 verbunden. Weiterhin ist die Oberfläche 2 des Trägers 1 und die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 mit einer Spiegelschicht 13 bedeckt. Zudem weist das Halbleiterbauteil Kontaktpads 15, 16 auf, die jeweils mit einer Leiterbahn 10, 11 elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontaktpads 15, 16 und die Leiterbahnen 10, 11 sind aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall gebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Leiterbahnen 10, 11 in die Oberfläche 2 des Trägers 1 gesintert sein. Dabei kann die hohe Temperatur des Trägers 1 nach dem Einschmelzvorgang des Halbleiterbauteils verwendet werden, d.h. die Leiterbahnen werden auf den noch heißen Träger 3 aufgebracht. Die Spiegelschicht 13 ist oberhalb der Leiterbahnen 10, 11 ausgebildet. Beim Sintern der Leiterbahnen 10, 11 werden die Leiterbahnen 10, 11 auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 aufgebracht, während die Oberfläche 2 des Trägers 1 noch eine sehr hohe Temperatur, beispielsweise über 300 °C aufweist. Auf diese Weise kann die hohe Temperatur der Oberfläche 2 für einen Sinterprozess der Leiterbahnen 10, 11 genutzt werden. Die Leiterbahnen 10, 11 werden beispielsweise aus Metall hergestellt.
  • 5 bis 7 zeigen verschiedene Verfahrensschritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer Anordnung mit einem Träger 1, wobei ein Halbleiterbauteil 3 in einer Ausnehmung 4 des Trägers 1 aus Glasmaterial angeordnet ist und über eine Schmelzfläche mit dem Träger 1 verbunden ist. 5 zeigt in einer schematischen Anordnung einen Träger 1, der aus einem Glasmaterial besteht. In eine Oberfläche 2 des Trägers 1 ist eine Ausnehmung 4 eingebracht. Die Ausnehmung 4 kann im Wesentlichen die Form und die Größe des Halbleiterbauteils 3 aufweisen oder etwas größer in der Länge und/oder in der Breite und/oder in der Höhe sein. In die Ausnehmung 4 wird das optoelektronische Halbleiterbauteil 3 eingelegt, wie in 6 dargestellt ist. Anschließend wird der Träger 1 wenigstens im Bereich der Ausnehmung 4 so hoch erhitzt, dass das Glasmaterial des Trägers 1 weich wird und sich an wenigstens eine, insbesondere an alle Flächen des Halbleiterbauteils 3 anlegt. Anschließend wird die Anordnung abgekühlt. Auf diese Weise wird das Halbleiterbauteil über Schmelzflächen aus Glasmaterial des Trägers 1 mit dem Träger 1 mechanisch verbunden.
  • In einem folgenden Prozessschritt, der in 7 dargestellt ist, werden Kontaktpads 15, 16 auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 aufgebracht. Zudem werden Leiterbahnen 10, 11 auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 und auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 aufgebracht. Die Kontaktpads und/oder die Leiterbahnen können Metall aufweisen oder aus Metall gebildet sein. Dazu können Bedampfungsverfahren und Fotolithographieverfahren verwendet werden. Zudem kann eine Spiegelschicht 13 auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 und auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 aufgebracht werden. Auch bei dieser Ausführungsform kann Konversionsmaterial zwischen dem Halbleiterbauteil und dem Träger, insbesondere im Bereich der Frontseite 5 des Halbleiterbauteils vor dem Schmelzvorgang angeordnet werden.
  • 8 zeigt eine Ansicht der Anordnung der 7 von oben. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Leiterbahnen 10, 11 in die Oberfläche 2 des Trägers 1 gesintert werden. Dazu kann die hohe Temperatur des Trägers 1 beim Umschmelzen des Halbleiterbauteils 3 ausgenutzt werden.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform können bei dem beschriebenen Verfahren der 1 und 2 die elektrischen Kontaktpads 15, 16 aus elektrisch leitendem Material, insbesondere aus Metall und die Leiterbahnen 10, 11, die ebenfalls Metall aufweisen können, bereits auf dem Halbleiterbauteil 3 angeordnet sein, bevor das Halbleiterbauteil 3 in den Träger 1 eingebracht und über wenigstens eine Schmelzfläche mit dem Träger 1 verbunden wird.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann gemäß einem weiteren Verfahren die Schmelzfläche zwischen dem Halbleiterbauteil 3 und dem Träger 1 mithilfe von Glasmaterial 17 hergestellt werden, das zwischen das Halbleiterbauteil 3 und den Träger 1 vor dem Schmelzprozess eingebracht wird. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung entsprechende Verfahrensschritte. In 9 ist ein Träger 1 aus einem Glasmaterial mit einer Ausnehmung 4 vorgesehen. In die Ausnehmung 4 ist wenigstens auf einer Fläche der Ausnehmung 4, insbesondere auf allen Flächen der Ausnehmung 4, Glasmaterial 17 angeordnet. Das Glasmaterial 17 kann in Form von Pulver oder Paste oder einer pastösen Flüssigkeit ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Glasmaterial 17 die gleiche oder eine andere Zusammensetzung als das Glasmaterial des Trägers 1 aufweisen. Insbesondere kann das Glasmaterial 17 den gleichen oder einen anderen Brechungsindex als das Glasmaterial des Trägers 1 aufweisen. Auf diese Weise kann durch eine entsprechende Wahl des Glasmaterials 17 eine thermische, optische, chemische und/oder physikalische verbesserte Kopplung zwischen dem Halbleiterbauteil 3 und dem Träger 1 erreicht werden. Zudem kann Konversionsmaterial 18 an die Flächen der Ausnehmung aufgebracht werden. Das Glasmaterial 17 kann mit dem Konversionsmaterial 18 gemischt sein. Das Halbleiterbauteil 3 wird, wie in 10 dargestellt ist, in die Ausnehmung 4 eingelegt und anschließend wird der Umschmelzprozess ausgeführt. Dabei wird wenigstens das Glasmaterial 17 soweit erwärmt, dass eine Schmelzfläche am Halbleiterbauteil 3 und/oder am Träger 1 ausgebildet wird. Anschließend wird die Anordnung abgekühlt. Zudem kann auch der Träger 1 wenigstens angrenzend an die Ausnehmung 4 so hoch erwärmt werden, dass wenigstens Bereiche angrenzend an die Ausnehmung 4 verflüssigt werden und mit dem Glasmaterial 17 verschmelzen.
  • Wie in 11 dargestellt ist, können Kontaktpads 15, 16 und elektrische Leiterbahnen 10, 11 auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 und auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 aufgebracht werden. Die Kontaktpads und/oder die Leitungsbahnen können Metall aufweisen oder aus Metall gebildet sein. Dazu können Bedampfungsverfahren und Fotolithographieverfahren eingesetzt werden.
  • 12 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ansicht von oben auf die Anordnung der 11. Dabei kann eine Spiegelschicht 13 zusätzlich auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 und auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 aufgebracht werden.
  • In der gleichen Weise wie das Glasmaterial 17 kann anstelle oder zusätzlich ein Konversionsmaterial 18 zwischen den Träger 1 und dem Halbleiterbauteil 3 eingebracht werden. Die 13 bis 15 zeigen ein entsprechendes Verfahren, bei dem an Flächen der Ausnehmung 4, insbesondere an einer Bodenfläche der Ausnehmung 4 ein Konversionsmaterial 18 angeordnet ist. 13 zeit den Verfahrensschritt, bei dem das Halbleiterbauteil 3 wird in die Ausnehmung 4 eingelegt wird, wobei zwischen dem Halbleiterbauteil 3 und dem Träger 1 Konversionsmaterial 18 insbesondere im Bereich der Frontseite 5 angeordnet ist. Zudem weist in dieser Ausführung das Halbleiterbauteil 3 Kontaktpads 15,16 mit Metall auf. Auch bei den anderen Verfahren könnte das Halbleiterbauteil 3 vor dem Schmelzvorgang Kontaktpads 15,16 aufweisen. Zudem könnte bei diesem Verfahren auch ein Halbleiterbauteil ohne Kontaktpads verwendet werden.
  • Anschließend wird, wie in 14 schematisch dargestellt ist, der Träger 1 so hoch erwärmt, dass das Konversionsmaterial 18 in das Glasmaterial des Trägers 1 aufgenommen wird und zusätzlich eine Schmelzfläche aus dem Glasmaterial des Trägers 1 gemischt mit dem Konversionsmaterial 18 an Seitenflächen des Halbleiterbauteils 3 ausgebildet wird.
  • 15 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben die Anordnung der 14, wobei das Halbleiterbauteil 3 über Schmelzflächen sowohl an den Seitenflächen als auch an der Frontseite 5 mit dem Träger 1 verbunden ist. Zudem ist Konversionsmaterial 18 im Bereich der Schmelzfläche im Träger 1 ausgebildet. Vor dem Umschmelzen des Halbleiterbauteils 3 oder nach dem Umschmelzen des Halbleiterbauteils 3 können Kontaktpads 15, 16 auf der Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 aufgebracht werden. Zudem können elektrische Leiterbahnen 10, 11, die mit den Kontaktpads 15, 16 elektrisch leitend verbunden sind, auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 und auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 aufgebracht werden. Weiterhin kann eine Spiegelschicht 13 auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 und auf die Oberseite 12 des Halbleiterbauteils 3 aufgebracht werden.
  • 16 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform, bei der der Träger 1 eine durchgehende Ausnehmung 4 aufweist, in der das Halbleiterbauteil 3 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil 3 nur mit wenigstens einer Seitenfläche über eine Schmelzfläche mit dem Träger 1 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist eine Frontseite 5 des Halbleiterbauteils 3 frei von der Schmelzfläche und frei von Material des Trägers 1. Auch bei dieser Ausführungsform kann die Schmelzfläche durch das Material des Trägers 1 erzeugt worden sein. Zudem kann aber auch Glasmaterial 17 zwischen wenigstens einer Seitenfläche des Halbleiterbauteils 3 und den Flächen der Ausnehmung 4 des Trägers 1 angeordnet und zu einer Schmelzfläche umgewandelt worden sein. Zudem können, wie in 17 dargestellt, auf dem Halbleiterbauteil 3 Kontaktpads 15, 16 und Leiterbahnen 10, 11 aufgebracht werden, die sich bis auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 erstrecken.
  • 18 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Teil eines Trägers 1 mit zwei Halbleiterbauteilen 3, die Kontaktpads 15, 16 aufweisen, und wobei die Kontaktpads 15, 16 mit Leiterbahnen 10, 11 verbunden sind, die bis auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 geführt sind. Weiterhin ist eine Spiegelschicht 13 auf der Oberfläche 2 des Trägers 1 und auf der Oberseite 12 der Halbleiterbauteile 3 aufgebracht.
  • 19 bis 21 zeigen Verfahrensschritte zum Herstellen eines Trägers 1 mit mehreren Halbleiterbauteilen, die anschließend vereinzelt werden. In 19 ist ein Teil eines Trägers 1 dargestellt. Der Träger 1 weist mehrere Halbleiterbauteile 3 auf, die über wenigstens eines der beschriebenen Verfahren mit einer Schmelzfläche aus Glas hergestellt wurden. Zwischen den Halbleiterbauteilen 3 sind Gräben 20 beispielsweise in Form von V-Gräben in die Oberfläche 2 des Trägers 1 eingebracht. Anschließend werden auf die Oberfläche 2 des Trägers 1 Leiterbahnen 10, 11 und eine Spiegelschicht 13 aufgebracht. Dabei werden auch die Seitenflächen 21, 22 der Gräben 20 mit der Spiegelschicht 13 bedeckt. Dieser Verfahrensstand ist in 20 dargestellt.
  • Anschließend werden SMD-Kontakte 23, 24 auf die Leiterbahnen 10, 11 der Halbleiterbauteile 3 aufgebracht, wie in 21 dargestellt. Die SMD-Kontakte werden beispielsweise mithilfe von Lot 29 über eine Lotverbindung mit den Kontaktpads 15,16 und/oder mit den Leiterbahnen 10,11 verbunden. Bei der Ausbildung der Lotverbindung wird Lotmaterial 29 seitlich über die SMD-Kontakte 23, 24 auf die geneigte Seitenfläche 21,22 gedrückt. Dabei kann über eine optische Kontrolle der Seitenflächen 21, 22 überprüft werden, ob Lotmaterial vorhanden ist. Ist kein Lotmaterial vorhanden, so kann dies auf eine fehlerhafte Lotverbindung zwischen dem Kontaktpad bzw. der Leiterbahn und dem SMD Kontakt hinweisen. Anstelle von SMD-Kontakten können auch andere Kontakte vorgesehen sein. Zudem können anstelle von SMD Kontakten auch elektronische Bauteile direkt mit dem Halbleiterbauteil verbunden werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform, die schematisch in 22 dargestellt ist, kann der Träger 1 zusätzlich Kontaktstifte 25, 26 aufweisen. Die Kontaktstifte 25, 26 können beispielsweise während des Umschmelzprozesses in den weichen Träger 1 eingesteckt werden. In der dargestellten Ausführungsform ragen die Kontaktstifte 25, 26 aus einer Vorderseite 27 des Trägers 1 heraus. Die Kontaktstifte 25, 26 können aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Metall, gebildet sein und in einem Endbereich an die Leiterbahnen 10, 11 angrenzen und mit den Leiterbahnen 10, 11 elektrisch kontaktiert sein. Somit können die Kontaktstifte 25, 26 zur Montage des Trägers 1 und gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung der Leiterbahnen und damit der Halbleiterbauteile 3 verwendet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Kontaktstifte 25, 26 auch aus der Oberfläche 2 des Trägers 1 herausragen.
  • Der Träger 1 besteht beispielsweise aus einem niedrigschmelzenden Glas, das bereits bei einer Temperatur von 300 °C eine entsprechende Viskosität aufweist, um eine Schmelzfläche zwischen dem Träger 1 und dem Halbleiterbauteil 3 auszubilden.
  • 23 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben einen Träger 1, in den eine Vielzahl von Halbleiterbauteilen 3 gemäß einem der vorab beschriebenen Verfahren eingebracht wurde. Die Halbleiterbauteile 3 sind wenigstens über eine Schmelzfläche aus einem Glasmaterial mit dem Träger 3 mechanisch verbunden. Bei der gewählten Darstellung wurden Kontaktpads und Leiterbahnen nicht dargestellt. Der Träger 1 kann in Untereinheiten mit wenigstens einem oder mehreren Halbleiterbauteilen vereinzelt werden.
  • 24 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung, bei der zwei Träger 1, die beispielsweise gemäß 23 ausgebildet sind und gemäß einem der vorhergehenden Verfahren hergestellt wurde, übereinander angeordnet sind. Jeder Träger 1 weist mehrere Halbleiterbauelemente, insbesondere Leuchtchips, auf. In einem unteren Träger 1 sind drei Halbleiterbauelemente 3 in Form von Leuchtchips in einer Reihe angeordnet. In dem oberen Träger 1 sind zwei Halbleiterbauteile 3 in einer Reihe angeordnet. Sowohl der obere als auch der untere Träger kann mehrere Reihen von Halbleiterbauteilen aufweisen. Sowohl die Leuchtchips 3 des oberen Trägers 1 als auch die Leuchtchips 3 des unteren Trägers 1 sind in der Weise angeordnet, dass sie eine gemeinsame Abstrahlrichtung 9 nach unten aufweisen. Mithilfe dieser Anordnung kann eine hohe Leuchtdichte bei einer geringen flächigen Ausbildung der Anordnung erreicht werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können in jedem der zwei Träger nur ein Halbleiterbauteil oder mehrere Halbleiterbauteile 3, insbesondere Leuchtchips, angeordnet sein. Zudem können auch mehr als ein Träger übereinander angeordnet sein. Zudem können die Leuchtchips aus einem für die abgegebene elektromagnetische Strahlung durchlässigen Material bestehen, insbesondere können die Leuchtchips auf Saphirbasis gebildet sein. In der Darstellung der 24 sind einzelne Details wie die Anordnung der Leiterbahnen, die Anordnung von Konversionsmaterial usw. nicht explizit dargestellt. Die Träger 1 können gemäß einem der vorab beschriebenen Verfahren hergestellt worden sein.
  • Ein Halbleiterbauteil 3 kann beispielsweise in Form einer Luminiszenzdiode ausgebildet sein und einen Saphirträger mit einer AlGaNIn-Epitaxieschicht aufweisen. Mithilfe der beschriebenen Verfahren kann auf organische Verbindungsmaterialien verzichtet werden und die Halbleiterbauteile können in eine anorganische Glasmatrix eingebettet sein.
  • Mithilfe der beschriebenen Verfahren sind die Halbleiterbauteile wenigstens teilweise in Glas eingeschmolzen, wobei die aktive Schicht, insbesondere die Halbleiterepitaxieschicht frei zugänglich ist und weiter bearbeitet werden kann. Somit können nachträglich Strukturen, Kontaktflächen, Umverdrahtungsschichten und/oder Spiegelflächen auf den Träger und/oder auf das Halbleiterbauteil 3 aufgebracht werden.
  • Somit kann als Zwischenstufe ein Nutzen, d.h. ein Träger mit einer Vielzahl von in Glas eingebetteten Halbleiterbauteilen, insbesondere Lumineszenzdioden hergestellt werden. Dabei liegt die Kontaktseite der Halbleiterbauteile offen und ist frei zugänglich. Weiterhin können die feinen und kaum wahrnehmbaren elektrischen Leiterbahnen 10, 11 beispielsweise durch Siebdruckverfahren anschließend auf die Halbleiterbauteile und auf die Oberseite des Trägers aufgebracht werden.
  • In einer ersten Verfahrensvariante, die besonders hohe Temperaturen, beispielsweise über 800 °C, zum Austreiben von Stickstoff beim Umschmelzen des Halbleiterbauteils erlaubt, sind die in den Träger eingebetteten Halbleiterbauteile frei von metallischen Kontaktschichten und/oder Spiegelschichten und/oder Leitungsbahnen. In einer weiteren Verfahrensvariante, die ein Einschmelzen des Halbleiterbauteils mit geringeren Temperaturen ermöglicht, werden beispielsweise fertig konfektionierte Halbleiterbauteile, insbesondere Leuchtchips, das heißt insbesondere Lumineszenzdioden, mit metallischen Kontaktflächen, Spiegelflächen und Leiterbahnen in den Träger wenigstens teilweise eingeschmolzen.
  • Konfektionierte Leuchtdioden werden mit metallischen Kontaktflächen, Spiegelflächen und Umverdrahtungsschichten in den Träger eingebettet. Alternativ kann ein Träger erzeugt werden, der die Halbleiterbauteile nur seitlich einfasst und deren Kontaktseite und deren gegenüberliegende Frontseite offen zugänglich bleiben.
  • Das Einbetten erfolgt anorganisch entweder durch Erwärmen des Trägers oder durch Aufschmelzen eines Glasmaterials, das zwischen dem Träger und dem Halbleiterbauteil angeordnet ist. Das Glasmaterial kann mit einem Leuchtstoff durchmischt sein. Alternativ kann Leuchtstoff in die Ausnehmung des Trägers oder auf den Träger aufgebracht werden und in die Schmelzfläche miteingeschmolzen werden. Zudem können abhängig von der gewählten Ausführungsform nicht nur ein Halbleiterbauteil, sondern mehrere optoelektronische Halbleiterbauteile, insbesondere Leuchtchips, in eine Ausnehmung 4 des Trägers 1 eingebettet und mit Schmelzflächen mit dem Träger 1 verbunden werden.
  • Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterbauteile in Form von Leuchtchips, insbesondere in Form von Leuchtdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen der emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sein. Beispielsweise können drei Leuchtdioden in einer Ausnehmung 4 angeordnet sein, wobei eine erste Leuchtdiode rotes Licht, eine zweite Leuchtdiode grünes Licht und eine dritte Leuchtdiode blaues Licht emittiert.
  • Eine entsprechende Anordnung ist schematisch in 25 dargestellt. Der Träger 1 kann sowohl im Bereich der Ausnehmung 4 als auch auf einer Abstrahlseite optische Strukturen 28 aufweisen, die eine Führung der elektromagnetischen Strahlung ermöglichen. Die optischen Strukturen können in Form von konkaven und/oder konvexen Flächen ausgebildet sein. Zudem können die optischen Strukturen in Form von Linsen oder Reflektoren oder Spiegel ausgebildet sein. Die optischen Strukturen 28 können auch ausgebildet sein, um eine Mischung, d.h. eine Streuung der verschieden-farbigen elektromagnetischen Strahlungen der Halbleiterbauteile zu ermöglichen. Somit kann das Licht der drei unterschiedlichen Leuchtdioden als homogene Lichtquelle erscheinen.
  • Der oder die Träger 1 können in Form von planen Platten oder in Form von gebogenen Platten oder in Form von Platten mehreren in der Höhe versetzten Flächen ausgebildet sein.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Einschmelzen der Halbleiterbauteile beim Glasziehverfahren in flüssigem Zustand des Trägers beispielsweise auf einem Zinnbad erfolgen.
  • Bei der Anordnung der 23 können die Halbleiterbauteile 3 der zwei Träger 1 Leuchtdioden aufweisen, die elektromagnetische Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen emittieren. Somit können rotes, grünes und blaues Licht auch bei dieser Anordnung gut gemischt werden und ein homogenes Licht erzeugt werden. Weiterhin kann bei der Stapelanordnung der 24 erreicht werden, dass die Leiterbahnen oder die Halbleiterbauteile selbst weniger sichtbar sind.
  • Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der Träger 1 bereits Farbpartikel aufweisen und somit farbig und/oder schwarz gefärbt sein.
  • Durch die vorgeschlagenen Verfahren und Anordnungen wird eine strahlungsstabile Einbettung der Halbleiterbauteile in eine Glasmatrix ermöglicht. Die Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung beispielsweise bei der Ausbildung der optoelektronischen Halbleiterbauteile als Leuchtchips erfolgt dabei direkt in Glas. Der Brechungsindex des Glasmaterials des Trägers kann dabei auf das Material des Halbleiterbauteils angepasst sein oder zumindest an den Brechungsindex des Halbleiterbauteils angenähert sein. Weiterhin kann der Träger direkt als Lichtleiter zum Beispiel für eine Hintergrundbeleuchtung oder ähnliches wie beispielsweise bei einem Mobiltelefon eingesetzt werden. Weiterhin wird aufgrund der Einbettung in den Träger aus einem Glasmaterial eine erhöhte thermische Leitfähigkeit bereitgestellt, so dass gegenüber der Verwendung von organischen Einbettmassen eine verbesserte Kühlung der Halbleiterbauteile erreicht werden kann.
  • Der Träger aus Glasmaterial kann mehrere Funktionen innehaben: mechanischer Leuchten- und Lampenträger, der beispielsweise auch mit einem SMD-Bauteil bestückt werden kann; Wärmesenke mit rückseitigen Metallbahnen als Spiegelflächen und zur Verbesserung der Wärmespreizung; Lichtverteilungs- und Lichtformungselemente (seitliche Lichtleiter, Diffusoroberfläche, (TIR)-Prismenoberfläche); Auskoppelelement (Prismen, Linsen usw.); Packaging-Material für Halbleiterbauteile, insbesondere für Leuchtchips, insbesondere Leuchtdioden und Konverter; Plattform für elektrische Zuführungen; Designelement.
  • Die Ausbildung der Ausnehmungen 4 kann beispielsweise mithilfe von Ätzverfahren, Tiefziehverfahren, Heißpressen, Heißprägen, Fräsen, Bohren oder Schleifen hergestellt werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können SMD-Komponenten, wie beispielsweise Treiber und/oder Sensoren, auf die Träger und insbesondere auf die Halbleiterbauteile über entsprechende Kontaktierungen aufgebracht werden.
  • Als Glasmaterial für den Träger können verschiedenste Glasmaterialien verwendet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann als Glasmaterial ein bei niedriger Temperatur schmelzendes Glas verwendet werden. Beispielsweise ist das niedrig schmelzende Glas ein Silikatglas, ein Boratglas oder ein Phosphatglas. Das Silikatglas enthält als Hauptbestandteil Si02, das Boratglas enthält als Hauptbestandteil B2O3 und das Phosphatglas enthält als Hauptbestandteil P2O5. Das Silikatglas kann weitere Metalloxide wie B203, P205, Na2O, K2O und/oder AgO enthalten, das Boratglas kann weitere Metalloxide wie SiO2, P2O5, Na2O, K2O, PbO und AgO enthalten und das Phosphatglas kann weitere Metalloxide wie B2O3, SiO2, Na2O, K2O und/oder AgO enthalten. Ein Anteil an AgO liegt zum Beispiel bei mindestens 20 Gewichts-% oder 40 Gewichts-%. Beispielsweise kann ein anorganisches Glas wie z.B. ein Kalk-Natronglas. Zudem können als Glasmaterial auch Gläser verwendet werden, die bei einer hohen Temperatur schmelzen. Weiterhin können auch Glasmischungen als Glasmaterial verwendet werden. Zudem kann auch Glasmaterial in Form einer Glasfritte verwendet werden, in die ein weiteres Glasmaterial infiltriert ist.

Claims (19)

  1. Anordnung mit einem Träger (1) aus einem Glasmaterial, mit wenigstens einer Ausnehmung (4), wobei in der wenigstens einen Ausnehmung (4) des Trägers (1) wenigstens ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (3) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Fläche des Halbleiterbauteils (3) über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden ist, wobei das Halbleiterbauteil (3) Kontaktpads (15,16) aufweist, wobei Leiterbahnen (10,11) auf dem Träger (1) und dem Halbleiterbauteil (3) angeordnet sind und mit den Kontaktpads (15,16) verbunden sind, wobei die Leiterbahnen (10,11) in eine Oberfläche (2) des Trägers (1) gesintert sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Frontseite (5) des Halbleiterbauteils (3) über die Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine Seitenfläche (6,7,8), insbesondere alle Seitenflächen (6,7,8) des Halbleiterbauteils (3) über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden sind.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schmelzfläche aus dem Glasmaterial des Trägers (1) gebildet ist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schmelzfläche aus Glasmaterial (17) gebildet ist, wobei das Glasmaterial (17) zwischen dem Träger (1) und dem Halbleiterbauteil (3) angeordnet ist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Konversionsmaterial (18) in der Schmelzfläche angeordnet ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauteil (3) wenigstens teilweise für die elektromagnetische Strahlung des Halbleiterbauteils (3) durchlässiges Material aufweist, wobei das Halbleiterbauteil (3) insbesondere Saphir aufweist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 3 bis 7, wobei die Ausnehmung (4) in Form eines durch den Träger (1) gehenden Loches ausgebildet ist, und wobei eine Frontseite (5) des Halbleiterbauteils (3) einer offenen Fläche der Ausnehmung (4) zugeordnet ist.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Träger (1) mit jeweils wenigstens einem Halbleiterbauteil (3) übereinander angeordnet sind, wobei insbesondere die Halbleiterbauteile (3) als Leuchtchips ausgebildet sind, wobei die Leuchtchips verschiedene Wellenlängen, insbesondere ein rotes, ein gelbes und ein blaues Wellenlängenspektrum emittieren, um weißes Licht zu erzeugen.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauteil (3) als Leuchtchip, insbesondere als Leuchtdiode oder als Laserdiode ausgebildet ist.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Seitenfläche (21,22) des Trägers (1) geneigt angeordnet ist.
  12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Halbleiterbauteile (3) nebeneinander in einer Ausnehmung (4) des Trägers (1) angeordnet sind oder wobei zwei Halbleiterbauteile (3) in zwei getrennten Ausnehmungen (4) im Träger (1) angeordnet sind.
  13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (1) aus einem porösen ersten Glasmaterial besteht, in das wenigstens angrenzend an das Halbleiterbauteil (3) ein niedriger schmelzendes zweites Glasmaterial angeordnet ist.
  14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (1) optische Strukturen (28) zum Lenken von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere Linsen, Reflektoren und/oder gekrümmte Flächen aufweist.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Träger (1) aus einem Glasmaterial vorgesehen ist, wobei ein Substrat (29) für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (3) vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Fläche des Substrates (29) über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden wird, und wobei das Substrat (29) in einer Ausnehmung des Trägers (1) angeordnet wird, - wobei entweder vor dem Einbringen des Substrates (29) in die Ausnehmung (4) des Trägers (1) eine aktive Zone (14) zum Senden und/oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung auf dem Substrat (29) abgeschieden wird und ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (3) hergestellt wird, - oder wobei nach dem Anordnen des Substrates (29) in der Ausnehmung (4) des Trägers (1) das optoelektronische Halbleiterbauteil (3) auf dem Substrat (29) hergestellt wird, und wobei insbesondere eine aktive Zone (14) zum Empfangen und/oder zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung auf dem Träger (1) angrenzend an die Ausnehmung (4) ausgebildet wird, und wobei insbesondere die aktive Zone (14) als Epitaxieschicht ausgebildet wird, und wobei die Epitaxieschicht auf dem Substrat (29) und auf dem Träger (1) im Wesentlichen die gleiche Struktur aufweist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 15, wobei der Träger (1) erwärmt wird, so dass wenigstens ein Teil des Trägers (1) in eine Glasschmelze überführt wird, und wobei das Substrat (29) mit der Glasschmelze in Kontakt gebracht wird, wobei die Glasschmelze abgekühlt wird, und wobei das Substrat (29) über eine Schmelzfläche aus Glas mit dem Träger (1) verbunden wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Substrat (29) in die Glasschmelze gedrückt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei in der Ausnehmung (4) Glasmaterial (17) vorgesehen ist, wobei das Substrat (29) in die Ausnehmung (4) eingebracht wird, wobei wenigstens zwischen einer Seite des Substrates (29) und einer Fläche der Ausnehmung (4) Glasmaterial (17) vorgesehen ist, und wobei durch einen Schmelzvorgang das Glasmaterial (17) verflüssigt wird und eine Schmelzfläche zwischen wenigstens einer Seite des Substrates (29) und einer Fläche der Ausnehmung (4) des Träger (1) ausgebildet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei nach der Ausbildung der Schmelzverbindung elektrische Leiterbahnen (10, 11) auf das Halbleiterbauteil (3) und insbesondere auf den Träger (1) aufgebracht werden.
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