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WO2018184843A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl strahlungsemittierender halbleiterbauelemente und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer vielzahl strahlungsemittierender halbleiterbauelemente und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement Download PDF

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WO2018184843A1
WO2018184843A1 PCT/EP2018/057133 EP2018057133W WO2018184843A1 WO 2018184843 A1 WO2018184843 A1 WO 2018184843A1 EP 2018057133 W EP2018057133 W EP 2018057133W WO 2018184843 A1 WO2018184843 A1 WO 2018184843A1
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potting compound
radiation
carrier
converting
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Application number
PCT/EP2018/057133
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Ivar TÅNGRING
Thomas Schlereth
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Priority to US16/496,075 priority patent/US11195978B2/en
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Definitions

  • the present application makes it a task a simplified manufacturing process for generating a
  • Semiconductor device can be specified with a small size and a side reflector.
  • an auxiliary carrier is provided according to an embodiment. On the subcarrier, according to an embodiment of the method, a plurality of radiation-emitting
  • Rear sides of the semiconductor chips are usually at least partially for later assembly of the finished
  • connection carrier Semiconductor devices provided on a connection carrier. In general, the back side of the semiconductor chips
  • a front side of the semiconductor chips lies opposite the rear side of the semiconductor chips and as a rule at least partially comprises a radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • a first potting compound is applied so that a
  • the first potting compound can be applied by means of gold, pour or dispensing.
  • the semiconductor chip composite is separated by means of sawing between two, preferably directly adjacent, semiconductor chips, wherein the auxiliary carrier is not severed.
  • Semiconductor chips each have a layer of the first potting compound.
  • the layer of the first potting compound may cover the side surfaces of the semiconductor chips in whole or in part.
  • the semiconductor chip composite is not just an element that has a plurality of semiconductor chips and
  • semiconductor chip composite also an element with a plurality of semiconductor chips and potting compound on the subcarrier
  • the subcarrier may for example have a base made of steel, glass or plastic.
  • the main body can, for example, with an adhesive film for fixing the
  • the first potting compound for example, one of
  • silicone resin silicone resin, epoxy resin or a
  • the first potting compound and / or the second potting compound is separated by sawing, so that the sawing of the first potting compound and / or the second potting compound produces an oblique outer surface which preferably has a convex curvature.
  • the first potting compound is formed wavelength-converting and the semiconductor chip composite is so through the first
  • semiconductor chips are particularly preferred.
  • a flip chip has a carrier having a first major surface and a second major surface opposite the first major surface.
  • An epitaxial semiconductor layer sequence with a radiation-generating, active zone is arranged on the second main area and is particularly preferably grown epitaxially. The wearer is usually permeable
  • the support comprises one of the following materials or is formed from one of the following materials: sapphire,
  • the first major surface of the carrier usually forms
  • Front of the flip chip is usually free of
  • Semiconductor chip on a radiation-transparent carrier having a first major surface and side surfaces, which together form a radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • a radiation-transparent carrier having a first major surface and side surfaces, which together form a radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • the first potting compound is preferred
  • Potting compound is suitable for electromagnetic radiation of a first wavelength range in electromagnetic
  • the wavelength converting converts
  • Potting compound electromagnetic radiation generated in the active zone in electromagnetic radiation of another wavelength range.
  • the finished semiconductor devices send converted and
  • wavelength-converting potting compound separated so that a wavelength-converting layer is formed on the first major surface of the carrier and on the side surfaces of the carrier.
  • the first wavelength-converting potting compound may, for example, comprise a resin, such as a silicone, an epoxy or a mixture of these materials, into which
  • Phosphor particles are introduced.
  • the phosphor particles impart the first, wavelength-converting
  • the wavelength-converting layer which is arranged on the side surfaces of the carrier has
  • the wavelength-converting layer preferably has a thickness between and including 30 microns
  • the wavelength-converting layer has a thickness of about 50 microns.
  • the wavelength-converting layer preferably has one
  • the wavelength-converting layer on the side surfaces of the carrier is preferred a deviation from a mean layer thickness not greater than 10 microns.
  • a second, clear casting compound is applied to the semiconductor chip composite, for example by means of molding, casting or
  • the second, clear potting compound for example, a silicone, an epoxy resin or a mixture of these
  • the semiconductor chip composite is then by sawing between two semiconductor chips through the second, clear
  • Wavelength-converting layer thus forms a layer of the second, clear potting compound, preferably with a
  • a saw blade with a wedge-shaped profile is preferably used in the sawing process for cutting.
  • an oblique outer surface is here and below meant that the outer surface may be flat or curved.
  • a curved outer surface is in particular preferably convexly curved. If an inclined outer surface encloses an angle with a straight line or a plane, a tangent to the outer surface can be used as the reference straight line of the curved outer surface.
  • the second, clear potting compound is applied in such a way that it extends the interspaces between the semiconductor chips up to one
  • the wavelength-converting layer on the first main surface of the carrier is preferably free of the second, clear potting compound.
  • Potting compound is also applied to the wavelength-converting layer on the first main surface of the carrier and here a layer of the second clear potting compound is formed with a very homogeneous thickness.
  • the first potting compound is formed wavelength-converting.
  • the first, wavelength-converting potting compound is preferably completely severed to the auxiliary carrier.
  • the semiconductor chip composite forms in this
  • wavelength-converting potting compound remains on the subcarrier. Consequently, in this embodiment of the method, the severed semiconductor chip composite forms one
  • the potting compounds can be separated with a saw blade, which has a wedge-shaped profile. In this way, the outer surface of the resulting layer becomes oblique
  • a third, reflective casting compound is applied to the
  • the semiconductor chip composite is then severed by sawing between two semiconductor chips through the third, reflective potting compound, wherein the subcarrier is not severed.
  • reflective potting compound preferably forms a reflector for electromagnetic radiation generated in the active zone of the semiconductor chips and of the
  • Radiation exit surface is emitted.
  • the reflective potting compound is applied in direct contact to a wavelength-converting layer or a layer of the clear potting compound, which has oblique outer surfaces and has been achieved, for example, by sawing with a wedge-shaped saw blade. especially the
  • the third reflective potting compound is formed of a resin, such as silicone, epoxy, or a mixture of these materials in which reflective particles are incorporated.
  • the reflective particles of the third, reflective potting compound impart the reflective properties.
  • the reflective particles are titania particles.
  • the reflective particles preferably have a high degree of filling in the potting compound.
  • Filling level of the reflective particles in the potting compound at least 60 wt .-%, particularly preferably at least 70 wt o
  • the first potting compound, the second potting compound and / or the third potting compound here preferably replace all together, in pairs or individually a prefabricated housing.
  • the radiation-emitting semiconductor components are free of a prefabricated housing.
  • the auxiliary carrier is removed so that at least one rear-side electrical contact of each semiconductor chip is freely accessible.
  • flip-chips are used as semiconductor chips having two rear electrical contacts.
  • both back-side electrical contacts of each semiconductor chip are freely accessible after removal of the auxiliary carrier. In this embodiment of the method is preferred before removing the
  • the exposed rear electrical contacts of the semiconductor chips are preferably galvanically reinforced by a galvanic process. Preferred are the
  • the electrical contacts after electroplating have a thickness between and including 30 microns
  • the electrical contacts after electroplating have a thickness of between 50 microns and
  • Electrical contacts which are comparatively thick have the advantage of being able to impart mechanical stability to the semiconductor component and, moreover, being able to serve as a mechanical buffer element which can produce stresses under mechanical loads on the finished component
  • semiconductor chips are used, which already have a
  • Wavelength-converting layer are provided.
  • semiconductor chips are preferably applied to the auxiliary carrier, which already has a
  • Wavelength-converting layer are provided. According to one embodiment of a further method, a first, structured pattern is applied to the auxiliary carrier
  • Wavelength-converting layer applied.
  • the structured wavelength-converting layer has a Variety of structural elements.
  • the first, structured layer is applied in direct contact with the auxiliary carrier. According to one embodiment of the method, the
  • reflective potting compound can between the
  • Structural elements are handled by means of dispensations.
  • the areas between the structural elements are completely filled with the first, reflective potting compound.
  • the first concludes
  • the first, structured, wavelength-converting layer is formed by a resin, such as silicone, epoxy resin or a mixture of these materials, are incorporated in the phosphor particles.
  • a resin such as silicone, epoxy resin or a mixture of these materials
  • Wavelength-converting layer applied by screen printing on the subcarrier Particularly preferably, the structural elements of the first structured, wavelength-converting layer are not cured before the radiation-emitting layers
  • the structural elements are rectangular.
  • One side length of the rectangular structural element has
  • Rectangular structural elements are preferably arranged in rows and columns.
  • the first, reflective casting compound preferably forms a grid.
  • wavelength converting layer has a thickness of between 30 microns and 100 inclusive
  • the thickness of the first Preferably, the thickness of the first,
  • structured wavelength converting layer has a value of about 50 microns.
  • gaps between the semiconductor chips are filled with a second, wavelength-converting potting compound, preferably completely.
  • wavelength-converting potting compound can be done for example by Molden, pouring or dispensing.
  • the second, wavelength-converting potting compound preferably ends flush with a second main surface of the carrier of the semiconductor chips.
  • the second, wavelength-converting potting compound between two directly adjacent semiconductor chips to the first
  • Wavelength-converting layer is formed.
  • the second, wavelength-converting layer arise preferably oblique outer surfaces of the second, wavelength-converting layer. This can be achieved for example by sawing with a saw blade, which has a wedge-shaped profile. Preferably close the
  • a second, reflective potting compound is applied, which encloses the semiconductor chips, wherein second main surfaces of the electrical contacts are freely accessible.
  • the second, reflective potting compound can be applied, for example, by means of gold, casting or dispensing.
  • the second, reflective potting compound is produced by means of sawing
  • the present methods are based inter alia on the idea to use a sawing process to the geometry of a potting compound, the clear, reflective or Wavelength-converting can be designed to define exactly. This simplifies a particular
  • the potting compound is here
  • Dispensations applied unstructured are advantageously relatively simple, but do not usually allow a precise definition of a geometry. This is then achieved by means of the sawing method.
  • the radiation-emitting semiconductor component comprises, according to one embodiment, a semiconductor chip with a
  • the semiconductor chip comprises a mirror layer, which is applied to the epitaxial semiconductor layer sequence and is provided for electromagnetic radiation, which is generated in an active zone of the epitaxial semiconductor layer sequence, to a radiation exit surface of the
  • Semiconductor chip preferably has two electrical contacts, which are arranged on a back side of the semiconductor chip.
  • Semiconductor device includes this one
  • wavelength converting layer completely covering the side surfaces of the carrier and a first major surface of the carrier.
  • Side surfaces of the carrier preferably has saw marks.
  • the saw marks can advantageously increase the outcoupling of radiation from the wavelength-converting layer.
  • Radiation-emitting semiconductor device is the
  • first main surfaces of the electrical contacts are freely accessible.
  • the wavelength-converting layer on the side surfaces of the carrier has a first thickness whose thickness variation is not greater than 25%.
  • the wavelength-converting layer on the first main surface of the carrier has a second thickness whose thickness variation is not greater than 5%.
  • Radiation-emitting semiconductor device is on
  • a second clear potting compound arranged, the one having an oblique outer surface.
  • the reflective potting compound envelops the semiconductor chip and the second, clear
  • Potting compound an interface with the oblique outer surface of the second, clear potting compound.
  • This interface preferably acts as a reflector for the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • Radiation-emitting semiconductor device and the wavelength-converting layer on the first major surface of the carrier is completely covered by the second clear potting compound.
  • Radiation-emitting semiconductor device the wavelength-converting layer on the side surfaces of the carrier on an inclined outer surface.
  • the inclined outer surface of the wavelength-converting layer with the normal of a main plane of extension of the carrier encloses an angle ⁇ , which is between 30 ° inclusive and 80 ° inclusive.
  • the angle ⁇ has a value which is between 45 ° inclusive and 60 ° inclusive. In this case, larger angles generally lead to a larger construction of the semiconductor component.
  • Semiconductor component is the oblique outer surface of the first, wavelength-converting potting compound or the outer surface of the second clear potting compound curved, preferably convex arched, preferably convex, formed.
  • the (convex) curved outer surface offers the advantage of a greater distance in the area of the epitaxial
  • the electrical contacts comprise two metallic layers, one of which is applied by electroplating.
  • the electroplated metallic layer enhances the first metallic layer such that the electrical contacts have a thickness between and including 30 microns
  • the wavelength-converting layer is formed on the first main surface of the carrier of a different material than on the side surfaces of the carrier.
  • Wavelength-converting layer on the side surfaces of the carrier For example, a different silicone than
  • the wavelength-converting layer on the first main surface of the carrier can have phosphor particles other than the wavelength-converting layer on the side surfaces of the carrier.
  • FIG. 52 shows a schematic sectional illustration of a radiation-emitting semiconductor component according to a further exemplary embodiment.
  • an auxiliary carrier 1 is first provided. On the subcarrier 1 a plurality of radiation-emitting semiconductor chips 2 is applied with their backsides,
  • the semiconductor chips 2 are flip chips. Each radiation-emitting semiconductor chip 2 has a radiation-transmissive carrier 3 with a first main area and a second main area, wherein the first
  • the first major surface and side surfaces of the carrier 3 form a
  • the semiconductor chip 2 comprises an epitaxial semiconductor layer sequence 4 with an active zone 5, wherein the semiconductor layer sequence 4 is applied to the second main surface of the carrier 3.
  • the semiconductor layer sequence 4 is applied to the second main surface of the carrier 3.
  • Semiconductor layer sequence 4 is a mirror layer 6
  • the electrical contacts 7 are provided to supply the semiconductor chip 2 with electric current.
  • the active zone 5 together with the epitaxial semiconductor layer sequence 4 and the mirror layer 6 are not shown in the present case for reasons of clarity in Figures 1 to 37 and 39 to 51, but shown in Figure 38.
  • the electrical contacts 7 have a first main surface facing the carrier 3 and a second main surface facing away from the carrier 3.
  • the electrical contacts 7 of the semiconductor chip 2 are at a rear side of the
  • semiconductor chips 2 arranged.
  • the second main surfaces of the electrical contacts 7 partially form the rear side of the semiconductor chip 2.
  • Radiation exit surface of the semiconductor chip 2 forms a part of the front side of the semiconductor chip 2.
  • the semiconductor chips 2 are applied to the auxiliary carrier 1 with the second main surfaces of the electrical contacts 7.
  • a first, wavelength-converting potting compound 8 is applied to the subcarrier 1 by Molden, pouring or dispensing.
  • wavelength-converting potting compound 8 can in this case
  • the first, wavelength-converting potting compound 8 is arranged such that the first main surfaces of the carrier 3 are completely connected to the first,
  • the first, wavelength-converting potting compound 8 may be, for example, a silicone resin in which phosphor particles are introduced.
  • Semiconductor chips 2 are present comparatively thin.
  • the electrical contacts 2 initially have a thickness of between 1 micron and 2 microns inclusive.
  • the first, wavelength-converting potting compound 8 is severed completely by means of sawing to the auxiliary carrier 1. With the help of sawing becomes one
  • Wavelength-converting layer 9 on the side surfaces of the carrier 3 in this case has an outer surface
  • a second, clear potting compound 10 is applied to the semiconductor chip composite according to FIG. 3, again for example by means of molding, casting or molding
  • the second, clear potting compound 10 may be formed from a silicone resin.
  • the second, clear potting compound 10 may be formed from a silicone resin.
  • Potting compound 10 fills the spaces between the
  • Semiconductor chips 2 completely and forms a layer of the second clear potting compound 10 on the front sides of the wavelength-converting layer 9 from.
  • wavelength-converting layers 9 are completely enveloped by the second clear potting compound 10.
  • electrical contacts 7 of the semiconductor chip 2 has an increased thickness, for example between 30 inclusive
  • the second, clear potting compound 10 is severed by sawing completely up to the other subcarrier 1 ⁇ .
  • Potting compound 12 applied to the further subcarrier 1 ⁇ which in turn completely envelopes the semiconductor chips 2 with the applied first and second potting compounds 8, 10.
  • the third, reflective potting compound 12 fills the
  • Gaps between the semiconductor chips 2 and applied to them potting compounds 8, 10 completely. Preference is given to the semiconductor chips 2 with the first and second
  • the second, clear potting compound 10 is applied to the semiconductor chip composite between the semiconductor chips 2 so that the second clear potting compound 10 with a Surface of the
  • Wavelength-converting layer 9 each flush
  • FIGS. 19 to 25 correspond to the process steps as already described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • a large number of radiation-emitting semiconductor chips 2 are used, which are already provided with a wavelength-converting layer 9 on their radiation exit surfaces (FIG. 19).
  • the first wavelength-converting potting compound 8 is in each case between two directly adjacent semiconductor chips 2 completely to the subcarrier 1 ⁇
  • the subcarrier 1 ⁇ is not here
  • a saw blade 11 which has a wedge-shaped profile. In this way, outer surfaces of the
  • Wavelength-converting layer 9 achieved, which are arranged obliquely to a normal to the main extension plane of the subcarrier 1 ⁇ .
  • Potting compound 12 fills in this case the spaces between two directly adjacent semiconductor chips 2 completely up to a surface which through the
  • Main surfaces of the electrical contacts 7 is formed.
  • the third, reflective potting compound 12 is sliced between two directly adjacent semiconductor chips 2 to the first Subcarrier 1 ⁇ severed.
  • the third, reflective potting compound 12 is formed side surfaces of the third, reflective potting compound 12, the
  • the semiconductor chip composite is separated by sawing the first, wavelength-converting potting compound 8 between two directly adjacent semiconductor chips 2. in the
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 38 has a
  • Radiation-emitting semiconductor chip 2 with a radiation-transmissive carrier 3 comprising a first
  • Main surface and a second major surface On the second main surface of the carrier 3 is an epitaxial
  • the active zone 5 is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor chip 2 comprises a mirror layer 6 which is incident on the epitaxial semiconductor layer sequence 4
  • two electrical contacts 7 are arranged, which have a first main surface which adjoin the mirror layer 6 and a second main surface which lies opposite the first main surface.
  • the wavelength-converting layer 9 is formed, for example, from a silicone with phosphor particles.
  • the wavelength-converting layer 9 is suitable for converting electromagnetic radiation of the active zone 5 into radiation of another wavelength range.
  • Potting compound 10 The second, clear potting compound 10 envelops the carrier 3 with the applied thereto
  • the second, clear potting compound 10 forms oblique outer surfaces which intersect, for example, an angle ⁇ with a normal of the main extension plane of the carrier 3
  • the angle ⁇ preferably has a value of between 45 ° and 60 ° inclusive.
  • Embodiment of Figure 38 a third, reflective potting compound 12.
  • the third, reflective potting compound 12 surrounds the second clear potting compound 10 and the back of the semiconductor chip 2, namely the mirror layer 6 and the electrical contacts 7.
  • reflective potting compound 12 forms a reflector.
  • the reflector deflects electromagnetic radiation emerging from the side surfaces of the carrier 3, to a
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 38 can be produced, for example, by a method as already described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 39 has galvanically reinforced electrical contacts 7.
  • the galvanically reinforced electrical contacts 7 are
  • the first layer of the electrical contacts 7 has a thickness of between 1 micron and inclusive 2 microns, while the second layer of the electrical contacts 7, which is electrodeposited, the electrical contact 7 to a thickness between 30 inclusive
  • the third, reflective potting compound 12 envelops in the
  • Main surfaces of the electrical contacts 7 remain freely accessible.
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 40 also has galvanically reinforced electrical contacts 7.
  • the second, clear potting compound 10 is not on a main surface of FIG.
  • Wavelength-converting layer 9 is applied, but only on side surfaces of the wavelength-converting layer
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 41 has no second clear potting compound
  • the semiconductor chip 2 is completely surrounded by a wavelength-converting layer 9, which has an obliquely formed outer surface.
  • the outer surface of the wavelength-converting layer 9 closes with the
  • Semiconductor device an angle between inclusive 20 ° and including 37.5 °.
  • wavelength converting layer 9 is in the
  • Semiconductor component according to the figure 41 laterally completely surrounded by the third, reflective potting compound 12.
  • the oblique outer surfaces of the wavelength-converting layer 9 in this case together with the third, reflective potting compound 12 in turn form a reflector.
  • Side surfaces of the semiconductor component according to FIG. 41 are in this case completely formed by the third, reflective potting compound 12.
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 42 has side surfaces which are formed in part by the third, reflective potting compound 12 and partially by the first, wavelength-converting potting compound 8.
  • Such a semiconductor component can be produced, for example, by a method as already described with reference to FIGS. 32 to 37.
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 43 has galvanically reinforced rear side
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 44 has a
  • Embodiment of Figure 43 formed convexly curved are. This has the advantage that electromagnetic radiation generated in the active zone 5 and laterally coupled out of the epitaxial semiconductor layer sequence 4, by the convex curvature of the interface between the reflective material of the third reflective
  • wavelength converting layer 9 better to the
  • Radiation exit surface of the semiconductor device is directed.
  • an auxiliary carrier 1 is again provided on which a first, structured wavelength-converting layer 13 is applied, for example by means of screen printing.
  • the first, wavelength-converting, structured layer 13 has a plurality of structural elements 14, as shown schematically in the plan view of FIGS. 45 to 51.
  • the structural elements 14 are formed as rectangles which are arranged in columns and rows on the auxiliary carrier 1. Between the structural elements 14 of the first, structured, wavelength-converting layer 13, a first, reflective potting compound 15, for example by means of dispensing, is introduced (FIG. 45).
  • Wavelength-converting layer 13 applied.
  • each semiconductor chip 2 with a first main surface its carrier 3 applied to exactly one structural element 14.
  • a second, wavelength-converting layer 16 is passed through between the semiconductor chips 2
  • Wavelength-converting layer 16 fills the
  • the second, wavelength-converting layer 16 in this case preferably includes the mirror layer 6 on the second
  • the second, wavelength-converting layer 16 is cut by means of sawing up to the first,
  • Wavelength-converting layer 13 is severed.
  • a saw blade 11 is used with a wedge-shaped profile, so that the second,
  • Wavelength-converting layer 16 forms oblique outer surfaces. Then, as shown schematically in Figure 50, a second reflective potting compound 17 between the
  • Semiconductor chips 2 introduced, for example, with dispensing, pouring or Molden.
  • the second, reflective potting compound 17 in this case completely fills a gap between the electrical contacts 7 of the semiconductor chips 2.
  • the first, reflective potting compound is produced 15 and the second, reflective potting compound 17 between two directly adjacent semiconductor chips 2 severed, also by means of sawing.
  • side surfaces of the reflective casting compounds 15, 17 are formed, which are arranged perpendicular to a main extension plane of the auxiliary carrier 1.
  • the reflective potting compounds 15, 17 are here completely severed to the subcarrier 1.
  • Semiconductor device can be produced, as shown in Figure 52.
  • the semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 52 has a wavelength-converting layer 9, which is formed from a first, wavelength-converting layer 13 and a second, wavelength-converting layer 16.
  • the first wavelength-converting layer 13 and the second wavelength-converting layer 16 may comprise different materials.
  • the first wavelength-converting layer 13 on the side surfaces of the semiconductor chip 2 has, for example
  • wavelength-converting material different from the material of the second wavelength-converting layer 16 on the first major surface of the carrier 3.
  • the wavelength converting materials with respect to their silicone resin or their
  • Potting compound of the semiconductor device according to FIG. 52 is likewise constructed from two layers, namely from the first, reflective potting compound 15 and the second, reflective potting compound 17.
  • the present application claims the priority of the German application DE 102017107234.9, whose

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente mit den folgenden Schritten angegeben: - Bereitstellen eines Hilfsträgers (1, 1`), - Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips (2) auf den Hilfsträger (1, 1`) mit ihren Rückseite, - Aufbringen einer ersten Vergussmasse (8), so dass ein Halbleiterchipverbund entsteht, und - Trennen des Halbleiterchipverbunds jeweils zwischen zwei Halbleiterchips (2) mittels Sägen, wobei der Hilfsträger (1,1`) nicht durchtrennt wird, so dass zumindest auf Seitenflächen der Halbleiterchips (2) jeweils eine Schicht der ersten Vergussmasse (8) entsteht. Außerdem werden ein weiteres Verfahren und eine strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VIELZAHL STRAHLUNGSEMITTIERENDER HALBLEITERBAUELEMENTE UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES HALBLEITERBAUELEMENT
Es werden Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente und ein
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
Ein Verfahren zur Herstellung strahlungsemittierender
Halbleiterbauelemente und Strahlungsemittierende
Halbleiterbauelemente sind beispielsweise in der Druckschrift US 2016/0293810 AI beschrieben.
Die vorliegende Anmeldung macht es sich zur Aufgabe einen vereinfachten Herstellungsprozess zur Erzeugung einer
Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente anzugeben. Weiterhin soll ein Strahlungsemittierendes
Halbleiterbauelement mit kleiner Bauform und einem seitlichen Reflektor angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 13 und durch ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst .
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen de
Verfahren und des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente wird gemäß einer Ausführungsform ein Hilfsträger bereitgestellt. Auf den Hilfsträger wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens eine Vielzahl strahlungsemittierender
Halbleiterchips mit ihren Rückseiten aufgebracht. Die
Rückseiten der Halbleiterchips sind in der Regel zumindest teilweise zur späteren Montage der fertigen
Halbleiterbauelemente auf einen Anschlussträger vorgesehen. In der Regel weist die Rückseite der Halbleiterchips
zumindest einen elektrischen Kontakt auf. Eine Vorderseite der Halbleiterchips liegt der Rückseite der Halbleiterchips gegenüber und umfasst in der Regel zumindest teilweise eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Vergussmasse so aufgebracht, dass ein
Halbleiterchipverbund entsteht. Die erste Vergussmasse kann mittels Molden, Gießen oder Dispensen aufgebracht werden.
Schließlich wird der Halbleiterchipverbund zwischen zwei, bevorzugt direkt benachbarten, Halbleiterchips mittels Sägen getrennt, wobei der Hilfsträger nicht durchtrennt wird.
Hierbei entsteht zumindest auf Seitenflächen der
Halbleiterchips jeweils eine Schicht der ersten Vergussmasse. Die Schicht der ersten Vergussmasse kann die Seitenflächen der Halbleiterchips jeweils ganz oder teilweise bedecken. Vorliegend wird mit dem Halbleiterchipverbund nicht nur ein Element bezeichnet, das mehrere Halbleiterchips und
mindestens eine Vergussmasse umfasst und ein
zusammenhängendes Element bildet. Vielmehr wird mit dem Begriff „Halbleiterchipverbund" auch ein Element mit mehreren Halbleiterchips und Vergussmasse auf dem Hilfsträger
bezeichnet, bei dem die Vergussmasse mittels Trennen bis zum Hilfsträger durchtrennt ist.
Der Hilfsträger kann beispielsweise einen Grundkörper aus Stahl, Glas oder Kunststoff aufweisen. Der Grundkörper kann beispielsweise mit einer Klebefolie zur Befestigung der
Halbleiterchips versehen sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass auf dem Hilfsträger ein flüssiger Klebstoff zur
Befestigung der Halbleiterchips aufgesprüht ist.
Die erste Vergussmasse kann beispielsweise eines der
folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Silikonharz, Epoxidharz oder eine
Mischung dieser beiden Materialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Vergussmasse und/oder die zweite Vergussmasse mittels Sägen getrennt, so dass durch das Sägen der ersten Vergussmasse und/oder der zweiten Vergussmasse eine schräge Außenfläche entsteht, die bevorzugt eine konvexe Wölbung aufweist . Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Vergussmasse wellenlängenkonvertierend ausgebildet und der Halbleiterchipverbund wird derart durch die erste
Vergussmasse getrennt, dass eine wellenlängenkonvertierende Schicht auf der Strahlungsaustrittsfläche und den
Seitenflächen jedes Halbleiterchips entsteht.
Besonders bevorzugt werden vorliegend Halbleiterchips
verwendet, die als Flip-Chips ausgebildet sind. Ein Flip-Chip weist einen Träger mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf, die der ersten Hauptfläche gegenüber liegt. Auf der zweiten Hauptfläche ist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit einer Strahlungserzeugenden, aktiven Zone angeordnet und besonders bevorzugt epitaktisch aufgewachsen. Der Träger ist in der Regel durchlässig
zumindest für die in der aktiven Zone erzeugte
elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Beispielsweise weist der Träger eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Saphir,
Siliziumcarbid.
Die erste Hauptfläche des Trägers bildet in der Regel
teilweise die Strahlungsaustrittsfläche des Flip-Chips aus. Weiterhin bilden auch die Seitenflächen des Trägers in der
Regel einen Teil der Strahlungsaustrittsfläche des Flip-Chips aus. An der Rückseite des Flip-Chips sind in der Regel zwei elektrische Kontakte angeordnet, die zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen sind. Die
Vorderseite des Flip-Chips ist in der Regel frei von
elektrischen Kontakten.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist jeder
Halbleiterchip einen strahlungsdurchlässigen Träger auf, der eine erste Hauptfläche und Seitenflächen aufweist, die zusammen eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips ausbilden. Beispielsweise handelt es sich bei den
Halbleiterchips um Flip-Chips. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Vergussmasse bevorzugt
wellenlängenkonvertierend ausgebildet, das heißt, dass die
Vergussmasse dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische
Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Beispielsweise wandelt die wellenlängenkonvertierende
Vergussmasse elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs um. Beispielsweise senden die fertigen Halbleiterbauelemente konvertierte und
unkonvertierte Strahlung aus, die einen Farbort im weißen Bereich der CIE Normfarbtafel aufweist. Der
Halbleiterchipverbund wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt derart durch die erste,
wellenlängenkonvertierende Vergussmasse getrennt, dass eine wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers und auf den Seitenflächen des Trägers entsteht.
Die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse kann beispielsweise ein Harz, wie ein Silikon, ein Epoxid oder eine Mischung dieser Materialien aufweisen, in das
Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Die Leuchtstoffpartikel verleihen der ersten, wellenlängenkonvertierenden
Vergussmasse die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
Insbesondere die wellenlängenkonvertierende Schicht, die auf den Seitenflächen des Trägers angeordnet ist, weist
Sägespuren aufgrund des Trennprozesses auf. Die wellenlängenkonvertierende Schicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und
einschließlich 100 Mikrometer auf. Beispielsweise weist die wellenlängenkonvertierende Schicht eine Dicke von ungefähr 50 Mikrometer auf. Auf der ersten Hauptfläche des Trägers weist die wellenlängenkonvertierende Schicht bevorzugt eine
Abweichung von einer mittleren Schichtdicke auf, die nicht größer als 2,4 Mikrometer ist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Seitenflächen des Trägers weist bevorzugt eine Abweichung von einer mittleren Schichtdicke auf, die nicht größer als 10 Mikrometer ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird auf den Halbleiterchipverbund eine zweite, klare Vergussmasse aufgebracht, beispielsweise mittels Molden, Gießen oder
Dispensen. Die zweite, klare Vergussmasse kann beispielsweise ein Silikon, ein Epoxidharz oder eine Mischung dieser
Materialien aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Der Halbleiterchipverbund wird dann mittels Sägen zwischen zwei Halbleiterchips durch die zweite, klare
Vergussmasse getrennt, wobei der Hilfsträger wiederum nicht durchtrennt wird. Auf den Seitenflächen der
wellenlängenkonvertierenden Schicht entsteht so eine Schicht der zweiten, klaren Vergussmasse, bevorzugt mit einer
schrägen Außenfläche. Damit die zweite, klare Vergussmasse auf den Seitenflächen der wellenlängenkonvertierenden Schicht eine schräge Außenfläche aufweist, wird bei dem Sägeprozess zum Trennen bevorzugt ein Sägeblatt mit einem keilförmigen Profil verwendet.
Mit schräger Außenfläche ist hier und im Folgenden gemeint, dass die Außenfläche eben oder gewölbt ausgebildet sein kann. Eine gewölbte Außenfläche ist insbesondere bevorzugt konvex gewölbt. Schließt eine schräge Außenfläche einen Winkel mit einer Geraden oder einer Ebene ein, so kann als Bezugsgerade der gewölbten Außenfläche eine Tangente an die Außenfläche verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite, klare Vergussmasse derart aufgebracht, dass sie die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips bis zu einer
Oberfläche der wellenlängenkonvertierenden Schicht ausfüllt, sodass die zweite, klare Vergussmasse und die
wellenlängenkonvertierende Schicht bündig miteinander
abschließen. Die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers ist hierbei bevorzugt frei von der zweiten, klaren Vergussmasse.
Alternativ ist es auch möglich, dass die zweite, klare
Vergussmasse auch auf der wellenlängenkonvertierenden Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers aufgebracht wird und hier eine Schicht der zweiten, klaren Vergussmasse mit einer möglichst homogenen Dicke ausgebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Vergussmasse wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse wird bevorzugt vollständig bis zum Hilfsträger durchtrennt. Mit anderen Worten bildet der Halbleiterchipverbund bei dieser
Ausführungsform nach dem Durchtrennen der ersten,
wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse kein
zusammenhängendes Element mehr aus. Vielmehr sind einzelne Halbleiterchip auf dem Hilfsträger angeordnet, die jeweils zumindest teilweise von einer wellenlängenkonvertierenden Schicht bedeckt sind. Alternativ ist es auch möglich, dass die erste,
wellenlängenkonvertierende Vergussmasse nicht vollständig bis zum Hilfsträger durchtrennt wird, sodass ein Rest der
wellenlängenkonvertierende Vergussmasse auf dem Hilfsträger verbleibt. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens bildet der durchtrennte Halbleiterchipverbund folglich ein
zusammenhängendes Element aus. Beispielsweise weist die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse, die auf dem Hilfsträger nach dem Trennen verbleibt, in vertikaler Richtung, also senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers, eine Dicke zwischen einschließlich 10 Mikrometer und einschließlich 100
Mikrometer auf.
Die Vergussmassen können mit einem Sägeblatt getrennt werden, das ein keilförmiges Profil aufweist. Auf diese Art und Weise wird die Außenfläche der entstehenden Schicht schräg
ausgebildet .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine dritte, reflektierende Vergussmasse auf den
Halbleiterchipverbund aufgebracht, beispielsweise mittels
Molden, Gießen oder Dispensen. Der Halbleiterchipverbund wird dann mittels Sägen zwischen zwei Halbleiterchips durch die dritte, reflektierende Vergussmasse durchtrennt, wobei der Hilfsträger nicht durchtrennt wird. Die dritte,
reflektierende Vergussmasse bildet bevorzugt einen Reflektor für elektromagnetische Strahlung aus, die in der aktiven Zone der Halbleiterchips erzeugt und von der
Strahlungsaustrittsfläche ausgesandt wird. Beispielsweise wird die reflektierende Vergussmasse in direktem Kontakt auf eine wellenlängenkonvertierende Schicht oder eine Schicht der klaren Vergussmasse aufgebracht, die schräge Außenflächen aufweist und etwa durch Sägen mit einem keilförmigen Sägeblatt erzielt wurden. Insbesondere die
Grenzfläche, die durch die schräge Außenfläche und die reflektierende Vergussmasse gebildet ist, ist in der Regel dazu geeignet, als Reflektor zu wirken. Beispielsweise ist die dritte, reflektierende Vergussmasse aus einem Harz, wie etwa Silikon, Epoxid oder einer Mischung dieser Materialien gebildet, in das reflektierende Partikel eingebracht sind. In der Regel verleihen die reflektierenden Partikel der dritten, reflektierenden Vergussmasse die reflektierenden Eigenschaften. Beispielsweise handelt es sich bei den reflektierenden Partikeln um Titandioxidpartikel. Bevorzugt weisen die reflektierenden Partikel einen hohen Füllgrad in der Vergussmasse auf. Bevorzugt beträgt der
Füllgrad der reflektierenden Partikel in der Vergussmasse mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.- o
o ·
Die erste Vergussmasse, die zweite Vergussmasse und/oder die dritte Vergussmasse ersetzen hierbei bevorzugt alle zusammen, zu zweit oder einzeln ein vorgefertigtes Gehäuse. Bevorzugt sind die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente frei von einem vorgefertigten Gehäuse. Die Vergussmasse (n)
stabilisieren das Halbleiterbauelement mechanisch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Hilfsträger entfernt, sodass zumindest ein rückseitiger elektrischer Kontakt jedes Halbleiterchips frei zugänglich ist. Bevorzugt sind Flip-Chips als Halbleiterchips verwendet, die zwei rückseitige elektrische Kontakte aufweisen. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens sind nach Entfernen des Hilfsträgers beide rückseitigen elektrischen Kontakte jedes Halbleiterchips frei zugänglich. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird bevorzugt vor dem Entfernen des
Hilfsträgers ein weiterer Hilfsträger auf die frei
zugängliche Hauptfläche des Halbleiterchipverbunds
aufgebracht . Die freiliegenden rückseitigen elektrischen Kontakte der Halbleiterchips werden bevorzugt mit einem galvanischen Verfahren galvanisch verstärkt. Bevorzugt sind die
elektrischen Kontakt nach dem galvanischen Verstärken vergleichsweise dick ausgebildet. Beispielsweise weisen die elektrischen Kontakte nach dem galvanischen Verstärken eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und
einschließlich 75 Mikrometer auf. Bevorzugt weisen die elektrischen Kontakte nach dem galvanischen Verstärken eine Dicke zwischen einschließlich 50 Mikrometer und
einschließlich 75 Mikrometer auf.
Elektrische Kontakte, die vergleichsweise dick ausgebildet sind, weisen den Vorteil auf, dem Halbleiterbauelement mechanische Stabilität zu verleihen und darüber hinaus als mechanisches Pufferelement dienen zu können, das Spannungen bei mechanischen Belastungen des fertigen
Halbleiterbauelements aufnehmen kann. Außerdem bilden dicke elektrische Kontakte eine wirksame Sperre zu einer
Lotschicht, mit der das Halbleiterbauelement rückseitig auf einen Anschlussträger montiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Halbleiterchips verwendet, die bereits mit einer
wellenlängenkonvertierenden Schicht versehen sind. Mit anderen Worten werden bevorzugt Halbleiterchips auf den Hilfsträger aufgebracht, die bereits mit einer
wellenlängenkonvertierenden Schicht versehen sind. Gemäß einer Ausführungsform eines weiteren Verfahrens wird auf den Hilfsträger eine erste, strukturierte
wellenlängenkonvertierende Schicht aufgebracht. Die
strukturierte wellenlängenkonvertierende Schicht weist eine Vielzahl an Strukturelementen auf. Bevorzugt wird die erste, strukturierte Schicht in direktem Kontakt auf den Hilfsträger aufgebracht . Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die
Bereiche zwischen den Strukturelementen mit einer ersten reflektierenden Vergussmasse gefüllt. Die erste,
reflektierende Vergussmasse kann zwischen die
Strukturelemente mittels Dispensen aufgebacht werden.
Bevorzugt werden die Bereiche zwischen den Strukturelementen vollständig mit der ersten, reflektierenden Vergussmasse gefüllt. Besonders bevorzugt schließt die erste,
reflektierende Vergussmasse bündig mit den Strukturelementen ab .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils ein strahlungsemittierender Halbleiterchip mit seiner Vorderseite auf jeweils ein Strukturelement der ersten, wellenlängenkonvertierenden, strukturierten Schicht
aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste, strukturierte, wellenlängenkonvertierende Schicht durch ein Harz gebildet, wie Silikon, Epoxidharz oder eine Mischung dieser Materialien, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Beispielsweise wird die erste, strukturierte
wellenlängenkonvertierende Schicht mittels Siebdruck auf den Hilfsträger aufgebracht. Besonders bevorzugt werden die Strukturelemente der ersten strukturierten, wellenlängenkonvertierenden Schicht nicht ausgehärtet, bevor die Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips auf die erste strukturierte wellenlängenkonvertierende Schicht aufgesetzt werden. Als Folge haften die Halbleiterchips auf den Strukturelementen, sodass mit Vorteil kein Klebstoff notwendig ist, um die
Halbleiterchips auf den Strukturelementen zu fixieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Strukturelemente rechteckig ausgebildet. Eine Seitenlänge des rechteckig ausgebildeten Strukturelements weist
beispielsweise eine Länge zwischen einschließlich 1
Millimeter und einschließlich 4 Millimeter auf. Die
rechteckigen Strukturelemente sind bevorzugt in Reihen und Spalten angeordnet. Die erste, reflektierende Vergussmasse bildet hierbei bevorzugt ein Gitter aus. Beispielsweise weist die erste, strukturierte,
wellenlängenkonvertierende Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und einschließlich 100
Mikrometer auf. Bevorzugt weist die Dicke der ersten,
strukturierten, wellenlängenkonvertierenden Schicht einen Wert von ungefähr 50 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips mit einer zweiten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse gefüllt, bevorzugt vollständig. Das Aufbringen der zweiten,
wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse kann beispielsweise mittels Molden, Gießen oder Dispensen erfolgen. Die zweite, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse schließt bevorzugt mit einer zweiten Hauptfläche des Trägers der Halbleiterchips bündig ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips bis zu der ersten
reflektierenden Vergussmasse mittels Sägen getrennt, sodass auf Seitenflächen jedes Halbleiterchips eine zweite,
wellenlängenkonvertierende Schicht entsteht. Hierbei
entstehen bevorzugt schräge Außenflächen der zweiten, wellenlängenkonvertierenden Schicht. Dies kann beispielsweise durch Sägen mit einem Sägeblatt erzielt werden, das ein keilförmiges Profil aufweist. Bevorzugt schließen die
schrägen Außenflächen der zweiten,
wellenlängenkonvertierenden Schicht jeweils mit der
Seitenfläche des darunterliegenden Strukturelements bündig ab .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite, reflektierende Vergussmasse aufgebracht, die die Halbleiterchips umhüllt, wobei zweite Hauptflächen der elektrischen Kontakte frei zugänglich sind. Die zweite, reflektierende Vergussmasse kann beispielsweise mittels Molden, Gießen oder Dispensen aufgebracht werden.
Auch bei diesem Verfahren ist es möglich, die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips galvanisch zu verstärken, wie bereits oben beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite, reflektierende Vergussmasse mittels Sägen
durchtrennt, sodass Außenflächen der zweiten, reflektierenden Vergussmasse entstehen, die senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers stehen.
Die vorliegenden Verfahren beruhen unter anderem auf der Idee, einen Sägeprozess zu verwenden, um die Geometrie einer Vergussmasse, die klar, reflektierend oder wellenlängenkonvertierenden ausgebildet sein kann, genau zu definieren. Dies vereinfacht insbesondere einen
Herstellungsprozess für strahlungsemittierende
Halbleiterbauelemente. Die Vergussmasse wird hierbei
bevorzugt vor dem Sägeprozess mit Molden, Gießen oder
Dispensen unstrukturiert aufgebracht. Diese Verfahren sind mit Vorteil vergleichsweise einfach, erlauben jedoch in der Regel keine genaue Definition einer Geometrie. Dies wird dann mittels des Sägeverfahrens erzielt.
Durch den Verzicht auf ein vorgefertigtes Gehäuse ist es insbesondere möglich, eine möglichst kleine Bauform bei dem Halbleiterbauelement zu erzielen. Die oben beschriebenen Verfahren sind insbesondere dazu geeignet, ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement herzustellen. Folglich können Merkmale, die vorliegend nur in Verbindung mit den Verfahren beschrieben sind, auch bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement ausgebildet sein und umgekehrt.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement umfasst gemäß einer Ausführungsform einen Halbleiterchip mit einem
strahlungsdurchlässigen Träger. Auf dem Träger ist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Weiterhin umfasst der Halbleiterchip eine Spiegelschicht, die auf die epitaktische Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist und dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung, die in einer aktiven Zone der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge erzeugt wird, zu einer Strahlungsaustrittsfläche des
Halbleiterchips zu lenken. Weiterhin umfasst der
Halbleiterchip bevorzugt zwei elektrische Kontakte, die an einer Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Halbleiterchip
bevorzugt um einen Flip-Chip.
Gemäß einer Ausführungsform des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements umfasst dieses eine
wellenlängenkonvertierende Schicht, die Seitenflächen des Trägers und eine erste Hauptfläche des Trägers vollständig bedeckt. Die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den
Seitenflächen des Trägers weist bevorzugt Sägespuren auf. Die Sägespuren können die Auskopplung von Strahlung aus der wellenlängenkonvertierenden Schicht mit Vorteil erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist der
Halbleiterchip von einer reflektierenden Vergussmasse
umhüllt, wobei erste Hauptflächen der elektrischen Kontakte frei zugänglich sind.
Gemäß einer Ausführungsform des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements weist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Seitenflächen des Trägers eine erste Dicke auf, deren Dickenschwankung nicht größer ist als 25 %.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers eine zweite Dicke auf, deren Dickenschwankung nicht größer als 5 % ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist an
Seitenflächen des Träger auf der wellenlängenkonvertierenden Schicht eine zweite, klare Vergussmasse angeordnet, die eine schräge Außenfläche aufweist. Die reflektierende Vergussmasse umhüllt den Halbleiterchip und die zweite, klare
Vergussmasse. Bevorzugt bildet die reflektierende
Vergussmasse eine Grenzfläche mit der schrägen Außenfläche der zweiten, klaren Vergussmasse aus. Diese Grenzfläche wirkt bevorzugt als Reflektor für die von dem Halbleiterchips ausgesandte elektromagnetische Strahlung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist auch die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers vollständig von der zweiten, klaren Vergussmasse bedeckt . Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Seitenflächen des Trägers eine schräge Außenfläche auf. Hierbei können
Seitenflächen des Halbleiterbauelements teilweise durch
Material der wellenlängenkonvertierenden Schicht gebildet sein. Beispielsweise schließt die schräge Außenfläche der wellenlängenkonvertierenden Schicht mit der Normalen einer Haupterstreckungsebene des Trägers einen Winkel α ein, der zwischen einschließlich 30° und einschließlich 80° liegt. Bevorzugt weist der Winkel α einen Wert auf, der zwischen einschließlich 45° und einschließlich 60° liegt. Hierbei führen größere Winkel in der Regel zu einer größeren Bauweise des Halbleiterbauelements Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
Halbleiterbauelements ist die schräge Außenfläche der ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse oder die Außenfläche der zweiten, klaren Vergussmasse gewölbt, bevorzugt konvex gewölbt, bevorzugt konvex gewölbt, ausgebildet. Dies
verbessert die Umlenkung von elektromagnetischer Strahlung, die seitlich aus der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelt wird, zu einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements. In der Regel besteht ein
vergleichsweise großer Brechungsindexunterschied zwischen dem Material der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und dem Material des strahlungsdurchlässigen Trägers, so dass ein gewisser Prozentsatz der in der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung aufgrund von Totalreflektion nicht in den Träger eintritt und über die Seitenflächen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ausgesandt wird. Die, (konvex) gewölbte Außenfläche bietet den Vorteil, einen größeren Abstand im Bereich der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge aufzuweisen und so eine besonders gute Umlenkung zu gewährleisten. Die (konvex) gewölbte
Außenfläche kann durch Verwendung eines entsprechend
geformten Sägeblatts erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfassen die elektrischen Kontakte zwei metallische Schichten, von denen eine galvanisch aufgebracht ist. Beispielsweise verstärkt die galvanisch aufgebrachte metallische Schicht die erste, metallische Schicht derart, dass die elektrischen Kontakte eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und
einschließlich 75 Mikrometer aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements ist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers aus einem anderen Material gebildet, als auf den Seitenflächen des Trägers. Beispielsweise unterscheidet sich die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers durch ein anderes Matrixmaterial von der
wellenlängenkonvertierenden Schicht auf den Seitenflächen des Trägers. Beispielsweise ist ein anderes Silikon als
Matrixmaterial auf der ersten Hauptfläche des Trägers
verwendet als auf den Seitenflächen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die wellenlängenkonvertierende Schicht auf der ersten Hauptfläche des Trägers andere Leuchtstoffpartikel aufweist als die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Seitenflächen des Trägers.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 9 wird ein Verfahren gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 10 bis 18 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 19 bis 25 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 26 bis 31 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 32 bis 37 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Jede der Figuren 38 bis 44 zeigt eine schematische
Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements gemäß jeweils einem
Ausführungsbeispiel . Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 45 bis 51 wird ein weiteres Verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Figur 52 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 9 wird zunächst ein Hilfsträger 1 bereitgestellt. Auf den Hilfsträger 1 wird eine Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips 2 mit ihren Rückseiten aufgebracht,
beispielsweise durch Kleben. Bei den Halbleiterchips 2 handelt es sich um Flip-Chips. Jeder Strahlungsemittierende Halbleiterchip 2 weist einen strahlungsdurchlässigen Träger 3 mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf, wobei die erste
Hauptfläche der zweiten Hauptfläche gegenüberliegt. Die erste Hauptfläche und Seitenflächen des Trägers 3 bilden eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 2 aus.
Weiterhin umfasst der Halbleiterchip 2 eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 4 mit einer aktiven Zone 5, wobei die Halbleiterschichtenfolge 4 auf die zweite Hauptfläche des Trägers 3 aufgebracht ist. Auf die epitaktische
Halbleiterschichtenfolge 4 ist eine Spiegelschicht 6
aufgebracht, an der zwei rückseitige elektrische Kontakte 7 angeordnet sind. Die elektrischen Kontakte 7 sind dazu vorgesehen, den Halbleiterchip 2 mit elektrischem Strom zu versorgen. Die aktive Zone 5 zusammen mit der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 4 und der Spiegelschicht 6 sind vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren 1 bis 37 und 39 bis 51 nicht dargestellt, jedoch in Figur 38 gezeigt.
Die elektrischen Kontakte 7 weisen eine erste Hauptfläche auf, die zu dem Träger 3 weist und eine zweite Hauptfläche, die von dem Träger 3 abgewandt ist. Die elektrischen Kontakte 7 des Halbleiterchips 2 sind an einer Rückseite des
Halbleiterchips 2 angeordnet. Beispielsweise bilden die zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 teilweise die Rückseite des Halbleiterchips 2 aus. Die erste
Hauptfläche des Trägers 3, die einen Teil der
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 2 ist, bildet einen Teil der Vorderseite des Halbleiterchips 2 aus. Wie in Figur 1 gezeigt, werden die Halbleiterchips 2 bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 9 mit den zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 auf den Hilfsträger 1 aufgebracht.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 2
dargestellt ist, wird eine erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 mittels Molden, Gießen oder Dispensen auf den Hilfsträger 1 aufgebracht. Die erste,
wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 kann hierbei
Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips 2 sowie zwischen den elektrischen Kontakten 7 vollständig ausfüllen. Weiterhin wird die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 derart angeordnet, dass auch die ersten Hauptflächen der Träger 3 vollständig mit der ersten,
wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 bedeckt sind. Bei der ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 kann es sich beispielsweise um ein Silikonharz handeln, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind.
Die elektrischen Kontakte 7 an der Rückseite der
Halbleiterchips 2 sind vorliegend vergleichsweise dünn ausgebildet. Die elektrischen Kontakte 2 weisen zunächst eine Dicke zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 2 Mikrometer auf.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 3 dargestellt ist, wird die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 mittels Sägen vollständig bis zum Hilfsträger 1 durchtrennt. Mit Hilfe des Sägens wird eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 auf den Seitenflächen der Halbleiterchips 2 ausgebildet. Weiterhin bildet die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 auch auf der ersten Hauptfläche des Trägers 3 eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 aus. Die
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 auf den Seitenflächen des Trägers 3 weist hierbei eine Außenfläche auf, die
senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers 1 angeordnet ist und Sägespuren trägt.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in der Figur 4 dargestellt ist, wird auf den Halbleiterchipverbund gemäß der Figur 3 eine zweite, klare Vergussmasse 10 aufgebracht, wiederum beispielsweise mittels Molden, Gießen oder
Dispensen. Die zweite, klare Vergussmasse 10 kann hierbei aus einem Silikonharz gebildet sein. Die zweite, klare
Vergussmasse 10 füllt die Zwischenräume zwischen den
Halbleiterchips 2 vollständig aus und bildet eine Schicht der zweiten, klaren Vergussmasse 10 auf den Vorderseiten der wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 aus. Die
Halbleiterchips 2 zusammen mit ihren
wellenlängenkonvertierenden Schichten 9 sind vorliegend vollständig von der zweiten, klaren Vergussmasse 10 umhüllt.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 5
dargestellt ist, wird zunächst auf die freiliegende
Hauptfläche des Halbleiterchipverbundes, die durch die zweite, klare Vergussmasse 10 gebildet ist, ein weiterer Hilfsträger 1 λ wie beispielsweise eine Folie aufgebracht, etwa durch Laminieren. Dann wird der andere Hilfsträger 1 wieder entfernt, sodass die zweiten Hauptflächen der
elektrischen Kontakte 7 der Halbleiterchips 2 frei zugänglich sind.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 6 dargestellt ist, werden die elektrischen Kontakte 7 der Halbleiterchips 2 mit einem galvanischen Verfahren verstärkt, beispielsweise indem eine Kupferschicht galvanisch
abgeschieden wird. Auf diese Art und Weise weisen die
elektrischen Kontakte 7 des Halbleiterchips 2 eine erhöhte Dicke auf, beispielsweise zwischen einschließlich 30
Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 7
dargestellt ist, wird die zweite, klare Vergussmasse 10 mittels Sägen vollständig bis zu dem weiteren Hilfsträger 1λ durchtrennt. Hierbei wird ein Sägeblatt 11 mit einem
keilförmigen Profil verwendet, sodass schräge Außenflächen der zweiten, klaren Vergussmasse 10 entstehen. In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 8
dargestellt ist, wird eine dritte, reflektierende
Vergussmasse 12 auf den weiteren Hilfsträger 1 λ aufgebracht, der die Halbleiterchips 2 mit den aufgebrachten ersten und zweiten Vergussmassen 8, 10 wiederum vollständig umhüllt. Die dritte, reflektierende Vergussmasse 12 füllt hierbei die
Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips 2 und den auf sie aufgebrachten Vergussmassen 8, 10 vollständig aus. Bevorzugt werden die Halbleiterchips 2 mit den ersten und zweiten
Vergussmassen 8, 10 vollständig von der dritten,
reflektierenden Vergussmasse 12 umhüllt, wobei lediglich die zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 der
Halbleiterchips 2 frei zugänglich bleiben.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 9
dargestellt ist, wird der Halbleiterchipverbund zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 mittels Sägen wiederum bis zum weiteren Hilfsträger 1λ vollständig durchtrennt.
Hierbei bilden sich Seitenflächen der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 aus, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des weiteren Hilfsträgers 1λ stehen.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 10 bis 18 wird im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 9 die zweite, klare Vergussmasse 10 auf den Halbleiterchipverbund zwischen die Halbleiterchips 2 so aufgebracht, dass die zweite, klare Vergussmasse 10 mit einer Oberfläche der
wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 jeweils bündig
abschließt (Figur 20). Die übrigen Verfahrensschritte
entsprechen den Verfahrensschritten wie sie bereits anhand der Figuren 1 bis 9 beschrieben wurden. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 19 bis 25 wird im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 9 eine Vielzahl an Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 verwendet, die bereits mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 auf ihren Strahlungsaustrittsflächen versehen sind (Figur 19).
Die folgenden Verfahrensschritte gemäß der Figuren 20 bis 25 entsprechen den Verfahrensschritten gemäß den Figuren 13 bis 18. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren
26 bis 31 wird wiederum, wie bereits anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben, eine Vielzahl strahlungsemittierender
Halbleiterchips 2 auf einen Hilfsträger 1 aufgebracht und von einer ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 vollständig umhüllt (Figuren 26 und 27) .
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 28 dargestellt ist, wird auf die frei zugängliche Hauptfläche des Halbleiterchipverbundes ein weiterer Hilfsträger 1 λ aufgebracht und der erste Hilfsträger 1 von dem
Halbleiterleiterchipverbund entfernt, sodass die zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 der Halbleiterchips 2 frei zugänglich sind (Figur 28) .
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 29 dargestellt ist, wird die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 vollständig bis zum Hilfsträger 1λ
durchtrennt. Der Hilfsträger 1λ wird hierbei nicht
durchtrennt. Zum Trennen der ersten,
wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 wird ein Sägeblatt 11 verwendet, das ein keilförmiges Profil aufweist. Auf diese Art und Weise werden Außenflächen der
wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 erzielt, die schräg zu einer Normalen der Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers 1 λ angeordnet sind. In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 30 dargestellt ist, werden die Zwischenräume zwischen den
Halbleiterchips 2 mit den wellenlängenkonvertierenden
Schichten 9 vollständig mit einer dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 gefüllt. Die dritte, reflektierende
Vergussmasse 12 füllt hierbei die Zwischenräume zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 vollständig bis zu einer Oberfläche auf, die durch die
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 und die zweiten
Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 gebildet wird.
Schließlich wird, wie in Figur 31 schematisch dargestellt, die dritte, reflektierende Vergussmasse 12 mittels Sägen zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 bis zum Hilfsträger 1λ durchtrennt. Hierbei bilden sich Seitenflächen der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 aus, die
senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers angeordnet sind.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 32 bis 37 werden zunächst die Verfahrensschritte
durchgeführt, wie sie bereits anhand der Figuren 26 bis 28 beschrieben wurden (siehe Figuren 32 bis 34) .
Dann wird der Halbleiterchipverbund durch Sägen der ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 getrennt. Im
Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 26 bis 31 wird die erste, reflektierende
Vergussmasse 8 hierbei jedoch nicht vollständig bis zum
Hilfsträger 1λ durchtrennt. Vielmehr verbleibt ein Rest der ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8 auf dem Hilfsträger 1 λ (Figur 35).
In einem nächsten Schritt werden die Einkerbungen in der ersten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 8, die durch den Sägeschritt entstanden sind, mit einer dritten,
reflektierenden Vergussmasse 12 vollständig aufgefüllt (Figur 36) .
Nun werden die Halbleiterbauelemente durch Sägen zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 bis zum
Hilfsträger 1λ vereinzelt (Figur 37).
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 38 weist einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 mit einem strahlungsdurchlässigen Träger 3 umfassend eine erste
Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf. Auf die zweite Hauptfläche des Trägers 3 ist eine epitaktische
Halbleiterschichtenfolge 4 mit einer aktiven Zone 5
angeordnet. Die aktive Zone 5 ist hierbei dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
Weiterhin umfasst der Halbleiterchip 2 eine Spiegelschicht 6, die auf die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 4
aufgebracht ist. Auf der Spiegelschicht 6 sind wiederum zwei elektrische Kontakte 7 angeordnet, die eine erste Hauptfläche aufweisen, die an die Spiegelschicht 6 angrenzen und eine zweite Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüber liegt .
Auf erste Hauptfläche des Trägers 3 und die Seitenflächen des Trägers 3 ist eine wellenlängenkonvertierende Schicht 9 aufgebracht. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 9 ist beispielsweise aus einem Silikon mit LeuchtstoffPartikeln gebildet. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 9 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone 5 in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
Weiterhin umfasst das Halbleiterbauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 38 eine zweite, klare
Vergussmasse 10. Die zweite, klare Vergussmasse 10 umhüllt den Träger 3 mit der darauf aufgebrachten
wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 vollständig. Weiterhin bildet die zweite, klare Vergussmasse 10 schräge Außenflächen aus, die mit einer Normalen der Haupterstreckungsebene des Trägers 3 beispielsweise einen Winkel α zwischen
einschließlich 30° und einschließlich 80° einschließen. Bevorzugt weist der Winkel α einen Wert zwischen einschließlich 45° und einschließlich 60° ein.
Weiterhin umfasst das Halbleiterbauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 38 eine dritte, reflektierende Vergussmasse 12. Die dritte, reflektierende Vergussmasse 12 umhüllt die zweite, klare Vergussmasse 10 sowie die Rückseite des Halbleiterchips 2, nämlich die Spiegelschicht 6 und die elektrischen Kontakte 7. Die zweiten Hauptflächen der
elektrischen Kontakte 7 sind hierbei vollständig frei von der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12.
Die Grenzfläche zwischen der schrägen Außenfläche der
zweiten, klaren Vergussmasse 10 und der dritten
reflektierenden Vergussmasse 12 bildet einen Reflektor aus.
Der Reflektor lenkt elektromagnetische Strahlung, die aus den Seitenflächen des Trägers 3 austritt, zu einer
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements, wie die Pfeile in der Figur 38 andeuten.
Das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 38 kann beispielsweise mit einem Verfahren hergestellt werden, wie es anhand der Figuren 1 bis 9 bereits beschrieben wurde .
Das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 39 weist im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 38 galvanisch verstärkte elektrische Kontakte 7 auf. Die galvanisch verstärkten elektrischen Kontakte 7 sind
beispielsweise zweischichtig ausgebildet. Beispielsweise weist die erste Schicht der elektrischen Kontakte 7 eine Dicke zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 2 Mikrometer auf, während die zweite Schicht der elektrischen Kontakte 7, die galvanisch abgeschieden ist, den elektrischen Kontakt 7 bis zu einer Dicke zwischen einschließlich 30
Mikrometer und einschließlich 75 Mikrometer verstärkt. Die dritte, reflektierende Vergussmasse 12 umhüllt bei dem
Ausführungsbeispiel der Figur 39 die galvanisch verstärkten Kontakte 7 seitlich vollständig, wobei die zweiten
Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 frei zugänglich bleiben .
Auch das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 40 weist galvanisch verstärkte elektrische Kontakte 7 auf. Im Unterschied zu den Halbleiterbauelementen gemäß der Figuren 38 und 39 ist die zweite, klare Vergussmasse 10 jedoch nicht auf einer Hauptfläche der
wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 aufgebracht, sondern nur auf Seitenflächen der wellenlängenkonvertierenden Schicht
9 angeordnet. Die Hauptfläche der wellenlängenkonvertierenden Schicht 9, die von dem Träger 3 abgewandt ist, ist bei dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 40 frei zugänglich. Ein derartiges Halbleiterbauelement kann beispielsweise mit einem Verfahren erzeugt werden, wie es anhand der Figuren 10 bis 18 bereits beschrieben wurde. Das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 41 weist im Unterschied zu den Halbleiterbauelementen gemäß der Figuren 38 bis 40 keine zweite, klare Vergussmasse
10 auf. Vielmehr ist der Halbleiterchip 2 vollständig von einer wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 umgeben, die eine schräg ausgebildete Außenfläche aufweist. Die Außenfläche der wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 schließt mit der
Normalen einer Haupterstreckungsebene des
Halbleiterbauelements einen Winkel zwischen einschließlich 20° und einschließlich 37,5° ein. Die
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 ist bei dem
Halbleiterbauelement gemäß der Figur 41 seitlich vollständig von der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 umgeben. Die schrägen Außenflächen der wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 bilden hierbei zusammen mit der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 wiederum einen Reflektor aus. Seitenflächen des Halbleiterbauelements gemäß der Figur 41 sind hierbei vollständig von der dritten, reflektierenden Vergussmasse 12 gebildet. Ein derartiges Halbleiterbauelement kann
beispielsweise mit einem Verfahren erzeugt werden, wie es anhand der Figuren 26 bis 31 bereits beschrieben wurde.
Das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 42 weist im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 41 Seitenflächen auf, die teilweise durch die dritte, reflektierende Vergussmasse 12 und teilweise durch die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 8 gebildet sind. Ein derartiges Halbleiterbauelement kann beispielsweise mit einem Verfahren erzeugt werden, wie es anhand der Figuren 32 bis 37 bereits beschrieben wurde.
Das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 43 weist im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 41 galvanisch verstärkte rückseitige
elektrische Kontakte 7 auf, wie bereits anhand der Figur 39 beschrieben .
Das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 44 weist eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 9 mit schrägen
Außenflächen auf, die im Unterschied zu dem
Ausführungsbeispiel der Figur 43 konvex gewölbt ausgebildet sind. Dies weist den Vorteil auf, dass elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone 5 erzeugt und seitlich aus der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 4 ausgekoppelt wird, durch die konvexe Wölbung der Grenzfläche zwischen dem reflektierenden Material der dritten reflektierenden
Vergussmasse 12 und dem Material der
wellenlängenkonvertierenden Schicht 9 besser zu der
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements gelenkt wird .
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 45 bis 51 wird wiederum ein Hilfsträger 1 bereitgestellt, auf den eine erste, strukturierte wellenlängenkonvertierende Schicht 13, beispielsweise mittels Siebdruck, aufgebracht wird. Die erste, wellenlängenkonvertierende, strukturierte Schicht 13 weist eine Vielzahl an Strukturelementen 14 auf, wie sie in der Draufsicht der Figur 46 schematisch
dargestellt sind. Die Strukturelemente 14 sind als Rechtecke ausgebildet, die in Spalten und Reihen auf dem Hilfsträger 1 angeordnet sind. Zwischen die Strukturelemente 14 der ersten, strukturierten, wellenlängenkonvertierenden Schicht 13 wird eine erste, reflektierende Vergussmasse 15, beispielsweise mittels Dispensen, eingebracht (Figur 45) . Die erste,
reflektierende Vergussmasse 15 füllt hierbei die
Zwischenräume zwischen den Strukturelementen 14 der ersten, wellenlängenkonvertierenden, strukturierten Schicht 13 vollständig aus.
Wie in Figur 47 schematisch gezeigt, wird eine Vielzahl an Halbleiterchips auf die erste, strukturierte,
wellenlängenkonvertierende Schicht 13 aufgebracht. Hierbei wird jeder Halbleiterchip 2 mit einer ersten Hauptfläche seines Trägers 3 auf genau ein Strukturelement 14 aufgebracht .
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 48 dargestellt ist, wird zwischen die Halbleiterchips 2 eine zweite, wellenlängenkonvertierende Schicht 16 durch
Aufbringen einer zweiten, wellenlängenkonvertierenden
Vergussmasse angeordnet. Die zweite,
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 füllt hierbei den
Zwischenraum zwischen zwei direkt benachbarten
Halbleiterchips 2 bevorzugt vollständig aus. Die zweite, wellenlängenkonvertierende Schicht 16 schließt hierbei bevorzugt mit der Spiegelschicht 6 auf der zweiten
Hauptfläche des Trägers 3 bündig ab.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 49 dargestellt ist, wird die zweite, wellenlängenkonvertierende Schicht 16 mittels Sägen bis zu der ersten,
wellenlängenkonvertierenden Schicht 13 durchtrennt. Bei dem Trennprozess wird ein Sägeblatt 11 mit einem keilförmigen Profil verwendet, sodass die zweite,
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 schräge Außenflächen ausbildet . Dann wird, wie in Figur 50 schematisch dargestellt, eine zweite, reflektierende Vergussmasse 17 zwischen die
Halbleiterchips 2 eingebracht, beispielsweise mit Dispensen, Gießen oder Molden. Die zweite, reflektierende Vergussmasse 17 füllt hierbei einen Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten 7 der Halbleiterchips 2 jeweils vollständig aus.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 51 dargestellt ist, wird die erste, reflektierende Vergussmasse 15 und die zweite, reflektierende Vergussmasse 17 zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips 2 durchtrennt, ebenfalls mittels Sägen. Hierbei bilden sich Seitenflächen der reflektierenden Vergussmassen 15, 17 aus, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers 1 angeordnet sind. Die reflektierenden Vergussmassen 15, 17 werden hierbei vollständig bis zum Hilfsträger 1 durchtrennt.
Mit dem Verfahren, wie es anhand der Figuren 45 bis 51 beschrieben wurde, kann beispielsweise ein
Halbleiterbauelement hergestellt werden, wie in der Figur 52 dargestellt .
Im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 41 weist das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 52 eine wellenlängenkonvertierende Schicht 9 auf, die aus einer ersten, wellenlängenkonvertierenden Schicht 13 und einer zweiten, wellenlängenkonvertierenden Schicht 16 gebildet ist. Die erste, wellenlängenkonvertierende Schicht 13 und die zweiten, wellenlängenkonvertierende Schicht 16 können verschiedene Materialien aufweisen. Die erste, wellenlängenkonvertierende Schicht 13 auf den Seitenflächen des Halbleiterchips 2 weist beispielsweise ein
wellenlängenkonvertierendes Material auf, das sich von dem Material der zweiten, wellenlängenkonvertierenden Schicht 16 auf der ersten Hauptfläche des Trägers 3 unterscheidet.
Insbesondere können sich die wellenlängenkonvertierenden Materialien hinsichtlich ihres Silikonharzes oder ihrer
Leuchtstoffpartikel unterscheiden. Die reflektierende
Vergussmasse des Halbleiterbauelements gemäß der Figur 52 ist ebenfalls aus zwei Schichten aufgebaut, nämlich aus der ersten, reflektierenden Vergussmasse 15 und der zweiten, reflektierenden Vergussmasse 17. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102017107234.9, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste :
1 Hilfsträger
2 Halbleiterchip
3 Träger
4 epitaktische Halbleiterschichtenfolge
5 aktive Zone
6 Spiegelschicht
7 elektrische Kontakte
8 erste wellenlängenkonvertierende Vergussmasse
9 wellenlängenkonvertierende Schicht
10 zweite, klare Vergussmasse
11 Sägeblatt
12 dritte, reflektierende Vergussmasse
13 erste, wellenlängenkonvertierende Schicht
14 Strukturelement
15 erste, reflektierende Vergussmasse
16 zweite, wellenlängenkonvertierende Schicht
17 zweite, reflektierende Vergussmasse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente mit den
folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Hilfsträgers (1, 1λ),
- Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender
Halbleiterchips (2) auf den Hilfsträger (1, 1λ) mit ihren Rückseiten,
- Aufbringen einer ersten Vergussmasse (8), so dass ein
Halbleiterchipverbund entsteht, und
- Trennen des Halbleiterchipverbunds jeweils zwischen zwei Halbleiterchips (2) mittels Sägen, wobei der Hilfsträger (1, 1λ) nicht durchtrennt wird, so dass zumindest auf
Seitenflächen der Halbleiterchips (2) jeweils eine Schicht der ersten Vergussmasse (8) entsteht.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
- jeder Halbleiterchip (2) einen strahlungsdurchlässigen Träger (3) aufweist, der eine erste Hauptfläche und
Seitenflächen aufweist, die zusammen eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips (2) bilden,
- die erste Vergussmasse (8) wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist, und
- der Halbleiterchipverbund derart durch die erste
Vergussmasse (8) durchtrennt wird, dass eine
wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf der ersten
Hauptfläche des Trägers (3) und den Seitenflächen des Trägers (3) entsteht.
3. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
- eine zweite, klare Vergussmasse (10) auf den
Halbleiterchipverbund aufgebracht wird, und - der Halbleiterchipverbund mittels Sägen zwischen zwei Halbleiterchips (2) durch die klare Vergussmasse (10) getrennt wird, wobei der Hilfsträger (1, 1λ) nicht
durchtrennt wird, so dass auf den Seitenflächen der
wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) eine Schicht der klaren Vergussmasse (10) mit einer schrägen Außenfläche entsteht .
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem durch Sägen der ersten Vergussmasse (8) oder der zweiten
Vergussmasse (10) eine schräge Außenfläche entsteht, die bevorzugt eine konvexe Wölbung aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem die zweite, klare Vergussmasse (10) derart aufgebracht wird, dass sie die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips (2) bis zu einer Oberfläche der wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) ausfüllt, so dass die zweite, klare Vergussmasse (10) und die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) bündig miteinander abschließen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
die erste Vergussmasse (8) wellenlängenkonvertierend
ausgebildet ist, und
die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse (8) vollständig bis zum Hilfsträger (1, 1λ) durchtrennt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse (8) nicht vollständig bis zum Hilfsträger (1, 1λ) durchtrennt wird, so dass ein Rest der ersten, wellenlängenkonvertierende
Vergussmasse (8) auf dem Hilfsträger (1, 1λ) verbleibt.
8. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse (8), die auf dem Hilfsträger (1, 1λ) nach dem Sägen verbleibt, in vertikaler Richtung eine Dicke zwischen einschließlich 10 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Außenflächen der wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) beim Trennen schräg ausgebildet werden.
10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- eine dritte, reflektierende Vergussmasse (12) auf den
Halbleiterchipverbund aufgebracht wird, und
- der Halbleiterchipverbund mittels Sägen zwischen zwei
Halbleiterchips (2) durch die dritte, reflektierende
Vergussmasse (12) durchtrennt wird, wobei der Hilfsträger (1, 1λ) nicht durchtrennt wird.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- der Hilfsträger (1, 1λ) entfernt wird, so dass der
zumindest eine rückseitige elektrische Kontakt (7) jedes Halbleiterchips (2) frei zugänglich ist, und
- galvanisches Verstärken des zumindest einen rückseitigen elektrischen Kontakts (7) jedes Halbleiterchips (2).
12. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
Halbleiterchips (2) auf den Hilfsträger (1, 1λ) aufgebracht werden, die bereits mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) versehen sind.
13. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente mit den
folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Hilfsträgers (1, 1λ),
- Aufbringen einer ersten, strukturierten
wellenlängenkonvertierenden Schicht (13) auf den Hilfsträger (1, 1λ), die eine Vielzahl an Strukturelementen (14)
aufweist,
- Füllen der Bereiche zwischen den Strukturelementen (14) mit einer ersten, reflektierenden Vergussmasse (15), und
- Aufbringen jeweils eines Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (2) mit seiner Vorderseite auf jeweils ein Strukturelement (14) der ersten, strukturierten
wellenlängenkonvertierenden Schicht (13).
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips (2) mit einer zweiten, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse gefüllt werden .
15. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
die zweite, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse zwischen zwei direkt benachbarten Halbleiterchips (2) bis zu der ersten, reflektierenden Vergussmasse mittels Sägen getrennt wird, so dass auf Seitenflächen jedes Halbleiterchips (2) eine zweite, wellenlängenkonvertierende Schicht (16)
entsteht .
16. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
bei dem Sägen der zweiten, wellenlängenkonvertierenden
Vergussmasse schräge Außenflächen der zweiten,
wellenlängenkonvertierenden Schicht (16) entstehen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem eine zweite, reflektierende Vergussmasse (17) aufgebracht wird, die die Halbleiterchips (2) umhüllt, wobei zweite Hauptflächen der elektrischen Kontakte (7) frei zugänglich sind .
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem die elektrischen Kontakte (7) der Halbleiterchips (7)
galvanisch verstärkt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 18, bei dem die zweite, reflektierende Vergussmasse (17) mittels Sägen durchtrennt wird, so dass Außenflächen der zweiten,
reflektierenden Vergussmasse (17) entstehen, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers (1, 1λ) stehen.
20. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit:
- einem Halbleiterchip (2) umfassend einen
strahlungsdurchlässigen Träger (3) , eine epitaktische
Halbleiterschichtenfolge (4), die auf den Träger (3)
aufgebracht ist, eine Spiegelschicht (6), die auf die
epitaktische Halbleiterschichtenfolge (4) aufgebracht ist und zwei elektrische Kontakte (7), die an einer Rückseite des Halbleiterchips (2) angeordnet sind,
- einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (9), die
Seitenflächen des Trägers (3) und eine erste Hauptfläche des Trägers (3) vollständig bedeckt, wobei die
wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf den Seitenflächen des Trägers (3) Sägespuren aufweist,
- einer reflektierenden Vergussmasse (12, 15, 17), die den Halbleiterchip (2) umhüllt, wobei erste Hauptflächen der elektrischen Kontakte (7) frei zugänglich sind.
21. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf den
Seitenflächen des Trägers (3) eine Dicke aufweist, deren Dickenschwankung nicht größer als 25% ist.
22. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei dem
die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf der ersten Hauptfläche des Trägers (3) eine Dicke aufweist, deren Dickenschwankung nicht größer als 5% ist.
23. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei dem
- an Seitenflächen des Trägers (3) auf der
wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) eine zweite, klare Vergussmasse (10) angeordnet ist, die eine schräge
Außenfläche aufweist, und
- die reflektierende Vergussmasse (12, 15, 17) den
Halbleiterchip (2) und die zweite, klare Vergussmasse (10) umhüllt .
24. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem
auch die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf der ersten Hauptfläche des Trägers (3) vollständig von der zweiten, klaren Vergussmasse (10) bedeckt ist.
25. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei dem
die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf den
Seitenflächen des Trägers (3) eine schräge Außenfläche aufweist .
26. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
Seitenflächen des Halbleiterbauelements teilweise durch
Material der wellenlängenkonvertierenden Schicht (9) gebildet sind.
27. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei dem
die elektrischen Kontakte (7) zwei metallische Schichten umfassen, von denen eine galvanisch aufgebracht ist.
28. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 27, bei dem
die elektrischen Kontakte (7) eine Dicke zwischen
einschließlich 30 Mikrometer und einschließlich 75 Mikrometer aufweisen .
29. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 20 bis 28, bei dem
die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf der ersten Hauptfläche des Trägers (3) aus einem anderen Material gebildet ist als auf den Seitenflächen des Trägers (3) .
30. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf der ersten Hauptfläche des Trägers (3) ein anderes Silikon als Matrix aufweist ist als die wellenlängenkonvertierende Schicht (9) auf den Seitenflächen des Trägers (3) .
PCT/EP2018/057133 2017-04-04 2018-03-21 Verfahren zur herstellung einer vielzahl strahlungsemittierender halbleiterbauelemente und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement WO2018184843A1 (de)

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