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Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, aufweisend ein Gehäuse und wenigstens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und ein Gehäuse zum Aufnehmen wenigstens eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips.
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Ein herkömmliches optoelektronisches Bauelement kann einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann elektrische Leiterstrukturen und eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der Halbleiterchip angeordnet ist. Kontakte des Halbleiterchips können über Bonddrähte an die Leiterstrukturen angeschlossen sein. Der Halbleiterchip kann mit einer Vergussmasse verkapselt sein.
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Solche Bauelemente können hergestellt werden, indem Halbleiterchips und ein mit einem Gehäusekörper umspritzter Leiterrahmen bereitgestellt werden. Der Gehäusekörper weist Ausnehmungen auf. Durch Befestigen von Halbleiterchips in den Ausnehmungen des Gehäusekörpers mittels Klebstoff, Durchführen eines Drahtbondprozesses zum Verbinden von Kontakten der Halbleiterchips mit Anschlussflächen des Leiterrahmens, Verfüllen der Ausnehmungen mit einem verkapselnden Vergussmaterial und Härten desselben kann ein Bauelementverbund gefertigt werden, welcher nachfolgend vereinzelt werden kann.
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Die vorgenannten, am Ende der Produktionslinie durchgeführten Prozesse sind zeit- und arbeitsintensiv, und können zu Herstellungsfehlern und einem Ausbeuteverlust führen. Daher ist eine aufwändige Überwachung sowie Nachbesserung im Falle von entdeckten Fehlern erforderlich. Mögliche Probleme in Bezug auf das Vergussmaterial sind ein unzureichendes Verfüllen der Ausnehmungen, ein Auftreten von Blasen, und ein ungenügendes Aushärten. Auch kann Vergussmaterial zu Bereichen außerhalb der Ausnehmungen gelangen. Eine zum Verfüllen verwendete Dosiernadel kann Bonddrähte berühren, was zu einem Bonddrahtbruch, einem Abreißen von Bonddrähten und Kurzschlüssen führen kann. Ein weiterer möglicher Herstellungsfehler ist ein Ablösen von Klebstoff und damit von Halbleiterchips.
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Nachteilig sind ferner Wärmeprozesse am Ende der Fertigungslinie. Hierzu gehören ein Aushärten des Klebstoffs, der Drahtbondprozess, und das Aus- bzw. Nachhärten der Vergussmasse. Dadurch können weitere Beeinträchtigungen und eine Stresseinkopplung auftreten. Eine Folge hiervon ist zum Beispiel ein Anheben von nicht mit Halbleiterchips bedecktem Klebstoff. Auch kann es zu einer Spaltbildung in dem Gehäuse kommen, wodurch eine Korrosion von Anschlussflächen im Bereich der angeschlossenen Bondrähte möglich ist.
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Alternativ kann eine Flip-Chip-Montage vorgesehen werden. Hierbei werden Halbleiterchips durch einen Lötprozess mechanisch und elektrisch mit Anschlussflächen verbunden, wodurch die Befestigung mittels Klebstoff und das Drahtbonden entfallen können. Allerdings können auch hier Herstellungsfehler, zum Beispiel in Form einer defekten Lötverbindung, auftreten.
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In einer weiteren, als Chip-On-Board bezeichneten Bauweise werden Halbleiterchips auf einem Träger in Form einer Leiterplatte angeordnet. Hierbei können Prozesse wie ein Verfüllen und Härten von Vergussmaterial entfallen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein optoelektronisches Bauelement vorgeschlagen. Das optoelektronische Bauelement weist ein Gehäuse und wenigstens einen in dem Gehäuse aufgenommenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Das Gehäuse weist ein Basisteil mit elektrischen Leiterstrukturen und ein an dem Basisteil befestigtes Deckelteil auf. Das Basisteil und das Deckelteil sind miteinander verrastbar ausgebildet. In dem befestigten Zustand des Deckelteils ist der in dem Gehäuse aufgenommene Halbleiterchip fixiert, und ist eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten des Halbleiterchips und elektrischen Leiterstrukturen des Basisteils hergestellt.
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Die zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuses umfassend das Basisteil mit elektrischen Leiterstrukturen und das Deckelteil, wobei die Befestigung des Deckelteils an dem Basisteil durch mechanisches Verrasten erfolgen kann, ermöglicht eine einfache Herstellung des optoelektronischen Bauelements. Zu diesem Zweck werden der strahlungsemittierende Halbleiterchip und die beiden separaten Gehäuseteile bereitgestellt und derart zusammengefügt, dass der Halbleiterchip in dem Gehäuse bzw. zwischen dem Basisteil und dem Deckelteil aufgenommen ist, und das Deckelteil mit dem Basisteil verrastet ist. In dem verrasteten Zustand des Deckelteils an dem Basisteil ist der Halbleiterchip fixiert, und dadurch gegenüber Bewegungen bzw. Verschiebungen gesichert. Des Weiteren sind die Kontakte des Halbleiterchips elektrisch mit den Leiterstrukturen des Basisteils verbunden.
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Die bereitgestellten Komponenten des optoelektronischen Bauelements können somit auf trockene, platzsparende und schnelle Weise zusammengebaut werden. Aufwändige Schritte eines herkömmlichen Herstellungsverfahrens wie zum Beispiel eine Befestigung eines Halbleiterchips mittels Klebstoff, ein Drahtbonden, ein Verfüllen eines Vergussmaterials sowie Wärmeprozesse können daher entfallen. In entsprechender Weise können hiermit einhergehende Probleme wie ein Ablösen von Klebstoff, ein ungenügendes Verfüllen und Verschmieren von Vergussmaterial, ein Bondrahtbruch, eine wärmebedingte Stresseinkopplung usw., vermieden werden.
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In Bezug auf eine Herstellung mehrerer Bauelemente ist infolgedessen eine effiziente Fertigung mit einem hohen Durchsatz und mit einer hohen Qualität der Bauelemente möglich. Eine hierfür eingesetzte Fertigungslinie kann mit einem geringen Platzbedarf verwirklicht sein.
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Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements näher beschrieben.
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Mit Hilfe des an dem Basisteil mechanisch befestigten Deckelteils kann erzielt werden, dass der in dem Gehäuse aufgenommene strahlungsemittierende Halbleiterchip zuverlässig fixiert ist, und dass die Kontakte des Halbleiterchips in zuverlässiger Weise elektrisch mit Leiterstrukturen des Basisteils verbunden sind.
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Des Weiteren kann der in dem Gehäuse aufgenommene strahlungsemittierende Halbleiterchip vollständig von dem Gehäuse umschlossen sein. Auf diese Weise ist ein zuverlässiger Schutz des Halbleiterchips gegenüber äußeren Einflüssen wie zum Beispiel mechanischen Einflüssen, Staub und Feuchtigkeit möglich.
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Der strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterchip kann ein ungehäuster Halbleiterchip sein. Der Halbleiterchip kann zum Beispiel ein zum Erzeugen von Lichtstrahlung ausgebildeter Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip (Light Emitting Diode) sein. Der Halbleiterchip kann Komponenten wie zum Beispiel eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung aufweisen. Des Weiteren kann der Halbleiterchip zum Beispiel eine Konversionsschicht zur Strahlungskonversion an einer Vorderseite aufweisen.
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Das Basisteil kann ein Kunststoffmaterial bzw. einen entsprechenden Gehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial aufweisen. Das Kunststoffmaterial des Basisteils kann nicht transparent sein. Ein mögliches Beispiel hierfür ist Polyphthalamid. Alternativ kann ein anderes Kunststoffmaterial zum Einsatz kommen. Möglich ist auch die Verwendung eines transparenten Kunststoffmaterials bzw. eines optischen Polymermaterials.
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Die elektrischen Leiterstrukturen des Basisteils, welche ein metallisches Material aufweisen können, können zum Teil in dem Basisteil bzw. in dessen Gehäusekörper eingebettet sein. Die Leiterstrukturen können an einer Rückseite des Basisteils und damit des optoelektronischen Bauelements frei zugänglich sein. Hierdurch kann das Bauelement zum Beispiel auf eine Leiterplatte gelötet werden.
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Das Deckelteil kann transparent bzw. wenigstens in einem Teilbereich transparent ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die von dem Halbleiterchip erzeugte Strahlung das Deckelteil durchdringen bzw. in das Deckelteil eingekoppelt und von diesem wieder abgegeben werden. Zu diesem Zweck kann das Deckelteil ein transparentes Kunststoffmaterial aufweisen. Ein mögliches Beispiel hierfür ist Polycarbonat. Alternativ kann auch ein anderes transparentes Kunststoffmaterial bzw. optisches Polymermaterial zum Einsatz kommen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Basisteil eine Ausnehmung zum Aufnehmen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf. Im Rahmen des Zusammenbaus des optoelektronischen Bauelements kann der Halbleiterchip in der Ausnehmung des Basisteils angeordnet werden. Die Ausnehmung kann eine sich in Richtung einer Vorderseite aufweitende Form aufweisen, so dass die Ausnehmung als Reflektor dienen kann. Die Ausnehmung kann eine umlaufende Seitenfläche bzw. Innenseite aufweisen. Die Innenseite der Ausnehmung kann mehrere Seitenflanken umfassen. Die Innenseite bzw. die Seitenflanken kann/können im Querschnitt wenigstens in einem Teilbereich schräg zu einem Boden der Ausnehmung orientiert sein.
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Es ist ferner möglich, dass der in der Ausnehmung des Basisteils angeordnete strahlungsemittierende Halbleiterchip zumindest stellenweise am Boden der Ausnehmung an die Innenseite bzw. an eine zwischen der Innenseite und dem Boden der Ausnehmung vorliegende Kante angrenzt. Hierdurch kann die Fixierung des Halbleiterchips im befestigten Zustand des Deckelteils begünstigt werden.
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Des Weiteren ist eine Ausgestaltung der Innenseite bzw. der Seitenflanken der Ausnehmung mit Bereichen möglich, in welchen die Innenseite bzw. die Seitenflanken im Querschnitt unter verschiedenen schrägen Winkeln verläuft/verlaufen. In einem an den Boden der Ausnehmung angrenzenden ersten Bereich kann ein erster schräger Winkel, und in einem hieran angrenzenden zweiten Bereich kann ein zweiter schräger Winkel vorliegen, wobei mit Bezug auf das Lot einer durch den Boden vorgegebenen Ebene der zweite Winkel größer ist als der erste Winkel. Diese Ausgestaltung erleichtert ein Anordnen des Halbleiterchips in der Ausnehmung.
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Das optoelektronische Bauelement kann in der Aufsicht eine runde, beispielsweise kreisförmige oder ovale Kontur aufweisen. Alternativ sind auch andere Ausgestaltungen wie zum Beispiel eine vieleckige, zum Beispiel eine viereckige Geometrie möglich, wobei Eckbereiche zum Beispiel abgerundet ausgebildet sein können. Derartige Aufsichtsformen bzw. Konturen können in entsprechender Weise bei den Gehäuseteilen des Bauelements, also dem Basisteil und/oder dem Deckelteil, vorliegen. Dies kann auch auf eine an dem Basisteil vorgesehene Ausnehmung zum Aufnehmen des Halbleiterchips zutreffen.
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Das an dem Basisteil befestigte Deckelteil kann dafür sorgen, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip über das Deckelteil in Richtung des Basisteils gedrückt wird. Auf diese Weise kann der Halbleiterchip zuverlässig zwischen dem Deckelteil und dem Basisteil eingeklemmt und fixiert sein. Auch kann die elektrische Verbindung zwischen Kontakten des Halbleiterchips und Leiterstrukturen des Basisteils mit einer hohen Zuverlässigkeit sichergestellt sein. Dies kann gemäß einer weiteren Ausführungsform begünstigt werden, in welcher das Deckelteil eine Andrückfläche zum Andrücken an den Halbleiterchip aufweist. Hierdurch ist ein flächiges Anliegen des Deckelteils an einer Vorderseite des Halbleiterchips möglich.
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Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann dazu ausgebildet sein, Strahlung im Wesentlichen über dessen Vorderseite abzugeben. Bei einer Ausgestaltung des Deckelteils mit Andrückfläche lässt sich in diesem Zusammenhang ferner erzielen, dass Strahlung des Halbleiterchips mit einer hohen Effizienz in das Deckelteil eingekoppelt wird.
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Für die Rastbefestigung des Deckelteils an dem Basisteil können unterschiedliche Ausgestaltungen in Betracht kommen, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen das Deckelteil und das Basisteil korrespondierende Rastmittel in Form eines Rastvorsprungs und einer Aussparung auf. Zur Befestigung können das Deckelteil und das Basisteil derart zusammengefügt werden, dass der Rastvorsprung in die Aussparung eingreift. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Rastverbindung zwischen dem Deckelteil und dem Basisteil möglich.
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Der Rastvorsprung und die Aussparung können in Form von an dem Deckelteil und dem Basisteil vorgesehenen umlaufenden Strukturen ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Deckelteil den Rastvorsprung, und kann das Basisteil die Aussparung aufweisen. Möglich ist auch eine hierzu umgekehrte Ausgestaltung, gemäß welcher das Deckelteil die Aussparung, und das Basisteil den Rastvorsprung aufweist.
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Anstelle von umlaufenden Rastmitteln können das Deckelteil und das Basisteil auch mit mehreren einzelnen Rastvorsprüngen und zugehörigen einzelnen Aussparungen zum Aufnehmen der Rastvorsprünge ausgebildet sein. Hierbei kann das Deckelteil die Rastvorsprünge, und kann das Basisteil die Aussparungen aufweisen. Möglich ist ferner eine hierzu umgekehrte Ausgestaltung, gemäß welcher das Deckelteil die Aussparungen, und das Basisteil die Rastvorsprünge aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Deckelteil eine umlaufende Seitenwand auf, welche in dem befestigten Zustand des Deckelteils das Basisteil an einer lateralen Außenseite umfasst. Die umlaufende Seitenwand des Deckelteils und die Außenseite des Basisteils weisen korrespondierende Rastmittel auf. Das Umfassen bzw. Umgreifen des Basisteils mit Hilfe der umlaufenden Seitenwand des Deckelteils begünstigt eine zuverlässige Befestigung des Deckelteils an dem Basisteil und einen zuverlässigen Schutz des strahlungsemittierenden Halbleiterchips.
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Für die Rastmittel können vorstehend beschriebene Ausgestaltungen in Betracht kommen. Beispielsweise kann die umlaufende Seitenwand des Deckelteils einen umlaufenden, nach innen gerichteten Rastvorsprung aufweisen, und kann an der Außenseite des Basisteils eine korrespondierende umlaufende Aussparung ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass das Basisteil außenseitig einen umlaufenden, nach außen gerichteten Rastvorsprung aufweist, und dass die Seitenwand des Deckelteils innenseitig mit einer korrespondierenden umlaufenden Aussparung ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen ein umlaufender Rand des Deckelteils und eine Innenseite des Basisteils korrespondierende Formen zur Verrastung des Deckelteils an dem Basisteil auf. Hierdurch kann das Deckelteil materialsparend und mit kleinen lateralen Abmessungen ausgebildet sein.
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Es ist zum Beispiel möglich, dass die Innenseite eine umlaufende Aussparung aufweist, welche als Sitz für das Deckelteil dienen bzw. in welche das Deckelteil mit dem Rand eingreifen kann. Die Aussparung kann nahe bzw. im Bereich einer Vorderseite des Basisteils ausgebildet sein. Eine weitere mögliche Ausgestaltung besteht darin, dass der Rand des Deckelteils eine umlaufende Aussparung, und dass die Innenseite des Basisteils einen umlaufenden Rastvorsprung zum Eingreifen in die Aussparung aufweist.
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Bei der Innenseite kann es sich um eine umlaufende Seitenfläche einer an dem Basisteil vorgesehenen Ausnehmung zum Aufnehmen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips handeln. In dieser Ausgestaltung kann die Rastbefestigung des Deckelteils somit im Bereich der Ausnehmung erfolgen.
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Der strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterchip kann zwei Kontakte bzw. Anschlusskontakte aufweisen, über welche dem Halbleiterchip elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden kann. In dem befestigten Zustand des Deckelteils ist eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten des Halbleiterchips und Leiterstrukturen des Basisteils hergestellt, so dass der Halbleiterchip über die entsprechenden Leiterstrukturen mit elektrischer Energie versorgt werden kann. In diesem Zusammenhang können die folgenden Ausführungsformen in Betracht kommen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen rückseitigen Kontakt auf, welcher in dem befestigten Zustand des Deckelteils mit einer Leiterstruktur des Basisteils elektrisch verbunden ist. Hierbei kann das in dem befestigten Zustand des Deckelteils verwirklichte Andrücken des Halbleiterchips an das Basisteil genutzt werden. Der rückseitige Kontakt kann auf diese Weise an die Leiterstruktur angedrückt sein, wodurch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung möglich ist.
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Zu diesem Zweck kann die betreffende Leiterstruktur in einem Kontaktierungsbereich frei zugänglich sein. Bei einer Ausgestaltung des Basisteils mit einer Ausnehmung zum Aufnehmen des Halbleiterchips kann der Kontaktierungsbereich im Bereich des Bodens der Ausnehmung vorgesehen sein.
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Es ist möglich, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip zwei rückseitige Kontakte aufweist. Hierbei kann der Halbleiterchip ein Flip-Chip sein. Die rückseitigen Kontakte können in dem befestigten Zustand des Deckelteils wie vorstehend beschrieben mit jeweils einer Leiterstruktur des Basisteils elektrisch verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist eine Leiterstruktur des Basisteils eine Ausbuchtung in einem Kontaktierungsbereich auf. Am Rand der Ausbuchtung kann die Leiterstruktur einen stufenförmigen Verlauf aufweisen. Die Ausbuchtung ermöglicht eine Federwirkung, und dadurch eine zuverlässige Kontaktierung. Diese Ausführungsform kann für das vorstehend beschriebene Kontaktieren eines rückseitigen Kontakts des Halbleiterchips in Betracht kommen. Hierbei kann der rückseitige Kontakt in dem befestigten Zustand des Deckelteils an die federnde Ausbuchtung angedrückt sein.
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Eine zuverlässige Kontaktierung ist gemäß einer weiteren Ausführungsform auch dadurch möglich, dass eine Leiterstruktur des Basisteils mehrere Kontakterhebungen in einem Kontaktierungsbereich aufweist. Die Kontakterhebungen können höckerförmig und/oder spitz zulaufend ausgebildet sein. Diese Ausführungsform kann ebenfalls für das Kontaktieren eines rückseitigen Kontakts des Halbleiterchips in Betracht kommen. Hierbei kann der rückseitige Kontakt in dem befestigten Zustand des Deckelteils an die Kontakterhebungen angedrückt sein. In diesem Zustand können die Kontakterhebungen gegebenenfalls in den rückseitigen Kontakt eingedrückt sein.
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In einer weiteren, eine zuverlässige Kontaktierung ermöglichenden Ausführungsform weist eine Leiterstruktur des Basisteils eine Kontaktschicht in einem Kontaktierungsbereich auf. Bei der Kontaktschicht der Leiterstruktur kann es sich um eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff handeln. Ein Beispiel ist eine Schicht bzw. ein Film aus einem anisotropen leitfähigen Klebstoff. Bei dem für den Zusammenbau des optoelektronischen Bauelements bereitgestellten Basisteil kann die Klebstoffschicht ausgehärtet sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist die Kontaktschicht eine Schicht aus Indiumzinnoxid. Die Verwendung einer Kontaktschicht kann ebenfalls für das Kontaktieren eines rückseitigen Kontakts des Halbleiterchips in Betracht kommen. Hierbei kann der rückseitige Kontakt in dem befestigten Zustand des Deckelteils an die Kontaktschicht angedrückt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen vorderseitigen Kontakt auf. Das Deckelteil weist eine elektrische Leiterstruktur auf, über welche in dem befestigten Zustand des Deckelteils eine elektrische Verbindung zwischen dem vorderseitigen Kontakt des Halbleiterchips und einer Leiterstruktur des Basisteils hergestellt ist. Die Leiterstruktur des Deckelteils kann auf einer dem Halbleiterchip zugewandten Seite des Deckelteils ausgebildet sein. Die Leiterstruktur des Deckelteils kann ferner in Form einer Schicht bzw. Leiterbahn aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel Indiumzinnoxid, verwirklicht sein. Auf diese Weise kann eine Absorption von Strahlung des Halbleiterchips unterdrückt werden.
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In dem befestigten Zustand des Deckelteils kann die Leiterstruktur des Deckelteils von der betreffenden Leiterstruktur des Basisteils kontaktiert sein. Eine solche Kontaktierung kann im Bereich einer Vorderseite des Basisteils verwirklicht sein. In Bezug auf den Kontaktierungsbereich kann die Leiterstruktur des Basisteils gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen verwirklicht sein, d.h. mit einer Ausbuchtung, mit Kontakterhebungen oder mit einer Kontaktschicht.
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Es ist möglich, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip neben dem vorderseitigen Kontakt einen rückseitigen Kontakt aufweist. Im befestigten Zustand des Deckelteils kann der vorderseitige Kontakt wie vorstehend beschrieben über die Leiterstruktur des Deckelteils mit einer ersten Leiterstruktur des Basisteils elektrisch verbunden sein. Der rückseitige Kontakt kann wie weiter oben angegeben mit einer zweiten Leiterstruktur des Basisteils elektrisch verbunden sein.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip zwei vorderseitige Kontakte aufweist. Hierbei kann das Deckelteil in entsprechender Weise zwei elektrische Leiterstrukturen aufweisen. Auf diese Weise kann jeder der vorderseitigen Kontakte des Halbleiterchips in dem befestigten Zustand des Deckelteils wie oben angegeben über eine Leiterstruktur des Deckelteils mit einer entsprechenden Leiterstruktur des Basisteils elektrisch verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Deckelteil eine gekrümmte Form im Bereich einer Vorderseite auf. Auf diese Weise kann das Deckelteil als Linse dienen, und kann dem optoelektronischen Bauelement eine entsprechende Abstrahlcharakteristik verliehen werden.
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Das optoelektronische Bauelement kann in Form eines Einzelchip-Bauelements verwirklicht sein, welches lediglich einen einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip aufweist.
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Das Bauelement kann ferner ein Multichip-Bauelement sein, welches mehrere strahlungsemittierende Halbleiterchips aufweist. Die mehreren Halbleiterchips können gleich bzw. baugleich, oder auch unterschiedlich, zum Beispiel zum Erzeugen unterschiedlicher Strahlungen bzw. verschiedenfarbiger Lichtstrahlungen, ausgebildet sein.
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Bei einer Ausgestaltung als Multichip-Bauelement weisen das Basisteil und das Deckelteil geeignete Ausgestaltungen bzw. entsprechende Abmessungen für die mehreren Halbleiterchips auf. Oben genannte Aspekte und Ausführungsformen können in entsprechender Weise zur Anwendung kommen. Auch hier können die Komponenten des optoelektronischen Bauelements auf einfache und schnelle Weise zusammengefügt werden, so dass die mehreren Halbleiterchips in dem Gehäuse bzw. zwischen dem Basisteil und dem Deckelteil aufgenommen sind, und das Deckelteil mit dem Basisteil verrastet ist. In dem befestigten Zustand des Deckelteils können die in dem Gehäuse aufgenommenen Halbleiterchips fixiert sein, und können Kontakte der Halbleiterchips elektrisch mit Leiterstrukturen des Basisteils verbunden sein. Die Halbleiterchips können ferner vollständig von dem Gehäuse umschlossen sein, und somit zuverlässig gegenüber äußeren Einflüssen wie zum Beispiel mechanischen Einflüssen, Staub und Feuchtigkeit geschützt sein.
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Bei einer Ausgestaltung als Multichip-Bauelement kann das Basisteil ferner mehrere Ausnehmungen zum Aufnehmen der Halbleiterchips aufweisen. Hierdurch kann jeder der Halbleiterchips in einer eigenen Ausnehmung angeordnet sein.
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Des Weiteren kann es in Betracht kommen, dass die mehreren in dem Gehäuse aufgenommenen Halbleiterchips in dem befestigten Zustand des Deckelteils elektrisch miteinander verbunden sind. Möglich ist zum Beispiel eine Reihenverbindung, eine Parallelverbindung, oder auch eine Kombination aus Reihenund Parallelverbindung(en). Dies kann mit Hilfe von wenigstens einer elektrischen Leiterstruktur, welche an dem Basisteil vorgesehen sein kann, verwirklicht sein. Alternativ ist es möglich, Halbleiterchips nicht elektrisch zu verbinden, so dass diese separat betrieben werden können. Dies lässt sich durch eine entsprechende Ausgestaltung des Basisteils bzw. von Leiterstrukturen des Basisteils erzielen.
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In analoger Weise ist es möglich, das optoelektronische Bauelement mit wenigstens einem weiteren elektrischen bzw. elektronischen Bauteil bzw. Halbleiterchip zu verwirklichen. Ein Beispiel hierfür ist eine ESD-Schutzdiode (Electrostatic Discharge, elektrostatische Entladung). Hierbei können das Basisteil und das Deckelteil geeignete Ausgestaltungen aufweisen, um ein Aufnehmen eines solchen Bauteils zu ermöglichen. Hierfür kann das Basisteil eine entsprechende Ausnehmung aufweisen. Des Weiteren ist es auch hier möglich, eine elektrische Verbindung zwischen den in dem Gehäuse aufgenommenen Bestandteilen, d.h. wenigstens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und wenigstens einem weiteren Bauteil, vorzusehen. Dies kann mit Hilfe von wenigstens einer elektrischen Leiterstruktur, welche an dem Basisteil vorgesehen sein kann, verwirklicht sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements vorgeschlagen. Das Bauelement weist den vorstehend beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Gehäuses zum Aufnehmen wenigstens eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Das Gehäuse weist ein Basisteil mit elektrischen Leiterstrukturen und ein an dem Basisteil befestigbares Deckelteil auf. Das Basisteil und das Deckelteil sind miteinander verrastbar ausgebildet. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Basisteil und ein Befestigen des Deckelteils an dem Basisteil, so dass der in dem Gehäuse bzw. zwischen dem Basisteil und dem Deckelteil aufgenommene Halbleiterchip fixiert ist und eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten des Halbleiterchips und elektrischen Leiterstrukturen des Basisteils hergestellt ist.
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Die Ausgestaltung des Gehäuses umfassend das Basisteil und das Deckelteil, wobei diese einzelnen Gehäuseteile zum Ermöglichen einer Rastverbindung ausgebildet sind, ermöglicht ein einfaches und schnelles Zusammenfügen des optoelektronischen Bauelements. Ein Zusammenbau kann in zwei Schritten erfolgen, d.h. einem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Basisteil und einem nachfolgenden Anordnen und Befestigen des Deckelteils an dem Basisteil. Hierbei kann das Deckelteil mechanisch an dem Basisteil festgeklipst werden. Aufwändige Schritte eines herkömmlichen Verfahrens wie zum Beispiel eine Befestigung eines Halbleiterchips mittels Klebstoff, ein Drahtbonden, ein Verfüllen eines Vergussmaterials usw. können somit entfallen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse zum Aufnehmen wenigstens eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips vorgeschlagen. Das Gehäuse weist ein Basisteil mit elektrischen Leiterstrukturen und ein an dem Basisteil befestigbares Deckelteil auf. Das Basisteil und das Deckelteil sind miteinander verrastbar und derart ausgebildet, dass im befestigten Zustand des Deckelteils der in dem Gehäuse aufgenommene Halbleiterchip fixiert ist und eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten des Halbleiterchips und elektrischen Leiterstrukturen des Basisteils hergestellt ist. Das Gehäuse ermöglicht in gleicher Weise einen einfachen und schnellen Zusammenbau eines optoelektronischen Bauelements.
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Es wird darauf hingewiesen, dass oben mit Bezug auf das optoelektronische Bauelement genannte Aspekte und Details auch bei dem Verfahren und bei dem Gehäuse zur Anwendung kommen können.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 bis 3 einen Zusammenbau eines optoelektronischen Bauelements aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip mit zwei rückseitigen Kontakten und ein Gehäuse, wobei das Gehäuse ein Basisteil und ein mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil aufweist, wobei das Basisteil eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Halbleiterchips und teilweise eingebettete Leiterstrukturen zum Kontaktieren der Kontakte des Halbleiterchips aufweist, wobei das Deckelteil eine Seitenwand zum Umfassen einer Außenseite des Basisteils aufweist, und wobei die Seitenwand des Deckelteils und die Außenseite des Basisteils korrespondierende Rastmittel aufweisen;
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4 eine Ausgestaltung einer Leiterstruktur mit einer Ausbuchtung in einem Kontaktierungsbereich;
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5 eine Ausgestaltung einer Leiterstruktur mit Kontakterhebungen in einem Kontaktierungsbereich;
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6 eine Ausgestaltung einer Leiterstruktur mit einer Kontaktschicht in einem Kontaktierungsbereich;
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7 ein weiteres optoelektronisches Bauelement aufweisend mehrere optoelektronische Halbleiterchips und ein Gehäuse umfassend ein Basisteil und ein mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil;
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8 ein weiteres optoelektronisches Bauelement aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip und ein Gehäuse umfassend ein Basisteil und ein mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil, wobei der Halbleiterchip einen rückseitigen Kontakt und einen vorderseitigen Kontakt aufweist, und wobei das Deckelteil eine Leiterstruktur zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem vorderseitigen Kontakt des Halbleiterchips und einer Leiterstruktur des Basisteils aufweist;
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9 ein weiteres optoelektronisches Bauelement aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip und ein Gehäuse umfassend ein Basisteil und ein mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil, wobei der Halbleiterchip zwei vorderseitige Kontakte aufweist, und wobei das Deckelteil zwei Leiterstrukturen zum Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen den vorderseitigen Kontakten des Halbleiterchips und Leiterstrukturen des Basisteils aufweist; und
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10 ein weiteres optoelektronisches Bauelement aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip und ein Gehäuse umfassend ein Basisteil und ein mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil, wobei das Basisteil eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Halbleiterchips aufweist, wobei eine Rastbefestigung des Deckelteils an einer Innenseite der Ausnehmung des Basisteils verwirklicht ist, und wobei das Deckelteil eine gekrümmte Form im Bereich einer Vorderseite aufweist.
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Auf der Grundlage der folgenden schematischen Figuren werden Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen beschrieben, welche einen einfachen, schnellen, platzsparenden und trockenen Zusammenbau ohne wärmebedingte Stresseinkopplung ermöglichen. Hierbei kommt jeweils ein Gehäuse zur Anwendung, welches ein Basisteil mit Leiterstrukturen und ein separates und mit dem Basisteil verrastbares Deckelteil aufweist. Die beiden Gehäuseteile sind derart ausgebildet, dass im verrasteten Zustand des Deckelteils ein in dem Gehäuse bzw. zwischen den Gehäuseteilen aufgenommener Halbleiterchip fixiert ist und eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten des Halbleiterchips und Leiterstrukturen des Basisteils hergestellt ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. In gleicher Weise ist es möglich, dass die Bauelemente zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten und Strukturen weitere Komponenten und Strukturen aufweisen.
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Die 1 bis 3 zeigen in einer schematischen seitlichen Darstellung einen Zusammenbau eines optoelektronischen Bauelements 100. Zuvor werden Bestandteile wie ein strahlungsemittierender optoelektronischer Halbleiterchip 180 und zwei separate Gehäuseteile 110, 150, d.h. ein Basisteil 110 und ein Deckelteil 150, bereitgestellt. Das Basisteil 110 und das Deckelteil 150 sind zueinander korrespondierend und derart ausgebildet, dass das Deckelteil 150 mechanisch durch Verrasten an dem Basisteil 110 befestigt werden kann.
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Der Halbleiterchip 180, welcher in den 2 und 3 gezeigt ist, kann zum Beispiel ein Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip zum Erzeugen einer Lichtstrahlung sein. Der Halbleiterchip 180 kann in üblicher Weise hergestellt sein und nicht gezeigte Komponenten wie eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung aufweisen. An einer Rückseite weist der Halbleiterchip 180 zwei Anschlusskontakte 185 auf. Der Halbleiterchip 180 kann ein sogenannter Flip-Chip sein. Über die Kontakte 185 kann dem Halbleiterchip 180 elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden. Im Betrieb des Halbleiterchips 180 kann eine Strahlungsabgabe im Wesentlichen über eine der Rückseite entgegen gesetzte Vorderseite 183 erfolgen. In dieser Ausgestaltung kann der Halbleiterchip 180 ein sogenannter Oberflächenemitter sein. Es ist des Weiteren möglich, dass der Halbleiterchip 180 eine im Bereich der Vorderseite 183 angeordnete bzw. die Vorderseite 183 bildende Konversionsschicht zur Strahlungskonversion aufweist (nicht dargestellt).
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Das Basisteil 110 weist, wie in 1 gezeigt ist, einen Gehäusekörper und zwei zum Teil in dem Gehäusekörper eingebettete elektrische Leiterstrukturen 140 auf. Der Gehäusekörper des Basisteils 110 ist aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Hierbei kann es sich um ein nicht transparentes Kunststoffmaterial wie zum Beispiel Polyphthalamid handeln. Alternativ kann der Gehäusekörper des Basisteils 110 aus einem anderen Kunststoffmaterial verwirklicht sein. In dieser Hinsicht ist es ferner möglich, ein transparentes Kunststoffmaterial bzw. ein optisches Polymermaterial zu verwenden.
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Die beiden Leiterstrukturen 140 des Grundteils 110 sind elektrisch leitfähig ausgebildet. Die Leiterstrukturen 140 können ein metallisches Material wie zum Beispiel Kupfer aufweisen. Des Weiteren können die Leiterstrukturen 140 zusätzlich zumindest bereichsweise eine nicht gezeigte metallische Beschichtung, zum Beispiel aus Silber, aufweisen.
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Die beiden Leiterstrukturen 140 weisen jeweils einen Abschnitt 144 im Bereich einer Rückseite 124 des Basisteils 110 auf. Über die rückseitigen Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 140, welche frei zugänglich sind, können das Basisteil 110 und damit das optoelektronische Bauelement 100 elektrisch kontaktiert werden. Die Abschnitte 144 können zum Beispiel dazu eingesetzt werden, um das Bauelement 100 auf eine nicht gezeigte Leiterplatte zu löten.
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Das Basisteil 110 weist eine Kavität bzw. Ausnehmung 125 zum Aufnehmen des Halbleiterchips 180 auf. In dem zusammengebauten Zustand des Bauelements 100, in welchem das Deckelteil 150 an dem Basisteil 110 befestigt ist, ist der in der Ausnehmung 125 angeordnete Halbleiterchip 180 zwischen den beiden Gehäuseteilen 110, 150 fixiert (vgl. 3). Das Deckelteil 150 bewirkt ein Andrücken des Halbleiterchips 180 in Richtung des Basisteils 110, so dass der Halbleiterchip 180 zwischen dem Deckelteil 150 und dem Basisteil 110 eingeklemmt ist. Auf diese Weise ist der Halbleiterchip 180 gegenüber Bewegungen bzw. Verschiebungen gesichert.
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Die Ausnehmung 125 des Basisteils 110 ist mit einer sich in Richtung einer Vorderseite 123 des Basisteils 110 aufweitenden Form ausgebildet. Auf diese Weise kann die Ausnehmung 125 als Reflektor dienen. Eine umlaufende Seitenfläche 122 der Ausnehmung 125, im Folgenden auch als Innenseite 122 bezeichnet, welche sich zwischen der Vorderseite 123 des Basisteils 110 und einem Boden der Ausnehmung 125 erstreckt, kann hierbei eine Reflektorwand bilden. Die Vorderseite 123 umschließt die Ausnehmung 125 bzw. deren Innenseite 122.
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Das Basisteil 110 kann in der Aufsicht eine runde, beispielsweise kreisförmige oder ovale Kontur aufweisen. Möglich ist ferner eine vieleckige, zum Beispiel viereckige Geometrie, wobei Eckbereiche zum Beispiel abgerundet ausgebildet sein können. Derartige Aufsichtsformen können in entsprechender Weise auf die Ausnehmung 125 des Basisteils 110 zutreffen. Bei einer vieleckigen Ausgestaltung kann die umlaufende Innenseite 122 mehrere, in der Aufsicht jeweils in einer Richtung verlaufende Seitenflanken aufweisen.
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Die Ausnehmung 125 des Basisteils 110 und der Halbleiterchip 180 sind von den Abmessungen her derart aufeinander abgestimmt, dass der in der Ausnehmung 125 angeordnete Halbleiterchip 180 zumindest stellen- bzw. bereichsweise am Boden der Ausnehmung 125 an die umlaufende Seitenfläche 122 bzw. die Seitenflanken der Ausnehmung 125 angrenzen kann, wie in den 2 und 3 angedeutet ist. Hierdurch kann die Fixierung des Halbleiterchips 180 in dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 begünstigt werden. Auch kann dem Halbleiterchip 180 eine festgelegte Position innerhalb der Ausnehmung 125 vorgegeben werden. Möglich ist auch ein vollständiges bzw. im Wesentlichen vollständiges Angrenzen des Halbleiterchips 180 an die Innenseite 122 im Bereich des Bodens der Ausnehmung 125.
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Darüber hinaus weisen die umlaufende Innenseite 122 bzw. die Seitenflanken der Ausnehmung 125 Bereiche auf, in welchen die Innenseite 122 bzw. die Seitenflanken im Querschnitt unter verschiedenen schrägen Winkeln verlaufen. In einem an den Boden der Ausnehmung 125 angrenzenden ersten Bereich liegt ein erster schräger Winkel vor. Hieran angrenzend und in einem an die Vorderseite 123 angrenzenden zweiten Bereich liegt ein zweiter schräger Winkel vor. Der zweite schräge Winkel ist, bezogen auf das Lot einer durch den Boden der Ausnehmung 125 vorgegebenen Ebene, größer als der erste schräge Winkel. Diese Ausgestaltung erleichtert ein Anordnen des Halbleiterchips 180 in der Ausnehmung 125 und begünstigt die zuverlässige Fixierung des Halbleiterchips 180.
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Zur Kontaktierung des in der Ausnehmung 125 aufgenommenen Halbleiterchips 180 weisen die beiden Leiterstrukturen 140 des Basisteils 110 jeweils einen Abschnitt 143 im Bereich des Bodens der Ausnehmung 125 auf. Über die Abschnitte 143 der Leiterstrukturen 140, welche mit den rückseitigen Abschnitten 144 verbunden sind, kann eine elektrische Verbindung zu den rückseitigen Kontakten 185 des Halbleiterchips 180 hergestellt werden. Aufgrund des mit Hilfe des Deckelteils 150 bewirkten Andrückens des Halbleiterchips 180 an das Basisteil 110 können die rückseitigen Kontakte 185 in Richtung der Abschnitte 143 bzw. an die Abschnitte 143 angedrückt werden. Hierdurch ist eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Leiterstrukturen 140 und den Kontakten 185 des Halbleiterchips 180 möglich.
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Das an dem Basisteil 110 verrastbare Deckelteil 150, welches in 3 gezeigt ist, ist aus einem transparenten Kunststoffmaterial ausgebildet. Auf diese Weise kann die von dem Halbleiterchip 180 im Betrieb erzeugte Strahlung das Deckelteil 150 durchdringen bzw. in das Deckelteil 150 eingekoppelt und von diesem wieder abgegeben werden. Bei dem transparenten Kunststoffmaterial kann es sich zum Beispiel um Polycarbonat handeln. Auf diese Weise kann das Deckelteil 150 eine Filterung von von außen kommender UV-Strahlung bewirken, so dass der Halbleiterchip 180 hiervor geschützt werden kann. Alternativ kann das Deckelteil 150 aus einem anderen transparenten bzw. optischen Kunststoffmaterial ausgebildet sein.
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Das Deckelteil 150 kann entsprechend dem Basisteil 110 in der Aufsicht eine runde, beispielsweise kreisförmige oder ovale Kontur, oder auch eine vieleckige, zum Beispiel viereckige Geometrie, mit zum Beispiel abgerundeten Eckbereichen, aufweisen. Das Deckelteil 150 weist eine ebene Vorderseite 163 und an einer hierzu entgegen gesetzten Seite eine hervorstehende Struktur mit einer zum Andrücken an den Halbleiterchip 180 vorgesehenen ebenen Andrückfläche 162 auf. Im befestigten Zustand des Deckelteils 150 liegt die Andrückfläche 162 an der Vorderseite 183 des Halbleiterchips 180 an. Auf diese Weise kann die Fixierung des in der Ausnehmung 125 des Basisteils 110 aufgenommenen Halbleiterchips 180 begünstigt werden, und kann die elektrische Verbindung zwischen den Leiterstrukturen 140 und den Kontakten 185 des Halbleiterchips 180 mit einer hohen Zuverlässigkeit sichergestellt werden. Des Weiteren ist es möglich, dass über die Vorderseite 183 des Halbleiterchips 180 abgegebene Strahlung mit einer hohen Effizienz in das Deckelteil 150 eingekoppelt wird.
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Wie ferner in 3 gezeigt ist, weist das Deckelteil 150 eine kragenförmige bzw. umlaufende Seitenwand 161 auf, welche in dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 einen vorderseitigen Teil einer umlaufenden lateralen Außenseite 121 des Basisteils 110 umfasst. Die Seitenwand 161 des Deckelteils 150 und die Außenseite 121 des Basisteils 110 sind mit zueinander korrespondierenden Rastmitteln 131, 171 zur Verrastung des Deckelteils 150 an dem Basisteil 110 ausgebildet.
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Die umlaufende Seitenwand 161 des Deckelteils 150 besitzt im Querschnitt eine hakenförmige Struktur, und weist an einem Ende einen umlaufenden, nach innen gerichteten Rastvorsprung 171 auf. Die Randseite 121 des Basisteils 110 weist eine hierzu korrespondierende umlaufende Nut bzw. Aussparung 131 auf. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 greift der Rastvorsprung 171 des Deckelteils 150 in die Aussparung 131 ein. In diesem Zustand kann das Deckelteil 150 ferner an der Vorderseite 123 des Basisteils 110 anliegen. Auch kann die Seitenwand 161 des Deckelteils 150 an dem umgriffenen Teil der Außenseite 121 des Basisteils 110 anliegen.
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Zum Zusammenbau des optoelektronischen Bauelements 100 wird der optoelektronische Halbleiterchip 180, wie in 2 gezeigt ist, auf dem bereitgestellten Basisteil 110 in dessen Ausnehmung 125 angeordnet. Das Einsetzen des Halbleiterchips 180 in die Ausnehmung 125 erfolgt derart, dass die Rückseite des Halbleiterchips 180 dem Boden der Ausnehmung 125 zugewandt ist und die rückseitigen Kontakte 185 des Halbleiterchips 180 den Abschnitten 143 der Leiterstrukturen 140 gegenüberliegen. Nachfolgend wird das Deckelteil 150, wie in 3 gezeigt ist, derart auf das Basisteil 110 aufgeschoben bzw. aufgeklipst, dass die Außenseite 121 des Basisteils 110 von der Seitenwand 161 des Deckelteils 150 umgriffen wird und die umlaufende Rastnase bzw. der Rastvorsprung 171 des Deckelteils 150 in die Aussparung 131 des Basisteils 110 eingreift. Dieser Vorgang erfolgt vor dem Einrasten mit nach außen aufgebogener Seitenwand 161 des Deckelteils 150.
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Bei dem zusammengebauten Bauelement 100 bewirkt das an dem Basisteil 110 befestigte Deckelteil 150 eine Klemmfixierung des Halbleiterchips 180 und ein Andrücken der rückseitigen Kontakte 185 des Halbleiterchips 180 an die Leiterstrukturen 140 des Basisteils 110 bzw. an deren Abschnitte 143, wodurch die Kontakte 185 und die Leiterstrukturen 140 elektrisch verbunden sind. In diesem Zustand ist der Halbleiterchip 180 von den Gehäuseteilen 110, 150 umschlossen, und dadurch vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel mechanischen Einflüssen und Feuchtigkeit geschützt. Zum Betreiben des Bauelements 100 kann dem Bauelement 100 über die Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 140 elektrische Energie zugeführt werden.
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Mit Bezug auf die Leiterstrukturen 140 des Basisteils 110 sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar, um eine zuverlässige Kontaktierung der Kontakte 185 des Halbleiterchips 180 sicherzustellen. Vorteilhafte Konfigurationen, welche in Kontaktierungsbereichen der zwei Abschnitte 143 der Leiterstrukturen 140 vorgesehen sein können, werden im Folgenden anhand der 4 bis 6 näher beschrieben.
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Der in 4 gezeigte Abschnitt 143 einer Leiterstruktur 140 weist eine Ausbuchtung 147 auf. Am Rand der Ausbuchtung 147 weist der Abschnitt 143 eine stufenförmige Struktur auf. Die Ausbuchtung 147 ermöglicht eine Federwirkung. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 kann ein Kontakt 185 des Halbleiterchips 180 an die federnde Ausbuchtung 147 angedrückt sein, wodurch diese etwas zusammengedrückt und auf diese Weise eine zuverlässige Kontaktierung verwirklicht ist (nicht dargestellt).
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Der in 5 gezeigte Abschnitt 143 einer Leiterstruktur 140 weist mehrere höckerförmige hervorstehende Kontakterhebungen 148 auf. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 kann ein Kontakt 185 des Halbleiterchips 180 an die Kontakterhebungen 148 angedrückt, und dadurch zuverlässig kontaktiert sein (nicht dargestellt). Hierbei können die Kontakterhebungen 148 gegebenenfalls in den Kontakt 185 eingedrückt sein. Dies kann begünstigt werden, wenn die Kontakterhebungen 148 abweichend von der Darstellung in 5 spitz zulaufend bzw. mit spitz zulaufenden Enden ausgebildet sind.
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Bei der Ausgestaltung von 6 weist die hier gezeigte Leiterstruktur 140 eine Kontaktschicht 149 im Bereich des Abschnitts 143 bzw. auf dem Abschnitt 143 auf. Die Kontaktschicht 149 kann zum Beispiel eine Schicht bzw. ein Film aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff, beispielsweise aus einem anisotropen leitfähigen Klebstoff, sein. Bei dem für den Zusammenbau des Bauelements 100 bereitgestellten Basisteil 110 kann die Klebstoffschicht 149 getrocknet bzw. ausgehärtet sein. Ein weiteres Beispiel ist eine Beschichtung 149 aus Indiumzinnoxid (ITO, Indium Tin Oxide). Ein Kontakt 185 des Halbleiterchips 180 kann in dem befestigten Zustand des Deckelteils 150 an die Kontaktschicht 149 der Leiterstruktur 140 angedrückt und dadurch zuverlässig kontaktiert sein (nicht dargestellt). Hierbei kann die Kontaktschicht 149 ggf. etwas zusammengedrückt sein.
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Im Folgenden werden zum Teil anhand von weiteren Figuren weitere mögliche Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen beschrieben, welche einen zu dem Bauelement 100 vergleichbaren oder ähnlichen Aufbau aufweisen bzw. Abwandlungen des Bauelements 100 darstellen. Gleiche und gleich wirkende Komponenten und Strukturen werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren wird auf die Möglichkeit hingewiesen, mehrere Ausgestaltungen bzw. Merkmale, welche im Folgenden beschrieben werden, miteinander zu kombinieren.
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Eine mögliche, nicht gezeigte Abwandlung des Bauelements 100 von 3 ist eine umgekehrte Ausgestaltung der Rastmittel. Hierbei weist die Außenseite 121 des Basisteils 110 einen umlaufenden, nach außen gerichteten Rastvorsprung auf, und ist die Seitenwand 161 des Deckelteils 150 innenseitig mit einer korrespondierenden umlaufenden Aussparung ausgebildet.
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Anstelle von in sich geschlossenen umlaufenden Rastmitteln können die Gehäuseteile 110, 150 auch mit mehreren einzelnen Rastmitteln ausgebildet sein. In dieser Hinsicht kann das Deckelteil 150 mehrere separate Rastvorsprünge 171 an der Seitenwand 161 aufweisen, und kann das Basisteil 110 an der Außenseite 121 mit mehreren zugehörigen einzelnen Aussparungen 131 zum Aufnehmen der Rastvorsprünge 171 ausgebildet sein. In den 1 bis 3 können in dieser Hinsicht jeweils zwei Rastvorsprünge 171 und Aussparungen 131 veranschaulicht sein. Möglich ist auch hier eine hierzu umgekehrte Ausgestaltung, gemäß welcher das Deckelteil 150 die Aussparungen, und das Basisteil 110 die Rastvorsprünge aufweist.
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7 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 101. Das Bauelement 101 ist in Form eines Multichip-Bauelements mit zwei optoelektronischen Halbleiterchips 180 verwirklicht. Die Halbleiterchips 180 können dazu ausgebildet sein, dieselbe oder auch verschiedenfarbige Lichtstrahlungen zu erzeugen. Das Bauelement 101 weist ein Basisteil 111 und ein hieran befestigtes Deckelteil 151 auf. Die beiden Gehäuseteile 111, 151 weisen dieselben korrespondierenden Rastmittel 131, 171 wie bei dem Bauelement 100 auf. Die Gehäuseteile 111, 151 sind mit geeigneten Ausgestaltungen bzw. Abmessungen für die zwei Halbleiterchips 180 ausgebildet.
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Das Basisteil 111 weist zwei separate Ausnehmungen 125 zum Aufnehmen der Halbleiterchips 180 auf. Das Basisteil 111 ist dahingehend ausgebildet, dass die Halbleiterchips 180 in dem befestigten Zustand des Deckelteils 151 elektrisch in Reihe verbunden sind. Daher weist das Basisteil 111, zusätzlich zu zwei Leiterstrukturen 140, eine weitere Leiterstruktur 141 auf. Die Leiterstruktur 141 ist jeweils am Boden der beiden Ausnehmungen 125 zugänglich und dient dazu, eine elektrische Verbindung zwischen zwei Kontakten 185 der in den verschiedenen Ausnehmungen 125 angeordneten Halbleiterchips 180 herzustellen. Es ist möglich, dass die Leiterstruktur 141 in zum Kontaktieren der Kontakte 185 vorgesehenen Kontaktierungsbereichen eine Ausgestaltung entsprechend der 4 bis 6 aufweist. Die anderen Kontakte 185 der Halbleiterchips 180 werden von den anderen Leiterstrukturen 140 kontaktiert.
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Das Deckelteil 151 weist eine relativ große Andrückfläche 162 auf. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 151 liegt die Andrückfläche 162 an den Vorderseiten 183 der beiden Halbleiterchips 180 an. In diesem Zustand sind die Halbleiterchips 180 zwischen den Gehäuseteilen 111, 151 fixiert, und sind die Kontakte 185 an die Leiterstrukturen 140, 141 angedrückt. Hierbei kann das Deckelteil 151 ggf. auch an einem Teilbereich des Basisteils 111 zwischen den Ausnehmungen 125 anliegen, wie es in 7 angedeutet ist.
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Ein Zusammenbau des Bauelements 101 erfolgt analog zu dem Bauelement 100, indem die Halbleiterchips 180 in den Ausnehmungen 125 des Basisteils 111 angeordnet werden, und nachfolgend das Deckelteil 151 auf das Basisteil 111 aufgeschoben bzw. an diesem festgeklipst wird. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 151 kontaktieren die Leiterstrukturen 140, 141 des Basisteils 111 die rückseitigen Kontakte 185 der Halbleiterchips 180. Des Weiteren sind die Halbleiterchips 180 von den Gehäuseteilen 111, 151 umschlossen, und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt. Zum Betreiben des Bauelements 101 kann dem Bauelement 101 über die rückseitigen Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 140 elektrische Energie zugeführt werden.
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Es ist möglich, ein zu dem Bauelement 101 vergleichbares Multichip-Bauelement mit mehr als zwei Halbleiterchips 180 zu verwirklichen. Hierfür kann ein Basisteil mit einer entsprechenden Anzahl an Ausnehmungen 125 bereitgestellt werden. Es ist ferner denkbar, anstelle einer Reihenverbindung eine Parallelverbindung, oder auch eine Kombination aus Reihen- und Parallelverbindung(en) vorzusehen. Möglich ist es auch, Halbleiterchips 180 nicht elektrisch zu verbinden, so dass diese separat betrieben werden können. Dies lässt sich jeweils durch eine entsprechende Ausgestaltung eines Basisteils bzw. von Leiterstrukturen eines Basisteils verwirklichen.
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Optoelektronische Bauelemente aufweisend ein Basisteil und ein Deckelteil können auch mit Halbleiterchips verwirklicht werden, welche wenigstens einen vorderseitigen Kontakt aufweisen. Mögliche Ausgestaltungen, welche vergleichbar zu dem Bauelement 100 als Einzelchip-Bauelemente und mit denselben Rastmitteln 131, 171 ausgeführt sind, werden im Folgenden anhand der 8 und 9 näher beschrieben.
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8 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 102, welches einen optoelektronischen Halbleiterchip 181, ein Basisteil 112 und ein hieran befestigtes Deckelteil 152 aufweist. Der Halbleiterchip 181 ist in einer Ausnehmung 125 des Basisteils 112 angeordnet, und über das an dem Basisteil 112 befestigte Deckelteil 152 fixiert. In diesem Zustand ist der Halbleiterchip 181 von den Gehäuseteilen 112, 152 umschlossen, und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt. Der Halbleiterchip 181 weist einen rückseitigen Kontakt 185 und einen vorderseitigen Kontakt 186 auf. Das Basisteil 112 weist eine Leiterstruktur 140 zum Kontaktieren des rückseitigen Kontakts 185 des Halbleiterchips 181 auf.
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Im Hinblick auf den vorderseitigen Kontakt 186 des Halbleiterchips 181 ist das Deckelteil 152 an der dem Halbleiterchip 181 zugewandten Seite mit einer Leiterstruktur 159 ausgebildet. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 152 wird der Kontakt 186 von der Leiterstruktur 159 kontaktiert. Die Leiterstruktur 159 des Deckelteils 152 ist in Form einer Schicht bzw. Leiterbahn aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO) ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Absorption von Strahlung im Betrieb des Halbleiterchips 181 vermieden werden.
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Das Basisteil 112 weist hierzu korrespondierend eine teilweise eingebettete Leiterstruktur 142 auf. Die Leiterstruktur 142 weist einen Abschnitt 144 im Bereich einer Rückseite 124 und einen hiermit verbundenen Abschnitt 145 im Bereich einer Vorderseite 123 des Basisteils 112 auf. Der Abschnitt 145 der Leiterstruktur 142 dient zum Kontaktieren bzw. Herstellen einer elektrischen Verbindung zu der Leiterstruktur 159 des Deckelteils 152. Es ist möglich, für den Abschnitt 145 eine Ausgestaltung entsprechend der 4 bis 6 vorzusehen.
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Ein Zusammenbau des Bauelements 102 erfolgt wie bei dem Bauelement 100, indem der Halbleiterchip 181 in der Ausnehmung 125 des Basisteils 112 angeordnet wird, und nachfolgend das Deckelteil 152 auf das Basisteil 112 aufgeschoben bzw. aufgeklipst wird. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 152 kontaktiert die Leiterstruktur 140 des Basisteils 112 den rückseitigen Kontakt 185 des Halbleiterchips 181, und ist die andere Leiterstruktur 142 des Basisteils 112 über die Leiterstruktur 159 des Deckelteils 152 an den vorderseitigen Kontakt 186 des Halbleiterchips 181 angeschlossen. Zum Betreiben des Bauelements 102 kann dem Bauelement 102 über die rückseitigen Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 140, 142 elektrische Energie zugeführt werden.
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9 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 103, welches einen optoelektronischen Halbleiterchip 182, ein Basisteil 113 und ein hieran befestigtes Deckelteil 153 aufweist. Der Halbleiterchip 182 ist in einer Ausnehmung 125 des Basisteils 113 angeordnet, und über das an dem Basisteil 113 befestigte Deckelteil 153 fixiert. In diesem Zustand ist der Halbleiterchip 182 von den Gehäuseteilen 113, 153 umschlossen, und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Der Halbleiterchip 182 weist zwei vorderseitige Kontakte 186 auf. Eine elektrische Verbindung zu den Kontakten 186 erfolgt vergleichbar zu dem Bauelement 102. Aufgrund der zwei Kontakte 186 ist das Deckelteil 153 des Bauelements 103 an der dem Halbleiterchip 182 zugewandten Seite mit zwei Leiterstrukturen 159 ausgebildet. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 153 werden die Kontakte 186 von den Leiterstrukturen 159 kontaktiert. Das Basisteil 113 weist hierzu korrespondierend zwei Leiterstrukturen 142 mit vorderseitigen Abschnitten 145 zum Kontaktieren bzw. Herstellen einer elektrischen Verbindung zu den Leiterstrukturen 159 des Deckelteils 153 auf.
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Ein Zusammenbau des Bauelements 103 erfolgt wie bei dem Bauelement 100, indem der Halbleiterchip 182 in der Ausnehmung 125 des Basisteils 113 angeordnet wird, und nachfolgend das Deckelteil 153 auf das Basisteil 113 aufgeschoben bzw. aufgeklipst wird. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 153 sind die Leiterstrukturen 142 des Basisteils 113 über die Leiterstrukturen 159 des Deckelteils 153 an die vorderseitigen Kontakte 186 des Halbleiterchips 182 angeschlossen. Zum Betreiben des Bauelements 103 kann dem Bauelement 103 über die rückseitigen Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 142 elektrische Energie zugeführt werden.
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10 zeigt ein weiteres optoelektronisches Einzelchip-Bauelement 104, welches einen optoelektronischen Halbleiterchip 180, ein Basisteil 114 und ein hieran befestigtes Deckelteil 154 aufweist. Der Halbleiterchip 180 ist in einer Ausnehmung 125 des Basisteils 114 angeordnet, und über das an dem Basisteil 114 befestigte Deckelteil 154 fixiert. In diesem Zustand ist der Halbleiterchip 180 von den Gehäuseteilen 114, 154 umschlossen, und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt. Der Halbleiterchip 180 weist zwei rückseitige Kontakte 185 auf. Das Basisteil 114 weist, vergleichbar zu dem Basisteil 110 des Bauelements 100, zwei teilweise eingebettete Leiterstrukturen 140 zum Kontaktieren der Kontakte 185 des Halbleiterchips 180 auf.
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Bei dem Bauelement 104 ist die Rastbefestigung des Deckelteils 154 an dem Basisteil 114 nicht im Bereich einer Außenseite 121, sondern innenseitig im Bereich der Ausnehmung 125 des Basisteils 114 verwirklicht. Hierfür weisen eine umlaufende Seitenfläche bzw. Innenseite 122 der Ausnehmung 125 des Basisteils 114 im Bereich des vorderseitigen Endes der Ausnehmung 125 und ein umlaufender Rand 172 des Deckelteils 154 zueinander korrespondierende Formen zum Ermöglichen der Verrastung auf. Das Deckelteil 154 kann hierdurch materialsparend und mit kleinen lateralen Abmessungen verwirklicht sein.
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Die Innenseite 122 der Ausnehmung 125 verläuft in einem an den Boden der Ausnehmung 125 angrenzenden Bereich im Querschnitt schräg zu dem Boden der Ausnehmung 125. In einem hieran angrenzenden, im Querschnitt teilweise gekrümmt ausgeführten Bereich weist die Innenseite 122 eine umlaufende Aussparung 132 auf, welche als Sitz für das Deckelteil 154 dient. Der Rand 172 des Deckelteils 154 weist eine hierzu korrespondierende Kontur zum Eingreifen in die Aussparung 132 auf, so dass das Deckelteil 154 an dem Basisteil 114 verrastbar ist. Das Deckelteil 154 weist vorderseitig am Rand 172 ferner einen seitlich etwas auskragenden Teilbereich auf, mit welchem sich das Deckelteil 154 an einer Vorderseite 123 des Basisteils 114 abstützen kann.
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Die Ausnehmung 125 des Basisteils 114 kann in der Aufsicht eine runde, beispielsweise kreisförmige oder ovale Kontur aufweisen. Möglich ist ferner eine vieleckige, zum Beispiel viereckige Geometrie, wobei Eckbereiche zum Beispiel abgerundet ausgebildet sein können. Bei einer vieleckigen Ausgestaltung kann die umlaufende Innenseite 122 der Ausnehmung 125 mehrere Seitenflanken aufweisen. Das Deckelteil 154 weist entsprechend der Ausnehmung 125 des Basisteils 114 in der Aufsicht eine runde, beispielsweise kreisförmige oder ovale Kontur, oder auch eine viel- bzw. viereckige Geometrie auf.
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Bei dem Deckelteil 154 dient eine dem Halbleiterchip 180 zugewandte ebene Seite als Andrückfläche 162, welche in dem befestigten Zustand des Deckelteils 154 an der Vorderseite 183 des Halbleiterchips 180 anliegt, so dass der in der Ausnehmung 125 aufgenommene Halbleiterchip 180 zuverlässig fixiert und über die Leiterstrukturen 140 kontaktiert ist. Eine hierzu entgegen gesetzte Vorderseite 164 des Deckelteils 154 ist mit einer teilweise gekrümmten Form ausgebildet. Auf diese Weise kann das Deckelteil 154 als Linse dienen, wodurch das optoelektronische Bauelement 104 eine entsprechende Abstrahlcharakteristik aufweisen kann.
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Im Rahmen des Zusammenbaus des optoelektronischen Bauelements 104 wird der Halbleiterchip 180 in der Ausnehmung 125 des Basisteils 114 angeordnet. Nachfolgend wird das Deckelteil 154 an dem Basisteil 114 angeordnet bzw. festgeklipst, so dass das Deckelteil 154 mit dem Rand 172 in die Aussparung 132 des Basisteils 114 eingreift und das Deckelteil 154 hierdurch an dem Basisteil 114 verrastet ist. In dem befestigten Zustand des Deckelteils 154 kontaktieren die Leiterstrukturen 140 des Basisteils 114 die rückseitigen Kontakte 185 des Halbleiterchips 180. Zum Betreiben des Bauelements 104 kann dem Bauelement 104 über die rückseitigen Abschnitte 144 der Leiterstrukturen 140 elektrische Energie zugeführt werden.
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Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
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Beispielsweise ist es vorstellbar, oben genannte Materialien durch andere Materialien zu ersetzen. Auch können anstelle von Oberflächenemittern sogenannte Volumenemitter als Halbleiterchips zum Einsatz kommen.
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In Bezug auf mögliche Kombinationen ist es zum Beispiel denkbar, ein Multichip-Bauelement (vgl. 7) mit Merkmalen der Bauelemente der 8, 9 zu verwirklichen. Hierbei ist es ferner möglich, eine elektrische Verbindung zwischen vorderseitigen Kontakten 186 von Halbleiterchips über wenigstens eine Leiterstruktur 159 eines Deckelteils herzustellen. Des Weiteren ist ein Multichip-Bauelement mit einer zu 10 vergleichbaren Deckel-Verrastung denkbar. Hierbei kann ein Basisteil zum Einsatz kommen, welches eine als Sitz dienende umlaufende Aussparung 132 an einer Innenseite bzw. einem umlaufenden Bereich einer Innenseite aufweist.
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Es können ferner Bauelemente verwirklicht werden, welche neben wenigstens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip wenigstens ein weiteres elektrisches bzw. elektronisches Bauteil bzw. einen weiteren Halbleiterchip aufweisen. Ein Beispiel hierfür ist eine ESD-Schutzdiode (Electrostatic Discharge, elektrostatische Entladung). Für derartige Bauelemente können die oben beschriebenen Ansätze zu Multichip-Bauelementen in analoger Weise zur Anwendung kommen. Beispielsweise ist es möglich, zum Aufnehmen eines weiteren Bauteils eine eigene Ausnehmung 125 in dem entsprechenden Basisteil vorzusehen.
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In einer weiteren Abwandlung können die Deckelteile der Bauelemente der 3, 7, 8, 9 mit einer zu 10 vergleichbaren und eine Krümmung aufweisenden Vorderseite ausgebildet werden. In gleicher Weise kann das Deckelteil des Bauelements von 10 mit einer ebenen Vorderseite ausgebildet werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 101
- Bauelement
- 102, 103
- Bauelement
- 104
- Bauelement
- 110, 111
- Basisteil
- 112, 113
- Basisteil
- 114
- Basisteil
- 121
- Außenseite
- 122
- Innenseite
- 123
- Vorderseite
- 124
- Rückseite
- 125
- Ausnehmung
- 131, 132
- Aussparung
- 140, 141
- Leiterstruktur
- 142
- Leiterstruktur
- 143, 144
- Abschnitt
- 145
- Abschnitt
- 147
- Ausbuchtung
- 148
- Kontakterhebung
- 149
- Kontaktschicht
- 150, 151
- Deckelteil
- 152, 153
- Deckelteil
- 154
- Deckelteil
- 159
- Leiterstruktur
- 161
- Seitenwand
- 162
- Andrückfläche
- 163, 164
- Vorderseite
- 171
- Rastvorsprung
- 172
- Rand
- 180, 181
- Halbleiterchip
- 182
- Halbleiterchip
- 183
- Vorderseite
- 185, 186
- Kontakt