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DE102012101102A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Anordnung mit einer Mehrzahl von derartigen Bauelementen - Google Patents

Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Anordnung mit einer Mehrzahl von derartigen Bauelementen Download PDF

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DE102012101102A1
DE102012101102A1 DE102012101102A DE102012101102A DE102012101102A1 DE 102012101102 A1 DE102012101102 A1 DE 102012101102A1 DE 102012101102 A DE102012101102 A DE 102012101102A DE 102012101102 A DE102012101102 A DE 102012101102A DE 102012101102 A1 DE102012101102 A1 DE 102012101102A1
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DE
Germany
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semiconductor chip
radiation
semiconductor
reflective
light
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Withdrawn
Application number
DE102012101102A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Schlereth
Alexander Linkov
Stephan Kaiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102012101102A priority Critical patent/DE102012101102A1/de
Priority to DE112013000928.5T priority patent/DE112013000928B4/de
Priority to US14/376,165 priority patent/US9385258B2/en
Priority to PCT/EP2013/052549 priority patent/WO2013117700A1/de
Publication of DE102012101102A1 publication Critical patent/DE102012101102A1/de
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Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement (100) angegeben, das zumindest einen Halbleiterchip (1) aufweist, der eine Strahlungsdurchtrittsfläche (10) und eine der Strahlungsdurchtrittsfläche (10) gegenüberliegende Montagefläche (11) aufweist. Die Montagefläche (11) weist eine erste elektrische Kontaktstruktur (2a) und eine von der ersten elektrischen Kontaktstruktur elektrisch isolierte zweite elektrische Kontaktstruktur (2b) auf. Die Strahlungsdurchtrittsfläche (10) ist frei von Kontaktstrukturen. Eine reflektierende Umhüllung, die den Halbleiterchip (1) bereichsweise umhüllt, und eine Schutzumhüllung (8), die den Halbleiterchip (1) und/oder die reflektierende Umhüllung (5) zumindest bereichsweise umhüllt, sind vorgesehen. Zudem ist eine Anordnung mit einer Mehrzahl derartiger Halbleiterbauelemente (100) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, das einen Halbleiterchip und eine reflektierende Umhüllung umfasst. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung mit einer Mehrzahl derartiger Halbleiterbauelemente.
  • Das das Dokument EP 2 216 834 A1 beschreibt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement.
  • Manche Bauelemente weisen einen Leiterrahmen auf, der mit einem geeigneten Kunststoffmaterial umspritzt ist. Das Kunststoffmaterial bildet ein Grundgehäuse, das eine Kavität aufweist, in dem ein Halbleiterchip angeordnet und elektrisch kontaktiert ist. Um bei derartigen Bauelementen den externen Wirkungsgrad zu erhöhen, ist es üblich, die Kavität mit schrägen Innenflächen auszubilden, sodass diese als Reflektor dienen. Der Halbleiterchip in der Kavität emittiert meist sowohl vorwärts, seitwärts als auch rückwärts gerichtete Strahlung. Bei diesen Bauelementen wird trotz der schrägen Kavitätsinnenflächen seitwärts oder rückwärts emittiertes Licht des Halbleiterchips zumindest teilweise vom Grundgehäuse absorbiert, sodass dieser Lichtanteil nachteilig nicht zum Vorwärtslichtstrom des Bauelements beiträgt.
  • Zudem können bei manchen Bauelementen Absorptionsverluste der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung an absorbierenden Kontaktstrukturen auftreten, die beispielsweise an einer Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Aufgrund der Eigenschaften des Halbleiterchips als Volumenemitter ist mit derartigen Bauelementen zudem eine effiziente Lichteinkopplung in optische Elemente wie beispielsweise in Wellenleiter nur schwer umsetzbar.
  • Um diesen Nachteilen zumindest teilweise entgegenzutreten, ist es möglich, ein möglichst reflektierendes Gehäusematerial zu verwenden. Manche reflektierende Gehäusematerialien weisen jedoch meist nachteilige Eigenschaften wie beispielsweise eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, zur Rückgewinnung von in Rückwärtsrichtung emittiertem Licht großflächige Kontaktflächen aus beispielsweise Silber zu verwenden. Hierbei können jedoch Abschattungseffekte auftreten, sodass auch so kein optimaler Vorwärtslichtstrom erzielt werden kann.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das sich durch einen erhöhten Vorwärtslichtstrom auszeichnet und gleichzeitig eine effiziente Lichteinkopplung in optische Elemente ermöglicht, wobei zudem eine lediglich geringe Bauelementhöhe realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter wird diese Aufgabe durch eine Anordnung umfassend eine Mehrzahl derartiger Halbleiterbauelemente mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Halbleiterbauelements und der Anordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein optoelektronisches Halbleiterbauelement zumindest einen strahlungsemittierenden und/oder strahlungsempfangenden Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip weist eine Strahlungsdurchtrittsfläche und eine der Strahlungsdurchtrittsfläche gegenüberliegende Montagefläche auf. Die Montagefläche weist eine erste elektrische Kontaktstruktur und eine von der ersten elektrischen Kontaktstruktur elektrisch isolierte zweite elektrische Kontaktstruktur auf. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist zum Beispiel frei von Kontaktstrukturen. Das Halbleiterbauelement weist weiter eine reflektierende Umhüllung auf, die den zumindest einen Halbleiterchip zumindest bereichsweise umhüllt. Zudem weist das Halbleiterbauelement eine Schutzumhüllung auf, die den zumindest einen Halbleiterchip und/oder die reflektierende Umhüllung zumindest bereichsweise umhüllt.
  • Bei der Strahlungsdurchtrittsfläche handelt es sich um diejenige Fläche, durch die im Betrieb des Halbleiterchips ein Großteil der erzeugten Strahlung austritt oder ein Großteil der zu detektierenden Strahlung eintritt. Zum Beispiel tretenden wenigstens 50%, insbesondere wenigstens 75 %, bevorzugt wenigstens 75% der jeweiligen Strahlung durch die Strahlungsdurchtrittsfläche.
  • Durch die bereichsweise Umhüllung des Halbleiterchips mit der reflektierenden Umhüllung erfolgt eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung der Reflektivität der direkten Umgebung des Halbleiterchips. Insbesondere erfolgt durch die reflektierende Umhüllung eine Unterdrückung der Seiten- und Rückwärtsemission des Halbleiterchips. Das seitwärts und rückwärts emittierte Licht des Halbleiterchips kann somit nicht von einem Gehäusekörper, der beispielsweise im Anschluss an die reflektierende Umhüllung angeordnet ist, absorbiert werden. Dieses Licht wird mit Vorteil zum Teil in Vorwärtsrichtung des Bauelements gestreut oder reflektiert und erhöht damit den Vorwärtslichtstrom. Darüber hinaus wird durch die reflektierende Umhüllung die Reflektivität des gesamten Bauelements erhöht, wodurch Absorptionsverluste reduziert werden können, da rückgestreutes Licht durch die Vorwärtsrichtung erneut zur Verfügung gestellt wird.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist zur Montage und elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips zum Beispiel einen Gehäusekörper mit einer Kavität oder einen Leiterrahmen, einen so genannten Leadframe, auf. Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips weist die Kavität oder der Leadframe auf der Montageseite elektrische Kontaktstrukturen auf. Alternativ ist es möglich, dass das optoelektronische Halbleiterbauelement zur Montage und elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips einen Anschlussträger aufweist. Der Anschlussträger umfasst zum Beispiel einen elektrisch isolierenden Grundkörper auf und/oder in dem Kontaktstrukturen zur Kontaktierung des Halbleiterchips vorhanden sind. Der Grundkörper kann zum Beispiel mit einem keramischen Material oder mit einem Kunststoff gebildet sein. Der Anschlussträger kann dabei auch eben und kavitätsfrei ausgebildet sein.
  • Die Kontaktstrukturen können absorbierend ausgebildet sein. Beispielsweise weisen derartige Kontaktstrukturen zur Kontaktierung oder Wärmespreizung als Material Gold (Au) auf. Durch die reflektierende Umhüllung erfolgt mit Vorteil eine Abdeckung der Kontaktstrukturen, zum Beispiel der Kavität, insbesondere der Montageseite, oder des Leadframes, sodass die absorbierenden Kontaktstrukturen mit Material der reflektierenden Umhüllung bedeckt sind. Dadurch können Absorptionsverluste an diesen Kontaktstrukturen vermieden oder zumindest reduziert werden. Strahlung, die von dem Halbleiterchip in Richtung Kontaktstrukturen des Gehäusekörpers oder des Leiterrahmens oder des Anschlussträgers emittiert werden, werden insbesondere an der reflektierenden Umhüllung in Vorwärtsrichtung gestreut oder reflektiert und tragen so ihren Anteil an dem Vorwärtslichtstrom des Halbleiterbauelements bei. Der Halbleiterchip weist lediglich auf der Montagefläche elektrische Kontaktstrukturen auf. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist frei von Kontaktstrukturen. Der Halbleiterchip ist demnach ein so genannter Flip-Chip, dessen elektrische Kontaktierung lediglich von einer Seite des Halbleiterchips erfolgt. Dadurch besitzt der Halbleiterchip vorzugsweise keine absorbierenden Kontaktstrukturen oder Stromaufweitungsschichten auf der Strahlungsdurchtrittsseite, durch welche das vorwärts gestreute Licht des Halbleiterchips zumindest teilweise absorbiert werden könnte. Absorptionsverluste an derartigen, an der Strahlungsdurchtrittsfläche angeordneten Stromaufweitungsschichten und/oder Kontaktschichten werden somit vorliegend vermieden, sodass sich weiter die Lichtausbeute, insbesondere der Vorwärtslichtstrom des Halbleiterbauelements erhöht.
  • Durch den Halbleiterchip mit einseitiger elektrischer Kontaktierung kann weiter mit Vorteil die Bauelementhöhe insgesamt verringert werden. Insbesondere wird durch die nichtvorhandene Drahtkontaktierung die Höhe der reflektierenden Umhüllung deutlich herabgesetzt. Insgesamt kann so ein Bauelement realisiert werden, das sich durch eine geringe Höhe und eine erhöhte Lichtausbeute in Vorwärtsrichtung auszeichnet.
  • Die Schutzumhüllung dient vorzugsweise zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements. Dadurch ist ein separates schützendes Gehäuse vorzugsweise nicht notwendig, wodurch sich mit Vorteil die Kosten eines derartigen Bauelements verringern. Zudem verringern sich die Lichtverluste, da Absorptionsverluste an einem separaten schützenden Gehäuse vermieden werden. Bauelemente mit einer derartigen mechanisch stabilisierenden Schutzumhüllung zeichnen sich zudem vorteilhafterweise durch eine hohe Zuverlässigkeit aus.
  • Das Halbleiterbauelement ist ein optoelektronisches Bauelement, das die Umwandlung von elektrisch erzeugten Daten oder Energien in Lichtemission ermöglicht oder umgekehrt. Das Halbleiterbauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, vorzugsweise einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist bevorzugt eine LED (lichtemittierende Diode), besonders bevorzugt eine Flip-Chip-LED.
  • Der Halbleiterchip weist einen Halbleiterschichtenstapel auf, in dem eine aktive Schicht enthalten ist. Die aktive Schicht enthält vorzugsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
  • Der Halbleiterschichtenstapel des Halbleiterchips enthält vorzugsweise ein III/V-Halbleitermaterial. III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten, über den sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich besonders geeignet.
  • Einzelne Komponenten des Halbleiterbauelements werden zumindest bereichsweise von weiteren Komponenten des Bauelements umhüllt. Beispielsweise wird der Halbleiterchip von der reflektierenden Umhüllung bereichsweise umhüllt. Die Schutzumhüllung umhüllt beispielsweise den Halbleiterchip oder die reflektierende Umhüllung bereichsweise. Unter einer Umhüllung ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere zu verstehen, dass die jeweilige Umhüllung die zu umhüllende Komponente umrundet, umgibt und/oder umrandet und somit um dieser umhüllenden Komponente angeordnet ist. Dabei kann zwischen Umhüllung und der zu umhüllenden Komponente ein Abstand angeordnet sein. Bei der Umhüllung ist also nicht zwingend erforderlich, dass die jeweilige Umhüllung direkt an die zu umhüllende Komponente angrenzt.
  • Vorzugsweise umhüllt die reflektierende Umhüllung den Halbleiterchip zumindest bereichsweise in direktem Kontakt. Zwischen der reflektierenden Umhüllung und dem Halbleiterchip ist demnach kein Abstand angeordnet. Beispielsweise stehen Seitenflächen des Halbleiterchips in direktem Kontakt mit der reflektierenden Umhüllung. Die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips muss dabei nicht zwangsläufig von der reflektierenden Umhüllung umschlossen sein.
  • Die Schutzumhüllung umhüllt die reflektierende Umhüllung und/oder den Halbleiterchip vorzugsweise zumindest bereichsweise in einem Abstand. Das bedeutet, dass zwischen reflektierender Umhüllung und/oder Halbleiterchip und Schutzumhüllung ein Abstand angeordnet ist. Dieser Abstand ist beispielsweise frei von Material oder kann ein weiteres zusätzliches Material, beispielsweise einen Konverterverguss, enthalten.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist die Schutzumhüllung in direktem Kontakt zur reflektierenden Umhüllung angeordnet. Zwischen reflektierender Umhüllung und Schutzumhüllung ist demnach kein Abstand angeordnet. An der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips kann die Schutzumhüllung dabei in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip stehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip ein Volumenemitter und das Halbleiterbauelement durch die reflektierende Umhüllung ein Oberflächenemitter. Unter Volumenemitter ist insbesondere zu verstehen, dass der Halbleiterchip nicht lediglich Strahlung an der Strahlungsdurchtrittsfläche aus dem Chip emittiert, sondern dass anteilig Strahlung auch an den Seitenflächen des Halbleiterchips aus diesem austreten können. Unter einem Oberflächenemitter dagegen ist zu verstehen, dass dieser Emitter den größten Anteil der emittierten Strahlung an der Strahlungsdurchtrittsfläche auskoppelt, sodass seitlich des Emitters kaum oder keine Strahlung aus dem Emitter austritt.
  • Die volumenemittierenden Eigenschaften des Halbleiterchips werden vorliegend durch die reflektierende Umhüllung in oberflächenemittierende Eigenschaften überführt. Dies erfolgt insbesondere vorzugsweise mit einer reflektierenden Umhüllung, die bis zu einer oberen Chipkante an der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips ausgebildet ist. Dadurch erfolgt eine Unterdrückung der Seiten- und Rückwärtsemission des Halbleiterchips. Dieser Anteil der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung wird zum Teil in Vorwärtsrichtung reflektiert oder gestreut und erhöht so den Vorwärtslichtstrom. Die Strahlung tritt dabei wie bei einem Flächenemitter nur aus der Chipoberseite, also aus der Strahlungsdurchtrittsfläche, aus. Die Strahlungsemission ist so insgesamt stark vorwärtsgerichtet. Dies führt zu einem deutlichen Effizienzvorteil im Vergleich zu einem Bauelement mit volumenemittierenden Eigenschaften. Eine Effizienzerhöhung der Strahlung von bis zu 10 % kann dadurch sowie durch die Unterdrückung der Absorption an Kontaktstrukturen vorteilhafterweise erzielt werden.
  • Aufgrund der oberflächenemittierenden Eigenschaften des Halbleiterbauelements können Folgeprozesse und Konzepte eines typischen Oberflächenemitters auf das Bauelement angewendet werden, wie beispielsweise Layertransfer zum Aufbringen eines Konvertermaterials auf dem Halbleiterchip. Zudem lassen sich auch alternative Konversionstechniken wie beispielsweise Sedimentation, dünner Volumenverguss, EPD oder Spraycoating sehr leicht auf derartige Oberflächenemitter anwenden.
  • Aufgrund der oberflächenemittierenden Eigenschaften des Halbleiterbauelements kann zudem mit Vorteil eine effiziente Lichteinkopplung in optische Elemente, wie beispielsweise Wellenleiter, gewährleistet werden. Hierzu sind einfache Konstruktionen für Beleuchtungsanwendungen und Hinterleuchtungsanwendungen möglich. Insbesondere kann das Bauelement aufgrund der stark vorwärtsgerichteten Strahlung und der geringen Bauelementhöhe ohne weitere Linsen nahe an einen Wellenleiter angebracht werden, wodurch die Emissionsfläche des Bauelements nah an der Einkoppelfläche des optischen Elements angeordnet ist. Zusätzlich bewirkt der Lichteinfall unter kleinem Winkel zur Oberflächennormalen der Einkopplungsfläche des Wellenleiters geringe Rückstreuungseffekte durch Totalreflexion.
  • Ein zusätzliches Gehäuse muss hierbei mit Vorteil nicht verwendet werden, da die mechanische Stabilität des Bauelements bereits durch die Schutzumhüllung sichergestellt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist an der Montagefläche ein Bereich zwischen der ersten elektrischen Kontaktstruktur und der zweiten elektrischen Kontaktstruktur frei von Material der reflektierenden Umhüllung. Vorzugsweise ist an der Montagefläche die erste elektrische Kontaktierung in einem Abstand zur zweiten elektrischen Kontaktierung angeordnet. Dieser Abstand ist dabei vorzugsweise frei von Material der reflektierenden Umhüllung und gewährleistet insbesondere eine elektrische Isolierung der ersten elektrischen Kontaktstruktur zur zweiten elektrischen Kontaktstruktur. Eine reflektierende Umhüllung ist in diesem Bereich nicht notwendig, da von dem Halbleiterchip in Richtung der Montagefläche emittierte Strahlung lediglich wieder in den Halbleiterchip zurückreflektiert werden würde und dort von dem Halbleiterchip absorbiert würde. Dieser Strahlungsanteil würde demnach nicht zur Lichtemission aus dem Bauelement beitragen. Dadurch kann der Bereich an der Montagefläche mit Material der reflektierenden Umhüllung ausgespart werden, wodurch insgesamt weniger Material der reflektierenden Umhüllung notwendig ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements enthält die reflektierende Umhüllung lichtstreuende und/oder lichtreflektierende Partikel. Diese Partikel sind insbesondere geeignet, das von dem Halbleiterchip emittierte Licht in Vorwärtsrichtung umzulenken.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikel TiO2-Partikel, BaSO4-Partikel, ZnO-Partikel, AlXOY-Partikel und/oder ZrO2-Partikel.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die reflektierende Umhüllung ein mit lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln gefülltes Silikon. In dem Silikon sind insbesondere die lichtstreuenden oder lichtreflektierenden Partikel eingebracht. Bevorzugt sind die Partikel homogen in dem Silikon eingebracht, sodass eine homogene Umlenkung der seitlich oder rückwärts von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung in Vorwärtsrichtung erfolgt.
  • Insbesondere ist es möglich, dass die reflektierende Umhüllung, aufgrund der lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikel, weiß erscheint. Ferner ist es möglich, dass die Umhüllung Farbpigmente enthält, so dass die Umhüllung Strahlung reflektiert, dabei aber schwarz oder farbig erscheint.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schutzumhüllung für die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung transparent. Unter transparent ist insbesondere zu verstehen, dass ein großer Anteil der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung ohne Beeinflussung der Strahlungsrichtung oder Strahlungswellenlänge durch die Schutzumhüllung durchtritt. Unter einem großen Anteil ist insbesondere zu verstehen, dass mindestens 70 % der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung ohne Beeinflussung durch die Schutzumhüllung durchtritt, bevorzugt zumindest 80 % der Strahlung, vorzugsweise zumindest 90 % der Strahlung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips ein Konversionselement angeordnet, das geeignet ist, die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Das Halbleiterbauelement emittiert in diesem Fall eine Mischstrahlung, die sich zusammensetzt aus einem Anteil der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung und einem Anteil der konvertierten Strahlung. Ein Anteil der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung tritt demnach unkonvertiert durch das Konversionselement. Dadurch kann mit Vorteil ein Bauelement realisiert werden, das weiße Mischstrahlung emittiert.
  • Das Konversionselement ist beispielsweise ein Konversionsplättchen, das mittels eines Layertransfers auf die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht ist. Hierbei ist das Konversionsplättchen der Strahlungsdurchtrittsfläche direkt nachgeordnet. Alternativ kann der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips mittels eines Sedimentationsprozesses das Konversionselement nachgeordnet sein. In diesem Fall ist direkt auf der Strahlungsdurchtrittsfläche das Konversionselement, insbesondere Konversionspartikel, abgeschieden. Alternativ kann der Strahlungsdurchtrittsfläche mittels eines dünnen Volumenvergusses das Konversionselement nachgeordnet sein. Zudem kann das Konversionselement mittels eines EPD-Verfahrens (elektroforetisches Verfahren) oder mittels eines Spraycoating-Verfahrens auf der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips angeordnet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements sind der Halbleiterchip und die reflektierende Umhüllung auf einem bevorzugt ebenen Trägersubstrat angeordnet, wobei die reflektierende Umhüllung durch eine den Halbleiterchip umlaufende Umrandung begrenzt ist. Die reflektierende Umhüllung wird beispielsweise durch einen Verguss gebildet, wobei die umlaufende Umrandung eine Vergussstoppkante zur räumlichen Begrenzung des Vergusses auf dem ebenen Trägersubstrat ausbildet. Die umlaufende Umrandung ist vorzugsweise in einem Abstand um den Halbleiterchip auf dem Trägersubstrat durchlaufend angeordnet, sodass die als Verguss ausgebildete reflektierende Umhüllung vollständig durch die Vergussstoppkante begrenzt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist dem Halbleiterchip in Abstrahlrichtung ein optisches Element nachgeordnet. Das optische Element ist beispielsweise ein Wellenleiter, in den die von dem Bauelement emittierte Strahlung durch die oberflächenemittierenden Eigenschaften des Halbleiterbauelements besonders effizient eingekoppelt werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Anordnung eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen auf, die auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet sind. Die Halbleiterbauelemente sind dabei bevorzugt benachbart zueinander auf dem Trägersubstrat angeordnet. Beispielsweise sind die Halbleiterbauelemente matrixartig auf dem Trägersubstrat angeordnet. Das heißt, die Halbleiterbauelemente können zum Beispiel an den Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Die Anordnung kann als Display zur Darstellung von Bildern Verwendung finden. Ferner ist es möglich, dass die Anordnung zur Hinterleuchtung eines Bild gebenden Elements, wie zum Beispiel eines LCD-Panels dient. Darüber hinaus kann die Anordnung als Beleuchtungsvorrichtung zum Beispiel in der Allgemeinbeleuchtung Verwendung finden.
  • Die in Verbindung mit dem Halbleiterbauelement angeführten Merkmale finden auch in Zusammenhang mit der Anordnung Verwendung und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
  • 1A bis 2B jeweils einen schematischen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
  • 3A bis 3D jeweils einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
  • 4A und 4B jeweils eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
  • 5 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, und
  • 6A und 6B jeweils eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Bestandteile, wie beispielsweise Schichten, Strukturen, Komponenten und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
  • In 1A ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements dargestellt, das noch nicht fertig gestellt ist. Das Halbleiterbauelement weist einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 auf, der eine Strahlungsdurchtrittsfläche 10 umfasst. Auf der von der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 gegenüberliegenden Seite des Halbleiterchips 1 ist eine Montagefläche 11 ausgebildet, mittels der der Halbleiterchip 1 elektrisch und mechanisch kontaktiert ist. Insbesondere weist die Montagefläche 11 eine erste elektrische Kontaktstruktur 2a und eine zweite elektrische Kontaktstruktur 2b auf. Die elektrische Kontaktstrukturen 2a, 2b sind mittels eines Abstandes voneinander elektrisch isoliert. Mit der ersten elektrischen Kontaktstruktur 2a ist der Halbleiterchip auf einem ersten Metallkontakt 3a und mit der zweiten elektrischen Kontaktstruktur 2b auf einem zweiten Metallkontakt 3b eines Trägersubstrats 4 befestigt, insbesondere elektrisch und mechanisch kontaktiert. Der erste Metallkontakt 3a und der zweite Metallkontakt 3b des Trägersubstrats 4 sind ebenfalls mittels eines Abstandes elektrisch voneinander isoliert.
  • Der Halbleiterchip 1 ist somit lediglich von der Montagefläche 11 elektrisch kontaktiert. Das bedeutet, dass die Strahlungsdurchtrittsfläche frei von Kontaktstrukturen ist. Die Strahlungsdurchtrittsfläche 10 ist somit nicht abgedeckt von absorbierenden Kontaktstrukturen, die zu einem Effizienzverlust der Austrittsstrahlung aus dem Halbleiterchip 1 führen können. Der Halbleiterchip 1 ist als so genannter Flip-Chip ausgebildet.
  • Der Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterschichtenstapel auf, insbesondere epitaktisch abgeschiedene Schichten, die beispielsweise auf einem Aufwachssubstrat des Halbleiterchips 1 aufgewachsen worden sind. Das Aufwachssubstrat kann dabei nach dem Aufwachsen der Schichten zumindest teilweise oder sogar vollständig von den Halbleiterschichten des Schichtenstapels abgelöst worden sein. Der Halbleiterchip 1 kann somit als Dünnfilmchip ausgebildet sein. Das heißt, der Halbleiterchip 1 ist zum Beispiel frei von einem Aufwachssubstrat. Der Halbleiterchip 1 kann einen Träger umfassen, an dem epitaktisch gewachsenen Schichtenstapel befestigt ist. Zwischen Träger und Schichtenstapel kann eine reflektierende Schicht, zum Beispiel aus Silber, angeordnet sein.
  • Der Halbleiterchip 1 ist ein Volumenemitter. Das bedeutet, dass die in einer aktiven Schicht des Halbleiterchips 1 emittierte Strahlung zu allen Seiten des Halbleiterchips 1 aus diesem austritt. Insbesondere tritt auch ein Anteil der in der aktiven Schicht emittierten Strahlung an Seitenflächen des Halbleiterchips 1 aus. Derartige Seiten- und auch Rückemissionen des Halbleiterchips 1 tragen jedoch nachteilig nicht zur Vorwärtsemission bei. Um an diese seiten- und rückwärts emittierenden Strahlen des Halbleiterchips 1 zurückzugewinnen und damit die Vorwärtsemission des Halbleiterchips insgesamt zu erhöhen, ist bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement eine reflektierende Umhüllung vorgesehen, die den Halbleiterchip 1 zumindest bereichsweise umhüllt (nicht dargestellt). Die reflektierende Umhüllung ist in den nachfolgenden 2A bis 6B näher dargestellt und erläutert.
  • Zudem weist das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement weiter eine Schutzumhüllung auf, die den Halbleiterchip 1 und/oder die reflektierende Umhüllung zumindest bereichsweise umhüllt (nicht dargestellt). Auf die Schutzumhüllung wird in die nachfolgenden 3A bis 3D näher eingegangen.
  • Die erste elektrische Kontaktstruktur 2a und die zweite elektrische Kontaktstruktur 2b des Halbleiterchips 1 können Kontaktschichten sein, die beispielsweise Gold enthalten. Beispielsweise sind die Kontaktstrukturen 2a, 2b Lotschichten und/oder Goldzwischenschichten.
  • In 1B ist die Volumenemission des Halbleiterchips 1 des Ausführungsbeispiels der 1A näher dargestellt. Die Strahlungsemission ist insbesondere mittels Pfeile S grafisch dargestellt. Die von der aktiven Schicht des Halbleiterchips emittierte Strahlung S tritt dabei sowohl an der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 wie auch an den Seitenflächen des Halbleiterchips 1 aus diesen aus. Damit emittiert der Volumenemitter sowohl vorwärts gerichtete als auch seitwärts und rückwärts gerichtete Strahlung. Die rückwärts gerichtete Strahlung trifft dabei auf die Metallkontakte 3a, 3b des Trägersubstrats 4 und kann dort nachteilig absorbiert werden, sodass diese Strahlen nicht zur Vorwärtsemission des Halbleiterbauelements beitragen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement werden diese seitwärts und rückwärts gerichteten und von dem Halbleiterchip emittierten Strahlen zurückgewonnen und in Richtung Vorwärtsemission gerichtet. Dies erfolgt mittels der reflektierenden Umhüllung 5, die unter anderem in dem Ausführungsbeispiel der 1C dargestellt ist.
  • Insbesondere unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der 1C von dem Ausführungsbeispiel der 1B dadurch, dass die reflektierende Umhüllung 5 den Halbleiterchip 1 bereichsweise umhüllt. Insbesondere ist der Halbleiterchip 1 mit der reflektierenden Umhüllung bis zur Chipoberkante vergossen. Die seitwärts und rückwärts emittierenden Strahlen SS des Halbleiterchips 1 werden in der reflektierenden Umhüllung in Richtung Strahlungsdurchtrittsfläche umgelenkt. Dadurch wird die Seiten- und Rückwärtsemission unterdrückt und die Vorwärtsemission SV verstärkt. Gleichzeitig können durch die reflektierende Umhüllung 5 die Absorptionseffekte an den Metallkontakten 3a, 3b des Trägersubstrats 4 unterdrückt werden, da die seitwärts und rückwärts emittierenden Strahlen SS in der reflektierenden Umhüllung 5 vor Erreichen der Metallkontakte 3a, 3b in Richtung Strahlungsdurchtrittsfläche 10 des Halbleiterchips 1 gestreut oder reflektiert werden.
  • Durch die reflektierende Umhüllung 5 wird der als Volumenemitter ausgebildete Halbleiterchip in einen Oberflächenemitter überführt. Das Halbleiterbauelement ist somit insgesamt aufgrund der reflektierenden Umhüllung 5 als Oberflächenemitter ausgebildet. Das bedeutet, dass der größte Anteil der von der aktiven Schicht des Halbleiterchips 1 emittierte Strahlung aus der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 austritt.
  • Um die Umlenkung der seitlich und rückwärts emittierenden Strahlen SS in Richtung Vorwärtsemission SV zu ermöglichen, enthält die reflektierende Umhüllung 5 lichtstreuende und/oder lichtreflektierende Partikel. Beispielsweise enthält die reflektierende Umhüllung 5 TiO2-Partikel, BaSO4-Partikel, ZnO-Partikel, AlxOy-Partikel und/oder ZrO2-Partikel. Besonders bevorzugt ist die reflektierende Umhüllung 5 ein mit diesen lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln gefülltes Silikon.
  • Bevorzugt ist der Abstand zwischen der ersten elektrischen Kontaktstruktur 2a und der zweiten elektrischen Kontaktstruktur 2b frei von Material der reflektierenden Umhüllung. Damit ist auch der Bereich zwischen erstem Metallkontakt 3a und zweitem Metallkontakt 3b des Trägersubstrats 4 frei von Material der reflektierenden Umhüllung 5.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 1D ist im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ein Halbleiterchip 1 dargestellt, der nicht als Flip-Chip ausgebildet ist. Dieser Halbleiterchip 1 weist insbesondere an der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 elektrische Kontaktstrukturen auf, die beispielsweise mittels eines Bonddrahtes 3b mit den Metallkontakten 3a des Trägersubstrats 4 elektrisch leitend verbunden sind. Durch diese vorhandene Drahtkontaktierung erhöht sich jedoch nachteilig die Mindestvergusshöhe sowie die Höhe des Halbleiterchips. Durch den wie in den 1A bis 1C als Flip-Chip ausgebildeten Halbleiterchip kann im Vergleich zu dem Halbleiterchip der 1D damit ein Halbleiterbauelement mit geringer Bauhöhe und zudem mit geringer Vergusshöhe der reflektierenden Umhüllung gewährleistet werden. Zudem können aufgrund der Flip-Chip-Ausgestaltung Absorptionsverluste an den Kontaktstrukturen der Strahlungsdurchtrittsfläche vermieden werden.
  • In 2A ist ein Halbleiterbauelement dargestellt, das im Unterschied zu dem in 1C dargestellten Ausführungsbeispiel eine reflektierende Umhüllung 5 aufweist, die nicht bis zur Chipkante reicht. Abhängig von der jeweils gewünschten Applikation und Anwendung des Halbleiterbauelements kann die Höhe des Vergusses der reflektierenden Umhüllung 5 eingestellt sein. Insgesamt ist dabei darauf zu achten, dass die Höhe der reflektierenden Umhüllung derart ausgestaltet ist, dass die seitliche Emission oder zumindest die Rückemission des Halbleiterchips 1 in Richtung Strahlungsdurchtrittsfläche umgelenkt wird, sodass insgesamt die Vorwärtsemission des Bauelements verstärkt wird und eventuell absorbierende Strukturen, insbesondere Kontaktstrukturen, verdeckt werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 2B ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 2A die reflektierende Umhüllung 5 bis an die obere Chipkante des Halbleiterchips 1 ausgebildet. Dadurch können mit Vorteil alle seitlich und rückwärts emittierenden Strahlen in Richtung Strahlungsdurchtrittsfläche 10 umgelenkt werden, sodass eine möglichst optimale Vorwärtsemission gewährleistet werden kann.
  • In den 3A bis 3D ist ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer Schutzumhüllung 8 dargestellt, wobei die Schutzumhüllung 8 den Halbleiterchip 1 und/oder die reflektierende Umhüllung 5 zumindest bereichsweise umhüllt. Der Halbleiterchip 1 und die reflektierende Umhüllung 5 entsprechen bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen dem Halbleiterchip 1 und der reflektierenden Umhüllung 5 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.
  • Bei dem Bauelement gemäß den Ausführungsbeispielen der 3A sind der Halbleiterchip 1 und die reflektierende Umhüllung 5 mittels eines Konversionselements 9a vergossen. Das Konversionselement 9a ist dabei ein Volumenverguss, das ein Konvertermaterial enthält. Das Konvertermaterial ist insbesondere geeignet, die von dem Halbleiterchip 1 emittierte Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln.
  • Dabei ist das Konversionselement 9a unter anderem der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 des Halbleiterchips 1 nachgeordnet, sodass aus der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 emittierte Strahlung in das Konversionselement 9a eintritt und dort zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umgewandelt wird. Das Halbleiterbauelement emittiert demnach insgesamt Mischstrahlung der von dem Halbleiterchip 1 emittierten Strahlung und der von dem Konversionselement 9a umgewandelten Strahlung. Beispielsweise emittiert das Bauelement insgesamt weiße Strahlung.
  • Dem Konversionselement 9a ist die Schutzumhüllung 8 nachgeordnet, die vorliegend als Abdeckung oder Deckel ausgebildet ist. Die Schutzumhüllung ist vorzugsweise transparent für die von dem Halbleiterchip 1 emittierte Strahlung und für die von dem Konversionselement 9a umgewandelte Strahlung. Die von dem Halbleiterchip 1 und von dem Konversionselement 9a emittierten Strahlen treten dabei bevorzugt ohne Beeinflussung durch die Schutzumhüllung durch.
  • Die Schutzumhüllung 8 ist vorzugsweise als Verguss ausgeführt und dient insbesondere der mechanischen Stabilisierung des Bauelements insgesamt. Ein separates und weiteres schützendes Gehäuse wird dadurch mit Vorteil nicht benötigt, wodurch sich insgesamt die Kosten und Lichtverluste erniedrigen sowie die Zuverlässigkeit des Bauelements erhöht.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3B unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 3A dadurch, dass das Konversionselement 9a nicht als Volumenverguss ausgebildet ist, sondern lediglich auf der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 befestigt und als Konversionsschicht aufgebracht ist. Das Konversionselement 9a ist demnach weitaus kleiner ausgebildet. Vorzugsweise ist das Konversionselement ein separates Konversionsplättchen, das auf den Halbleiterchip 1 beispielsweise mittels eines Layertransfers aufgebracht worden ist.
  • Die Schutzumhüllung 8 vergießt vorliegend sowohl die reflektierende Umhüllung 5 als auch das Konversionselement 9a bevorzugt vollständig und ist als Volumenverguss ausgebildet. Die Schutzumhüllung 8 dient wiederum zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements insgesamt und weist vorzugsweise transparente Eigenschaften für die konvertierte und für die emittierte Strahlung auf.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3C unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 3B dadurch, dass das Konversionselement 9a nicht als Konverterplättchen ausgebildet ist, sondern eine auf der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 des Halbleiterchips 1 abgeschiedene Konverterschicht ist, beispielsweise hergestellt durch ein EPD-Verfahren.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3D ist das Konversionselement 9a als Einhüllung des Halbleiterchips 1 inklusive der reflektierenden Umhüllung 5 ausgebildet. Eine derart ausgebildete Einhüllung wird beispielsweise durch Sedimatation oder Spraycoating hergestellt. Das Konversionselement 9a ist wiederum durch die Schutzumhüllung 8 vergossen und mechanisch stabilisiert.
  • Das Ausführungsbeispiel der 4A unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die reflektierende Umhüllung 5 durch eine den Halbleiterchip 1 umlaufende Umrandung 7 begrenzt ist. Die Umrandung 7 ist beispielsweise eine Vergussstoppkante, die die als Verguss ausgebildete reflektierende Umhüllung 5 räumlich begrenzt. Dies ist insbesondere bei Verwendung eines planaren und ebenen Trägersubstrats 4 von Vorteil. Dabei kann die dem Halbleiterchip 1 zugewandte Innenkante der Umrandung 7 als Vergussstoppkante wirken. In diesem Fall bleibt die Umrandung 7 frei von der Umhüllung 5. Alternativ ist es möglich (siehe gestrichelte Linie), dass die dem Halbeiterchip 2 abgewandte Außenkante der Umrandung 7 als Vergussstoppkante wirkt. Die Umhüllung 5’ überdeckt dann auch die Umrandung 7. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Umrandung 7 strahlungsabsorbierend ausgebildet ist.
  • In 4B ist eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel der 4A gezeigt. Das links dargestellte Halbleiterbauelement der 4B weist die den Halbleiterchip umlaufende Umrandung 7 auf, die insbesondere ohne Unterbrechung ausgebildet ist. Der Halbleiterchip 1 ist auf den Metallkontakten 3a, 3b angeordnet, wobei der Halbleiterchip 1 und die Metallkontakte 3a, 3b vollständig innerhalb der Umrandung 7 angeordnet sind. Die Umrandung 7 ist dabei in einem Abstand zu den Metallkontakten 3a, 3b und zu dem Halbleiterchip 1 ausgebildet und weist bevorzugt die Form eines Quaders oder eines Rechtecks auf. Es sind aber auch alternative Formen wie kreisförmige, ovale oder beliebige andere Ausgestaltungen denkbar.
  • Das rechte Bauelement der 4B weist die Schutzumhüllung 8 auf, die auf die reflektierende Umhüllung und den Halbleiterchip aufgebracht ist. Die Schutzumhüllung 8 deckt dabei den Halbleiterchip 1 und die Metallkontakte 3a, 3b vollständig ab und ist durch die Umrandung 7 räumlich begrenzt. Vorzugsweise weist die Schutzumhüllung 8 ebenfalls in Aufsicht eine rechteck- oder quaderförmige Ausbildung auf. Es sind aber auch alternative Formen wie kreisförmige, ovale oder beliebige andere Ausgestaltungen denkbar. In dem Ausführungsbeispiel der 5 ist ein Halbleiterbauelement gemäß einem der Ausführungsbeispiele der 3A bis 3D dargestellt, dem in Abstrahlrichtung ein optisches Element 9b nachgeordnet ist. Das optische Element 9b ist beispielsweise ein Wellenleiter, in dem die von dem Halbleiterbauelement emittierte Strahlung eingekoppelt wird. Ein Halbleiterbauelement mit derartig nachgeordnetem Wellenleiter dient beispielsweise zu Beleuchtungs- und/oder Hinterleuchtungsanwendungen. Hierbei kann aufgrund der geringen Bauelementhöhe mit Vorteil der Wellenleiter möglichst nah an der Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips angeordnet sein. Dadurch kann mit Vorteil eine effiziente Lichteinkopplung in den Wellenleiter gewährleistet werden.
  • In den Ausführungsbeispielen der 6A und 6B ist jeweils eine Anordnung dargestellt, die eine Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 4 angeordneten Halbleiterbauelementen 100 aufweist. Die Bauelemente 100 sind dabei gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet.
  • Die Anordnung des Ausführungsbeispiels der 6A weist linear angeordnete Halbleiterbauelemente auf. Die Halbleiterbauelemente 100 sind insbesondere nebeneinander auf dem ebenen Trägersubstrat 4 angeordnet. Dabei weisen die Halbleiterbauelemente 100 vorzugsweise jeweils einen im Wesentlichen identischen Abstand zueinander auf.
  • Das Ausführungsbeispiel der 6B weist eine Anordnung auf, bei dem die Halbleiterbauelemente 100 matrixartig auf dem bevorzugt ebenen Trägersubstrat 4 angeordnet sind. Dabei ist nicht zwingend erforderlich, dass die Anordnung insgesamt flächig eben ausgebildet ist. Insbesondere kann das Trägersubstrat 4 auch eine gekrümmte Fläche aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombinationen selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2216834 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100) aufweisend – zumindest einen strahlungsemittierenden und/oder strahlungsempfangenden Halbleiterchip (1), der eine Strahlungsdurchtrittsfläche (10) und eine der Strahlungsdurchtrittsfläche (10) gegenüberliegende Montagefläche (11) aufweist, wobei die Montagefläche (11) eine erste elektrische Kontaktstruktur (2a) und eine von der ersten elektrischen Kontaktstruktur (2a) elektrisch isolierte zweite elektrische Kontaktstruktur (2b) aufweist, und wobei die Strahlungsdurchtrittsfläche (10) frei von Kontaktstrukturen ist, – eine reflektierende Umhüllung (5), die den zumindest einen Halbleiterchip (1) zumindest bereichsweise umhüllt, und – eine Schutzumhüllung (8), die den zumindest einen Halbleiterchip (1) und/oder die reflektierende Umhüllung (5) zumindest bereichsweise umhüllt.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterchip (1) ein Volumenemitter ist und das Halbleiterbauelement (100) durch die reflektierende Umhüllung (5) ein Oberflächenemitter ist.
  3. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Montagefläche (11) ein Bereich zwischen der ersten elektrischen Kontaktstruktur (2a) und der zweiten elektrischen Kontaktstruktur (2b) frei von Material der reflektierenden Umhüllung (5) ist.
  4. Halbeiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die reflektierende Umhüllung (5) lichtstreuende und/oder lichtreflektierende Partikel enthält.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei die lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikel TiO2-Partikel, BaSO4-Partikel, ZnO-Partikel, AlXOY-Partikel und/oder ZrO2-Partikel sind.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die reflektierende Umhüllung (5) ein mit lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln gefülltes Silikon umfasst.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzumhüllung (8) für die von dem Halbleiterchip (1) emittierte Strahlung transparent ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Strahlungsdurchtrittsfläche (10) des Halbleiterchips (1) ein Konversionselement (9a) angeordnet ist, das geeignet ist, die von dem Halbleiterchip (1) emittierte Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (1) und die relfektierende Umhüllung (5) auf einem Trägersubstrat (4) angeordnet sind und die reflektierende Umhüllung (5) durch eine den Halbleiterchip (1) umlaufende Umrandung (7) begrenzt ist.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Halbleiterchip (1) in Abstrahlrichtung ein optisches Element (9b) nachgeordnet ist.
  11. Anordnung mit einer Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (4) angeordneten Halbleiterbauelementen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015062990A1 (de) * 2013-10-30 2015-05-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer halbleiterchip und anordnung mit mindestens einem solchen optoelektronischen halbleiterchip
WO2015071109A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und optoelektronisches halbleiterbauelement
WO2017013225A1 (de) * 2015-07-23 2017-01-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische leuchtvorrichtung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013175317A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Nanoco Technologies, Ltd. Enhancement of quantum yield using highly reflective agents
US9660161B2 (en) 2014-07-07 2017-05-23 Cree, Inc. Light emitting diode (LED) components including contact expansion frame
US9214607B1 (en) * 2014-09-05 2015-12-15 Cree, Inc. Wire bonded light emitting diode (LED) components including reflective layer
JP6484982B2 (ja) * 2014-09-30 2019-03-20 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
TWI592607B (zh) * 2015-06-05 2017-07-21 泰金寶電通股份有限公司 光源模組以及全周光球泡燈
EP3368235A4 (de) 2015-10-30 2019-07-03 Seurat Technologies, Inc. Kammersysteme zur generativen fertigung
US11404611B2 (en) 2017-08-18 2022-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Production of a semiconductor device
JP7161330B2 (ja) * 2018-07-20 2022-10-26 スタンレー電気株式会社 発光装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216834A1 (de) 2007-11-29 2010-08-11 Nichia Corporation Lichtemittierende vorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
US20110175117A1 (en) * 2008-09-25 2011-07-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Coated light emitting device and method for coating thereof
US20110254039A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Kyu Sang Kim Light emitting diode package, lighting apparatus having the same, and method for manufacturing light emitting diode package

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7394153B2 (en) * 1999-12-17 2008-07-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Encapsulation of electronic devices
US6888259B2 (en) * 2001-06-07 2005-05-03 Denso Corporation Potted hybrid integrated circuit
DE10229067B4 (de) 2002-06-28 2007-08-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US7754507B2 (en) 2005-06-09 2010-07-13 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Method of removing the growth substrate of a semiconductor light emitting device
US20110062469A1 (en) 2009-09-17 2011-03-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Molded lens incorporating a window element
CN102575822B (zh) * 2009-09-25 2014-11-12 欧司朗光电半导体有限公司 照明设备
DE102009058006B4 (de) 2009-12-11 2022-03-31 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
JP5515992B2 (ja) * 2010-04-07 2014-06-11 日亜化学工業株式会社 発光装置
DE102010029368A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektronische Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Anordnung
DE102010024864B4 (de) 2010-06-24 2021-01-21 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102010027253B4 (de) 2010-07-15 2022-05-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102010031945A1 (de) 2010-07-22 2012-01-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216834A1 (de) 2007-11-29 2010-08-11 Nichia Corporation Lichtemittierende vorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
US20110175117A1 (en) * 2008-09-25 2011-07-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Coated light emitting device and method for coating thereof
US20110254039A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Kyu Sang Kim Light emitting diode package, lighting apparatus having the same, and method for manufacturing light emitting diode package

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015062990A1 (de) * 2013-10-30 2015-05-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer halbleiterchip und anordnung mit mindestens einem solchen optoelektronischen halbleiterchip
WO2015071109A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und optoelektronisches halbleiterbauelement
US10217913B2 (en) 2013-11-14 2019-02-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing optoelectronic semiconductor devices and optoelectronic semiconductor device
US10686104B2 (en) 2013-11-14 2020-06-16 Osram Oled Gmbh Method for producing optoelectronic semiconductor devices and optoelectronic semiconductor device
US10964861B2 (en) 2013-11-14 2021-03-30 Osram Oled Gmbh Method for producing optoelectronic semiconductor devices and optoelectronic semiconductor device
US11508884B2 (en) 2013-11-14 2022-11-22 Osram Oled Gmbh Method for producing optoelectronic semiconductor devices and optoelectronic semiconductor device
US11881544B2 (en) 2013-11-14 2024-01-23 Osram Oled Gmbh Method for producing optoelectronic semiconductor devices and optoelectronic semiconductor device
WO2017013225A1 (de) * 2015-07-23 2017-01-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische leuchtvorrichtung
US10418515B2 (en) 2015-07-23 2019-09-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic lighting device
DE102015112042B4 (de) * 2015-07-23 2021-07-01 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische Leuchtvorrichtung

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