專利名稱：光電子器件和用于制造光電子器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電子器件和一種用于制造光電子器件的方法。
背景技術(shù)：
在光電子器件中根據(jù)期望的應(yīng)用來對(duì)發(fā)射的輻射進(jìn)行耦合輸出。在此重要的是，是否由光電子器件放射出散射光或者輻射是否應(yīng)當(dāng)在一個(gè)方向上定向。在多種應(yīng)用中重要的是，將輻射盡可能地在一個(gè)方向上聚焦地輻射。這例如在如汽車前照燈或者閃光燈的輻射器中是重要的。在將發(fā)射的輻射耦合輸入到光波導(dǎo)(LWL)的情況下輻射的準(zhǔn)確聚焦也是期望的，以便避免由于散射或者吸收引起的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于下述問題，提供一種光電子器件或者一種用于制造光電子器件的方 法，其中能夠從光電子器件的耦合輸出面中輻射出良好限界的光錐，使得輻射在優(yōu)選的主方向上進(jìn)行。所述問題通過一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電子器件以及通過一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于制造光電子器件的方法來實(shí)現(xiàn)。光電子器件的改進(jìn)形式和其他的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中說明。光電子器件的不同的實(shí)施形式具有光電子半導(dǎo)體芯片，所述光電子半導(dǎo)體芯片具有接觸側(cè)和與接觸側(cè)對(duì)置的輻射耦合輸出側(cè)。光電子器件具有芯片載體，將半導(dǎo)體芯片通過其接觸側(cè)施加在所述芯片載體上。輻射轉(zhuǎn)換元件施加在半導(dǎo)體芯片的輻射耦合輸出側(cè)上。此外，澆注料施加在芯片載體上，所述澆注料側(cè)向地包圍半導(dǎo)體芯片和輻射轉(zhuǎn)換元件。澆注料是反射的澆注料。所述澆注料基本上與輻射轉(zhuǎn)換元件的上邊緣齊平地鄰接，使得輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)沒有燒注料。半導(dǎo)體芯片和輻射轉(zhuǎn)換元件側(cè)向地完全被反射的澆注料包圍。因此，光能夠僅僅經(jīng)由輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)離開半導(dǎo)體芯片。否則，半導(dǎo)體芯片和輻射轉(zhuǎn)換元件側(cè)向地被澆注料圍住，而向下設(shè)有芯片載體，使得散射光由芯片載體和澆注料反射回半導(dǎo)體芯片或者輻射轉(zhuǎn)換元件，在那里所述散射光然后能夠經(jīng)由輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)耦合輸出。因此基本上預(yù)先設(shè)定輻射耦合輸出的方向，所述方向垂直于輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)延伸。散射輻射被引回到輻射轉(zhuǎn)換元件中，并且能夠經(jīng)由上側(cè)耦合輸出，使得整體上實(shí)現(xiàn)光電子器件的高效率。通過將半導(dǎo)體芯片和輻射轉(zhuǎn)換元件側(cè)向地由澆注料圍住，不必此外還設(shè)置有另一殼體。通過澆注料充分地保護(hù)半導(dǎo)體芯片以及設(shè)置在接觸側(cè)上的例如為粘結(jié)劑和釬焊材料的連接元件免受環(huán)境影響、尤其免于與大氣或者與空氣濕氣接觸。另一優(yōu)點(diǎn)通過在輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)和澆注料之間的齊平得出。光電子器件能夠容易地耦聯(lián)到例如光波導(dǎo)的光學(xué)元件處，因?yàn)樗龉鈱W(xué)元件向上具有完全平坦的表面。整體上，提出一種光電子器件，所述光電子器件具有在呈輻射轉(zhuǎn)換元件上側(cè)的形式的耦合輸出面和呈澆注料形式的反射的、圍邊的區(qū)域之間的良好限界的過渡部，使得在工作時(shí)從光電子器件的耦合輸出面中射出良好限界的光錐。光波導(dǎo)的耦合輸入面能在空間上極其近地引至光電子器件的發(fā)光面處。換而言之，通過反射的澆注料提供側(cè)向的反射器，所述反射器不僅包圍半導(dǎo)體芯片而且還包圍輻射轉(zhuǎn)換元件。通過完整的側(cè)向的覆蓋將來自光電子器件中的輻射以受限制的空間角度在朝輻射轉(zhuǎn)換元件表面的法向的方向上耦合輸出。例如在芯片載體上由于吸收或者由于在側(cè)向方向上的散射引起的損失被盡可能地降低。在不同的實(shí)施形式中，半導(dǎo)體芯片經(jīng)由芯片載體電接觸。在此，例如具有倒裝芯片形式的半導(dǎo)體芯片在其接觸側(cè)上能夠不僅具有P接觸部還具有η接觸部。因此，兩個(gè)接觸部能夠直接地連接到芯片載體處。因此，優(yōu)選提供下述光電子器件，其在輻射耦合輸出側(cè)上不具有接觸部，使得不存在由于接觸元件或者電接觸部弓丨起的遮暗。在不同的實(shí)施形式中，半導(dǎo)體芯片經(jīng)由其輻射耦合輸出側(cè)電接觸，例如在下述發(fā) 光二極管中是這種情況，所述發(fā)光二極管在輻射耦合輸出側(cè)上設(shè)有例如η接觸部的接觸部。在不同的實(shí)施形式中，在輻射耦合輸出側(cè)上的電接觸部經(jīng)由導(dǎo)體連接部與芯片載體電接觸，使得在封裝光電子器件之后，連接接觸部僅處于芯片載體處。在不同的實(shí)施形式中，將導(dǎo)體連接部嵌入在澆注料中，使得設(shè)有另一殼體或者保護(hù)元件以便保護(hù)導(dǎo)體連接部例如免受腐蝕不再是必需的。在不同的實(shí)施形式中，導(dǎo)體連接部具有鍵合線。因此，能夠參照結(jié)合光電子器件已知的接觸方法。在不同的實(shí)施形式中，鍵合線在輻射耦合輸出側(cè)之上的垂直延伸尺寸小于輻射轉(zhuǎn)換元件在輻射耦合輸出側(cè)之上的高度。因此，鍵合線在任何情況下被澆注料覆蓋，因?yàn)樗鰸沧⒘吓c輻射轉(zhuǎn)換元件的上邊緣齊平地鄰接。在此也省去用于保護(hù)鍵合線的另一殼體的設(shè)置。此外，如此將光電子器件的構(gòu)件高度保持得小。所述構(gòu)件高度僅僅由芯片載體、半導(dǎo)體芯片和輻射轉(zhuǎn)換元件的高度來確定。實(shí)現(xiàn)了光電子器件的明顯的小型化，而不必利用例如穿通接觸的特殊技術(shù)。在不同的實(shí)施形式中，鍵合線在輻射耦合輸出側(cè)之上的垂直延伸尺寸處于20 μ m至200 μ m的數(shù)量級(jí),例如為40 μ m。在不同的實(shí)施形式中，澆注料是例如硅樹脂或者環(huán)氧樹脂的基體材料。在此，硅樹脂的應(yīng)用是尤其有利的，因?yàn)楣铇渲軌蛉菀椎剡M(jìn)行加工并且不會(huì)通過由半導(dǎo)體芯片所發(fā)射的輻射而破壞。在不同的實(shí)施形式中，澆注料具有散布的散射顆粒，所述散射顆粒使得澆注料為反射的澆注料。例如，散射顆粒具有二氧化鈦。也能夠考慮例如包含氧化鋁的散射顆粒的其他散射顆粒。在不同的實(shí)施形式中，在輻射轉(zhuǎn)換元件上設(shè)有例如透鏡或者光波導(dǎo)的光學(xué)元件。所述光學(xué)元件能夠極其容易地施加并固定到光電子器件的平坦的表面上。在用于制造光電子器件的方法的不同的實(shí)施形式中，通過噴射注入引入澆注料。在此，澆注料例如能夠通過模壓來引入。這尤其能夠通過將澆注料通過設(shè)置在芯片載體中的開口引入來進(jìn)行。


光電子器件和用于制造這種光電子器件的方法的不同的實(shí)施例在下面根據(jù)附圖來詳細(xì)闡明。在附圖中，附圖標(biāo)記的第一個(gè)數(shù)字表示其中首先使用該附圖標(biāo)記的附圖。針對(duì)相同類型的或者起相同作用的元件或者特性在全部附圖中使用相同的附圖標(biāo)記。其示出圖I示出橫貫光電子器件的第一實(shí)施例的示意橫截面圖；圖2示出橫貫光電子器件的第二實(shí)施例的示意橫截面圖；圖3示出橫貫光電子器件的第三實(shí)施例的示意橫截面圖；圖4示出橫貫光電子器件的第四實(shí)施例的示意橫截面圖； 圖5a和圖5b示出用于制造光電子器件的方法的第一實(shí)施例的示意圖；并且圖6a至圖6d示出用于制造光電子器件的方法的第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I不出橫貫光電子器件的第一實(shí)施例的不意橫截面圖。光電子器件100具有芯片載體102。在此，芯片載體能夠是陶瓷載體或者半導(dǎo)體載體，在所述陶瓷載體或者半導(dǎo)體載體上施加有光電子半導(dǎo)體芯片104。光電子半導(dǎo)體芯片104為發(fā)光二極管或者發(fā)射或者吸收輻射的其他光電子元件。光電子半導(dǎo)體芯片104例如能夠通過薄層方法來制造。所述光電子半導(dǎo)體芯片具有接觸側(cè)106，所述光電子半導(dǎo)體芯片借助所述接觸側(cè)施加在芯片載體102上，并且所述光電子半導(dǎo)體芯片在所述接觸側(cè)之上具有至少一個(gè)電子接觸部。在此能夠考慮的是，另一電子接觸部也通過接觸側(cè)連接到芯片載體處。光電子半導(dǎo)體芯片104在與接觸側(cè)106相對(duì)置的一側(cè)上具有輻射耦合輸出側(cè)108。在光電子半導(dǎo)體芯片104中產(chǎn)生的輻射經(jīng)由輻射耦合輸出側(cè)108耦合輸出。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的輻射的盡可能有效的耦合輸出，芯片載體102例如能夠在接觸側(cè)106的區(qū)域中具有反射的表面。輻射轉(zhuǎn)換元件110施加在輻射耦合輸出側(cè)108上。輻射轉(zhuǎn)換元件110通常具有發(fā)磷光的材料，在所述發(fā)磷光的材料中至少部分吸收由光電子半導(dǎo)體芯片104發(fā)射的輻射。所述輻射在輻射轉(zhuǎn)換元件110中激發(fā)發(fā)磷光的躍遷。結(jié)果，由輻射轉(zhuǎn)換元件Iio發(fā)射第二輻射，所述輻射的波長不同于來自光電子半導(dǎo)體芯片104中的輻射。如此，光電子器件100能夠在寬的頻譜上發(fā)射輻射。澆注料112施加在芯片載體102上，所述澆注料側(cè)向完全包圍光電子半導(dǎo)體芯片104和輻射轉(zhuǎn)換元件110。在此，澆注料112達(dá)到輻射轉(zhuǎn)換元件110的上邊緣，這就是說所述澆注料與上邊緣齊平。澆注料112典型地具有例如硅樹脂也或者環(huán)氧樹脂的基體材料。散射顆粒散布在基體材料中。散射顆粒典型地為二氧化鈦顆?；蛘邽檠趸X顆粒。因?yàn)楣怆娮影雽?dǎo)體芯片104和輻射轉(zhuǎn)換元件110側(cè)向地由澆注料112包圍，所以由半導(dǎo)體芯片104或者輻射轉(zhuǎn)換元件110側(cè)向發(fā)射的散射輻射被再次反射回來并且理想地再次達(dá)到輻射轉(zhuǎn)換元件110，所述散射輻射能夠由輻射轉(zhuǎn)換元件經(jīng)由上側(cè)耦合輸出。如此,輻射僅經(jīng)由輻射轉(zhuǎn)換元件110的上側(cè)耦合輸出并且在此范圍內(nèi)銳聚焦，這就是說實(shí)現(xiàn)在通過輻射轉(zhuǎn)換元件Iio的上側(cè)示出的耦合輸出面和澆注料112的圍邊的區(qū)域之間的良好限界的過渡部，使得能夠從光電子器件的耦合輸出面中射出良好限界的光錐。因?yàn)闈沧⒘?12與輻射轉(zhuǎn)換元件110的上側(cè)齊平地鄰接，所以光電子器件100具有尤其平坦的表面，附加地，光電子半導(dǎo)體芯片104完全地由輻射轉(zhuǎn)換元件110、芯片載體112和澆注料112包圍，使得不必須設(shè)有用于保護(hù)光電子半導(dǎo)體芯片104的其他的殼體。因此，整體上，能夠以簡單的方式和方法制造光電子器件。這在不必做出特殊準(zhǔn)備的情況下適合于其他的應(yīng)用，以便從電子半導(dǎo)體芯片104中形成出輻射耦合輸出部或者設(shè)置用于保護(hù)光電子半導(dǎo)體芯片104的特殊的殼體。圖2示出橫貫光電子器件的第二實(shí)施例的示意橫截面圖。在此，光電子器件200與第一實(shí)施例的光電子器件100的區(qū)別在于輻射轉(zhuǎn)換元件110具有特殊的形狀。在此，在輻射轉(zhuǎn)換元件100處設(shè)有停止邊202，所述停止邊用于在制造光電子器件200時(shí)產(chǎn)生用于在借助澆注料112澆注時(shí)側(cè)向浸潤的邊界，使得澆注料112與輻射轉(zhuǎn)換元件110的上側(cè)齊平。在示出的第二實(shí)施例中，輻射轉(zhuǎn)換元件110具有錐形的、即平截頭棱錐體形的形 狀，使得停止邊202遠(yuǎn)離光電子半導(dǎo)體芯片104的表面延伸，并且除了作為浸潤邊界的功能之外還能夠滿足反射器的功能。在此，停止邊202的延伸如在附圖中示出那樣線性地延伸。同樣能夠考慮的是，存在停止邊202的其他的延伸，例如凹形或者凸形的延伸。光電子器件200尤其表現(xiàn)出下述特性通過停止邊202的形狀對(duì)耦合輸出的輻射的輻射走向聚焦，并且在輻射轉(zhuǎn)換元件110的表面的法向方向上延伸。圖3不出橫貫光電子器件的第三實(shí)施例的不意橫截面圖。光電子器件300與第一實(shí)施例的光電子器件100的區(qū)別在于，設(shè)有導(dǎo)體連接部302，借助所述導(dǎo)體連接部建立經(jīng)由輻射耦合輸出側(cè)108到芯片載體102的接觸連接。在此，導(dǎo)體連接部302尤其是鍵合線，所述鍵合線在其在輻射耦合輸出側(cè)108上的垂直延伸尺寸304方面與輻射轉(zhuǎn)換元件在輻射耦合輸出側(cè)108上的高度相比沒有更高地凸出。由此確保，導(dǎo)體連接部302完全地被澆注料112包圍。垂直延伸尺寸304的典型的大小處于20μπι至200μπι的數(shù)量級(jí)中，例如為40 μ m0圖4示出橫貫光電子器件的第四實(shí)施例的示意橫截面圖，其中光電子器件400與第三實(shí)施例的光電子器件300的區(qū)別在于在輻射轉(zhuǎn)換元件之上、即直接在其上側(cè)上，施加有透鏡形式的光學(xué)元件402。因此，能夠進(jìn)行耦合輸出的輻射的其他的輻射形式。如在圖4中不出，光學(xué)兀件402能夠?yàn)橥哥R。同樣能夠考慮的是，光學(xué)兀件為光波導(dǎo)，使得將在光電子半導(dǎo)體芯片104中產(chǎn)生的輻射完全地引入到光波導(dǎo)中。圖5a和圖5b示出用于制造光電子器件的方法的第一實(shí)施例的示意圖。如在圖5a中示出，首先提供芯片載體102，在所述芯片載體上已經(jīng)施加有第一光電子半導(dǎo)體芯片502和第二光電子半導(dǎo)體芯片504。第一光電子半導(dǎo)體芯片502和第二光電子半導(dǎo)體芯片504例如能夠通過芯片粘結(jié)或者通過晶圓級(jí)鍵合而固定在芯片載體102上。在第一光電子半導(dǎo)體芯片502和第二光電子半導(dǎo)體芯片504上分別施加有輻射轉(zhuǎn)換元件。理想地，所述輻射轉(zhuǎn)換元件具有參考圖2描述的停止邊。為了簡化描述，在圖5a和后面的圖5b中省去停止邊的描述。在將半導(dǎo)體芯片提供在芯片載體102上之后，將整個(gè)芯片載體102用澆注料112來填充，使得由如在圖5b中示出的半導(dǎo)體芯片502和504和澆注料112獲得基體。所述基體能夠用作為發(fā)光模塊，例如用于汽車前照燈或者閃光燈或者其他的應(yīng)用，但是同樣能夠考慮的是，在用澆注料112填充之后，分割光電子半導(dǎo)體芯片502和504，使得形成例如在圖I至圖4中示出的各個(gè)光電子器件。所述方法是尤其簡單的方法。然而在此必須確保，澆注料112與輻射轉(zhuǎn)換元件的上側(cè)齊平地鄰接。這能夠通過輻射轉(zhuǎn)換元件具有如在圖2中示出的停止邊尤其有利地實(shí)現(xiàn)停止邊。圖6a至圖6d示出用于制造光電子器件的方法的第二實(shí)施例的示意圖。所述方法使用所謂的壓模法(compression molding)。如在圖6a中示出，為此提供芯片載體102,類似于在圖5a的描述中的方法中所描述的那樣，在所述芯片載體上施加第一光電子半導(dǎo)體芯片502和第二光電子半導(dǎo)體芯片504。芯片載體102具有開口 600，所述開口伸展穿過芯片載體102。在第二方法步驟中，將壓模件602施加到半導(dǎo)體芯片和芯片載體102之上。在此， 芯片載體102由壓模件602包圍，使得僅還穿過開口 600達(dá)到內(nèi)部區(qū)域。在如圖6c中示出的另一方法步驟中，經(jīng)由開口 600引入澆注料112。這優(yōu)選通過在壓力下引入來進(jìn)行，其中在澆注料102中散布例如二氧化鈦的散射顆粒。在澆注料硬化之后能夠移除壓模件602，使得接下來提供如在圖6d中示出的基體模塊。所述基體模塊也適合于用作為具有多個(gè)光電子芯片的發(fā)光器，例如應(yīng)用為汽車前照燈或者應(yīng)用為用于移動(dòng)應(yīng)用的閃光燈。但是同樣也能夠考慮的是，進(jìn)行分割，使得接下來得到如在圖I至圖4中示出的各個(gè)光電子器件。在此顯然的是，能夠修改制造方法的實(shí)施例，使得也能夠得到光電子器件的第二實(shí)施例、第三實(shí)施例或者第四實(shí)施例。根據(jù)一些實(shí)施例描述光電子器件和用于制造光電子器件的方法以表明所基于的思想。在此，實(shí)施例不限制于特定的特征組合。即使一些特征和擴(kuò)展方案僅僅結(jié)合特殊的實(shí)施例或者各個(gè)實(shí)施例來描述，其也能夠分別與來自其他實(shí)施例的其他的特征組合。同樣可能的是，只要保持實(shí)現(xiàn)普遍的技術(shù)教導(dǎo)，就可以在實(shí)施例中刪除或者添加各個(gè)示出的特征或特殊的擴(kuò)展方案。
權(quán)利要求
1.光電子器件，具有 -光電子半導(dǎo)體芯片(104)，所述光電子半導(dǎo)體芯片具有接觸側(cè)(106)和相對(duì)置的輻射耦合輸出側(cè)(108)； -芯片載體(102)，所述半導(dǎo)體芯片(104)通過其接觸側(cè)(106)施加在所述芯片載體上； -輻射轉(zhuǎn)換元件(110)，所述輻射轉(zhuǎn)換元件施加在所述輻射耦合輸出側(cè)(108)上； -施加在所述芯片載體(102)上且側(cè)向包圍所述半導(dǎo)體芯片(104)和所述輻射轉(zhuǎn)換元件(110)的反射的澆注料(112)； 其中所述澆注料(112)基本上與所述輻射轉(zhuǎn)換元件(110)的上邊緣齊平地鄰接，使得所述輻射轉(zhuǎn)換元件(110)的上側(cè)沒有所述澆注料(112)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電子器件，其中所述半導(dǎo)體芯片(104)經(jīng)由所述芯片載體(102)電接觸。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子器件，其中所述半導(dǎo)體芯片(104)經(jīng)由其輻射耦合輸出側(cè)(108)進(jìn)行電接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電子器件，其中所述輻射耦合輸出側(cè)(108)經(jīng)由導(dǎo)體連接部(302)與所述芯片載體(102)電接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電子器件，其中所述導(dǎo)體連接部(302)嵌入在所述澆注料(112)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光電子器件，其中所述導(dǎo)體連接部(302)具有鍵合線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電子器件，其中所述鍵合線在所述輻射耦合輸出側(cè)(108)上的垂直延伸尺寸(304)與所述輻射轉(zhuǎn)換元件(110)在所述輻射耦合輸出側(cè)(108)上的高度相比更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7之一所述的光電子器件，其中所述鍵合線在所述輻射耦合輸出偵儀108)上的垂直延伸尺寸(304)處于20μπι至200μπι的范圍中，例如為40 μ m。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子器件，其中所述澆注料(112)具有硅樹脂。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子器件，其中所述澆注料(112)具有散布的散射顆粒。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電子器件，其中所述散射顆粒具有二氧化鈦。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子器件，具有施加在所述輻射轉(zhuǎn)換元件(110)上的光學(xué)元件(402 )，尤其是透鏡。
13.用于制造根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子器件的方法，其中所述澆注料(112)通過噴射來引入。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述澆注料(112)通過模壓來引入。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述澆注料通過設(shè)置在所述芯片載體(102)中的開口(600)來引入。
全文摘要
光電子器件的不同的實(shí)施形式具有光電子半導(dǎo)體芯片(104)，所述光電子半導(dǎo)體芯片具有接觸側(cè)(106)和與接觸側(cè)(106)對(duì)置的輻射耦合輸出側(cè)(108)。光電子器件具有芯片載體(102)，在所述芯片載體上將半導(dǎo)體芯片(104)施加在其接觸側(cè)(106)之上。輻射轉(zhuǎn)換元件(110)施加在輻射耦合輸出側(cè)(108)上。此外，澆注料(112)施加在芯片載體(102)上，所述澆注料側(cè)向地包圍半導(dǎo)體芯片(104)和輻射轉(zhuǎn)換元件(108)。澆注料(112)是反射的澆注料(112)。所述澆注料基本上與輻射轉(zhuǎn)換元件(110)的上邊緣齊平地鄰接，使得輻射轉(zhuǎn)換元件(110)的上側(cè)沒有澆注料(112)。
文檔編號(hào)H01L33/56GK102859729SQ201180021811
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者赫貝特·布倫納, 漢斯-克里斯托弗·加爾邁爾, 西蒙·耶雷比奇, 斯特凡·普雷烏斯, 漢斯約爾格·舍爾 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司