專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
專利說明本發(fā)明提出了一種帶有光電子半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置。譬如光電二極管形式或者發(fā)光二極管形式的光電子半導(dǎo)體芯片在近年來得到廣 泛應(yīng)用。助長光電子半導(dǎo)體芯片廣泛應(yīng)用的一些方面是其高效率、對于外部環(huán)境影響例 如濕氣或者機(jī)械負(fù)荷的魯棒性(Robustheit)、長的使用壽命、緊湊的結(jié)構(gòu)以及多種構(gòu)型 可能性，以及比較有利的制造成本。通常，對于這些特征決定性的是半導(dǎo)體芯片的包封物 (Hausung)，因此通常對此給予大的關(guān)注。其中光電子半導(dǎo)體芯片并且尤其是發(fā)光二極管和激光二極管具有優(yōu)勢地位的一 些應(yīng)用領(lǐng)域譬如是顯示器或者顯示裝置的背光照明。光電子半導(dǎo)體芯片也越來越多地使用 在投影目的的照明裝置中、前燈中或者定向輻射器中，或者使用在一般照明中。一個要解決的任務(wù)是，提出一種半導(dǎo)體裝置，其具有特別好的光學(xué)特性并且僅僅 具有小的位置要求。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置具有安裝側(cè)，半導(dǎo)體裝置通 過該安裝側(cè)連接在不屬于半導(dǎo)體裝置的外部支承體上，譬如電路板或者陶瓷上。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置包括至少一個光電子半導(dǎo)體 芯片。該半導(dǎo)體芯片具有芯片上側(cè)和芯片下側(cè)，它們基本上彼此對置。半導(dǎo)體芯片例如包 括發(fā)光二極管或激光二極管，它們發(fā)射譬如在近紫外、可見或者近紅外光譜范圍中的光。同 樣可能的是，半導(dǎo)體芯片例如構(gòu)建為例如針對可見光或者近紅外光的、譬如光電二極管形 式的傳感器。半導(dǎo)體芯片例如可以設(shè)計(jì)為倒裝芯片或者薄膜芯片。芯片通過其來電接觸的接觸 部位可以限制在芯片下側(cè)上，然而也可以位于芯片上側(cè)和下側(cè)上。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置包括至少局部透射輻射的本 體。也就是說，該本體尤其是對于半導(dǎo)體芯片要接收或者要發(fā)射的輻射的至少一部分是透 明的或者可透射的。該本體具有本體下側(cè)，半導(dǎo)體芯片安裝在該本體下側(cè)上。半導(dǎo)體芯片的 芯片上側(cè)至少部分朝向本體下側(cè)。本體下側(cè)可以基本上平坦地構(gòu)建或者也可以具有結(jié)構(gòu)， 譬如凹處。半導(dǎo)體芯片可以與本體下側(cè)直接接觸，或者通過至少一個中間層安裝在本體下 側(cè)上。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置包括至少兩個電連接部位， 它們用于電接觸光電子半導(dǎo)體芯片。連接部位可以是半導(dǎo)體芯片的整體的組成部分，它們 同樣可以作為獨(dú)立的部件安裝在芯片上，譬如直接與該芯片接觸或者借助中間支承體來接 觸。連接部位在橫向并不突出于透射輻射的本體。換言之，連接部位在沿著芯片下側(cè)和/ 或本體下側(cè)的方向上并不突出于透射輻射的本體。也就是說，半導(dǎo)體裝置的最大的側(cè)面伸 展、譬如平行于芯片下側(cè)的伸展通過透射輻射的本體或者通過半導(dǎo)體芯片來給出。此外，連 接部位在半導(dǎo)體裝置的安裝側(cè)的方向上形成該半導(dǎo)體裝置的邊界。也就是說，透射輻射的 本體和半導(dǎo)體芯片都不朝著安裝側(cè)的方向突出于連接部位。換言之，半導(dǎo)體裝置在橫向于 芯片下側(cè)和/或本體下側(cè)的方向上通過連接部位來限制。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置是可表面安裝的。這意味著，
3在將半導(dǎo)體裝置例如連接到外部支承體上時，無需穿過外部支承體的穿通接觸，例如以焊 接釘形式的穿通接觸。在連接時，在譬如借助焊接或者粘合來進(jìn)行支承體和半導(dǎo)體裝置之 間的機(jī)械連接之前，半導(dǎo)體裝置優(yōu)選放置到例如外部支承體的表面上，而并不穿過該表面。 通過這種半導(dǎo)體裝置，簡化了半導(dǎo)體裝置的安裝。此外，可以減少在構(gòu)建譬如外部支承體時 的工作步驟。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置包括安裝側(cè)，帶有彼此對 置的芯片上側(cè)和芯片下側(cè)的至少一個光電子半導(dǎo)體芯片，以及至少一個至少部分透射輻射 的本體，該本體具有本體下側(cè)，半導(dǎo)體芯片安裝在該本體下側(cè)上，使得芯片上側(cè)朝向本體下 側(cè)。此外，半導(dǎo)體裝置包括至少兩個電連接部位，用于電接觸光電子半導(dǎo)體芯片，其中這些 連接部位在橫向上并不突出于本體并且以其背離半導(dǎo)體芯片的側(cè)在半導(dǎo)體裝置的安裝側(cè) 上形成該半導(dǎo)體裝置的邊界，并且其中半導(dǎo)體裝置是可表面安裝的。通過這種半導(dǎo)體裝置，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)制造緊湊的并且節(jié)省位置的器件，例如因 為半導(dǎo)體裝置的橫向伸展可以通過透射輻射的本體的橫向伸展而限制。由于半導(dǎo)體裝置 的部件的數(shù)目小，所以也可以有效地設(shè)計(jì)該半導(dǎo)體裝置的制造并且以降低的制造成本來進(jìn) 行。同時保證了，半導(dǎo)體裝置的具體的構(gòu)型可以靈活地控制。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，半導(dǎo)體芯片與預(yù)制的透射輻射的本體借助 至少部分透射輻射的粘合連接部相連。優(yōu)選的是，通過粘合連接部提供了在半導(dǎo)體芯片和 本體之間的持久連接。也就是說，在正常的工作條件下，粘合連接部在半導(dǎo)體裝置的壽命期 間不會松脫。粘合連接部在技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)。其機(jī)械特性和幾何尺寸可以在寬的參數(shù)范圍 中調(diào)節(jié)。如果粘合連接部至少部分地包括例如硅樹脂，該硅樹脂在硬化的狀態(tài)中也具有一 定的機(jī)械柔性，這樣通過光電子半導(dǎo)體芯片的工作引起的對透射輻射的本體熱應(yīng)力可以被 緩沖。粘合連接部的厚度可以根據(jù)所追求的應(yīng)用的具體要求為數(shù)微米至數(shù)百微米。對于粘 合連接部的其他可能的材料是環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧化物和硅樹脂構(gòu)成的混合材料。同樣如透 射輻射的本體那樣，粘合連接部優(yōu)選對于由半導(dǎo)體裝置的工作中產(chǎn)生的輻射負(fù)荷和溫度負(fù) 荷是抗老化的。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，芯片下側(cè)沒有粘合連接部。也就是說，粘合 連接部限于芯片上側(cè)以及芯片的側(cè)面上。在此，半導(dǎo)體芯片的與芯片下側(cè)或者上側(cè)例如垂 直取向的限制面稱為側(cè)面，限制面將芯片上側(cè)和芯片下側(cè)彼此連接。通過這種粘合連接部， 可以保證在半導(dǎo)體芯片和透射輻射的本體之間的良好的機(jī)械接觸和光學(xué)接觸，并且半導(dǎo)體 芯片本身受到粘合連接部和/或本體良好保護(hù)而免受外部影響。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，粘合連接部局限于芯片上側(cè)。這導(dǎo)致半導(dǎo) 體芯片的側(cè)面沒有粘合連接部，使得可以實(shí)現(xiàn)橫向上特別少地占用位置的半導(dǎo)體裝置。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置的連接部位以可表面安裝技 術(shù)接觸(SMT)的方式構(gòu)建。表面安裝技術(shù)(縮寫為SMT)是一種技術(shù)，用于將具有小的尺寸 (即具有數(shù)量級為Imm的橫向伸展)的電子器件與支承體(譬如電路板)電接觸或者固定 在其上。優(yōu)選的是，連接部位通過金屬來構(gòu)建，該金屬可以通過焊接來連接。同樣優(yōu)選的是， 半導(dǎo)體裝置實(shí)施為使得其耐受在焊接過程中出現(xiàn)的熱負(fù)荷?？梢越柚@種連接面來SMT加 工的半導(dǎo)體裝置允許大的應(yīng)用范圍和使用范圍。此外，SMT接觸是一種特別有效和成本低 廉的可能性來將半導(dǎo)體裝置與其他電子部件相結(jié)合地例如通過在爐中的加熱借助焊接固定在支承體上或者電接觸，特別是因?yàn)橥ǔo需穿過支承體的穿通接觸。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，連接部位在橫向上、也即在平行于芯片下 側(cè)的方向上并不突出于半導(dǎo)體芯片。通過連接面的這種構(gòu)型，可以實(shí)現(xiàn)特別緊湊的半導(dǎo)體 裝置，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在支承體、例如金屬芯電路板上的高密度的半導(dǎo)體裝置包裝。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，連接部位直接安裝在芯片下側(cè)上。連接部 位可以與半導(dǎo)體芯片一件式地構(gòu)建并且是芯片的整體的組成部分，使得連接部位已在半導(dǎo) 體芯片本身的制造過程中一同制成。連接部位的可能的材料是金屬，金屬能夠?qū)崿F(xiàn)通過焊 接過程比較容易地接觸連接部位并且同時也可以作為針對半導(dǎo)體芯片發(fā)射的或者由其要 接收的輻射的反射面。此外可能的是，連接部位由透明材料譬如金屬氧化物例如銦錫氧化 物(縮寫為ΙΤ0)制成，使得其對于半導(dǎo)體芯片要接收或者由其發(fā)射的輻射基本上可透射地 構(gòu)建。此外，連接部位優(yōu)選基本上與芯片下側(cè)平行地取向。通過連接部位相對于半導(dǎo)體 芯片的、在制造精度的范圍中的平行取向，可以實(shí)現(xiàn)在垂直方向上特別節(jié)省位置的布置。此外，連接部位優(yōu)選平坦地構(gòu)建。如果連接部位平坦地構(gòu)建，則該連接部位尤其是 覆蓋半導(dǎo)體芯片的下側(cè)的一部分，例如連接部位于是覆蓋芯片下側(cè)的至少40%，優(yōu)選至少 70%，特別優(yōu)選至少90%。通過這種方式，保證了在半導(dǎo)體芯片和外部支承體之間的良好的 電接觸和熱接觸。此外，大面積的連接部位使得半導(dǎo)體裝置的接觸變得容易，因?yàn)橛糜诮佑| 的制造容差于是相應(yīng)地更大。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，本體下側(cè)設(shè)置有凹處，半導(dǎo)體芯片至少部 分地位于該凹處中，也就是說，半導(dǎo)體芯片可以從凹處朝著本體下側(cè)的方向突出或者部分 橫向地高出凹處。通過凹處形成的本體的限制面積被視為屬于本體下側(cè)。此外，本體可以 全面地包圍半導(dǎo)體芯片，除了其下側(cè)之外。通過這種凹處，半導(dǎo)體芯片可以譬如特別簡單并 且精確地相對于透射輻射的本體定位。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，透射輻射的本體的橫向伸展與半導(dǎo)體芯片 的橫向伸展偏差小于40%，優(yōu)選小于20%，特別優(yōu)選小于10%，特別是在制造容差的范圍 中本體和半導(dǎo)體芯片的橫向伸展相同。彼此間橫向伸展的偏差在此通過本體在平行于芯片 下側(cè)的方向上的尺寸相對于半導(dǎo)體芯片在相同方向上的尺寸的比例來限定，其中可以考慮 所有平行于芯片下側(cè)的方向。通過透射輻射的本體將半導(dǎo)體芯片機(jī)械穩(wěn)定，使得能夠?qū)崿F(xiàn) 譬如借助鑷子或者其他工具來簡單地操作半導(dǎo)體裝置，尤其是定位。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，芯片下側(cè)至少局部地可自由到達(dá)。也就是 說，芯片下側(cè)例如并不與半導(dǎo)體裝置的殼體鄰接。這能夠?qū)崿F(xiàn)在以后的制造過程和安裝過 程中特別容易的操作。通過這種布置也可能的是，診斷并且必要時消除半導(dǎo)體裝置的可能 的故障。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，粘合連接部對于半導(dǎo)體芯片所發(fā)射的或者 要接收的輻射是可透射的，也就是說，粘合連接部在相關(guān)的光譜范圍中的吸收并不顯著。也 就是說，輻射的至少80%從粘合連接部透射，優(yōu)選超過95%。通過粘合連接部的這種構(gòu)型， 能夠?qū)崿F(xiàn)特別高效的器件。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，粘合連接部包括濾光裝置，其吸收半導(dǎo)體 芯片發(fā)射或者要接收的輻射的一部分。特別地，當(dāng)半導(dǎo)體芯片構(gòu)建為傳感器時，可以根據(jù)要
5求通過合適的濾光裝置來限制自由的光譜范圍，使得半導(dǎo)體芯片譬如僅僅接收窄帶的近紅 外輻射。濾光裝置可以是色素或者顏料，其混入粘合連接部中。也可以將譬如多種顏料彼 此組合。因?yàn)閷τ诩夹g(shù)應(yīng)用而言有色素或者顏料的多種選擇可用，所以這提供了一種將過 濾裝置集成在半導(dǎo)體裝置中的可簡單實(shí)現(xiàn)的可能性。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，粘合連接部或者透射輻射的本體包括散射 裝置，其對于半導(dǎo)體芯片所發(fā)射的或者要接收的輻射起散射作用。這種散射裝置譬如可以 借助氧化鋁或者二氧化鈦來形成。粘合連接部或者本體于是譬如乳白色地構(gòu)建并且用作漫 射體，使得輻射均勻地、譬如類似于朗伯特輻射那樣地從半導(dǎo)體裝置的表面發(fā)射。半導(dǎo)體芯 片的點(diǎn)狀的負(fù)荷(如果該半導(dǎo)體芯片例如構(gòu)建為光電二極管時)被抑制，使得得到半導(dǎo)體 芯片的更均勻的照明并且由此例如得到更好的信噪比。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，透射輻射的本體或者粘合連接部包括轉(zhuǎn)換 裝置，其將半導(dǎo)體芯片發(fā)射的或者要接收的輻射的至少一部分轉(zhuǎn)換為另一頻率的輻射。這 種轉(zhuǎn)換裝置譬如可以是熒光發(fā)光材料(Lumineszenzleuchtstoffe)。通過這種發(fā)光材料可 能的是，譬如將發(fā)射藍(lán)光的半導(dǎo)體芯片的光轉(zhuǎn)換為基本上白色的光。同樣可能的是，轉(zhuǎn)換裝 置譬如構(gòu)建有晶體，該晶體將半導(dǎo)體芯片發(fā)射的輻射譬如使頻率變成兩倍或者三倍。此外， 轉(zhuǎn)換裝置也可以構(gòu)建有光子晶體或者類似作用的光學(xué)活性媒質(zhì)。例如，通過使用轉(zhuǎn)換裝置 可能的是，使用高效的成本低廉的器件，譬如基于GaN的發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管，以便為照 明裝置產(chǎn)生在幾乎整個可見光譜范圍中可調(diào)諧的輻射。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，混合物的至少之一、例如轉(zhuǎn)換裝置不均勻 地分布在透射輻射的本體或者粘合連接部中。也就是說，在本體中或者粘合連接部中的不 同位置上存在不同的轉(zhuǎn)換裝置濃度。例如，透射輻射的本體在半導(dǎo)體芯片上的橫向中部區(qū) 域中具有比邊緣區(qū)域中更高的轉(zhuǎn)換裝置濃度。通過在半導(dǎo)體芯片的中部上的較高的轉(zhuǎn)換裝 置濃度，可以(如果半導(dǎo)體芯片譬如構(gòu)建為LED時)保證半導(dǎo)體裝置在透射輻射的本體的 整個表面上特別一致的、光譜上均勻的發(fā)射。在本體內(nèi)或者在粘合連接部內(nèi)也可以安置不 同的混合物，例如轉(zhuǎn)換裝置、濾光裝置或者散射裝置。同樣，譬如本體可以包含不同于粘合 連接部的混合物。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該粘合連接裝置具有不均勻的厚度。其中 例如以恒定的濃度混合有轉(zhuǎn)換裝置的粘合連接部譬如在芯片上側(cè)的橫向中部區(qū)域上具有 比在邊緣區(qū)域更大的厚度。通過這種布置，又可以保證半導(dǎo)體裝置在其整個上側(cè)的、光譜上 均勻的發(fā)射。通過透射輻射的本體的成形、特別是通過半導(dǎo)體芯片位于其中的凹處的形狀， 可以簡單地產(chǎn)生這種不均勻的厚度。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，粘合連接部的光學(xué)折射率小于本體的光學(xué) 折射率。如果半導(dǎo)體芯片構(gòu)建為發(fā)光二極管，其例如包括材料如氮化鎵或者氮化磷，則半導(dǎo) 體芯片的折射率典型地比較大并且通常在2到3之間。硅樹脂或者環(huán)氧樹脂的光學(xué)折射率 根據(jù)組分在1. 4到1. 7之間的范圍中。粘合連接部的折射率于是在正常情況下可以調(diào)節(jié)為 使得其小于半導(dǎo)體芯片的折射率以及透射輻射的本體的折射率。由于粘合連接部的折射率 小于本體的折射率，所以由半導(dǎo)體芯片發(fā)射的光在粘合連接部與本體的界面上經(jīng)歷類似于 在凸透鏡情況下的作用。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，透射輻射的本體透鏡式地構(gòu)建。透鏡式意味著，背離半導(dǎo)體芯片的表面或者其至少一部分譬如具有凸透鏡或者凹透鏡的形狀。該形 狀在此不必精確地對應(yīng)于透鏡的形狀。此外，該形狀不必球形或者旋轉(zhuǎn)對稱地形成，而是也 可以以譬如圓柱透鏡的形狀來構(gòu)建。同樣可能的是，使用“扁平的”幾何結(jié)構(gòu)，譬如菲涅爾 透鏡。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，在透射輻射的本體上至少部分地施加至少 一個反射層。反射層也可以僅僅對于確定的光譜范圍起反射性作用，或者也可以半透明地 構(gòu)建。特別地，可能的是，如果本體僅僅被部分地涂覆并且本體上側(cè)被相應(yīng)地成形，則得到 一種半導(dǎo)體裝置，其主要在垂直于芯片上側(cè)的方向上發(fā)射輻射。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，半導(dǎo)體芯片安裝在至少一個中間支承體 上。中間支承體譬如可以構(gòu)建有陶瓷或者再布線平面(Umverdrahtungsebene)。通過這種 布置，可以將半導(dǎo)體芯片完全封裝，并且由此非常好地保護(hù)而免受環(huán)境影響。通過這種方式 也特別簡單地可能的是，將多個半導(dǎo)體芯片安置在半導(dǎo)體裝置中。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置除了半導(dǎo)體芯片、透射輻射 的本體和連接部位之外不再包括其他部件。然而在此并未排除在粘合連接部或者本體中的 混合物。限制于這些部件能夠?qū)崿F(xiàn)特別高效地制造半導(dǎo)體裝置。根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，透射輻射的本體和半導(dǎo)體芯片獨(dú)立地制 造。透射輻射的本體可以借助澆注、注塑、壓鑄、液態(tài)注塑、液態(tài)擠壓或者模壓來制造。半導(dǎo) 體芯片可以外延地生長，并且在安裝之前優(yōu)選與生長襯底分離。特別優(yōu)選的是，半導(dǎo)體芯片 單獨(dú)地存在。將半導(dǎo)體芯片和本體連接到一起可以包括以下步驟_提供或者制造本體，-提供或者制造半導(dǎo)體芯片，-將本體放置為使得其本體下側(cè)朝上，-將形成粘合連接的材料施加到本體下側(cè)上，其中本體下側(cè)在垂直方向朝上，以及-將半導(dǎo)體芯片施加或者壓入形成粘合連接部的材料中，其中芯片上側(cè)朝向本體 下側(cè)。優(yōu)選的是，形成粘合連接部的材料在施加半導(dǎo)體芯片時具有粘稠的粘度?？蛇x的 是，可以在背離本體的芯片下側(cè)上施加保護(hù)膜或者保護(hù)層，使得半導(dǎo)體芯片在施加或者壓 入期間不受損傷和/或譬如不被材料濕潤。下面將參照附圖借助實(shí)施例來進(jìn)一步闡述所描述的半導(dǎo)體裝置。在附圖中，相同 的附圖標(biāo)記在此表明相同的元件。然而在此并未示出合乎比例的關(guān)系。更確切地說，各元 件可以為了更好的理解而夸大地示出。其中

圖1示出了半導(dǎo)體裝置的一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，圖2示出了半導(dǎo)體裝置的另一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，圖3示出了帶有粘合連接部的不均勻厚度的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖，圖4示出了另一實(shí)施例的示意性截面圖，圖5a、5b示出了帶有安裝在透射輻射的本體上的反射層的實(shí)施例的示意性截面 圖，
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圖6示出了帶有多個半導(dǎo)體芯片的實(shí)施例的示意性截面圖，圖7示出了帶有中間支承體的實(shí)施例的示意性截面圖，以及圖8示出了多個半導(dǎo)體裝置在支承體上的布置的示意性側(cè)視圖。在圖1中示出了半導(dǎo)體裝置1的一個實(shí)施例。半導(dǎo)體芯片2構(gòu)建為發(fā)射藍(lán)光的、基 于GaN的發(fā)光二極管。對于半導(dǎo)體芯片2的幾何尺寸，沒有給出嚴(yán)格的限制。優(yōu)選的是，在 橫向方向14上的伸展(即平行于芯片下側(cè)21)為大約0. 5mm2至3mm2，并且其厚度為50 μ m 至300 μ m。在芯片下側(cè)21上安裝有兩個電連接部位5。連接部位5與芯片下側(cè)21直接接 觸。芯片上側(cè)22以粘合連接部4覆蓋，該粘合連接部4將半導(dǎo)體芯片2和透射輻射的本體 3彼此持久地機(jī)械連接。粘合連接部4設(shè)置有透明的、相對于半導(dǎo)體芯片2發(fā)射的輻射抗老 化的材料，例如硅樹脂或者硅樹脂_環(huán)氧化物_混合材料。本體3以類似于凸透鏡的形狀 球形地構(gòu)建，并且對于半導(dǎo)體芯片2發(fā)射的輻射是可透射的。生產(chǎn)這種本體3的一種簡單的可能性是澆注方法，例如壓模法。本體3的材料譬 如是熱塑性的。也可以使用如下材料硅樹脂、環(huán)氧化物、聚碳酸酯或者混合材料。同樣地， 本體3可以由玻璃制造。優(yōu)選的是，該材料耐抗由具體應(yīng)用所施加的環(huán)境影響并且關(guān)于半 導(dǎo)體芯片2要接收的或者要發(fā)射的輻射是耐老化的。半導(dǎo)體裝置1在橫向方向14上的伸展在該實(shí)施例中等于半導(dǎo)體芯片2在橫向方 向14上的伸展，也就是說，電連接部5以及粘合連接部4和本體3在橫向方向14上、即平 行于芯片下側(cè)21并不伸出半導(dǎo)體芯片2。半導(dǎo)體裝置1也由連接部位5的背離半導(dǎo)體芯片 2的側(cè)關(guān)于安裝側(cè)6形成邊界。安裝側(cè)6基本上平行于芯片下側(cè)21取向。在圖2中示出了另一實(shí)施例。在該情況中，該半導(dǎo)體裝置1包括半導(dǎo)體芯片2，該 半導(dǎo)體芯片例如構(gòu)建為譬如用于近紅外輻射的傳感器。在芯片下側(cè)21上有兩個金屬的連 接部位5，它們可以通過表面安裝技術(shù)(縮寫為SMT)借助焊接或者粘合安裝在未示出的外 部支承體上。連接部位又在朝著安裝側(cè)6的方向上向下形成了半導(dǎo)體裝置1的邊界。在半 導(dǎo)體芯片2的芯片上側(cè)22和側(cè)面上安裝有以透明的硅樹脂構(gòu)建的粘合連接部4。該粘合連 接部4具有其中均勻分布的過濾裝置8。過濾裝置8可以選擇為使得較高頻率的可見的輻 射部分被濾除，使得構(gòu)建為傳感器的半導(dǎo)體芯片2譬如僅僅對于近紅外輻射是可到達(dá)的。 可選的是，半導(dǎo)體芯片2也可以譬如是發(fā)給二極管，其在工作中發(fā)射電磁輻射。替代過濾裝 置8，可替選地或者附加地可以使用散射裝置或者轉(zhuǎn)換裝置7。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片2具有方形的布局。透射輻射的本體3在俯視圖中具 有矩形的橫截面，在本體下側(cè)30上設(shè)置有凹處13，并且在僅僅兩個彼此對置的側(cè)面上側(cè)向 包圍半導(dǎo)體芯片2，使得一方面使橫向方向14中的位置需求最小化，并且另一方面可以使 半導(dǎo)體芯片2良好地定位在本體的凹處13中。在本體下側(cè)30上的凹處13設(shè)計(jì)為使得半 導(dǎo)體芯片位于其位置中，并且此外調(diào)節(jié)粘合連接部4的所希望的層厚度。凹處13可以在制 造本體3時、譬如在澆注方法的范圍中被簡單地產(chǎn)生。作為用于透射輻射的本體3的材料使用透明的硅樹脂。本體3的上側(cè)被平坦地成 形并且通過所使用的硅樹脂(其可選地可以具有涂層)的機(jī)械特性構(gòu)建為耐刮擦的。由 此，得到作為良好的朗伯特輻射器的半導(dǎo)體裝置1。電連接部5覆蓋芯片下側(cè)21的一部分 并且與朝向半導(dǎo)體芯片2的側(cè)一同形成對于半導(dǎo)體芯片2要檢測或者由其發(fā)射的輻射的反 射面。連接部位5在橫向方向14中與半導(dǎo)體芯片2齊平地結(jié)束。
可替選地，電連接部位5也可以由譬如選自透明導(dǎo)電氧化物(縮寫為TC0)的族譬 如ITO的透明材料構(gòu)建。如果在其上安裝有半導(dǎo)體裝置1的外部支承體同樣對于相關(guān)輻射 是可透射的，這是特別有利的。在圖3中示出了另一實(shí)施例。半導(dǎo)體芯片2譬如構(gòu)建為激光二極管或者發(fā)光二極 管，并且在工作中發(fā)射光。在該實(shí)施例中，連接部位5在橫向方向14上突出于半導(dǎo)體芯片 2，然而并不突出于透射輻射的本體3。平坦構(gòu)建的連接部5的朝向半導(dǎo)體芯片2的側(cè)在垂 直方向15上與本體3齊平地結(jié)束。除了芯片下側(cè)21之外，半導(dǎo)體芯片2被粘合連接部4 包圍。在芯片上側(cè)22上，粘合連接部4具有不均勻的厚度，使得在半導(dǎo)體芯片2的橫向方 向14上的中部區(qū)域上的厚度大于在邊緣區(qū)域上的厚度。在粘合連接部4中，以在整個粘合 連接部4上保持相同的濃度引入轉(zhuǎn)換裝置7。由于粘合連接部4在半導(dǎo)體芯片2的中央?yún)^(qū) 域上的厚度較大，在那里同樣有較大量的轉(zhuǎn)換裝置7，使得總體上在整個芯片上側(cè)22上得 到具有更好的光譜均勻性的、更一致的輻射。粘合連接部4的不均勻的層厚度在將半導(dǎo)體 芯片2粘合到本體3中時被自動地調(diào)節(jié)，因?yàn)橛赏该鞯目估匣牟牧蠘?gòu)成的本體3在本體 下側(cè)30上具有透鏡式的凹處13，半導(dǎo)體芯片2基本上位于該凹處中。透射輻射的本體3的 上側(cè)成形為菲涅爾透鏡。本體3在所有側(cè)面包圍半導(dǎo)體芯片2。在圖4中示出了另一實(shí)施例。在該情況中，透射輻射的本體3在橫向方向14中明 顯大于位于在本體下側(cè)30上的凹處13中的半導(dǎo)體芯片2，以便實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的光學(xué)成像。 電連接部位5重新直接安裝在芯片下側(cè)21上并且在橫向方向14中并不高出半導(dǎo)體芯片 2。透明的粘合連接部4以硅樹脂構(gòu)建，該硅樹脂具有大約1.4的折射率。成形為凸透鏡式 的本體3以折射率為大約1.6的聚碳酸酯構(gòu)建，使得粘合連接部的折射率小于本體的折射 率。由半導(dǎo)體芯片2發(fā)射的光子的射束路徑16示意性地繪制為帶箭頭的線。光子在芯片 上側(cè)22的邊緣發(fā)射，并且以小的角度穿過粘合連接部4。在粘合連接部4和本體3之間的 界面上發(fā)生光折射，使得光子在垂直方向15上被偏轉(zhuǎn)從芯片上側(cè)22離開。由此，這些光子 可以隨后通過透射輻射的本體3更好地成像，因?yàn)樗鼈兏咏倔w3的光學(xué)軸線地射到本 體-空氣界面上。在根據(jù)圖5a的實(shí)施例中，透射輻射的本體3的上側(cè)局部地設(shè)置有反射層11。反射 層11在此借助本體3的構(gòu)型拋物面地構(gòu)建。本體3的未被反射層11覆蓋的表面具有透鏡 式的構(gòu)型。通過本體3的這種構(gòu)型，由構(gòu)建為LED的半導(dǎo)體芯片2發(fā)射的光直接從本體透 射出，其中通過本體3的透鏡式的結(jié)構(gòu)，輻射基本上在箭頭方向18上發(fā)射。射到反射層11 上的光于是由該反射層同樣基本上朝著箭頭方向18偏轉(zhuǎn)。通過這種方式和方法，得到一種 半導(dǎo)體裝置1，其將光有效地平行于芯片上側(cè)22地發(fā)射。替代于圖5a中所示的結(jié)構(gòu)，如在圖5b中的其他實(shí)施形式也是可能的，其中譬如反 射層11僅僅安裝在半導(dǎo)體芯片2上的橫向中部區(qū)域中，使得圍繞透射輻射的本體3的上側(cè) 環(huán)形地空出。輻射由此發(fā)散地旋轉(zhuǎn)對稱地基本上橫向地在箭頭方向18中射出。可選地半導(dǎo)體芯片例如可以具有波紋狀的外表面，其改進(jìn)從半導(dǎo)體芯片2的光耦 合輸出或者光耦合輸入，或者也負(fù)責(zé)與粘合連接部4或者透射輻射的本體3的機(jī)械穩(wěn)定的 連接。本體3也可以設(shè)置有這種表面結(jié)構(gòu)化部。在根據(jù)圖6的實(shí)施例中，多個半導(dǎo)體芯片2安置在透射輻射的本體3的凹處13中。 半導(dǎo)體裝置1具有兩個可SMT接觸的電連接部位5和至未示出的外部支承體的電接觸部，
9該支承體譬如可以以金屬芯電路板的形式構(gòu)建。在半導(dǎo)體芯片2之間安裝有電連接部12， 電連接部由金屬成形并且如連接部位5那樣借助導(dǎo)電粘合劑粘合到半導(dǎo)體芯片2的接觸面 上。連接部12具有比兩個連接部位5更小的厚度。通過這種布置，形成了半導(dǎo)體芯片2的 串聯(lián)連接。本體3又透鏡式地構(gòu)建。在此，根據(jù)對光學(xué)成像的質(zhì)量要求可以構(gòu)建一個大的 透鏡或者也可以針對每個半導(dǎo)體芯片2構(gòu)建子透鏡。粘合連接部4譬如可以混合有不同的 轉(zhuǎn)換裝置7a、7b、7c。在根據(jù)圖7的實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片2安裝在中間支承體9上。中間支承體9基 本上由良好導(dǎo)熱的陶瓷構(gòu)建。電連接部位5從背離半導(dǎo)體芯片2的側(cè)朝向朝著半導(dǎo)體芯片 2的側(cè)U形地引導(dǎo)，并且可以SMT接觸。半導(dǎo)體芯片2以芯片下側(cè)21直接導(dǎo)電地粘合或者 焊接到連接部位5之一上，并且通過線連接與另一連接部位5相連。半導(dǎo)體芯片2位于中 間支承體9的凹處19中，使得在將中間支承體9粘合或者插入到本體3中時連接線不被損 壞。替代圖7中所示的半導(dǎo)體芯片2 (其電接觸部位于芯片上側(cè)22或者芯片下側(cè)21)， 半導(dǎo)體芯片2也可以使用在倒裝芯片布置中。也可以在中間支承體9上沒有較大困難地安 裝有多個不同類型的、發(fā)射不同顏色光的半導(dǎo)體芯片2。透射輻射的本體4譬如可以以圓柱 透鏡的形式構(gòu)建。在圖8中，多個根據(jù)圖1構(gòu)建的半導(dǎo)體裝置1布置在導(dǎo)熱的支承體10上。因?yàn)榘?導(dǎo)體芯片2除了本體3之外并不具有其他包封物，并且在橫向方向13中的位置需求由此基 本上局限于半導(dǎo)體芯片2的橫向尺寸，所以半導(dǎo)體裝置1可以高密度地封裝。在半導(dǎo)體芯 片2的工作中形成的廢熱可以有效地通過電連接部位5并且通過導(dǎo)熱的支承體10來輸送 走。因?yàn)槿缢枋龅哪菢?，不使用另外的殼體，所以從半導(dǎo)體芯片2至支承體10的熱接觸 非常好，特別是當(dāng)電連接部位5平坦地并且金屬地實(shí)施時。通過SMT可以將各半導(dǎo)體裝置1 以簡單的方式和方法安裝在支承體14上，并且在那里容易地設(shè)置到相應(yīng)制造的、未示出的 印制導(dǎo)線上，并且譬如被焊接到其上。為了高密度地封裝半導(dǎo)體裝置1，有利的是，這些半導(dǎo)體裝置在俯視圖中譬如具有 方形的橫截面。同樣有利的橫截面譬如是圓形、矩形或者六邊形的構(gòu)型。根據(jù)要求，譬如構(gòu) 建為透鏡的本體3譬如可以包含不同的轉(zhuǎn)換裝置7或者過濾裝置8，使得可以使用類似的半 導(dǎo)體芯片2并且仍然由各半導(dǎo)體裝置1發(fā)出不同的顏色，使得總體上可以得到發(fā)射白光的 照明裝置或者發(fā)射不同顏色的顯示裝置(例如結(jié)合液晶面罩)。特別是通過SMT結(jié)構(gòu)可以 使得中間步驟如線接合變得多余。這里所描述的半導(dǎo)體裝置并未通過借助實(shí)施例的描述而受限。更確切地說，本發(fā) 明包括任意新的特征以及特征的任意組合，尤其是在權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使 該特征或者該組合本身并未明確地在權(quán)利要求或者實(shí)施例中說明。本專利申請要求德國專利申請102008025756. 7的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用 結(jié)合于此。
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權(quán)利要求
一種可表面安裝的半導(dǎo)體裝置(1)，具有 安裝側(cè)(6)， 至少一個光電子半導(dǎo)體芯片(2)，其具有彼此對置的芯片上側(cè)(22)和芯片下側(cè)(21)， 至少部分地透射輻射的本體(3)，其具有本體下側(cè)(30)，半導(dǎo)體芯片(2)安裝在本體下側(cè)上，使得芯片上側(cè)(22)朝向本體下側(cè)(30)，以及 至少兩個電連接部位(5)，用于電接觸半導(dǎo)體裝置(1)，其中連接部位(5)在橫向上并不突出于本體(3)，并且以連接部位的背離半導(dǎo)體芯片(2)的側(cè)在半導(dǎo)體裝置(1)的安裝側(cè)(6)上形成半導(dǎo)體裝置的邊界(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置(1)，具有至少部分地透射輻射的粘合連接部 (4)，半導(dǎo)體芯片(2)和本體(3)通過粘合連接部彼此連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中芯片下側(cè)(21)沒有粘合連接部(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中粘合連接部(4)限于芯片上側(cè)(22)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，半導(dǎo)體裝置的連接部位(5)能夠以 表面安裝技術(shù)接觸。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中連接部位(5)在橫向上不突出 于半導(dǎo)體芯片(2)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中連接部位(5)直接位于芯片下 側(cè)(21)上，平行于該芯片下側(cè)地取向并且平坦地構(gòu)建。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中本體(3)在其本體下側(cè)(30)上 具有凹處，半導(dǎo)體芯片(2)位于該凹處中。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中本體(3)的橫向伸展與半導(dǎo)體 芯片(2)的橫向伸展偏差小于40%。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中芯片下側(cè)(21)至少部分地能 夠自由到達(dá)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中本體(3)或者粘合連接部(4) 至少包括至少一種濾光裝置(8)、轉(zhuǎn)換裝置(7)或者散射裝置形式的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中混合物不均勻地分布在本體(3)或 者粘合連接部(4)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中粘合連接部(4)具有不均勻的 厚度。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中粘合連接部(4)的光學(xué)折射率 小于本體(3)的光學(xué)折射率。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體裝置(1)，其中半導(dǎo)體芯片(2)安裝在至少一 個中間支承體(9)上。
全文摘要
根據(jù)半導(dǎo)體裝置的至少一個實(shí)施形式，該半導(dǎo)體裝置包括安裝側(cè)；至少一個光電子半導(dǎo)體芯片，其具有彼此對置的芯片上側(cè)和芯片下側(cè)；以及至少部分地透射輻射的本體，其具有本體下側(cè)，半導(dǎo)體芯片安置在本體下側(cè)上，使得芯片上側(cè)朝向本體下側(cè)。此外，該半導(dǎo)體裝置包括至少兩個電連接部位，用于電接觸光電子半導(dǎo)體裝置，其中連接部位在橫向上并不突出于本體，并且以其背離半導(dǎo)體芯片的側(cè)在半導(dǎo)體裝置的安裝側(cè)上形成半導(dǎo)體裝置的邊界。
文檔編號H01L33/38GK101971376SQ200980109077
公開日2011年2月9日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者托爾斯滕·巴德, 托馬斯·蔡勒, 斯特凡·格魯貝爾, 斯特芬·科勒, 朱利葉斯·穆沙韋克, 賴納·溫迪施, 赫貝特·布倫納, 馬庫斯·基爾施 申請人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司