专利名称：光电部件的制作方法
技术领域：
说明一种具有无线地电连接的光电半导体芯片的光电部件。本专利申请要求德国专利申请10 2009 015 963. 0的优先权，其公开内容通过引
用结合于此。
背景技术：
在专利文献DE 103 39 985 B4中描述了一种具有光电半导体芯片的光电部件，该光电半导体芯片在辐射出射侧上借助于施加在载体膜上的导电透明层无线地电连接。这种膜接触在此方面证明为是耗费的，因为在透明层与半导体芯片之间必须局部地设置绝缘层，以避免部件内的短路。
发明内容
在此，要解决的任务在于，说明一种具有光电半导体芯片的光电部件，该光电半导体芯片以简单的方式无线地电连接。该任务通过根据权利要求1的光电部件来解决。该光电部件的有利构型和扩展方案在从属权利要求中说明。根据一个优选实施方式，所述光电部件具有光电半导体芯片、接触框架、接触载体、以及第一电连接区域和与该第一连接区域电绝缘的第二电连接区域。这两个连接区域分别包括接触框架的部分和接触载体的部分，其中接触框架配备有凹部，该凹部将第一电连接区域至少局部地与第二电连接区域分开并且光电半导体芯片伸入到该凹部中，并且其中接触框架用接触元件构造，该接触元件将接触框架与光电半导体芯片电连接。所述光电半导体芯片可以是发射辐射的或者接收辐射的半导体芯片。光电半导体芯片具有朝向接触元件的辐射透射面，其中该辐射透射面在发射辐射的半导体芯片的情况下是辐射出射面并且在接收辐射的半导体芯片的情况下是辐射入射面。所述辐射透射面优选与接触框架的接触元件连接。尤其是，该接触元件伸入到接触框架的凹部中，而其余的接触框架限制了所述凹部。所述光电半导体芯片在凹部中优选这样布置，即通过辐射透射面投射的辐射虽然可以落到接触元件上，但是基本上不能落到其余的接触框架上。因此，由于在接触框架处的遮蔽而引起的辐射损失可以被保持得小。通过第一和第二连接区域可以对光电半导体芯片供电。有利地，组成所述两个连接区域的接触框架以及接触载体具有导电材料。所述光电半导体芯片优选是发射辐射的半导体芯片。为了生成辐射，所述光电半导体芯片具有带有pn结的活性区，该pn结在最简单的情形中由P导通的和η导通的半导体层构成，该P导通的和η导通的半导体层直接邻接。优选在P导通的和η导通的半导体层之间构造生成自己的辐射的层，例如以掺杂的和未掺杂的量子层形式的层。所述量子层可以作为单量子阱结构(SQW，Single Quantum Well)或多量子阱结构(MQW，Multiple Quantum Well)或者还作为量子线或者量子点结构来构造。
根据一个有利的构型，所述接触元件是第一连接区域的一部分并且将光电半导体芯片与第一连接区域无线地连接。所述接触元件例如可以构造为条状。接触元件有利地位于辐射透射面上。在半导体芯片与接触元件之间可以设置导电器件，例如焊接器件或者粘贴器件，该导电器件将接触元件与半导体芯片电连接。此外，光电半导体芯片可以布置在第二连接区域的接触载体上。在此，光电半导体芯片尤其是与接触载体无线地电连接。借助于晶片接合可以将半导体芯片固定在接触载体上。在一个有利的实施方式中，所述接触框架和接触载体一体地构造。例如，接触框架和接触载体由诸如一块金属板的一个单个的工件一体地构成。该工件有利地被结构化为， 使得该工件具有用于半导体芯片的凹部和用于电接触该半导体芯片的接触元件。此外，该工件被分割为，使得因此存在第一和第二连接区域。一体地构造接触框架和接触区域使得能够简单地制造第一和第二连接区域。在另一实施方式中，接触框架和接触区域是两个单独的元件。该实施方式例如所具有的优点是，在接触框架与接触区域之间可以局部地布置电绝缘器件，使得接触框架在存在该电绝缘器件的区域中与接触载体电绝缘。因此例如可以用共同的接触载体来构造第一和第二连接区域，该共同的接触载体从第一连接区域穿过延伸直至第二连接区域。所述接触框架尤其是布置在接触载体上。优选地，接触框架与接触载体不可分地连接。有利地，接触框架至少局部地通过导电器件与接触载体连接。例如可以将接触框架粘贴、共熔接合或者焊接到所述接触载体上。根据一个优选构型，接触框架由一个单个的工件、优选由一块金属板构成。所述工件有利地被结构化为，使得该工件具有用于半导体芯片的凹部和用于电接触该半导体芯片的接触元件。与接触框架相对应地，接触载体也可以由一个单个的工件、优选由一块金属板构成。所述工件有利地被结构化为，使得该工件具有用于半导体芯片的凹部，可以将半导体芯片固定在该凹部的底面上。可替换地，所述接触载体可以具有衬底，该衬底具有至少一个导电区域。接触载体的至少一个导电区域与接触框架相连接地构成第一或第二电连接区域。所述衬底可以包含导电材料或者轻微导电材料或者电绝缘材料。具有良好导热能力以充分冷却半导体芯片的材料是特别合适的。所述衬底例如可以包含陶瓷材料、半导体材料或者塑料材料。在轻微导电的或者电绝缘的衬底的情况下，所述至少一个导电区域可以通过将金属化部施加到衬底上来制造。在导电衬底的情况下，例如可以用电绝缘材料来覆盖所述衬底，使得未被电绝缘材料覆盖的衬底区域构成导电区域。根据所述光电部件的一个优选构型，由光电半导体芯片、接触框架和接触载体构成的联合体嵌入到包封中。这种紧密的构造有利地不要求附加的壳体。所述包封可以由浇铸物质或者喷铸物质来制造。所述包封优选包含硅。在所述光电部件的另一构型中，所述接触框架在朝向或者背向接触载体的那侧上除了用于半导体芯片的凹部还具有另外的凹部。所述另外的凹部尤其是用包封材料来填充。通过这种方式，所述包封可以锚固在接触框架中。
根据一个优选扩展方案，所述包封具有设置用于射束形成的光学结构。从所述光电半导体芯片触发，该光学结构布置在接触框架后面。例如，所述包封可以具有凸弯曲的表面，从而所述光学结构式凸透镜，该凸透镜使投射的辐射成束。此外，所述光电部件除了所述光电半导体芯片以外还可以具有另外的半导体芯片。另外，所述接触框架有利地具有另外的接触元件，该另外的接触元件与所述另外的半导体芯片连接。所述半导体芯片可以与所述另外的半导体芯片是串联的、并联的或者反并联的。所述另外的半导体芯片例如是发射辐射的或者接收辐射的半导体芯片或者保护二极管。根据用于制造所述光电部件的方法的一个优选变型，批量地制造所述光电部件。 对此，尤其是使用具有用于多个光电部件的多个接触框架的接触框架单元以及具有用于多个光电部件的多个接触载体的接触载体单元。由半导体芯片、接触框架单元和接触载体单元构成的单元被分割为使得在分割之后存在多个光电部件。在所述方法的一个有利变型中，对于接触框架单元和接触载体单元来说提供两个单独的元件。所述接触框架单元可以由一个单个的工件制造。作为工件尤其是使用一块金属板。所述工件优选配备有凹部，所述凹部从工件的第一主面延伸直至工件的与该第一主面相对的第二主面。在所述凹部中可以分别布置至少一个半导体芯片。为了构造连续的凹陷，可以从第一主面出发对工件进行部分地蚀刻并且对应地从第二主面触发对工件进行部分地蚀刻。此外分别制造至少一个接触元件，该至少一个接触元件伸入到所述凹部中。用于锚固包封的另外的凹陷可以从第一或第二主面出发蚀刻到该工件中，其中所述凹部不必完整地延伸穿过所述工件。所述接触载体单元可以通过两种不同的方式制造。第一可能性在于，从一个单个的工件制造所述接触载体单元，该工件尤其是一块金属板。第二可能性在于，对于接触载体单元使用具有导电区域的衬底。如果所述接触载体单元由一个单个的工件制造，则在所述工件中优选构造凹部， 在所述凹部的底面上可以分别固定至少一个半导体芯片。所述凹部可以从工件的第一主面出发蚀刻到该工件中。另外，可以从工件的第一主面或者与该第一主面相对的第二主面出发将用于锚固包封的另外的凹部蚀刻到该工件中，所述另外的凹部部分地或者完全地穿过该工件延伸。如果对于接触衬底单元使用具有导电区域的衬底，则该衬底有利地包含陶瓷材料、半导体材料或者塑料材料。尤其是将导电层、优选金属化部局部地施加到衬底的主面上，从而衬底在主面上具有导电区域。在接触载体单元上，半导体芯片被固定在为此设置的区域上。这可以批量地或者以批处理过程来进行。尤其是将半导体芯片焊接到接触载体单元上。然后将接触框架单元安放到接触载体单元上。在此，接触框架单元可以具有连续的接触框架或者单独的接触框架，这些接触框架逐块地安放到接触载体单元上。另外，接触载体单元可以具有连续的接触载体或者单独的接触载体。接触框架单元与接触载体单元至少局部地导电连接。接触框架单元可以粘贴、共熔接合或者焊接到接触载体单元上。有利地，接触框架单元这样安放到接触载体单元上，使得半导体芯片伸入到接触框架的分别为这些半导体芯片设置的凹部中。半导体芯片尤其是在如此程度上伸入到相应的凹部中，即这些半导体芯片与接触框架的接触元件接触。因此，可以通过将接触框架单元安放到接触载体单元上来使这些半导体芯片电接触。为了支持电连接，可以在半导体芯片与接触元件之间布置导电器件，例如导电胶或者焊接连接装置。根据所述方法的另一变型，接触框架单元和接触载体单元一体地制造。对此尤其是使用一个单个的工件，例如一块金属板。构造用于半导体芯片的凹部以及用于锚固包封的另外的凹部可以如在上述分两部分地制造接触框架单元和接触载体单元的情形中那样进行。在方法的所有描述的变型中，由接触框架单元、接触载体单元和半导体芯片构成的联合体可以嵌入到包封中，该包封尤其是包含硅。这例如可以通过浇铸或者喷铸来进行。
光电部件的有利实施方式在下面根据图1至4详细阐述。图1示出光电部件的第一实施例的示意性横截面视图， 图2示出光电部件的第二实施例的示意性俯视图，
图3示出光电部件的第三实施例的示意性横截面视图， 图4示出光电部件的第四实施例的示意性俯视图。相同或起相同作用的元件在附图中配备相同的附图标记。
具体实施例方式在图1中示出光电部件1，该光电部件具有光电半导体芯片2以及接触框架2和接触载体4。优选地，光电半导体芯片2是产生辐射的半导体芯片。接触框架3和接触载体4是单独的元件，其中接触框架3至少局部地通过导电器件10固定在接触载体4上。例如可以将接触框架3粘贴、共熔接合或者焊接到接触载体4 上。接触框架3和接触载体4包含导电材料。尤其是，接触框架3和接触载体4分别由金属板构成。接触框架3以及接触载体4分两部分构造。为此，接触框架3配备凹部7，该凹部 7将接触框架3分为两部分。同样，接触载体4具有凹部14，该凹部14将接触载体4分为两部分。接触框架3的第一部分与接触载体4的第一部分共同构成第一连接区域5。此外， 接触框架3的第二部分与接触载体4的第二部分共同构成第二连接区域6。通过其中存在电绝缘介质的凹部7和14，第一连接区域5与第二连接区域6电绝缘。在接触载体4的朝向接触框架3的一侧上构造有凹部9，光电半导体芯片2以其背侧布置在该凹部9的底面上。尤其是，光电半导体芯片2与接触载体4导电地连接。光电半导体芯片2可以焊接到接触载体4上。半导体芯片2通过这种方法与第二连接区域6无线地电连接。
光电半导体芯片2以其前侧伸入到接触框架3的凹部7中。半导体芯片2以这样的程度伸入到凹部7中，即半导体芯片2的辐射透射面与接触框架3的接触元件30接触。 在接触元件30与半导体芯片2之间布置有导电器件13，该导电器件13将接触元件30和半导体芯片2电连接。因此，光电半导体芯片2与第一连接区域5无线地电连接。凹部7的尺寸尤其被确定为使得半导体芯片2的辐射出射面未被接触框架3覆盖，从而由半导体芯片2产生的辐射可以不受阻挡地穿过凹部7以及从光电部件1中输出耦合。接触框架3的接触元件30覆盖半导体芯片2的辐射出射面的可忽略地小的部分。在外周上，半导体芯片2大部分被第一和第二连接区域5，6包围，使得从侧面发射的辐射落到第一或第二连接区域上，在凹部7的方向上反射并且可以从光电部件2输出耦
I=I ο由光电半导体芯片2、接触框架3和接触载体4构成的联合体嵌入在包封11中。 可以有利地放弃附加的壳体。包封11尤其是包含如硅的辐射可透射的电绝缘材料。接触框架3和接触载体4在其底侧具有另外的凹部8，该凹部8优选用包封材料填充。通过该凹部8，包封11可以锚固在接触框架3中和接触载体4中。另外，凹部7和9也用包封材料填充，使得半导体芯片2受到保护。此外，凹部14 也用包封材料填充。通过在凹部7和14中布置的电绝缘的包封材料，第一和第二连接区域 5，6彼此电绝缘。包封11具有被设置用于射束形成的光学结构12。从光学半导体芯片2出发，光学结构12布置在接触框架2后面。包封11具有凸弯曲的表面，使得光学结构12是凸透镜， 该凸透镜使穿过的辐射成束。图2以俯视图示出光电部件1的另一实施例。光电半导体芯片2布置在接触载体 4的为此设置的安装面上。接触载体4分两部分构造，其中接触载体4的两个部分通过凹部 14彼此分开。为了这两个部分的电绝缘，凹部14用电绝缘材料、尤其是塑料材料填充。接触载体4的两个部分具有矩形的轮廓。在接触载体4上布置有接触框架3。接触框架3也分两部分构造，其中接触框架3 的两个部分通过凹部7彼此分开。接触框架3的分配给第二连接区域6的部分以U形包围半导体芯片2。接触框架3的分配给第一连接区域5的部分如此补充该U形部分，即半导体芯片2在所有四侧上被接触框架3包围。接触框架3的该部分具有接触元件30，该接触元件30位于半导体芯片2的辐射出射面上并且使半导体芯片2与第一连接区域5无线地电连接。优选地，接触框架3以及接触载体4由一个单个的工件、尤其是一块金属板制造。在图3中示出光电部件1的一个实施例，其中接触载体4不由一个单个的工件制造。接触载体4具有衬底15，该衬底15具有两个通过凹部14彼此分开的导电区域16。衬底15优选只轻微地导电或者不导电。衬底15例如可以包含陶瓷材料、半导体材料或者塑料材料。衬底15用金属化部涂层，该金属化部被结构化为使得该金属化部具有两个彼此分开的导电区域16。在接触载体4上布置有接触框架3。该接触框架3与图1中所示的接触框架3相对应地构造，也就是说该接触框架3优选由一个单个的工件、尤其是一块金属板制造。接触框架3被如此安放在接触载体4上，即分两部分构造的接触框架3的第一部分只与接触载体4的一个导电区域16连接，而第二部分只与接触载体4的另一导电区域16连接。在其他构型方面，在图3中示出的光电部件1与在图1中示出的光电部件1相同。图4示出光电部件1的另一实施例，该光电部件的接触载体4与在图3中示出的部件1相对应地具有衬底15，该衬底15具有彼此分开的导电区域16(只能看到一个区域)。接触框架3优选由一个单个的工件、尤其是一块金属板构成。接触载体3具有凹部8，所述凹部8从背向接触载体4的第一主面延伸直至接触框架3的与该第一主面相对的主面。该凹部8适于对包封(未示出)进行锚固。除了光电半导体芯片2，光电部件1具有另一半导体芯片17。该半导体芯片17在该实施例中时保护二极管，该保护二极管的Pn结与光电半导体芯片2的pn结相比被布置为反向的。除了为光电半导体芯片2设置的接触元件30，接触框架3具有另一接触元件30， 该另一接触元件30将另一半导体芯片17的上侧与第一连接区域的接触框架3导电连接。 接触框架3在两个接触元件3之间不具有中断，从而这两个半导体芯片2，17通过接触框架 3在运行时被施加相同的电位。两个半导体芯片2, 17以其底侧布置在导电区域16的伸入到凹部7中的部分上。 导电区域16的该部分具有与半导体芯片2的矩形形状相匹配的同样为矩形的形状。这种形状在该实施例中通过对优选用来制造导电区域16的金属化部的适当结构化而比在由一大块工件制造的接触载体的情况下更容易实现。两个半导体芯片2, 17的底侧与导电区域16电连接。该导电区域16在半导体芯片2，17之间不具有中断，从而两个半导体芯片2，17通过导电区域16和第二连接区域6的与该导电区域16连接的接触框架3在运行时被施加相同的电位。因此，两个半导体芯片2，17在该实施例中在运行时是反并联的。本发明不由于根据实施例的描述而受到限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及这些特征的每种组合，这尤其是包含权利要求书中的特征的每种组合，即使当该特征或该组合本身没有明确地在权利要求书或实施例中给出时也是如此。
权利要求
1.一种光电部件(1)，具有 -光电半导体芯片(2)，-接触框架(3)， -接触载体(4)，-第一电连接区域(5)和与该第一连接区域(5)电绝缘的第二电连接区域(6)，该第一电连接区域和第二电连接区域分别包括接触框架(3)的部分和接触载体(4)的部分，其中接触框架(3)配备有凹部(7)，该凹部(7)将第一电连接区域(5)至少局部地与第二电连接区域(6)分开并且光电半导体芯片(2)伸入到该凹部(7)中，并且其中接触框架(3)用接触元件(30)构造，该接触元件(30)将接触框架(3)与光电半导体芯片(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的光电部件(1)，其中接触元(30)是第一连接区域(5)的一部分并且光电半导体芯片(2)与第一接触区域(5)无线地电连接。
3.根据前述权利要求之一所述的光电部件(1)，其中光电半导体芯片(2)布置在第二连接区域(6)的接触载体(4)上并且与接触载体(4)无线地电连接。
4.根据前述权利要求之一所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)和接触载体(4)一体地构造。
5.根据权利要求4所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)和接触载体(4)由一块金属板一体地构成。
6.根据权利要求1至3之一所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)和接触载体(4)是两个单独的元件。
7.根据权利要求6所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)布置在接触载体(4)上。
8.根据权利要求6或7所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)至少局部地粘贴、共熔接合或者焊接到接触载体(4)上。
9.根据权利要求6至8之一所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)由一块金属板构成。
10.根据权利要求6至9之一所述的光电部件(1)，其中接触载体(4)由一块金属板构成。
11.根据权利要求6至9之一所述的光电部件(1)，其中接触载体(4)具有衬底(15)， 该衬底(15)具有至少一个导电区域(16)，其中衬底(15)包含陶瓷材料、半导体材料或者塑料材料。
12.根据前述权利要求之一所述的光电部件(1)，其中接触框架(3)在朝向或背向接触载体(4)的那侧上具有另外的凹部(8)。
13.根据前述权利要求之一所述的光电部件(1)，其中由光电半导体芯片(2)、接触框架(3)和接触载体(4)构成的联合体嵌入到包封(11)中。
14.根据权利要求12和13所述的光电部件(1)，其中所述另外的凹部(8)用包封材料填充。
15.根据前述权利要求之一所述光电部件(1)具有另外的半导体芯片(17)，其中接触框架(3)具有另外的接触元件(30)，该另外的接触元件(30)与所述另外的半导体芯片(17) 连接，并且其中光电半导体芯片(2)和另外的半导体芯片(17)是串联的、并联的或者反并联的。
全文摘要
说明了一种光电部件(1)，具有光电半导体芯片(2)、接触框架(3)、接触载体(4)、第一电接触区域(5)和与该第一电连接区域(5)电绝缘的第二电连接区域(6)，该第一电连接区域和第二电连接区域分别包括接触框架(3)的部分和接触载体(4)的部分，其中接触框架(3)配备有凹部(7)，该凹部(7)将第一电连接区域(5)至少局部地与第二电连接区域(6)分开并且光电半导体芯片(2)伸入到该凹部(7)中，并且其中接触框架(3)用接触元件(30)构造，该接触元件(30)将接触框架(3)与光电半导体芯片(2)电连接。
文档编号H01L33/48GK102379040SQ201080014536
公开日2012年3月14日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年4月2日
发明者兰兴 J., 齐茨尔斯佩格 M. 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司