JP2013541208A

JP2013541208A - オプトエレクトロニクス半導体デバイス

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Publication number: JP2013541208A
Application number: JP2013529645A
Authority: JP
Inventors: シュナイダーマークス; ラムヒェンヨハン; ヴィトマンミヒャエル
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: KR20130058750A; US20130285084A1; CN105702842B; WO2012038483A2; KR20150038667A; DE102010046254A1; US9153735B2; EP2619809B1; EP2619809A2; CN105702842A; CN103210510B; JP5855108B2; KR101645303B1; WO2012038483A3; CN103210510A

Abstract

オプトエレクトロニクス半導体デバイスを提示する。これは、担体（１）と、少なくとも１つのビーム放射半導体部材（２）と、ビーム吸収層（３）とを有しており、前記担体（１）は、上側（１１）と当該上側（１１）に対向している下側（１２）とを有しており、前記ビーム放射半導体部材（２）は前記上側（１１）に配置されており、ビーム出射面（６）を有しており、当該ビーム出射面（６）を通って、前記半導体部材（２）の動作中に生成された電磁ビームの少なくとも一部が当該半導体部材（２）を離れ、前記ビーム吸収層（３）は、前記デバイス（１００）に入射する周辺光を吸収し、これによって、前記担体（１）の側と反対側にある、前記デバイス（１００）の外面（１０１）が少なくとも部分的に黒く見えるように構成されており、ここで、前記ビーム吸収層（３）は前記ビーム放射半導体部材（２）を横方向（Ｌ）において完全に包囲しており、かつ、前記ビーム放射半導体部材（２）の側面（２３）と少なくとも部分的に直接的に接触接続しており、前記ビーム出射面（６）には、前記ビーム吸収層（３）は設けられていない。

Description

オプトエレクトロニクス半導体デバイスを提示する。

解決されるべき課題は、黒く見えるオプトエレクトロニクス半導体デバイスを提供することである。

このオプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは担体を有しており、この担体は、上側と、この上側に対向している下側を有している。担体は、プリント回路基板または機械的な担体フレーム（リードフレーム）であり得る。同様に、この担体を柔軟に、例えば薄膜として構成することが可能である。この担体は、金属等の導電性材料および／または電気的絶縁性の材料、例えば熱硬化性材料および／または熱可塑性材料および／またはセラミック材料によって構成される。

上側および下側には、それぞれ、担体の外面の一部によって構成されている面が形成されている。下側のこの面は担体の外面の一部であり、担体の取り付け状態においてコンタクト担体（例えばプリント回路基板）の側を向いている。例えば、担体の上側の面は、オプトエレクトロニクス半導体デバイスを取り付けるために用いられる取り付け面である。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、少なくとも１つの、上側に配置されているビーム放射半導体部材を有している。このビーム放射半導体部材はビーム出射面を有しており、このビーム出射面を通って、半導体部材の動作中に形成された電磁ビームの一部が、半導体部材を離れる。ビーム放射半導体部材は、ビーム放射半導体チップである。例えば、半導体チップはルミネセンスダイオードチップである。ルミネセンスダイオードチップは発光ダイオードチップまたはレーザダイオードチップであり得る。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、ビーム吸収層を含んでいる。このビーム吸収層は、デバイスに入射する周辺光を吸収して、これによって担体の側とは反対側にあるデバイス外面が少なくとも部分的に黒く見えるように、構成されている。例えば、このために、ビーム吸収層内にはビーム吸収粒子またはビーム吸収繊維が入れられている。これは例えば、すす粒子または別のビーム吸収粒子である。例えば、担体の側とは反対側にあるデバイス外面は、少なくとも部分的に、このビーム吸収層自体によって構成されている。

少なくとも１つの実施形態では、ビーム吸収層はビーム放射半導体部材を横方向において完全に包囲しており、かつ、ビーム放射半導体部材の側面と、少なくとも部分的に直接的に接触接続している。「横方向」とはここでは、担体の主要延在方向に対して平行である方向を意味している。例えば、半導体デバイス外面を上から見た平面図では、この外面はビーム出射面を除いて黒く見える。

少なくとも１つの実施形態では、ビーム出射面には、ビーム吸収層は設けられていない。「設けられていない」とは、ビーム出射面がビーム吸収層によって覆われておらず、またビーム吸収層が例えば、ビーム放射半導体部材のビーム出射経路に沿って半導体部材の後方に配置されていない、ということを意味している。製造によって、ビーム吸収層の残留材料がビーム出射面上に残ってしまうくらいのことは起こりうるが、これはせいぜいビーム出射面を１０％、有利には５％覆うだけである。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは担体を含んでいる。この担体は、上側とこの上側に対向している下側とを有している。上側には少なくとも１つの、ビーム出射面を備えたビーム放射半導体部材が配置されている。このビーム出射面を通って、半導体部材の動作時に形成される電磁ビームの少なくとも一部が半導体部材を離れる。さらに、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、ビーム吸収層を有している。このビーム吸収層は、デバイスに入射する周辺光を吸収して、これによって担体の側とは反対側にあるデバイス外面が少なくとも部分的に黒く見えるように構成されている。ビーム吸収層は、ビーム放射半導体部材を横方向で完全に包囲し、かつ、ビーム放射半導体部材の側面と少なくとも部分的に直接的に接触接続している。さらに、ビーム出射面には、ビーム吸収層は設けられていない。

ここに記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスは、ビーム出射面とデバイス外面の残り部分との間の高い輝度コントラストを特徴としており、従って、例えばディスプレイ装置における使用に対して特に良好に適している。さらに、例えばデバイス内に組み込まれている光学系による、デバイスのビーム放射半導体部材方向への、ノイズとなる電磁ビーム後方反射が回避される。

少なくとも１つの実施形態では、半導体デバイスの外面は、少なくとも部分的に、ビーム吸収層の外面によって構成される。このビーム吸収層は、半導体デバイスを外側で制限し、殊に、ケーシングのキャビティ内には配置されておらず、殊に自身でケーシングの一部を形成する。この場合には、ビーム吸収層の側面は、担体の側面と面一になるように形成されている。この場合にはビーム吸収層は、担体の側とは反対側の半導体デバイス表面も形成し得る。

少なくとも１つの実施形態では、ビーム吸収層は注封コンパウンドである。これは、半導体デバイスの側面を少なくとも部分的に形状接続によって包囲する。「形状接続」とは、このコンテキストでは、ビーム吸収層と半導体部材側面との間に、間隙も中断箇所も形成されない、ということを意味する。有利には、ビーム吸収層とこの側面は直接的に相互に接触接続されている。例えば、ビーム吸収層は半導体部材の注封と、これに続く硬化によって担体上に被着される。「少なくとも部分的」とは、本願では次のことを意味している。すなわち、ビーム吸収層が半導体部材の側面を、ある程度の充填レベルまで形状接続で包囲することを意味している。これによって、半導体部材自体の側面を、ビーム吸収層によって完全に覆うことが可能になる。すなわち、半導体部材の側面は完全にまたは所定の高さまで、部分的に、ビーム吸収層によって覆われる。

少なくとも１つの実施形態では、垂直方向においてビーム吸収層は半導体部材を超えない。「垂直方向」とはここで、横方向に対して垂直の方向を意味する。例えば、ビーム吸収層は横方向において、半導体部材のビーム出射面と同一平面を成す。例えばこの場合には、半導体部材の外面は、担体の側とは反対側にあるビーム吸収層の外面と半導体部材のビーム出射面によって形成される。例えば、ビーム放射半導体部材は、ビーム放射半導体チップと、その主放射方向においてこの半導体チップの後方に配置されている変換部材とによって形成されている。この変換部材は、ビーム放射半導体チップによって放射された電磁ビームを少なくとも部分的に、別の波長領域を有する電磁ビームに変換するために用いられる。この場合には、ビーム出射面は、担体の側とは反対側にある変換部材外面によって構成される。

少なくとも１つの実施形態では、垂直方向において、担体とビーム吸収層との間に、ビーム反射層が配置されている。このビーム反射層は、半導体部材の側面を部分的に覆っている。「ビーム反射」とはここで殊に、ビーム反射層が少なくとも８０％、有利には９０％超で、自身に入射する光を反射することを意味している。例えば、ビーム反射層の外部観察者には、ビーム反射層は白く見える。例えば、このためには、ビーム反射層内には、ビーム反射粒子が入れられている。このビーム反射粒子は例えば、材料ＴｉＯ_２、ＢａＳｏ_４、ＺｎＯまたはＡｌ_ｘＯ_ｙのうちの少なくとも１つによって形成されている、または上述した材料の少なくとも１つを含んでいる。有利には、半導体デバイス外面の平面図では、この反射層は完全にビーム吸収層によって覆われている。換言すれば、外部観察者には、ビーム反射層は半導体デバイス外面の平面図において、もはや識別されない、および／または見知されない。有利には、半導体部材内で生成され、側面を介して出射した電磁ビームは、少なくとも部分的にこのビーム反射層によって半導体部材内に後方反射され、例えばビーム出射面の方向に偏向される。従って、半導体部材内で生成された電磁ビームのできるだけ多くの部分がビーム出射面の方向に反射され、半導体デバイスから、半導体部材のビーム出射面を介して取り出される。換言すれば、ビーム反射層の反射性特性は、半導体デバイス内のビーム吸収層のコントラスト形成特性と組み合わされ、これによって、一方ではできるだけ多くの電磁ビームがデバイスから取り出され、他方ではコントラストが高められる。

少なくとも１つの実施形態では、半導体デバイスから放射される電磁ビーム全体の少なくとも２０％が側面を通って半導体部材から出射し、ビーム反射層によって少なくとも部分的に反射される。すなわち、半導体部材はいわゆるバルク放射体であり、ここから、自身によって形成された電磁ビームは、担体の側とは反対側の自身の主表面を介してだけでなく、付加的に少なくとも部分的に自身の側面を介して出射する。驚くべきことに、半導体部材が同様に自身の側面を介して電磁ビームを放射するのにもかかわらず、本願に記載されているビーム反射層を用いて、ビーム取り出し効率が特に効果的に高められることが判明した。「ビーム取り出し効率」とは、ここでは、半導体デバイスから、自身のビーム出射面を介して取り出される照明エネルギーと、一次的に半導体デバイス内で形成される照明エネルギーとの比である。

少なくとも１つの実施形態では、担体の側とは反対側にあるビーム吸収層外面に、および／またはビーム出射面に、少なくとも部分的にビーム透過層が被着される。「ビーム透過」とはここで、このコンテキストにおいて、この層が少なくとも８０％、有利には９０％超で、出射電磁ビームに対して透過性であることを意味している。この場合には、半導体デバイスの外面は少なくとも部分的に、担体の側とは反対側のビーム透過層外面によって形成される。半導体デバイス外面の平面図では、外側からは例えば、半導体部材のビーム吸収層および／またはビーム出射面だけが見て取れる。換言すれば、ビーム透過層の外面は外部観察者には、その下にビーム吸収層があるので、少なくとも部分的に黒く見える。例えば、ビーム透過層はシリコーンによって形成されている。これは少なくとも部分的に、酸化されている（透化とも称される）。例えばビーム透過層の外面は少なくとも部分的に酸化されている。有利には、ビーム透過層のこの少なくとも部分的な酸化によって、ビーム透過層外面の粘性が低減される。例えば、このようにして、不所望の外部粒子、例えば埃粒子が、ビーム透過層の外面に接着し続けるおよび／またはくっついたままであることが回避される。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスの担体は少なくとも１つの接続箇所を有している。例えばこの接続箇所は部分的に、担体上側にある面を構成する。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、少なくとも１つの、担体の少なくとも１つの接続箇所上に配置されている層開口部を含んでいる。この層開口部はビーム吸収層を貫通し、担体の側とは反対側のビーム吸収層上側から、担体下側の方向へと延在している。例えばこの層開口部は、少なくとも１つの側面を有している。この開口部の少なくとも１つの側面は、少なくとも部分的にビーム吸収層によって形成されている。「上に」とはこのコンテキストにおいて、接続箇所と層開口部とが垂直方向において少なくとも部分的に重なっていることを意味している。接続箇所が層開口部と重なっている箇所では、接続箇所には少なくとも部分的に、ビーム吸収層の材料は設けられていない。例えば、この接続箇所はビーム吸収層内の層開口部を介して外部から電気的に接触接続可能である。

少なくとも１つの実施形態では、層開口部は横方向において、半導体部材と間隔を空けて配置されている。すなわち、層開口部は半導体部材の側方に配置されており、例えば、横方向に対して垂直にまたは実質的に垂直に延在している。

少なくとも１つの実施形態では、層開口部内に少なくとも部分的に導電性材料が配置されている。この導電性材料は例えば、金属または導電性接着剤によって形成されている。例えば、層開口部には導電性材料が完全に充填される。

少なくとも１つの実施形態では、導電性材料は少なくとも部分的に、担体の側とは反対側にあるデバイス外面に配置されている。例えば、担体の側とは反対側にあるにビーム吸収層外面自体が、少なくとも部分的にデバイス外面を構成する場合、導電性材料をビーム吸収層外面に少なくとも部分的に配置することができ、この箇所でビーム吸収層と直接的に接触接続する。相応のことが、担体の側とは反対側にあるビーム透過層外面が少なくとも部分的にデバイス外面を形成する場合に当てはまる。

少なくとも１つの実施形態では、導電性材料は接続箇所を半導体部材と導電性接続する。すなわち、導電性材料は半導体部材を層開口部と接続し、導電性材料はこの場合には横方向において、半導体デバイスと層開口部との間で、少なくとも部分的にデバイス外面上に延在する。

少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つの導電性接続が、この接続箇所と担体上側の別の接続箇所との間に、上側に対向している担体下側のコンタクト面によって、ビアを用いて形成されている。この場合にはビアは担体を通り、側方で担体によって覆われている。担体下側のコンタク面によって、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、例えば表面実装技術（ＳＭＴとも称される）を用いて取り付け可能である。

少なくとも１つの実施形態では、層開口部は、付加的にビーム反射層および／またはビーム透過層を貫通する。この場合には、層開口部の少なくとも１つの側面は、付加的に部分的に、ビーム吸収層またはビーム反射層によって構成される。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、少なくとも２つの、担体上側に横方向で並列に配置されているビーム放射半導体部材を含んでいる。ここで少なくとも２つのビーム放射半導体部材は、異なる色の光を放出する。例えば、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、青色の光を放射する１つのビーム放射半導体部材と、黄色の光を放射する１つのビーム放射半導体部材を含んでいる。同様に、オプトエレクトロニクス半導体デバイスに課せられる照明要求に応じて、異なる色の光を出射するビーム放射半導体デバイスの任意の別の組み合わせが可能である。有利には、異なる色で発光する半導体デバイスは相互に種々の配置で、省スペースかつコンパクトに、１つの共通の担体上に配置される。

少なくとも１つの実施形態では、半導体部材のボンディングワイヤーコンタクトが少なくとも部分的に、ビーム吸収層によって覆われる。このボンディングワイヤーコンタクトは、接続箇所を半導体部材と、例えばボンディングワイヤーによって電気的に接続する。例えば、ボンディングワイヤーコンタクトは、完全にビーム吸収層によって覆われる。換言すれば、この場合には、ボンディングワイヤーコンタクトは完全にビーム吸収層内に延在している。この場合には、ボンディングワイヤーコンタクトのボンディングワイヤーは、半導体部材から突出しない。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは少なくとも１つの電子部品を含んでいる。この電子部品は、担体上側に配置されておりかつ完全にビーム吸収層によって覆われている。換言すれば、半導体デバイス外面の平面図において、外部観察者はこの電子部品を識別することはできない。例えば、電子部品は、半導体部材と同じ様式で電気的に接触接続されている。すなわち、電子部品は同様に、ボンディングワイヤーコンタクトを介しておよび／または、内部に少なくとも部分的に導電性材料が配置されているビーム吸収層内に設けられている層開口部を介して、接触接続される。例えば、この電子部品は、静電気帯電による損傷に対する保護回路（静電気放電保護回路とも称される）を含んでいる、またはこのような保護回路である。

少なくとも１つの実施形態では、導電性材料は部分的に、直接的にビーム吸収層に当接している。例えば、導電性材料はこの場合には部分的に、担体の側とは反対側にあるビーム吸収層外面に延在しており、これを当該箇所で部分的に覆っている。ここで殊に、導電性材料をビーム透過性材料、例えばＴＣＯ（透明導電酸化物）で構成することが可能である。ビーム透過性材料としてはここで殊に、ＩＴＯまたはＺＮＯが考えられる。導電性材料のためにビーム透過性材料を使用することによって、ビーム吸収層のビーム吸収作用が低減されることはない。

少なくとも１つの実施形態では導電性材料はビーム透過性、殊に透けて見えかつ透明である。

以下では、本願発明に記載されたオプトエレクトロニクス半導体デバイスを実施例および実施例に属する図面に基づいて説明する。

本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスの実施例の概略図

実施例および図面では、同じまたは同様の作用を有する構成部分には同じ参照符号が付与されている。示されている素子は縮尺通りではなく、むしろ個々の素子はより良い理解のために異なる大きさで示されている。

図１Ａは、概略的な断面図で、本願に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の実施例を示している。半導体デバイス１００の担体１は、上側１１と、この上側１１に対向している下側１２とを有している。例えば担体１は、プラスチック材料および／またはセラミック材料によって形成されている。さらに、担体１は、接続箇所１３を自身の上側１１に有している。横方向Ｌにおいて接続箇所１３の隣に配置されている、担体１の接続箇所２Ａ上には、列の形で、横切る方向Ｌ１（図１Ｂおよび１Ｃを参照）において、複数のビーム出射半導体部材２が、半導体部材２のそれぞれ対向している２つの主表面のうちの１つで、被着されている。横切る方向Ｌ１はここで、担体１の主要延在方向に対して並行しており、横方向Ｌを横切って延在している。各ビーム放射半導体部材２は、ボンディングワイヤーコンタクト９を用いて、ビーム放射半導体部材２に割り当てられている接続箇所１３と電気的に接触接続されている。さらに担体１は、自身の下側１２に、横方向Ｌで並列に配置されているコンタクト面１４Ａと１４Ｂを有している。これらのコンタクト面１４Ａ、１４Ｂと、担体１の上側１１にある接続箇所１３、２Ａとの間の導電性接続は、ビア１５によって形成されている。換言すれば、ビア１５は、担体１の上側１１から、担体１の下側１２の方向へ貫通して延在している。

ここでこのコンタクト面１４Ａは自身にそれぞれ割り当てられている接続箇所１３との電気的な接触接続のために用いられ、コンタクト面１４Ｂは自身にそれぞれ割り当てられている接続箇所２Ａの電気的な接触接続のために用いられる。担体１が、自身のコンタクト面１４Ａおよび１４Ｂでコンタクト担体上に被着されている場合、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００は、コンタクト面１４Ａ、１４Ｂを介して電気的に接触接続される。このオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００は、この場合には表面実装可能である。

さらに、各ビーム放射半導体部材２はビーム出射面６を有しており、このビーム出射面を通って、ビーム放射半導体部材２の動作中に生成された電磁ビームの少なくとも一部が半導体部材２を離れる。ビーム出射面６は、担体１の側とは反対側にある、ビーム放射半導体部材２の主表面である。ビーム放射半導体部材２の側面２３は、２つの主表面を相互に接続し、２つの主表面に対して横切る方向で、または実質的に横切る方向で延在している。

さらに、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００は、ビーム吸収層３を有している。このビーム吸収層３は、半導体部材２の側面２３を完全にかつ形状接続的に覆う。ここで、ビーム吸収層３は、注封コンパウンドである。これは例えば、半導体部材２の注封によって、担体１の上側１１の面１１Ａに被着されている。ここでビーム出射面６には、ビーム吸収層３は設けられていない。ここでこのビーム吸収層３は、ビーム放射半導体部材２を横方向Ｌで完全に包囲している。ビーム吸収層３は、マトリクス材料で形成される。この中には、ビーム吸収粒子、例えばすす粒子が入れられる。従ってビーム吸収層は黒く見える。例えば、マトリクス材料は、シリコーン、エポキシドまたはシリコーンとエポキシドの混合物である。

さらに、ビーム吸収層３は、半導体部材２を垂直方向Ｖにおいて超えない。換言すれば、ビーム吸収層３は、横方向Ｌで、半導体部材２のビーム出射面６と同一平面を成している。

担体１の側とは反対側にある、ビーム吸収層３の外面３１とビーム出射面６は、完全に、ビーム透過層４によって覆われている。例えばビーム透過層４は、シリコーン、エポキシド、またはシリコーンとエポキシドの混合物等のマトリクス材料によって形成されている。オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の外面１０１は完全に、担体１の側とは反対側にある、ビーム透過層４の外面３３によって形成されている。

さらに、図１Ａから、ボンディングワイヤーコンタクト９が完全にビーム吸収層３およびビーム透過層４内に延在していることが見て取れる。換言すれば、ボンディングワイヤーコンタクト９は、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００から突出していない。従ってこのような半導体デバイス１００は、特にコンパクトにかつ容易に操作可能である。

図１Ｂは、半導体デバイス１００の外面１０１の概略的な平面図で、図１Ａに示されている半導体デバイス１００を示している。３つのビーム放射半導体部材２が見て取れる。これらはここで１つの列に配置されている。各ビーム放射性半導体部材２は、異なる色の光を放射する。例えば、１つのビーム放射半導体部材２は赤色の光を放射し、１つのビーム放射半導体部材２は緑色の光を放射し、さらなるビーム放射性半導体部材２は青色の光を放射する。

図１Ｃは、図１Ａおよび図１Ｂに示された半導体デバイス１００の概略的な回路図を示している。個々のビーム放射半導体部材２がそれぞれ別個に接触接続されており、自身に割り当てられた接続箇所１３を介して別個に駆動制御されることが見て取れる。換言すれば、各ビーム放射半導体部材２内には、残りのビーム放射半導体部材２とは別個に、それぞれ所定のレベルの電流および／または動作電圧が印加される。

図１Ｄは、概略的な斜視図で、図１Ａ〜１Ｃに記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００を示している。同様に、担体１と、担体１の上側１１の面１１Ａに被着されているビーム吸収層３とが見てとれる。さらに、図１Ｄから、ビーム透過層４が見て取れる。このビーム透過層４は完全に、ビーム吸収層３の外面３１および半導体デバイス２のビーム出射面６を覆っている。

図２Ａ〜図２Ｅは、概略図で、ここに記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の別の実施例を示している。

図２Ａは、概略的な断面図で、ここに示されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００のさらなる実施例を示している。図１Ａ〜１Ｄに示されているようなボンディングワイヤーコンタクト９は、図２Ａ〜２Ｅに示されている実施例では省かれている。その代わりに、ビーム放射半導体部材２の接触接続は以下のように行われる：
垂直方向Ｖにおいて、担体１の接続箇所１３上にそれぞれ１つの層開口部３２が配置されている。この層開口部は、担体１の側とは反対側の、ビーム透過層４の外面３３から、担体１の下側１２の方向において完全に、ビーム透過層４も、ビーム吸収層３も通って延在する。

ここで層開口部３２はそれぞれ横方向Ｌにおいて、自身に割り当てられているビーム放射半導体部材２に対して間隔をあけて配置されている。各層開口部３２内には、導電性の材料７が配置されている。これは層開口部３２を完全に満たしている。ここで、導電性材料７は、層開口部３２から、半導体デバイス１００の外面１０１上で、各層開口部３２に割り当てられている半導体部材２の方向において延在している。導電性材料７は、ビーム放射半導体部材２を、ビーム透過層４内に垂直方向Ｖで半導体部材２のコンタクト面２Ｂを介して埋設されているさらなる層開口部３２Ａを介して電気的に接触接続する。換言すれば、導電性材料７は接続箇所１３を、自身に割り当てられている半導体部材２と導電性に接触接続する。ここで導電性材料７は、横方向Ｌにおいて、接続箇所１３と、自身に割り当てられているビーム放射半導体部材２との間で、直接的にかつ連続して、外面１０１上に配置されている。有利には、ここに記載されている半導体部材２の接触接続によって、横方向Ｌにおいて隣接して配置されている半導体部材２の最小間隔が実現される。これによってコンパクトかつ省スペースのオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００が実現される。

図２Ｂには、外面１０１の概略的な平面図で、図２Ａに示されている半導体デバイス１００が示されている。半導体デバイス１００は、全部で４つのビーム放射半導体部材２を含んでいる。さらに図２Ｂから、半導体部材２が２×２のマトリクスの形態で、すなわち複数の列と複数の行の形態で配置されており、ここでは緑色の光を放射する２つの半導体部材２と、赤色の光を放射する１つの半導体部材２と、青色の光を放射する１つの半導体部材とを有していることが見て取れる。ここで、緑色の光を放射する２つの半導体部材２は、相互に対角線状に位置している（ベイヤー配列とも称される）。同様に、半導体部材２の任意の別の配列も可能である。図１Ａ〜１Ｄに示されているように、線形の配列または三角形の配列（これが３つの半導体部材２である場合）が可能である。同様に、ここに記載されている全ての実施形態において、全てが同じ色を放射する複数の半導体部材２を使用することができる。

図２Ｃと２Ｄは、図２Ａおよび２Ｂに示されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の２つの異なる概略的な回路図を示している。半導体デバイス１００が、唯一のコンタクト面１４Ｂと、それぞれ１つの半導体部材２に割り当てられている、ここでは全部で４つのコンタクト面１４Ａとを有していることが見て取れる。換言すれば、唯一のコンタクト面１４Ｂは第１の電気的なコンタクトを全てのビーム放射半導体部材２に対して形成し、４つのコンタクト面１４Ａはビーム放射半導体部材２に対してそれぞれ別の電気的なコンタクトを形成している。ここで図２Ｃでは、これらのコンタクト面１４Ｂは、これらが外部の電気的な接触接続のもとで１つの共通のカソードを形成するように接続されており、図２Ｄでは、これらのコンタクト面１４Ｂは、外部の接触接続のもとで、全てのビーム放射半導体部材２に対して１つの共通のアノードを形成するように接続されている。すなわち、図１Ａ〜１Ｄに示された半導体デバイス１００とは異なり、このビーム放射半導体部材２は、アノードまたはカソードの形態である共通のコンタクト面１４Ｂを介して、全てが共通して電気的に接触接続され、駆動制御可能である。図２Ｅは、概略的な斜視平面図で、図２Ａ〜２Ｄに示されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００を示している。ここでも、マトリクス状に配置されたオプトエレクトロニクス半導体部材２が見てとれる。これらは、それぞれ導電性材料７を介して導電性に接触接続されている。

図３Ａ〜３Ｄには、概略的な図面で、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００のさらなる実施例が示されている。

図３Ａは、概略的な断面図で、どのように担体１の上側１１の面１１Ａにオプトエレクトロニクス半導体部材２が被着されているのかを示している。ここではオプトエレクトロニクス半導体部材２は、ビーム放射半導体チップ２６によって形成されている。ここでは、担体１の側とは反対側にあるビーム放射半導体チップ２６の外面に、変換部材２５が被着されている。この変換部材２５は、ビーム放射半導体チップ２６によって放射された電磁ビームを、別の波長領域にある電磁ビームに少なくとも部分的に変換するために用いられる。ビーム放射半導体部材２の側面２３はビーム放射半導体チップ２６の側面と変換部材２５の側面によって構成されている。従って半導体部材２のビーム出射面６は、担体１の側とは反対側にある、変換部材２５の外面である。

図１Ａ〜１Ｄに示されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００とは異なり、ビーム透過層４が省かれている。換言すれば、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の外面１０１は、完全に、ビーム吸収層３の外面３１とビーム出射面６によって形成されている。ビーム吸収層３は垂直方向Ｖにおいて半導体部材２を超えず、横方向Ｌにおいて、半導体部材２のビーム出射面６と同一平面を成している。さらに、ボンディングワイヤーコンタクト９が完全にビーム吸収層３内に延在しており、ビーム吸収層３によって包囲されている。

図３Ｂでは、横方向Ｌに沿った別の概略的な断面図で、図３Ａに示されたオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００が示されている。電子部品２０が上側１１の面１１Ａに被着されており、電気的に別のボンディングワイヤーコンタクト９１によって、ビーム放射半導体チップ２６と例えば逆並列に結線されていることが見て取れる。ここで、電子部品２０並びにこの別のボンディングワイヤーコンタクト９１は完全にビーム吸収層３によって覆われている。換言すれば、電子部品２０は、外部からもはや識別されない。

図３Ｃは、面１２Ａを下から見た図で、コンタクト面１４Ａおよび１４Ｂを備えている、図３Ａおよび３Ｂに記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００を示している。

さらに、図３Ｄでは、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の外面１０１の概略的な平面図で、ビーム出射面６を除いて、外面１０１の残りが黒く見えることが見て取れる。換言すれば、この場合には、半導体デバイス１００の外面１０１は、変換部材２５の箇所でのみカラーである。なぜなら、変換部材２５は、周辺光の照射時に有色光を再反射することができるからである。

図４Ａおよび図４Ｂにおいて、概略的な図面において、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイス１００の別の実施例が示されている。

ここで、図４Ａから、半導体デバイス１００の外面１０１のここに示された概略的な平面図において、外面１０１が、ビーム吸収層３の外面３１とビーム放射半導体部材２のビーム出射面６によって形成されていることが見て取れる。ここでビーム出射面６は同様に、担体１の側とは反対側の、変換部材２５の外面によって形成されている。しかし、これまでに示した実施例とは異なり、ボンディングワイヤーコンタクト９またはビーム放射半導体部材２に割り当てられている１つの層開口部３２の代わりに、ビーム放射半導体部材２は、ビーム吸収層３内に埋設されている、２つのさらなる層開口部３２Ａを用いて電気的に接触接続されている。電気的な接触接続のために、ビーム放射半導体部材２は２つのコンタクト面２Ｂを有している。これらのコンタクト面の上に、２つのさらなる層開口部３２Ａが変換部材２５内に設けられている。さらに導電性接続が、それぞれ、層開口部３２とこの層開口部３２に割り当てられているさらなる層開口部３２Ａとの間で、導電性材料７によって形成されている。ビーム放射半導体部材２の接触接続は、上述した違いを除いて、図２Ａ〜２Ｅに示された実施例と同様に延在している。

図４Ｂから、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１００のここに示された概略的な断面図において、垂直方向Ｖにおいて、ビーム吸収層３と担体１との間に、ビーム反射層５が配置されていることが見て取れる。ビーム反射層５は、半導体部材２の側面２３を部分的に覆っている。側面２３の、ビーム反射層５によって覆われていない箇所は、ビーム吸収層３によって覆われている。ここでは、ビーム放射半導体部材２によって放射される電磁ビーム全体の少なくとも２０％が側面２３を通って、ビーム放射半導体部材２から出射し、ビーム反射層５によって少なくとも部分的に、半導体部材２内に後方反射され、例えば、ビーム出射面６の方向に偏向される。換言すれば、図４Ａおよび４Ｂに示されている半導体部品２は、バルク放射体である。

本願発明は、実施例に基づく説明によって制限されない。むしろ、本願発明は新たな特徴並びに特徴の各組み合わせを含んでいる。これは殊に、これらの特徴またはこれらの組み合わせ自体が明確に特許請求の範囲または実施例内に示されていなくても、特許請求の範囲における特徴の各組み合わせを含んでいる。

この特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２０１００４６２５４．３号の優先権を主張し、この文献の開示内容はこれによって本願発明に参照として取り入れられている。

Claims

オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）であって、
担体（１）と、少なくとも１つのビーム放射半導体部材（２）と、ビーム吸収層（３）とを有しており、
・前記担体（１）は、上側（１１）と当該上側（１１）に対向している下側（１２）とを有しており、
・前記ビーム放射半導体部材（２）は前記上側（１１）に配置されており、ビーム出射面（６）を有しており、前記半導体部材（２）の動作中に生成された電磁ビームの少なくとも一部が当該ビーム出射面（６）を通って当該半導体部材（２）を離れ、
・前記ビーム吸収層（３）は、前記デバイス（１００）に入射する周辺光を吸収するように構成されており、これによって、前記担体（１）の側と反対側にある、前記デバイス（１００）の外面（１０１）が少なくとも部分的に黒く見え、
ここで、
・前記ビーム吸収層（３）は前記ビーム放射半導体部材（２）を横方向（Ｌ）において完全に包囲しており、かつ、前記ビーム放射半導体部材（２）の側面（２３）と少なくとも部分的に直接的に接触接続しており、
・前記ビーム出射面（６）には、前記ビーム吸収層（３）は設けられていない、
ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記半導体デバイスの前記外面（１０１）は少なくとも部分的に、前記ビーム吸収層（３）の外面（３１）によって形成されている、請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記ビーム吸収層（３）は注封コンパウンドであり、当該注封コンパウンドは前記半導体部材（２）の前記側面（２３）を少なくとも部分的に形状接続によって包囲している、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記ビーム吸収層（３）は、垂直方向（Ｖ）において前記半導体部材（２）を超えない、請求項１から３までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
垂直方向（Ｖ）において、前記担体（１）と前記ビーム吸収層（３）との間にビーム反射層（５）が配置されており、当該ビーム反射層（５）は前記半導体部材（２）の前記側面を部分的に覆っている、請求項１から４までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記半導体部材（２）から放射される電磁ビーム全体のうちの少なくとも２０％が前記側面（２３）を通って前記半導体部材（２）から出射し、かつ、ビーム反射層（５）によって少なくとも部分的に反射される、請求項１から５までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記担体（１）の側とは反対側にある、前記ビーム吸収層（３）の外面（３１）上に、および／または、前記ビーム出射面（６）上に、少なくとも部分的にビーム透過層（４）が被着されている、請求項１から６までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
・前記担体（１）の少なくとも１つの接続箇所（１３）上に配置されている少なくとも１つの層開口部（３２）を有しており、当該層開口部（３２）は前記ビーム吸収層（３）を貫通し、かつ、前記担体（１）の側とは反対側にある、前記ビーム吸収層（３）の上側（３１）から、前記担体（１）の下側（１２）の方向へと延在しており、ここで
・前記層開口部（３２）は横方向（Ｌ）において、前記半導体部材（２）と間隔をあけて配置されており、
・前記層開口部（３２）内には少なくとも部分的に導電性材料（７）が配置されており、
・前記導電性材料（７）は少なくとも部分的に、前記担体（１）の側とは反対側の、前記デバイス（１００）の前記外面（１０１）上に配置されており、
・前記導電性材料（７）は前記接続箇所（１３）と、前記半導体部材（２）とを導電性接続する、請求項１から７までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記接続箇所（１３）と前記担体（１）の上側に設けられているさらなる接続箇所（２Ａ）との間の少なくとも１つの導電性接続は、前記上側（１１）に対向している、前記担体（１）の下側（１２）に設けられているコンタクト面（１４Ａ、１４Ｂ）によって、ビア（１５）を用いて形成されている、請求項１から８までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記層開口部（３２）は付加的に前記ビーム反射層（５）および／または前記ビーム透過層（４）を貫通している、請求項１から９までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記担体（１）の上側（１１）において横方向（Ｌ）で並列に配置されている少なくとも２つのビーム放射半導体部材（２）を有しており、ここで当該ビーム放射半導体部材（２）の少なくとも２つは異なる色の光を放射する、請求項１から１０までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記半導体部材（２）のボンディングワイヤーコンタクト（９）は、少なくとも部分的に、前記ビーム吸収層（３）によって覆われている、請求項１から１１までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記担体（１）の上側（１１）に配置されておりかつ完全に前記ビーム吸収層（３）によって覆われている、少なくとも１つの電子部品（２０）を有している、請求項１から１２までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記導電性材料（７）は部分的に直に前記ビーム吸収層（３）と接している、請求項１から１３までのいずれか一項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。
前記導電性材料（７）はビーム透過性であり、殊に透けて見え、かつ、透明である、請求項１４記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１００）。