DE102004059233A1 - Production of an optical structure comprises encasing a semiconductor component with an optically transparent material which is opaque to a high energy beam and irradiating each region of the sleeve produced with high energy radiation - Google Patents

Production of an optical structure comprises encasing a semiconductor component with an optically transparent material which is opaque to a high energy beam and irradiating each region of the sleeve produced with high energy radiation Download PDF

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Abstract

Production of an optical structure comprises encasing a semiconductor component (1) with an optically transparent material which is opaque to a high energy beam and irradiating each region of the sleeve (6) produced with high energy radiation. An independent claim is also included for an encased semiconductor component.

Description

Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines HalbleiterbauelementsSemiconductor device and method for producing an optical structure of defined optical permeable Areas and defined opaque areas in an enclosure of a Semiconductor device

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement mit optisch aktiven Strukturen bzw. mit Lichtleiterbahnen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements, welches optisch aktive Strukturen aufweist.The The present invention relates to a semiconductor device, in particular a semiconductor device with optically active structures or with Light traces. The present invention further relates a method for producing an optical structure defined from optically permeable Areas and defined opaque areas in an enclosure of a Semiconductor device having optically active structures.

Bisher wurden optisch durchlässige bzw. transparente Strukturen oder Leiterbahnen derartig auf Halbleiterchips vorgesehen, dass beim Herstellen des Gehäuses, welches das Halbleiterelement umhüllt und aus einem optisch undurchlässigen Material hergestellt wird, Öffnungen entsprechend an denjenigen Bereichen ausgespart wurden, an welchen die optisch aktiven Elemente auf dem Halbleiterchip vorgesehen sind.So far were optically permeable or transparent structures or conductor tracks on such semiconductor chips provided that in the manufacture of the housing, which surrounds the semiconductor element and from an optically opaque Material is manufactured, openings were left corresponding to those areas at which the optically active elements are provided on the semiconductor chip.

Anschließend wurden diese Aussparungen dann mit einem optisch klaren Material verfüllt. Dies hatte jedoch den Nachteil, dass zum Erzeugen der Öffnungen bzw. Aussparungen in dem zu formenden Gehäuse spezielle Stempel in dem hierfür verwendeten Moldtool eingebracht werden mussten, die während des Moldvorgangs auf die optisch aktive bzw. sensitive Struktur des Halbleiterchips drücken. Es bedurfte somit speziell angefertigter Moldtools mit entsprechendem Stempel für jedes spe zielle Halbleiterbauelement, was ein solches Verfahren aufwendig und kostenintensiv macht.Subsequently were These recesses then filled with an optically clear material. This had However, the disadvantage that for generating the openings or recesses in the housing to be molded special stamp in the case Moldtool used during the Mold process on the optically active or sensitive structure of Press semiconductor chips. It therefore needed specially made Moldtools with appropriate Stamp for every special semiconductor device, what such a method expensive and expensive.

Weiterhin ist bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen von optisch transparenten bzw. durchlässigen Strukturen in einem Halbleiterbauelement ein zusätzlicher Verfahrensschritt notwendig, um die Aussparungen mit einem weiteren optisch durchlässigen Material aufzufüllen, was mit zusätzlichem Zeit- und Kostenaufwand bei der Herstellung verbunden ist und darüber hinaus auch zu zusätzlichen Grenzschichten im Gehäuse bzw. in der Umhüllung des Halbleiterchips und den damit verbundenen Problemen, z. B. bezüglich der Haftung der unterschiedlichen Materialen aneinander, führt.Farther is in the above-described method for producing optical transparent or permeable Structures in a semiconductor device an additional process step necessary to make the recesses with another optically permeable material replenish, what with additional Time and cost associated with manufacturing and beyond also to additional Boundary layers in the housing or in the envelope of the semiconductor chip and the problems associated therewith, e.g. B. with respect to the Adherence of the different materials to each other leads.

Außerdem ist bei diesem Verfahren nachteilig, dass durch die Verwendung des Stempels, der auf die empfindliche optisch aktive Struktur des Halbleiterchips drückt, Beschädigungen desselben auftreten können.Besides that is disadvantageous in this method that by the use of the stamp, on the sensitive optically active structure of the semiconductor chip suppressed, damage can occur.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen von definierten optisch durchlässigen Bereichen in der Umhüllung eines Halbleiterbauelements, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist, sieht vor, dass ein Gehäuse bzw. eine Umhüllung für den Halbleiterchip zunächst durchgehend aus einem opaken Material hergestellt wird, d. h. ohne Aussparungen von optisch durchlässigen Bereichen. Den auf dem Halbleiterchip vorgesehenen optisch aktiven Elementen entsprechende Öffnungen in dem opaken Material des Gehäuses werden in einem weiteren Verfahrensschritt durch Entfernen des Gehäusematerials an entsprechenden Bereichen oberhalb der optisch aktiven Elemente z. B. durch Bohren, Lasern oder andere Verfahren gefertigt.One another method for producing defined optically transmissive areas in the serving a semiconductor device, which is known from the prior art is, that provides a housing or an envelope for the Semiconductor chip first is made entirely of an opaque material, d. H. without Recesses of optically permeable Areas. The provided on the semiconductor chip optically active Elements corresponding openings in the opaque material of the housing be in a further process step by removing the housing material at corresponding areas above the optically active elements z. B. made by drilling, lasers or other methods.

Hierbei ist wiederum – wie bereits im ersten beschriebenen Verfahren, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist – nachteilig, dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt zum anschließenden Füllen der Öffnungen mit einem optisch durchlässigen Material, was die bereits erwähnten Probleme nach sich zieht, notwendig ist.in this connection is again - like already in the first described method, which from the state of Technology is known - disadvantageous that an additional Process step to the subsequent Filling the openings with an optically permeable Material, what the already mentioned Problems, is necessary.

Auch das Anfertigen der Öffnungen in dem durchgehend hergestellten Gehäuse ist ein weiterer aufwendiger Prozessschritt. Wie bei dem ersten oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen von definierten optisch durchlässigen Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements kann es auch bei der zweiten beschriebenen Methode während des Materialabtrags, z. B. mittels Bohren, zu Beschädigungen des Halbleiterchips kommen.Also making the openings in the continuously produced housing is a more complex Process step. As in the first method described above for producing defined optically transmissive regions in an enclosure of a Semiconductor device may also be described in the second Method during the material removal, z. B. by drilling, damage of the semiconductor chip.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definier- ten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements zu schaffen, welches mit einer geringeren Anzahl von Verfahrensschritten und somit zeit- und kostengünstig durchgeführt werden kann und außerdem eine bessere Qualität der fertigen Halbleiterbauelemente sicherstellt, indem Beschädigungen der optischen Elemente bzw. des Halbleiterbauelements vermieden werden und ein entsprechend hergestelltes Halbleiterbauelement bereitzustellen.Therefore It is the object of the present invention to provide a method for Producing an optical structure from defined optically transmissive areas and defined opaque areas in a cladding of a semiconductor device to create which with a fewer number of process steps and thus time and cost carried out can be and as well a better quality the finished semiconductor devices ensures damage by the optical elements or the semiconductor device avoided and to provide a correspondingly fabricated semiconductor device.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struk tur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 sowie durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a method for producing an optical structure from defined optically transmissive regions and defined opaque regions in a cladding of a semiconductor device having the features of claim 1, by a method for producing an optical structure from defined optically transmissive regions and defined opaque regions in an enclosure of a semiconductor device having the features of claim 8 and a semiconductor Component solved with the features of claim 14. Advantageous developments are defined in the dependent claims.

Erfindungsgemäß bereitgestellt wird demnach ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements, welches die folgenden Schritte umfasst: Umhüllen des Halbleiterbauelements mit einem optisch durchlässigen Material, welches durch hochenergetische Bestrahlung opak wird und Bestrahlen derjenigen Bereiche der Umhüllung mit hochenergetischer Strahlung, die opak werden sollen, wobei die Bereiche, die optisch durchlässig sein sollen, von der Bestrahlung ausgenommen werden.Provided according to the invention Accordingly, a method for producing an optical structure from defined optically permeable Areas and defined opaque areas in an enclosure of a Semiconductor device, comprising the following steps: wrapping the Semiconductor device with an optically transparent material, which by high-energy irradiation becomes opaque and irradiation of those Areas of serving with high-energy radiation, which should become opaque, with the Areas that are optically permeable be excluded from the irradiation.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird nicht nur ein Verfahrensschritt, nämlich dass Füllen der Aussparungen mit optisch transparentem Material, vermieden, sondern gleichzeitig macht es auch eine beschädigungsfreie Herstellung bzw. Bearbeitung des Halbleiterbauelements möglich, dadurch dass weder Stempel beim Formen der Umhüllung verwendet werden müssen noch müssen nachträglich Öffnungen in die Umhüllung gebohrt oder gelasert werden. Auch benötigt das Verfahren nicht die eingangs erwähnten speziell angepassten Moldtools. Das macht das Verfahren insgesamt zeit- und damit kostengünstiger.By the inventive method is not just a procedural step, namely that filling the Recesses with optically transparent material, avoided, but At the same time it also makes a damage-free production or Processing of the semiconductor device possible, characterized in that neither stamp used in molding the cladding Need to become still have to subsequent openings into the serving be drilled or lasered. Also, the process does not need the beginning mentioned specially adapted mold tools. That makes the process altogether time and thus cheaper.

Darüber hinaus, da die Umhüllung aus einem einzigen Material hergestellt wird, welches durch hochenergetische Bestrahlung lediglich in seinen optischen Eigenschaften verändert wird, entfällt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Grenzflächenproblematik.Furthermore, there the serving is made of a single material, which is made by high-energy Radiation is changed only in its optical properties, deleted by means of the inventive method also the interface problem.

Von Vorteil ist weiterhin, dass das erfindungsgemäße Verfahren völlige Designfreiheit bietet und auch eine dreidimensionale Strukturierung ermöglicht.From Another advantage is that the inventive method complete design freedom offers and also allows a three-dimensional structuring.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird als optisch durchlässiges Material für die Umhüllung ein optisch durchlässiger Duroplast, beispielsweise eine Acrylat oder ein Epoxidharz, verwendet wird.According to one preferred embodiment of the process is used as an optically transmissive material for the enclosure optically permeable thermoset, for example, an acrylate or an epoxy resin is used.

Ebenso kann gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Thermoplast als optisch durchlässiges Material für die Umhüllung verwendet werden. Dabei kommen unter anderem Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PET), Plolybutylenterephtalat (PBT), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PESU), Polyetherimid (PEI) und Polyamid (PA) in Betracht.As well can according to one another preferred embodiment a thermoplastic used as the optically transparent material for the enclosure become. Amongst others polymethyl methacrylate (PMMA), Polycarbonate (PC), polyethylene (PET), plolybutylene terephthalate (PBT), Polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU), polyetherimide (PEI) and Polyamide (PA) into consideration.

Vorzugsweise wird die hochenergetische Strahlung, mit welcher das optisch durchlässige Material in definierten Bereichen in einen opaken Zustand überführt wird, mittels zumindest eines Lasers erzeugt.Preferably becomes the high-energy radiation, with which the optically permeable material is converted into an opaque state in defined areas, generated by means of at least one laser.

Es ist besonders bevorzugt, wenn ein erster und ein zweiter Laser verwendet werden, die so ausgerichtet sind, dass deren jeweilige Strahlen an einem gemeinsamen Brennpunkt in dem optisch durchlässigen Material der Umhüllung das optisch durchlässige Material in ein opakes Material umwandeln. Der Brennpunkt kann dabei an jeder beliebigen Position in dem optisch durchlässigen Ausgangsmaterial liegen, um dieses in den opaken Zustand zu überführen.It is particularly preferred when using a first and a second laser which are aligned so that their respective rays at a common focal point in the optically transmissive material the serving the optically permeable Convert material into an opaque material. The focal point can be at any position in the optically transparent starting material lie in order to convert this into the opaque state.

Die Verwendung von Laserstrahlen ist für das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet, jedoch kann auch jegliche andere hochenergetische Strahlung bzw. die dazu erforderlichen Strahlungserzeugende Vorrichtung eingesetzt werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, d. h. die Umwandlung des optisch durchlässigen Ausgangsmaterials in ein opakes Material, wobei definierte Bereiche des optisch durchlässigen Materials von der Bestrahlung ausgenommen werden, damit sie ihren optisch durchlässigen Zustand beibehalten.The Use of laser beams is for the method according to the invention especially well suited, but can also be any other high energy Radiation or the radiation-generating device required for this purpose be used to the desired To achieve an effect, d. H. the conversion of the optically transparent starting material in an opaque material, wherein defined areas of the optically transmissive material of be excluded from the irradiation, so that they have their optically permeable state maintained.

Anstelle von Laserstrahlen ist jedoch auch die Verwendung von Mikrowellen oder IR-Strahlen möglich.Instead of However, laser radiation is also the use of microwaves or IR rays possible.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Bestrahlung derartig, dass die Bereiche, die von der Bestrahlung ausgenommen werden, optisch durchlässige Lichtleiterbahnen bilden.According to one another preferred embodiment According to the invention, the irradiation takes place in such a way that the regions, which are excluded from the irradiation, optically transparent optical waveguides form.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestrahlung derartig, dass die Bereiche, die von der Bestrahlung ausgenommen werden, dreidimensionale optisch durchlässige Strukturen bilden. Das Verfahren bietet jegliche Designmöglichkeit, wobei ebenfalls eine hohe Präzision sichergestellt wird.at a particularly preferred embodiment the irradiation takes place in such a way that the areas covered by the Irradiation are excluded, three-dimensional optically transmissive structures form. The process offers any design option, as well a high precision ensured becomes.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen und definierten opaken Bereichen in einer Umhüllung eines Halbleiterbauelements bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: Umhüllen des Halbleiterbauelements mit einem opaken Material, welches durch hochenergetische Bestrahlung optisch durchlässig wird und Bestrahlen derjenigen Bereiche der Umhüllung mit hochenergetischer Strahlung, die optisch durchlässig werden sollen, wobei die Bereiche, die opak sein sollen, von der Bestrahlung ausgenommen werden.According to the invention will continue a method for producing an optical structure defined from optically permeable Areas and defined opaque areas in an enclosure of a Semiconductor device provided, which comprises the following steps includes: wrapping the semiconductor device with an opaque material, which by high-energy Irradiation optically transmissive and irradiating those areas of the enclosure with high energy Radiation that is optically transmissive should be, with the areas that should be opaque, from the Irradiation be excluded.

Auch bei dieser erfindungsgemäßen Alternative des Verfahrens werden die bereits aufgeführten Vorteile erzielt, wie das Entfallen eines zusätzlichen Verfahrensschrittes, die Beschädigungsfreiheit des Halbleiterbauelements bei der Herstellung der Umhüllung, das Vermeiden von Grenzflächen in der Umhüllung, etc.Also in this alternative according to the invention the method achieves the advantages already listed, such as the omission of an additional process step, the freedom from damage of the semiconductor device in the manufacture of the enclosure, the Avoiding interfaces in the serving, Etc.

Vorzugsweise wird als opakes Material für die Umhüllung PMMA, PC oder PET verwendet.Preferably is used as opaque material for the wrapping PMMA, PC or PET used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die hochenergetische Strahlung mittels zumindest eines Lasers erzeugt. Es kann jedoch auch jegliche andere Vorrichtung, die hochenergetische Strahlung erzeugt, verwendet werden. Wie bereits im Zusammenhang mit der ersten erfindungsgemäßen Alternative erläutert wurde, ist auch bei dieser Alternative besonders bevorzugt, einen ersten und einen zweiten Laser zu verwenden, die so ausgerichtet werden, dass deren jeweilige Strahlen an einem gemeinsamen Brennpunkt in dem opaken Material der Umhüllung das opake Material in ein optisch durchlässiges Material umwandeln.According to one embodiment the method according to the invention is the high-energy radiation by means of at least one laser generated. However, it can also be any other device that has high energy Radiation generated, used. As already related with the first alternative according to the invention was explained is also particularly preferred in this alternative, a first and to use a second laser that will be aligned that their respective beams at a common focal point in the serving opaque material convert the opaque material into an optically transmissive material.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestrahlung derartig, dass in dem opaken Material optisch durchlässige Lichtleiterbahnen gebildet werden.According to one another preferred embodiment the irradiation takes place in such a way that optically in the opaque material permeable Fiber optic tracks are formed.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestrahlung derartig, dass in dem opaken Material dreidimensionale optisch durchlässige Strukturen gebildet werden.In another preferred embodiment the irradiation is such that in the opaque material three-dimensional optically permeable Structures are formed.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Halbleiterbauelement bereitgestellt, welches einen Träger, eine erste Halbleiterchip und zumindest eine auf der ersten Halbleiterchip aufgebrachte optisch aktive Struktur aufweist, wobei das Halbleiterbauelement weiterhin eine aus nur einem einzigen Ausgangsmaterial hergestellte Umhüllung aufweist, welche sowohl definierte optisch durchlässige als auch definierte opake Bereiche umfasst. Dadurch, dass nur ein einziges Ausgangsmaterial für die Umhüllung verwendet wird, welches derartig behandelt wird, dass sowohl opake als auch optisch durchlässige Bereiche entstehen bzw. belassen werden, entfallen jegliche Grenzflächenprobleme, die bei einem Halbleiterbauelement auftreten, welches mit einer Umhüllung versehen ist, die aus zwei unterschiedlichen Materialien für die opaken und optisch durchlässigen Bereiche hergestellt ist. Außerdem ist das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement kostengünstig herstellbar.According to the invention is also a Semiconductor device provided, which comprises a carrier, a first semiconductor chip and at least one on the first semiconductor chip having applied optically active structure, wherein the semiconductor device further has a casing made of only a single starting material, which defines both optically permeable and defined opaque Includes areas. By having only a single source material for the Serving used which is treated so that both opaque and optically permeable Areas are created or left, eliminating any interface problems, which occur in a semiconductor device, which with a wrapping is made of two different materials for the opaque and optically transmissive areas is made. Furthermore is the semiconductor device according to the invention inexpensive to produce.

Vorzugsweise sind die definierten optisch durchlässigen Bereiche in der Umhüllung über der optisch aktiven Struktur des Halbleiterbauelements vorgesehen und entsprechen in ihren Abmessungen und ihrer Form der Abmessung und Form der optisch aktiven Struktur.Preferably are the defined optically transmissive areas in the enclosure over the optical provided and correspond to active structure of the semiconductor device in their dimensions and shape, the size and shape of the optically active Structure.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kennzeichnen die definierten optisch durchlässigen Bereiche Lichtleiterbahnen.According to one another preferred embodiment identify the defined optically transmissive regions of optical waveguides.

Noch bevorzugter ist es, wenn die definierten optisch durchlässigen Bereiche dreidimensionale Strukturen bilden.Yet it is more preferred if the defined optically transmissive regions form three-dimensional structures.

Die Umhüllung des Halbleiterbauelements kann aus einem Ausgangsmaterial hergestellt sein, welches ein optisch durchlässiger Duroplast ist.The wrapping of the semiconductor device may be made of a raw material which is an optically transparent Thermoset is.

Die Umhüllung kann gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements auch aus einem optisch durchlässiger Thermoplast hergestellt sein.The wrapping can according to a another preferred embodiment of the semiconductor device according to the invention also from a visually permeable Thermoplastic be made.

Ist das Halbleiterbauelement derartig behandelt worden, dass bei der Bestrahlung opake Bereiche in optisch durchlässige Bereiche transformiert worden sind, dann ist das Ausgangsmaterial, aus dem die Umhüllung hergestellt ist, vorzugsweise PMMA, PC oder PET.is the semiconductor device has been treated such that in the Irradiation opaque areas have been transformed into optically transparent areas are, then the starting material from which the casing is made is, preferably PMMA, PC or PET.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigtThe Invention will be described with reference to the drawing. In the drawing shows

1 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement vor der Bestrahlung; 1 a schematic cross section through a semiconductor device before irradiation;

2 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement zu Beginn der Bestrahlung; 2 a schematic cross section through a semiconductor device at the beginning of the irradiation;

3 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement nach der Bestrahlung; 3 a schematic cross section through a semiconductor device after the irradiation;

4 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Halbleiterbauelement nach der Bestrahlung; 4 a schematic cross section through another semiconductor device after irradiation;

5 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement vor der Bestrahlung; 5 a schematic cross section through a semiconductor device before irradiation;

6 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement zu Beginn der Bestrahlung; 6 a schematic cross section through a semiconductor device at the beginning of the irradiation;

7 einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement nach der Bestrahlung; 7 a schematic cross section through a semiconductor device after the irradiation;

8 eine Draufsicht auf eine prinzipielle Strukturierung einer Umhüllung nach der Bestrahlung; 8th a plan view of a principal Structuring of a coating after irradiation;

9 eine Draufsicht auf eine weitere prinzipielle Strukturierung einer Umhüllung nach der Bestrahlung; 9 a plan view of a further basic structuring of a sheath after irradiation;

10 eine Draufsicht auf noch eine weitere prinzipielle Strukturierung einer Umhüllung nach der Bestrahlung. 10 a plan view of yet another principal structuring of a sheath after irradiation.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 1 vor der Behandlung mit hochenergetischer Strahlung. Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Träger 2 auf, einen Halbleiterchip 4, die auf den Träger 2 aufgebracht ist, und eine optisch aktive Struktur 3, welche wiederum auf der ersten Halbleiterchip 4 aufgebracht ist. Der Halbleiterchip 4 ist über Leitungen 5 an den Träger 2 gebondet. 1 shows a schematic cross section through a semiconductor device 1 before treatment with high-energy radiation. The semiconductor device 1 has a carrier 2 on, a semiconductor chip 4 on the carrier 2 is applied, and an optically active structure 3 , which in turn on the first semiconductor chip 4 is applied. The semiconductor chip 4 is via lines 5 to the carrier 2 bonded.

Der Halbleiterchip 4 und die optisch aktive Struktur 3 sind von einer Umhüllung 6 aus einem transparenten thermoplastischen Material umgeben. Die Umhüllung 6 kann jedoch genauso aus einem transparenten Duroplast hergestellt sein.The semiconductor chip 4 and the optically active structure 3 are from a serving 6 surrounded by a transparent thermoplastic material. The serving 6 However, it can also be made from a transparent thermosetting plastic.

Die Umhüllung 6, weist vor der Behandlung mit hochenergetischer Strahlung einheitliche optische Eigenschaften auf, d. h. in diesem Fall, dass sie durchgehend optisch durchlässig ist.The serving 6 , exhibits uniform optical properties before treatment with high-energy radiation, ie in this case, that it is optically transparent throughout.

Über dem Halbleiterbauelement sind ein erster Laser 8 und ein zweiter Laser 9 angeordnet.Above the semiconductor device are a first laser 8th and a second laser 9 arranged.

Die Bestrahlung des Halbleiterbauelements 1 bzw. dessen Umhüllung 6 ist in 2 dargestellt, welche einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauelement 1 zu Beginn der Bestrahlung zeigt. Die Umhüllung 6 des in 1 gezeigte Halbleiterbauelement 1 wird durch den Strahl des ersten Lasers 8 und den Strahl des zweiten Laser 9 bestrahlt. Dabei treffen sich die beiden Strahlen des ersten Lasers 8 und des zweiten Lasers 9 in einem gemeinsamen Brennpunkt 7, wobei an diesem Punkt optisch durchlässiges Material der Umhüllung 6 durch den Energieeintrag der Laserstrahlen in eine opake Phase übergeht.The irradiation of the semiconductor device 1 or its cladding 6 is in 2 which shows a schematic cross section through the semiconductor device 1 at the beginning of the irradiation shows. The serving 6 of in 1 shown semiconductor device 1 is through the beam of the first laser 8th and the beam of the second laser 9 irradiated. At the same time the two beams of the first laser meet 8th and the second laser 9 in a common focus 7 , where at this point optically transparent material of the envelope 6 passes through the energy input of the laser beams in an opaque phase.

Wie in 2 erkannt werden kann, beginnt die Behandlung der Umhüllung 6 des Halbleiterbauelements 1 angrenzend an einen äußeren Rand der optisch aktiven Struktur 3.As in 2 can be recognized, the treatment of the envelope begins 6 of the semiconductor device 1 adjacent to an outer edge of the optically active structure 3 ,

Im Verlauf der weiteren Behandlung der Umhüllung 6 des Halbleiterbauelements 1 werden alle Bereiche, deren Umwandlung in die opake Phase des ursprünglich optisch durchlässigen Thermoplasts gewünscht wird, von den Laserstrahlen bzw. dem Brennpunkt 7 durchlaufen, so dass definierte optisch durchlässige Bereiche 10, die nicht bestrahlt worden sind und definierte opake Bereiche 11, die bestrahlt worden sind in dem fertigen Halbleiterbauelement 1 ausgebildet werden, was inIn the course of further treatment of the serving 6 of the semiconductor device 1 For example, all areas whose conversion to the opaque phase of the originally optically transmissive thermoplastic is desired are from the laser beams or focal point 7 undergo, so that defined optically transmissive areas 10 which have not been irradiated and defined opaque areas 11 which have been irradiated in the finished semiconductor device 1 be trained in what

3 gezeigt wird, die einen schematischen Querschnitt des Halbleiterbauelements 1 nach der Bestrahlung zeigt. 3 which shows a schematic cross section of the semiconductor device 1 after irradiation shows.

Der optisch durchlässige Bereich 10 befindet sich über der optisch aktiven Struktur 3 und weist die gleiche Abmessung und Form wie diese auf.The optically transparent area 10 is located above the optically active structure 3 and has the same size and shape as these.

In 4 ist in einem schematischen Querschnitt durch ein weiteres bereits bestrahltes Halbleiterbauelement gezeigt, wie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch komplexere dreidimensionale Strukturen der optisch durchlässigen Bereiche 10 in der Umhüllung 6 gebildet werden können.In 4 is shown in a schematic cross section through another already irradiated semiconductor device, such as by means of the inventive method and more complex three-dimensional structures of the optically transmissive regions 10 in the serving 6 can be formed.

5 zeigt noch einen weiteren schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 1 vor der Bestrahlung, welches gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Alternative behandelt werden soll. 5 shows yet another schematic cross section through a semiconductor device 1 before irradiation, which should be treated according to the second alternative of the invention.

Der Aufbau des Halbleiterbauelements 1 ist im wesentlichen der gleiche, wie derjenige des in 1 dargestellten Halbleiterbauelements 1. Das Halbleiterbauelement 1 weist wiederum einen Träger 2, einen Halbleiterchip 4, der auf den Träger 2 aufgebracht ist, und eine optisch aktive Struktur 3 auf, welche wiederum auf dem Halbleiterchip 4 aufgebracht ist.The structure of the semiconductor device 1 is essentially the same as the one in 1 illustrated semiconductor device 1 , The semiconductor device 1 again has a carrier 2 , a semiconductor chip 4 who is on the carrier 2 is applied, and an optically active structure 3 which in turn on the semiconductor chip 4 is applied.

Der Halbleiterchip 4 ist über Leitungen 5 an den Träger 2 gebondet. Der Halbleiterchip 4 und die optisch aktive Struktur 3 sind von einer Umhüllung 6 umgeben, welche jedoch im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Halbleiterbauelement 1 aus einem opaken Material, hier aus PET, besteht. Auch sind jeweils ein erster Laser 8 und ein zweiter Laser 9 über dem Halbleiterbauelement 1 angeordnet.The semiconductor chip 4 is via lines 5 to the carrier 2 bonded. The semiconductor chip 4 and the optically active structure 3 are from a serving 6 surrounded, which, however, contrary to the in 1 illustrated semiconductor device 1 made of an opaque material, here made of PET. Also, each is a first laser 8th and a second laser 9 over the semiconductor device 1 arranged.

In 6 wird in einem schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauelement 1 der Beginn der Bestrahlung dargestellt, wobei sich die jeweiligen Strahlen des ersten Lasers 8 und des zweiten Lasers 9 in einem Brennpunkt 7 an einer Oberfläche 12 der Umhüllung 6 treffen, um das ursprünglich opake Ausgangsmaterial der Umhüllung 6 an diesem Punkt in ein optisch durchlässiges Material umzuwandeln. Entgegengesetzt zu dem in Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebenem erfindungsgemäßen Verfahren, werden hier die Bereiche bestrahlt, die optisch durchlässig werden sollen, d. h. der Bereich oberhalb der optisch aktiven Struktur 3.In 6 is in a schematic cross section through the semiconductor device 1 the beginning of irradiation is shown, with the respective rays of the first laser 8th and the second laser 9 in a focal point 7 on a surface 12 the serving 6 meet the originally opaque raw material of the serving 6 at this point, to convert it into an optically transmissive material. Opposite to in connection with the 1 to 4 described inventive method, the areas are irradiated here, which should be optically transparent, ie, the area above the optically active structure 3 ,

In 7 ist gezeigt, wie das fertig bestrahlte Halbleiterbauelement 1 aussieht. Das hier dargestellte fertige Halbleiterbauelement 1 unterscheidet sich in seiner optichen Struktur nicht von der optischen Struktur des in 3 dargestellten fertigen Halbleiterbauelements 1, obwohl jeweils unterschiedliche Ausgangsmaterialien verwendet wurden. Auch hier ist der gesamte Bereich über der optisch aktiven Struktur 3 bestrahlt worden, so dass ein definierter einheitlicher optisch durchlässiger Bereich 10 mit der gleichen Form und Abmessung entsprechend der optisch aktiven Struktur 3 und ein definierter opaker Bereich 11 ausgebildet worden sind.In 7 is shown as the finished irradiated semiconductor device 1 looks. The finished semiconductor device shown here 1 is different in its optical structure does not differ from the optical structure of 3 shown finished semiconductor device 1 although different starting materials were used. Again, the entire area is above the optically active structure 3 irradiated, leaving a defined uniform optically transmissive area 10 having the same shape and dimension corresponding to the optically active structure 3 and a defined opaque area 11 have been trained.

8 und 9 zeigen jeweils eine Draufsicht auf eine prinzipielle Strukturierung einer Umhüllung 6 nach der Bestrahlung, wobei der äußere Ring in 8 einen durch Laserbeschuss optisch undurchlässig bzw. opaken gemachten Bereich 11 kennzeichnet und die innere Fläche den optisch durchlässigen Bereich 10 kennzeichnet, der nicht durch Laserbeschuss behandelt worden ist. In 9 ist die gleiche optische Struktur dargestellt, wobei hier im Gegensatz zu 8 der opake Be reich 11 nicht durch Laserbeschuss behandelt worden ist und der optisch durchlässige Bereich 10 behandelt worden ist. 8th and 9 each show a plan view of a basic structuring of a sheath 6 after irradiation, with the outer ring in 8th an area rendered optically opaque or opaque by laser bombardment 11 indicates and the inner surface of the optically transmissive area 10 which has not been treated by laser bombardment. In 9 the same optical structure is shown, here in contrast to 8th the opaque area 11 not treated by laser bombardment and the optically transmissive area 10 has been treated.

10 zeigt schließlich eine Draufsicht auf noch eine weitere prinzipielle optische Strukturierung einer Umhüllung 6 nach einer Laserbehandlung. In diesem Beispiel ist die optische Struktur mehrschichtig. Sie besteht aus einem äußeren Ring, der den opaken Bereich 11 kennzeichnet und nicht behandelt wurde. Daran sich zur Mitte hin anschließend befindet sich ein optisch durchlässiger Bereich 10, der durch Laserbeschuss behandelt wurde. Der optisch durchlässige Bereich 10 wird wiederum durch einen opaken Bereich 10 begrenzt, der nicht behandelt wurde. 10 finally shows a plan view of yet another principal optical structuring of a sheath 6 after a laser treatment. In this example, the optical structure is multilayered. It consists of an outer ring that forms the opaque area 11 marked and not treated. Next to the center is an optically transparent area 10 which was treated by laser bullet. The optically transparent area 10 will turn through an opaque area 10 limited, which was not treated.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können beliebige dreidimensionale optische Strukturen aus definierten optisch durchlässigen Bereichen 10 und opaken Bereichen 11 auf schnelle und einfache Weise erzeugt werden.By means of the method according to the invention, any three-dimensional optical structures can be defined from defined optically transparent regions 10 and opaque areas 11 be generated in a fast and easy way.

11
HalbleiterbauelementSemiconductor device
22
Trägercarrier
33
optisch aktive Strukturoptical active structure
44
HalbleiterchipSemiconductor chip
55
Leitungmanagement
66
Umhüllungwrapping
77
Fokuspunktfocus point
88th
erster Laserfirst laser
99
zweiter Lasersecond laser
1010
optich durchlässiger Bereichoptich permeable Area
1111
opaker Bereichopaque Area
1212
Oberfläche der UmhüllungSurface of the wrapping

Claims (20)

Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen (10) und definierten opaken Bereichen (11) in einer Umhüllung (6) eines Halbleiterbauelements (1), welches die folgenden Schritte umfasst: – Umhüllen des Halbleiterbauelements (1) mit einem optisch durchlässigen Material, welches durch hochenergetische Bestrahlung opak wird, – Bestrahlen derjenigen Bereiche der Umhüllung (6) mit hochenergetischer Strahlung, die opak werden sollen, wobei die Bereiche, die optisch durchlässig sein sollen von der Bestrahlung ausgenommen werden.Process for producing an optical structure from defined optically transmissive regions ( 10 ) and defined opaque areas ( 11 ) in an envelope ( 6 ) of a semiconductor device ( 1 ) comprising the following steps: - enveloping the semiconductor device ( 1 ) with an optically transmissive material, which becomes opaque by high-energy irradiation, - irradiating those areas of the envelope ( 6 ) with high-energy radiation, which should be opaque, with the areas which are to be optically transparent excluded from the irradiation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als optisch durchlässiges Material für die Umhüllung (6) ein optisch durchlässiger Duroplast verwendet wird.A method according to claim 1, wherein as the optically transparent material for the envelope ( 6 ) an optically transmissive thermoset is used. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als optisch durchlässiges Material für die Umhüllung (6) ein optisch durchlässiger Thermoplast verwendet wird.A method according to claim 1, wherein as the optically transparent material for the envelope ( 6 ) an optically transmissive thermoplastic is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hochenergetische Strahlung mittels zumindest eines Lasers erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the high-energy Radiation is generated by means of at least one laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein erster Laser (8) und ein zweiter Laser (9) verwendet werden, die so ausgerichtet werden, dass deren jeweilige Strahlen an einem gemeinsamen Brennpunkt (7) in dem optisch durchlässigen Material der Umhüllung (6) das op tisch durchlässige Material in ein opakes Material umwandeln.Method according to one of claims 1 to 4, wherein a first laser ( 8th ) and a second laser ( 9 ), which are aligned so that their respective beams at a common focal point ( 7 ) in the optically transparent material of the envelope ( 6 ) convert the op tically permeable material into an opaque material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestrahlung derartig erfolgt, dass die Bereiche, die von der Bestrahlung ausgenommen werden, optisch durchlässige Lichtleiterbahnen bilden.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the irradiation such that the areas which are excluded from the irradiation be, optically permeable Forming fiber optic tracks. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestrahlung derartig erfolgt, dass die Bereiche, die von der Bestrahlung ausgenommen werden, dreidimensionale optisch durchlässige Strukturen bilden.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the irradiation such that the areas which are excluded from the irradiation become three-dimensional optically permeable structures. Verfahren zum Herstellen einer optischen Struktur aus definierten optisch durchlässigen Bereichen (10) und definierten opaken Bereichen (11) in einer Umhüllung (6) eines Halbleiterbauelements (1), welches die folgenden Schritte umfasst: – Umhüllen des Halbleiterbauelements (1) mit einem opaken Material, welches durch hochenergetische Bestrahlung optisch durchlässig wird, – Bestrahlen derjenigen Bereiche der Umhüllung (6) mit hochenergetischer Strahlung, die optisch durchlässig werden sollen, wobei die Bereiche, die opak sein sollen, von der Bestrahlung ausgenommen werden.Process for producing an optical structure from defined optically transmissive regions ( 10 ) and defined opaque areas ( 11 ) in an envelope ( 6 ) of a semiconductor device ( 1 ) comprising the following steps: - enveloping the semiconductor device ( 1 ) with an opaque material, which becomes optically transparent by high-energy irradiation, - irradiating those areas of the envelope ( 6 ) with high-energy radiation which is to become optically transparent, the areas which are to be opaque being excluded from the irradiation. Verfahren nach Anspruch 8, wobei als opakes Material für die Umhüllung (6) PMMA, PC oder PET verwendet wird.A method according to claim 8, wherein as an opaque material for the envelope ( 6 ) PMMA, PC or PET is used. Verfahren nach Anspruche 8 oder 9, wobei die hochenergetische Strahlung mittels zumindest eines Lasers erzeugt wird.A method according to claim 8 or 9, wherein the high energy Radiation is generated by means of at least one laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein erster Laser (8) und ein zweiter Laser (9) verwendet werden, die so ausgerichtet werden, dass deren jeweilige Strahlen an einem gemeinsamen Brennpunkt (7) in dem opaken Material der Umhüllung (6) das opake Material in ein optisch durchlässiges Material umwandeln.Method according to one of claims 8 to 10, wherein a first laser ( 8th ) and a second laser ( 9 ), which are aligned so that their respective beams at a common focal point ( 7 ) in the opaque material of the envelope ( 6 ) convert the opaque material into an optically transmissive material. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Bestrahlung derartig erfolgt, dass in dem opaken Material optisch durchlässige Lichtleiterbahnen gebildet werden.Method according to one of claims 8 to 11, wherein the irradiation in such a way that in the opaque material optically transparent optical waveguides be formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Bestrahlung derartig erfolgt, dass in dem opaken Material dreidimensionale optisch durchlässige Strukturen gebildet werden.Method according to one of claims 8 to 11, wherein the irradiation such that in the opaque material three-dimensional optically transmissive structures be formed. Halbleiterbauelement (1), welches einen Träger (2), einen Halbleiterchip (4) und zumindest eine auf dem Halbleiterchip (4) befindliche optisch aktive Struktur (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement (1) eine aus einem einzigen Ausgangsmaterial hergestellte Umhüllung (6) aufweist, welche sowohl definierte optisch durchlässige Bereiche (10) als auch definierte opake Bereiche (11) umfasst.Semiconductor device ( 1 ), which is a carrier ( 2 ), a semiconductor chip ( 4 ) and at least one on the semiconductor chip ( 4 ) optically active structure ( 3 ), characterized in that the semiconductor device ( 1 ) an envelope made from a single starting material ( 6 ) having both defined optically transmissive regions ( 10 ) as well as defined opaque areas ( 11 ). Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten optisch durchlässigen Bereiche (10) in der Umhüllung (6) über der optisch aktiven Struktur (3) vorgesehen sind, und in ihren Abmessungen und ihrer Form der Abmessung und Form der optisch aktiven Struktur (3) entsprechen.Semiconductor device ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the defined optically transmissive regions ( 10 ) in the envelope ( 6 ) over the optically active structure ( 3 ) and the size and shape of the dimension and shape of the optically active structure ( 3 ) correspond. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten optisch durchlässigen Bereiche (10) Lichtleiterbahnen kennzeichnen.Semiconductor device ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the defined optically transmissive regions ( 10 ) Identify fiber optic tracks. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten optisch durchlässigen Bereiche (10) dreidimensionale Strukturen bilden.Semiconductor device ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the defined optically transmissive regions ( 10 ) form three-dimensional structures. Halbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial aus dem die Umhüllung (6) hergestellt ist, ein optisch durchlässiger Duroplast ist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the starting material from which the envelope ( 6 ) is an optically transmissive thermoset. Halbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial aus dem die Umhüllung (6) hergestellt ist, ein optisch durchlässiger Thermoplast ist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the starting material from which the envelope ( 6 ), is an optically transmissive thermoplastic. Halbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial aus dem die Umhüllung (6) hergestellt ist, PMMA, PC oder PET ist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the starting material from which the envelope ( 6 ), PMMA, PC or PET.
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