(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールであって、
チップキャリアと、
前記チップキャリア上に実装されている発光および／または受光半導体チップと、
前記チップキャリアとは反対を向いている、前記半導体チップの側の上方に配置されている、少なくとも部分的に光透過性のカバープレートと、フレーム部とを有するカバー要素と、
を備えており、
前記フレーム部が、前記半導体チップを横方向に囲んでおり、接合層を使用せずに前記カバープレートに接合されており、前記カバープレートから遠い方の自身の側において前記チップキャリアに接合されており、
前記カバープレートと前記フレーム部との結合面において前記カバープレートの第１の主面の領域が前記フレーム部の開口と重なり合うように、前記フレーム部は、接合層を使用せずに前記カバープレートの第１の主面に接合し、前記開口を有しており、
前記フレーム部は、前記半導体チップによって放出される光に対して不透明であり、
前記カバー要素と前記チップキャリアとによって囲まれており、かつ前記半導体チップを含んでいる領域に、前記半導体チップを封止するポッティング化合物が存在せず、
前記カバープレートには、部分的に、反射層、吸収層、または反射・吸収層が設けられており、
動作時に、前記チップキャリアの主延在平面に対して１０度に等しいかまたは１０度またはそれ以下の角度（β，β１，β２）をなす光ビームを放出する、もしくは受け取る、またはその両方を行う、
オプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項２】
前記反射層により前記カバープレートの光取出し出力領域の非対称な幾何学形状が達成されるように、前記カバープレートには前記反射層、吸収層、または反射・吸収層が部分的に形成されている、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項３】
前記フレーム部が、前記半導体チップに面している少なくとも１つの傾斜側面を有する、請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項４】
前記傾斜側面が４０度〜７０度の間の角度をなしている、請求項３に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項５】
前記傾斜側面が５３度〜５６度の間の角度をなしている、請求項３または請求項４に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項６】
前記傾斜側面と前記半導体チップとの間の横方向距離が、前記チップキャリアから前記カバープレートの方に近づくにつれて減少または増大する、請求項３に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項７】
前記反射層、吸収層、または反射・吸収層が、窒化タンタル、シリコン、クロムのうちの１つ以上を含んでいる、またはこれらの材料の１つから成る、請求項１から請求項６のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項８】
前記フレーム部が前記チップキャリアにはんだ付けされている、請求項１から請求項７のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項９】
前記チップキャリアが窒化アルミニウムを含んでいる、請求項１から請求項８のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１０】
前記カバープレートは、カバープレートウェハから作られ、前記フレーム部はフレームウェハから作られる、請求項１から請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１１】
前記カバープレートがホウケイ酸ガラスを含んでおり、前記フレーム部がシリコンを含んでいる、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１２】
前記フレーム部は、少なくとも１つの貫通部を含む、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュールを有する、オプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１３】
前記半導体チップは、前記チップキャリアを上から見たとき前記フレーム部によって横方向に完全には囲まれていない、請求項１２に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１４】
前記フレーム部は、ウェブもしくは支柱、またはその両方のように互いに隔置されている複数の個々の部分から成る、請求項１２または請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１５】
数個の発光半導体チップは、前記フレーム部の開口内に一緒に配置され、発光半導体チップのそれぞれは前記チップキャリアの導電性トラックに半田付けされている、請求項１から請求項１４のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュールを有する、自動車のヘッドライト。
【請求項１７】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュールを有する投影装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００７０３９２９１．７号の優先権を主張し、この文書の内容は参照によって本出願に組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、オプトエレクトロニクス半導体モジュールと、オプトエレクトロニクス半導体モジュールを製造する方法とに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／３９２８２号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５，８３１，２７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１７２，３８２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８４，３０９号明細書
【特許文献５】欧州特許公開第０９０５７９７号明細書
【特許文献６】国際公開第０２／１３２８１号パンフレット
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】I. Schnitzer et al, Appl. Phys. Lett. 63 (16) 18th October 1993, pp. 2174-2176
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が対象とする問題は、特に良好な光特性を有するオプトエレクトロニクス半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールおよびオプトエレクトロニクス半導体モジュールの製造方法によって解決される。これら半導体モジュールおよび製造方法の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に開示されている。特許請求項の開示内容は、参照によって本明細書の説明に明示的に含まれている。
【０００７】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールは、上に発光半導体チップが実装されているチップキャリアを有する。このチップキャリアは、例えば、セラミック材料（例：窒化アルミニウム）を含んでいる。一実施形態においては、チップキャリアは、発光半導体チップを電気的に接触させる導電性トラック構造（conducting track structure）を有する。一発展形態においては、チップキャリアは、多層構造を有し、チップキャリアの内部においていくつかの領域に延在している導電性トラック構造を有する。例えば、チップキャリアは、金属をコアとする回路基板である。したがって、具体的には、チップキャリアの主延在平面において平面視したとき互いに交差する、もしくは立体交差する、またはその両方であり、かつ互いに電気的に絶縁されている２本の導電性トラック、を有する導電性トラック構造が、達成されている。
【０００８】
発光半導体チップは、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。あるいは、発光半導体チップは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）またはレーザーダイオードとすることができる。
【０００９】
以下では、オプトエレクトロニクス半導体モジュールについて、発光半導体チップに関連して説明する。しかしながら、発光半導体チップの代わりに、受光半導体チップ（例えばフォトダイオード）、または受発光半導体チップを使用することができる。
【００１０】
このコンテキストにおける「発光」および「受光」は、半導体チップが赤外スペクトル範囲、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲のうちの少なくとも１つの電磁放射を放出する、もしくは検出する、またはその両方であることを意味する。発光半導体チップは、具体的には、光を発生させる、もしくは光を受け取る、またはその両方のためのｐｎ接合、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造、または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を備えた半導体活性層列（active sequence of semiconductor layers）を有する。
【００１１】
用語「量子井戸構造」は、量子化の次元（dimensionality of the quantization）に関する何らかの指定を行うものではない。量子井戸構造には、特に、量子井戸（quantum trough）、量子細線、および量子ドットと、これらの構造の任意の組合せとが含まれる。ＭＱＷ構造の例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に記載されており、これらの文書の開示内容は、参照によって本出願に組み込まれるものとする。
【００１２】
一実施形態の場合においては、半導体チップは、薄膜半導体チップである。
【００１３】
薄膜半導体チップは、以下の特徴的な特性のうちの少なくとも１つによって特徴付けられる。
−  エピタキシャル半導体活性層列の表面のうち、このエピタキシャル活性層列のキャリア要素に面している主面上に反射層が堆積または形成されており、この反射層は、半導体活性層列において発生した光の少なくとも一部を半導体活性層列の方に反射して戻す。
−  薄膜半導体チップが、エピタキシャル層列のキャリア要素を備えており、このキャリア要素は、上に半導体活性層列をエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、以降にエピタキシャル半導体活性層列に結合される個別のキャリア要素である。
−  エピタキシャル半導体活性層列の成長基板が、エピタキシャル半導体活性層列から除去されている、または、自身およびエピタキシャル半導体活性層列が支持されない程度まで厚さが減じられている。
−  エピタキシャル半導体活性層列が、およそ２０μｍ以下、特におよそ約１０μｍ以下の厚さを有する。
【００１４】
エピタキシャル層列のキャリア要素は、半導体チップによって放出される放射に対して透過性であることが好ましい。
【００１５】
さらに、エピタキシャル半導体活性層列は、少なくとも一面が混合構造（intermixing structure）である少なくとも１つの半導体層を含んでいることが好ましく、この混合構造によって、理想的な場合にはエピタキシャル半導体活性層列において近似的に光のエルゴード分布につながり、すなわち、この構造は、実質的にエルゴード的確率過程である散乱特性を有する。
【００１６】
薄膜発光ダイオードチップの基本的な原理は、例えば、非特許文献１に記載されており、この文書の開示内容は、参照によって本出願に組み込まれるものとする。薄膜発光ダイオードチップの例は、特許文献５および特許文献６に記載されており、これらの文書の開示内容は、参照によって本出願に組み込まれるものとする。
【００１７】
薄膜発光ダイオードチップは、ランバート面の放射体の良好な近似であり、したがって、ヘッドライトにおける使用に特に好適である。
【００１８】
一実施形態においては、半導体チップは、半導体活性層列に形成されているルミネセンス変換層を有する。
【００１９】
ルミネセンス変換層は、少なくとも１つの蛍光体材料、特に、無機蛍光体材料を有する。蛍光体層は、例えば、希土類元素材料（例えばセリウム）をドープしたイットリウムアルミニウムガーネットとすることができる。別のガーネット蛍光体材料（例えば、アルミン酸塩、オルトケイ酸塩）も考えられる。
【００２０】
ルミネセンス変換層は、半導体活性層列によって放出される、第１のスペクトル範囲における光の波長を、この第１のスペクトル範囲とは異なる第２のスペクトル範囲に変換する。一実施形態においては、半導体チップは、第１のスペクトル範囲の、変換されていない光（一次放射）と、第２のスペクトル範囲の、変換された光（二次放射）とを含んでいる混合光を放出する。例えば、ルミネセンス変換層を有する半導体チップによって放出される光は、白い色印象となる。
【００２１】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントのカバー要素も開示する。オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、そのようなカバー要素を有する。カバー要素は、カバープレートおよびフレーム部を有する。カバープレートは、半導体チップによって放出される光、もしくは、半導体チップが受け取る光、またはその両方に対して、少なくとも部分的に透過性である。一実施形態においては、カバープレートは透明である。一実施形態においては、フレーム部は不透明である、あるいは、少なくとも、半導体チップによって放出される光に対して不透明である。
【００２２】
カバー要素、特にカバープレートは、一実施形態においては、セラミック材料もしくはガラス材料、またはその両方を有する。フレーム部は、一実施形態においては半導体材料を有する。
【００２３】
セラミック材料、ガラス材料、もしくは半導体材料は、ヘッドライトにおいて有利に使用するのに特に適しており、ヘッドライトにおいては例えば動作温度が高く、特に自動車のヘッドライトの場合、大きな温度変動もしくは頻繁な温度変動、またはその両方がしばしば発生する。オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、特に、長い寿命を有する。
【００２４】
セラミック材料、ガラス材料、半導体材料のうちの１つまたは複数を有するカバー要素は、良好な光特性を有し、具体的には、正確なビーム整形が達成され、これは有利である。したがって、オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、投影装置、特に、例えば複数のピクセルを有する情報を表示する投影装置において使用するのに特に適している。
【００２５】
カバー要素を使用することによって、半導体チップ、および場合によってはボンディングワイヤ（半導体チップをチップキャリアに電気的に接触させる）の汚れもしくは機械的損傷、またはその両方の危険性が低減する。
【００２６】
半導体チップを封止化合物に埋め込む構造を排除することができ、これは有利である。その代わりに、半導体チップによって放出される光が空気中に取り出される、もしくは、半導体チップによって受け取られる光が空気中から取り込まれる、またはその両方である。
【００２７】
言い換えれば、カバー要素とチップキャリアとによって囲まれている領域（半導体チップを含んでいる）には、半導体チップを封止するポッティング化合物が存在しないことが好ましい。
【００２８】
この方式における光取出し効率は、ポッティング材料への光取出しと比較して、発光薄膜半導体チップの場合には例えば約１５％増大し、ルミネセンス変換層を有する半導体チップの場合には例えば約２５％増大する。
【００２９】
カバー要素のカバープレートは、チップキャリアとは反対を向いている半導体チップの側に配置されている。カバー要素のフレーム部は、横方向に半導体チップを囲んでいる。
【００３０】
一実施形態においては、フレーム部は、チップキャリアを上から見たとき半導体チップを完全に囲んでいる。この実施形態の一発展形態においては、カバー要素とチップキャリアとが、半導体チップを含んでいる内側容積を完全に囲んでいる。この方式においては、半導体チップが、例えばほこりもしくは湿気、またはその両方に対して保護され、これは有利である。
【００３１】
代替実施形態においては、フレーム部は、少なくとも１つの貫通部（breakthrough）を含んでいる。この実施形態においては、半導体チップは、チップキャリアを上から見たとき横方向に完全には囲まれていない。フレーム部は、例えば、互いに隔置されている複数の個々の部分（例えば、ウェブもしくは支柱、またはその両方）から成る。
【００３２】
この方式においては、半導体チップの動作時に発生する熱損失の良好な放散が達成される。さらに、この実施形態は、カバー要素、チップキャリア、場合によっては接合層（カバー要素をチップキャリアに接合する）のうちの少なくとも１つが、物質（特に気体状物質）を発生させるときに有利であり、そのような場合、完全に囲まれている内側容積内に物質が蓄積する危険が存在し、半導体モジュールの効率もしくは寿命、またはその両方に悪影響を及ぼす。
【００３３】
フレーム部は、接合層なしにカバープレートに接合されており、好ましくは、カバープレートとは反対の側においてチップキャリアに接合されている、具体的には、機械的に安定的に固定されている。
【００３４】
カバープレートとフレーム部との間の、接合層なしでの接合とは、このコンテキストにおいては、フレーム部もしくはカバープレート、またはその両方に塗布される個別の結合剤層（例えば接着剤層）なしで行われる機械的に安定な接合を意味するものと理解される。言い換えれば、接着剤なしで結合が行われる。カバー要素は、フレーム部とカバープレートとの間に配置される接合層を有さないことが好ましい。実際には、カバープレートおよびフレーム部は、特に、互いに直接接触している。言い換えれば、カバープレートとフレーム部との間には、これらをしっかりと固定する結合が存在する。特に、この結合は不可逆性であり、したがって、この結合は、カバープレートもしくはフレーム部、またはその両方を破壊することによってのみ引き離すことができる。
【００３５】
接合層材料もしくは余分な接合層材料（例えば、はみ出した接着剤）、またはその両方は、望ましくない散乱光もしくは望ましくない反射、またはその両方の発生源であることがしばしばある。接合層なしにカバープレートとフレーム部とが結合されていることによって、カバー要素に起因して望ましくない散乱光もしくは望ましくない反射、またはその両方が発生する危険性が減少し、これは有利である。したがって、本オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、特に良好な光特性、具体的には、被照射面の高いコントラストもしくははっきりした輪郭、またはその両方を有する。
【００３６】
一実施形態においては、オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、動作時、チップキャリアの主延在平面に対して、１０度またはそれ以下、好ましくは８度またはそれ以下、特に好ましくは６度またはそれ以下の角度をなす光ビームを放出する。このような平たい放射角は、接合層なしでのカバープレートとフレーム部の結合を使用することでカバー要素の公差が特に小さい結果として達成され、これは有利である。このようにして、本半導体モジュールは、例えば、特に大きな立体角範囲を照らし、これは有利である。
【００３７】
一実施形態においては、フレーム部は、半導体チップに面している少なくとも１つの傾斜側面を有する。言い換えれば、フレーム部の少なくとも１つの内面が、フレーム部の主延在平面に対して直角ではない角度に延びている。フレーム部の主延在平面は、具体的には、カバープレートの主延在平面に平行である。
【００３８】
側面が平面ではなく回転面である場合、傾斜側面と主延在平面との間の角度は、傾斜側面と主延在平面とが互いの交差平面（フレーム部の主延在平面の面法線も含んでいる）においてなす角度を意味するものと理解される。
【００３９】
一実施形態においては、傾斜側面は、４０度〜７０度の間の角度、例えば５０度〜６０度の間の角度、好ましくは５３度〜５６度の間の角度、特に好ましくは約５４．７度の角度をなしている。この角度は、具体的には、５４．７度±０．５度以下である。別の実施形態においては、この角度は８０度またはそれ以上である。
【００４０】
傾斜側面に代えて、または傾斜側面に加えて、フレーム部は、半導体チップに面している湾曲側面を有することができる。
【００４１】
別の実施形態においては、傾斜側面または湾曲側面と半導体チップとの間の横方向距離が、チップキャリアからカバープレートの方に近づくにつれて減少している。言い換えれば、カバープレートの外縁部とフレーム部の傾斜内面との間の横方向距離が、カバープレートからの距離が増すにつれて減少している。
【００４２】
この実施形態においては、傾斜側面または湾曲側面は、動作時に発光半導体チップによって放出される光の所定の部分を遮り、これは有利である。カバープレートに隣接する、特にカバープレートに接合されている、傾斜側面または湾曲側面の縁部は、遮られる部分のはっきりした境界、いわゆる「シャッターエッジ（shutter edge）」を構成しており、これは有利である。このことは、半導体モジュールをヘッドライト（例えば、自動車のヘッドライト）において使用する場合に特に有利である。
【００４３】
この実施形態においては、半導体チップによって放出されて傾斜内面に入射する光は、半導体モジュールからカバープレートを通じて直接には取り出されない、または小さい割合が取り出されるのみである。このことは、半導体モジュールがヘッドライトにおいて使用されるときに特に有利である。この方式においては、例えば、半導体モジュールの発光面全体にわたり高いレベルの発光の一様性が達成される。
【００４４】
側面がフレーム部の主延在平面に対して直角である場合、または、半導体チップから側面までの距離がチップキャリアからカバープレートの方向に増大する場合、上記とは異なり、半導体モジュールの動作時にフレーム部も照らされる危険性が大きい。このことは、ヘッドライト用途においては望ましくないことが多い。
【００４５】
代替実施形態においては、傾斜側面または湾曲側面と半導体チップとの間の横方向距離は、チップキャリアからカバープレートの方向に増大している。この方式においては、半導体チップによって小さい角度に放出される光の特に大きな割合が、カバープレートの方にそれて半導体モジュールから取り出され、これは有利である。オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、この実施形態においては、一般的な照明、例えば照明器具における使用、特に屋内照明（例：オフィス空間や航空機の客室の照明）用として特に好適である。
【００４６】
有利な一実施形態においては、カバープレートおよびフレーム部の熱膨張係数、もしくは、フレーム部およびチップキャリアの熱膨張係数、またはその両方は、互いに同程度である。具体的には、カバープレート、フレーム部、およびチップキャリアの熱膨張係数の違いは、２×１０−６１／℃以下、好ましくは１．５×１０−６１／℃以下である。熱膨張係数は、温度が１Ｋまたは１℃変化したときに固体の長さが全長に対してどれだけ増大または減少するかを示す。熱膨張係数が互いに同程度であることにより、温度変動の場合における機械的応力が減少し、したがって、たとえ頻繁な温度変化が存在する場合にも、カバー要素およびオプトエレクトロニクス半導体モジュールが長い寿命を有し、これは有利である。このことは、例えば、自動車の照明において使用するのに特に有利である。
【００４７】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの一実施形態においては、カバープレートに反射防止層が設けられている。反射防止層は、特に、半導体チップによって放出される光に対するカバープレートの反射係数を低減する。カバープレートには、半導体チップの方を向いている側、もしくは半導体チップとは反対を向いている側、またはその両方に、反射防止層が設けられている。
【００４８】
さらなる実施形態においては、フレーム部には、カバープレートとは反対を向いている側、特に、チップキャリアに面している側に、電気絶縁層が設けられている。例えば、導電性のフレーム部の場合、電気絶縁層によって、チップキャリアの導電性トラック構造の少なくとも１つの導電性トラックからフレーム部が絶縁され、これは有利である。
【００４９】
動作時に半導体チップによって放出される光の定義された部分を遮る、フレーム部の傾斜側面に代えて、またはこれに加えて、別の実施形態においては、カバープレートには、部分的に、反射層、吸収層、または反射・吸収層が設けられている。反射層、吸収層、または反射・吸収層は、半導体チップによって放出される光を反射する、吸収する、または反射および吸収し、したがって、動作時に発光半導体チップによって放出される光のさらなる定義された部分を遮り、これは有利である。具体的には、反射層、吸収層、または反射・吸収層は、自身を照らす半導体チップからの光の１５％未満、好ましくは５％未満、特に好ましくは２％未満を透過させる。
【００５０】
例えば、カバープレートの光取出し領域の非対称な幾何学形状は、反射層、吸収層、または反射・吸収層によって達成され、「光取出し領域」とは、そこを通って半導体モジュールから光が取り出されるカバープレートの領域である。非対称の光取出し領域は、例えば、自動車のロービームヘッドライトにおいてオプトエレクトロニクス半導体モジュールを使用するのに特に有利である。反射層、吸収層、または反射・吸収層は、例えば、窒化タンタル（例：ＴａＮ）、シリコン、クロムのうちの１つ以上を含んでいる、またはこれらの材料の１つから成る。
【００５１】
別の実施形態においては、カバープレートはビーム整形素子を有する。ビーム整形素子は、カバープレートと一体に形成されていることが好ましく、特に、カバープレートが突起部もしくはくぼみ部、またはその両方を有する。例えば、カバープレートは、レンズ素子もしくはプリズム素子、またはその両方を含んでおり、カバープレートを通過する光はこれらの素子において屈折もしくは反射する、または屈折して反射する。
【００５２】
さらなる実施形態においては、カバープレートには蛍光体材料が設けられている。例えば、半導体チップのルミネセンス変換層に関連して説明した蛍光体材料が適している。蛍光体材料は、例えば、蒸着または粉末コーティングプロセスによって、カバープレートに堆積させることができる。これに代えて、またはこれに加えて、蛍光体材料またはさらなる蛍光体材料をカバープレートの中に含めることができる。例えば、蛍光体材料またはさらなる蛍光体材料をカバープレートの中に溶かし込む。
【００５３】
さらなる実施形態においては、フレーム部がチップキャリア上にはんだ付けされている。特に、フレーム部の主延在平面において平面視したとき半導体チップを完全に囲むフレーム部の場合、カバー要素およびチップキャリアによって囲まれる内側容積の特に良好な密封が達成される。
【００５４】
一実施形態においては、フレーム部はシリコンを含んでいる。さらなる実施形態においては、カバープレートは、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）、特にフロートガラスを含んでいる。例えば、ホウケイ酸ガラスは、約８０〜８１％のＳｉＯ２と、約１３％のＢ２Ｏ３と、約２〜２．５％のＡｌ２Ｏ３と、約４％のＮａ２ＯもしくはＫ２Ｏまたはその両方とを有する。このようなホウケイ酸ガラスは、例えば、商標名「Ｐｙｒｅｘ」または「Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ  ３３」（ＢＦ３３）として入手可能である。
【００５５】
有利な一発展形態の場合においては、カバープレートがホウケイ酸ガラスを有し、フレーム部がシリコンを有する。ホウケイ酸ガラスおよびシリコンの熱膨張係数はわずかに異なるのみで、これらは互いに同程度であり、これは有利である。別の実施形態においては、チップキャリアは窒化アルミニウムを含んでいる。窒化アルミニウムの熱膨張係数は、ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数およびシリコンの熱膨張係数の両方と同程度であり、これは有利である。ホウケイ酸ガラス、シリコン、および窒化アルミニウムの熱膨張係数の値の違いは、２×１０−６１／℃以下、特に１．５×１０−６１／℃以下であり、これは有利である。
【００５６】
本オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、例えば、ヘッドライト、特に自動車のヘッドライトに含まれる。代替実施形態においては、本オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、投影装置に含まれる。さらに別の実施形態においては、本オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、一般的な照明、例えば屋内照明（例：オフィス空間や航空機の客室の照明）用として特に設けられる照明器具に含まれる。
【００５７】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造する方法は、以下のステップ、すなわち、
−  光透過性のカバープレートウェハと、フレームウェハとを準備するステップと、
−  フレームウェハに開口を作成するステップと、
−  フレームウェハを、接合層を使用せずにカバープレートウェハに結合するステップと、
−  フレームウェハとカバープレートウェハとを含んでいる複合構造からカバー要素を分離するステップであって、カバープレートウェハの分離された部分がカバー要素のカバープレートを形成しており、フレームウェハの分離された部分が、開口の少なくとも一部を含んでおり、カバープレートに接合されているカバー要素のフレーム部を形成している、ステップと、
を含んでいる。
【００５８】
開口は、例えば、円形、楕円形、長方形、または正方形の断面領域を有し、フレームウェハのうちフレーム部を形成している部分に完全に含まれている。
【００５９】
別の実施形態においては、開口は帯状断面を有する。帯状断面の場合には、長さが、幅よりも、好ましくは２倍またはそれ以上、特に好ましくは５倍またはそれ以上大きい。特に、フレーム部を形成するフレームウェハの部分は、開口の一部を含んでいるのみである。言い換えれば、この実施形態においては、カバー要素が分離されており、そのフレーム部は２つの個別の隔置された部分（例えばウェブ）を有する。例えば、少なくとも一方の部分が、カバープレートとの共通の縁部を有する。
【００６０】
フレームウェハとカバープレートウェハとを接合層なしで結合することによって、カバープレートおよびフレーム部の特に正確な位置決めが達成され、これは有利である。このようにして、製造公差が特に小さいカバー要素を製造することができ、これは有利である。この方式においては、例えば、特に小さい寸法を有するカバー要素を達成することができる。フレームウェハには、本方法を使用して複数の開口を形成することが好ましく、フレームウェハおよびカバープレートウェハを含んでいる複合構造を、複合構造を切断することによって複数のカバー要素に分離する。
【００６１】
フレームウェハおよびカバープレートウェハを含んでいる複合構造からカバー要素を分離するステップは、複合構造を切断することによって行うことが好ましく、切断によって、カバー要素のカバープレートを形成するカバープレートウェハの部分を分離し、開口の少なくとも一部を含んでおりかつカバープレートに結合されているフレーム部を形成するフレームウェハの部分を分離する。切断は、ソーイング法、レーザー分離法、またはウェットもしくはドライケミカルエッチング法によって行うことが好ましい。
【００６２】
接合層なしでのフレームウェハおよびカバープレートウェハの結合を形成するステップは、一実施形態においては陽極接合プロセスを含んでいる。この陽極接合プロセス時、フレームウェハおよびカバープレートウェハを機械的に接触させ、フレームウェハとカバープレートウェハの間に電圧を印加する。この電圧の印加は、室温よりも高い温度において行うことが好ましい。少なくとも、カバープレートウェハに機械的に接触させるフレームウェハの表面、もしくは、フレームウェハに機械的に接触させるカバープレートウェハの表面、またはその両方を、研磨することが好ましい。
【００６３】
一発展形態においては、フレームウェハはシリコンを有する、またはシリコンから成る。具体的には、フレームウェハは、（１００）方位の単結晶シリコンウェハであり、このウェハは両面が研磨されていることが好ましい。フレームウェハは、例えば、６インチまたは８インチの直径を有する。
【００６４】
カバープレートウェハは、例えば、セラミック材料、もしくはガラス材料、特にホウケイ酸ガラス、またはその両方、を備えている、またはこれらの材料から成る。ガラス材料は、酸化ナトリウムを含んでいることが好ましい。酸化ナトリウムを含んでいるカバープレートウェハと、シリコンを含んでいるフレームウェハとの間の陽極接合プロセスによって、特に安定的な機械的結合が形成され、これは有利である。
【００６５】
別の実施形態においては、開口を作成するステップは、例えば水酸化カリウムもしくはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、またはその両方を使用してのウェットケミカルエッチング法もしくはドライケミカルエッチング法、またはその両方と、例えば酸化アルミニウム粉末を使用してのサンドブラスティングプロセス、の少なくとも一方を含んでいる。この目的のため、構造マスク層（structured masking layer）をフレームウェハに形成することが好ましく、構造マスク層は開口を定義し、エッチングもしくはサンドブラスティング、またはその両方を、この構造マスク層を通じて行う。構造マスク層の好適な材料は、例えば、レジスト、金属、窒化物（例えば窒化ケイ素）、酸化物（例えば酸化ケイ素）のうちの１つ以上である。窒化物および酸化物は、エッチングプロセスに特に適している。エッチングプロセスまたはサンドブラスティングプロセスは、特に、異方性プロセスである。
【００６６】
構造マスク層は、開口を形成した後に除去することができる。あるいは、構造マスク層をフレームウェハ上に残すことができる。例えば、カバー要素に含まれているマスク層のサブ領域が、絶縁層を構成する。
【００６７】
開口は、自身が少なくとも１つの傾斜側面を有するように、特に、異方性のエッチングプロセスもしくはサンドブラスティングプロセス、またはその両方を使用するプロセス時に形成することが好ましい。（１つ以上の）傾斜側面は、例えば、フレームウェハの主延在平面に対して５４．７度±０．５度の角度をなしている。
【００６８】
本方法の別の実施形態においては、反射防止層をカバープレートウェハに形成する。
【００６９】
一実施形態においては、反射防止層は、フレームウェハとカバープレートウェハとを結合した後、フレームウェハとは反対を向いているカバープレートウェハの側に形成する。これに加えて、またはこれに代えて、フレームウェハの方を向いているカバープレートウェハの側に、反射防止層を形成することができる。この場合、一実施形態においては、フレームウェハも反射防止層によってコーティングする。代替実施形態においては、カバープレートウェハとフレームウェハとを結合する前に、カバープレートウェハの一方または両方の主面に反射防止層を設ける。カバープレートウェハの第１の主面（以降のプロセスステップ時にフレームウェハに結合される）に反射防止層を形成する場合、少なくともこの主面に反射防止層を構造層として形成することが好ましい。このプロセスは、第１の主面のうちフレームウェハと機械的に接触する部分が反射防止層によって覆われないように行うことが特に好ましい。言い換えれば、第１の主面のうち、カバープレートウェハとフレームウェハの結合平面におけるフレームウェハの開口と重なる領域に、反射防止層を形成する。この実施形態は、カバープレートからの距離が増すにつれて開口が狭くなるカバー要素の実施形態の場合に特に有利である。
【００７０】
構造層を形成するステップとしては、例えばネガ型フォトレジストを使用してのフォトリソグラフィ工程が挙げられる。例えば、最初に主面に構造フォトレジストコーティングを設け、次いで、カバープレートウェハおよびフォトレジストコーティングに反射防止層を形成し、その後、反射防止層が形成されているフォトレジストコーティングを再び除去する。
【００７１】
このプロセスの別の実施形態においては、カバー要素を分離する前または分離した後に、カバープレートを形成するカバープレートウェハの部分に、部分的に、反射層、吸収層、反射・吸収層のうちの１つ以上を設ける。
【００７２】
さらなる実施形態においては、カバープレートを形成するカバープレートウェハの部分が、ビーム整形素子を有する。
【００７３】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールを製造する方法は、さらなるステップとして、
−  発光半導体チップ、受光半導体チップ、受発光半導体チップのうちの少なくとも１つを、チップキャリア上に実装するステップと、
−  フレーム部が半導体チップを横方向に囲み、かつ半導体チップがカバープレートとチップキャリアとの間に配置されているように、フレーム部をチップキャリアに固定するステップと、
を含んでいる。
【００７４】
カバー要素、オプトエレクトロニクス半導体モジュール、および製造方法のさらなる利点と、有利な実施形態および発展形態は、図１〜図１９の図面と合わせて説明した以下の例示的な実施形態から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図２】第１の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図３】第１の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図４】第１の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図５】第１の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図６】図３の方法段階の第１の例示的な実施形態によるカバー要素の変形形態の概略的な断面図を示している。
【図７】図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、カバー要素のさまざまな変形形態の概略的な上面図を示している。
【図８】第２の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図９】第２の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図１０】第２の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図１１】第２の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図１２】第２の例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造するプロセスのさまざまな段階の概略的な断面図を示している。
【図１３】オプトエレクトロニクス半導体モジュールを製造する方法におけるカバー要素の概略的な断面図を示している。
【図１４】第３の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略的な断面図を示している。
【図１５】図１４のオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略的な上面図を示している。
【図１６Ａ】第３の例示的な実施形態の変形形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略的な断面図を示している。
【図１６Ｂ】図１６Ａのカバー要素の概略的な上面図を示している。
【図１７】第４の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略的な断面図を示している。
【図１８】第５の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略的な断面図を示している。
【図１９】さまざまな材料の熱膨張係数の図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
例示的な実施形態および図面において、類似するコンポーネントまたは類似する動作のコンポーネントには、同じ参照数字を付してある。図および図に表されている要素の比率は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。個々の要素（層など）は、場合によっては大きさや厚さを誇張してある。
【００７７】
図１〜図５には、オプトエレクトロニクス半導体モジュールのカバー要素を製造する方法の第１の例示的な実施形態のさまざまな段階を、概略的な断面図として示してある。
【００７８】
図１は、本プロセスの最初のプロセスステップを示している。不透明なフレームウェハ１を準備し、このウェハ１を、酸化ケイ素または窒化ケイ素のマスク層２によってコーティングする。この例示的な実施形態においては、フレームウェハは、両面が研磨されており、直径６インチまたは８インチである（１００）方位のＳｉウェハである。
【００７９】
マスク層２をフレームウェハ１の第１の主面１０１に構造的に形成し、この場合、上から見たとき長方形形状を有する切り欠き２１０を有する。第１の主面１０１とは反対側の第２の主面１０２には、全面にわたりマスク層２を形成する。マスク層２の形成は、例えば、熱酸化プロセスを使用する、または堆積工程、特に、プラズマ援用の堆積工程（例えば蒸着（ＰＶＤ））を使用して行う。
【００８０】
次に、図２に示したように、フレームウェハ１に開口１１０を形成する。この開口は、マスク層２における切り欠き２１０を通じて、水酸化カリウム（ＫＯＨ）またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）によってフレームウェハ１をエッチングすることによって形成する。
【００８１】
ＫＯＨまたはＴＭＡＨは、＜１００＞平面および＜１１１＞平面に対して異なる強度までＳｉウェハをエッチングする。このエッチングプロセスの場合には、開口１１０の側面１１１は、フレームウェハ１の主延在平面に対して約５４．７度の角度αをなしている。フレームウェハ１の主延在平面は、フレームウェハ１の表面の主面、すなわち第１の主面１０１および第２の主面１０２に、少なくとも本質的に平行である。値５４．７度からの角度αに生じうる逸脱は、通常、本質的には＜１００＞平面に対するフレームウェハの主面１０１，１０２の傾きに関連する。この傾きの値は、０．５度未満であることが好ましく、したがって、角度αの５４．７度からの逸脱は０．５度未満であることが好ましい。開口１１０は、フレームウェハの第１の主面１０１から第２の主面１０２に向かうにつれて狭くなっている。
【００８２】
次のプロセスステップ（図３を参照）においては、例えば緩衝フッ化水素溶液を利用することによって、マスク層をフレームウェハ１から除去する。あるいは、フレームウェハ１の第１の主面１０１上に絶縁層として構造マスク層２を残すこともできる。
【００８３】
次に、カバープレートウェハ３の第１の主面３０１を、陽極接合プロセスを使用してフレームウェハ１の第１の主面１０１に接合する。カバープレートウェハ３は、この場合には透明であり、酸化ナトリウムを含んでいるホウケイ酸フロートガラス、具体的にはＢＦ３３から成る。
【００８４】
陽極接合を行うため、フレームウェハ１の第１の主面１０１とカバープレートウェハ３の第１の主面３０１とを、室温よりも高い、例えば３５０℃またはそれ以上、あるいは５００℃またはそれ以下、あるいは３５０℃以上５００℃以下の温度において、機械的に接触させる。フレームウェハ１の第１の主面１０１とカバープレートウェハ３の第１の主面３０１とが、互いに直接的に接合される。これらの主面は、特に、共通の結合平面に含まれる。
【００８５】
次に、フレームウェハ１とカバープレートウェハ３との間に電圧を印加する。電圧の値は、例えば、１００Ｖまたはそれ以上、あるいは５ｋＶまたはそれ以下、あるいは１００Ｖ以上５ｋＶ以下である。例えば、電圧は５００Ｖ〜２５００Ｖの間（境界値を含む）の値を有する。
【００８６】
陽極接合プロセス時、例えば、カバープレートウェハ３に含まれている酸化ナトリウムのナトリウムイオンが遊離し、酸化ナトリウムの酸素イオンがフレームウェハ１のケイ素イオンとの化学結合を形成する。このようにして、フレームウェハ１とカバープレートウェハ３との間に、機械的に安定的な、特に不可逆性の結合が形成される。
【００８７】
次に、カバープレートウェハ３の両面を、反射防止層４、例えばＴａＮ層、Ｓｉ層、またはＣｒ層によってコーティングする（図４を参照）。カバープレートウェハ３の第１の主面３０１のコーティングは、フレームウェハ１の開口１１０を通じて行う。この場合、開口１１０はカバープレートウェハ３から離れる方向に狭くなっているため、カバープレートウェハ３の第１の主面の一部は開口によって遮られている。言い換えればカバープレートウェハ３の第１の主面の一部が、フレームウェハ１および反射防止層によって覆われない。
【００８８】
あるいは、フレームウェハ１に結合する前に、カバープレートウェハ３に反射防止層４をコーティングすることができる。［発明の概要］において説明したように、第１の主面３０１のうち、接合平面における開口と重なる領域のみにコーティングすることが好ましい。
【００８９】
最後に、カバープレートウェハ３およびフレームウェハ１の複合構造を、個々のカバー要素５に分離する。このステップは、例えばソーまたはレーザービームを使用して、複合構造の切断６によって行う。この目的のため、複合構造をソーイング膜（sawing film）６（図５には示していない）の上に配置されていることが好ましく、このソーイング膜は、特に、保持フレームに固定する。
【００９０】
分離されたカバー要素５のそれぞれは、カバープレート３００およびフレーム部１００を有する。カバープレート３００は、カバープレートウェハ３の一部である。フレーム部１００はフレームウェハ１の一部であり、開口１１０の１つの少なくとも一部を（この場合には全体を）含んでいる。
【００９１】
図６は、第１の例示的な実施形態によるプロセスの変形形態の一段階（図３の段階に対応する段階）を、概略的な断面図として示している。プロセスのこの変形形態においては、フレームウェハ１の第１の主面１０１の代わりに、フレームウェハ１の第２の主面１０２をカバープレートウェハ３に接合する。このようにして、カバープレート３００からの距離が大きくなるにつれて開口１１０の断面積が増大するカバー要素５が達成される。
【００９２】
図７Ａ〜図７Ｃには、開口１１０の幾何学形状のさまざまな変形形態を、カバー要素５のカバープレート３００における概略的な上面図として示してある。
【００９３】
図７Ａは、長方形または正方形のベースを有するカバー要素５を示している。具体的には、カバープレート３００およびフレーム部１００は、これらの主延在平面において平面視したとき長方形または正方形のベースを有し、合同であるように配置されている、すなわち、上から見たときこれらの外縁部が一致するように配置されていることが好ましい。
【００９４】
開口１１０は円形または楕円形の断面を有する。この断面は、カバープレート３００から遠ざかるにつれて小さくなっている。したがって、開口１１０は円錐台の形状を有する。
【００９５】
図７Ｂによるカバー要素５の場合、カバープレート３００は長方形のベースを有する。フレーム部１００は２つの貫通部１２０を有する。より正確には、フレーム部１００は２つの部分から成り、これらはウェブ形状であり（バーまたはブリッジとしても公知である）、カバープレート３００の２つの対向する縁部に平行に延在している。これら２つのウェブの間には帯状の開口１１０が延在している。この開口は、ウェブが延在している方向にカバー要素の全長にわたり延在している。
【００９６】
図７Ｃは、第１の例示的な実施形態による図５のカバー要素５の概略的な平面図を示している。
【００９７】
図８〜図１２には、カバー要素を製造するプロセスの第２の例を概略的な断面図として示してある。
【００９８】
第１の例示的な実施形態と異なる点として、最初に、フレームウェハ１およびカバープレートウェハ３を、接合層を使用せずに接合する（図８を参照）。接合層を使用しない結合は、例えば、第１の例示的な実施形態と同様に陽極接合を使用して行う。
【００９９】
フレームウェハ１における開口１１０の形成は、第１の例示的な実施形態とは異なり、フレームウェハ１とカバープレートウェハ３とを接合した後に行う。この目的のため、第１の例示的な実施形態と同様に、フレームウェハ１の第１の主面１０１に構造マスク層２を形成する（図９を参照）。次に、例えばこの場合にもＫＯＨまたはＴＭＡＨを使用して、切り欠き２１０を通じてフレームウェハ１をエッチングし、これにより開口が形成される（図１０を参照）。
【０１００】
次に、第１の例示的な実施形態と同様に、マスク層２を除去するオプションのステップを行う。このステップに続いて、フレームウェハ１およびカバープレートウェハ３を含んでいる複合構造の両面に反射防止層を設け（図１１を参照）、複数のカバー要素に分離する（図１２を参照）。
【０１０１】
図１３は、オプトエレクトロニクス半導体モジュールを製造する方法の例示的な実施形態の１つのプロセスステップを、概略的な断面図として示している。
【０１０２】
例えば、図１３に示したプロセス段階に続いて、例えば第１の例示的な実施形態（図５を参照）に従って、または第２の例示的な実施形態（図１２を参照）に従って、フレームウェハ１およびカバープレートウェハ３を含んでいる複合構造からカバー要素５を分離するプロセスを行う。分離した後、カバー要素は依然としてソーイング膜６の上に配置されている。この場合、少なくとも複数の領域において押し出しポイント（push-out point）８によってカバー要素５をソーイング膜６から持ち上げて、これによりカバー要素５とソーイング膜６との間の接着性が減少し、これは有利である。
【０１０３】
さらなるプロセスのため、吸引針（suction needle）７によってカバー要素をソーイング膜６から持ち上げる。
【０１０４】
このプロセスの一実施形態においては、カバープレート３００がソーイング膜３に面している。このとき、吸引針７を開口１１０と係合させ、フレーム部１００の側からカバー要素５を持ち上げる。次に、カバー要素を吸引針７から別の治具に渡し、この治具は、その後にカバー要素をチップキャリア９に結合する目的で（図１４を参照）、カバープレート３００の側からカバー要素５と係合する。
【０１０５】
このように、治具によってカバー要素をソーイング膜６から持ち上げ、別の治具によって所望のポイントに位置決めする方法によって、高いレベルの位置決め精度もしくは高いクロックレート、またはその両方と、したがって、小さい製造公差もしくは高い生産速度、またはその両方が達成される。
【０１０６】
図１４には、第３の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールを概略的な断面図として示してある。このオプトエレクトロニクス半導体モジュールは、第２の例示的な実施形態によるカバー要素５を含んでいる。
【０１０７】
カバー要素５はチップキャリア９に接合されている。例えば、カバー要素５はチップキャリア９にはんだ付けされている。この場合、開口１１０は、カバー要素５およびチップキャリア９によって完全に囲まれている内側容積となっている。
【０１０８】
発光半導体チップ１０（この場合には薄膜発光ダイオードチップである）が、チップキャリア上に実装されて内側容積の中に配置されており、チップキャリア９の導電性トラック構造（図示していない）の導電性トラックに電気的に接続されている。
【０１０９】
チップキャリア９は、例えば窒化アルミニウムを含んでいる。図１９には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、およびホウケイ酸ガラス（ＢＦ３３）の熱膨張係数（ｃｔｅ）を、ｐｐｍ／℃、すなわち１０−６／℃の単位において表してある。カバープレート３００（ＢＦ３３）、フレーム部１００（Ｓｉ）、およびチップキャリア９（ＡｌＮ）の熱膨張係数は、互いに同程度である。熱膨張係数間の差（ｄｉｆｆ）は極めて小さく、１．５×１０−６／℃未満である。フレーム部１００は、図１４の場合、上から見たときチップキャリア９の上の半導体チップ１０を完全に囲んでいる。開口１１０の断面積は、チップ支持体９からカバープレート３００に向かう方向に減少している。言い換えれば、半導体チップ１０と、開口１１０の１つの（特に、各）側面１１１との間の横方向距離は、チップキャリア９からカバープレート３００に離れる方向に減少している。側面１１１は、動作時に半導体チップ１０によって放出される光の定義された部分を意図的に遮る。
【０１１０】
図１６による半導体モジュールには、遮られた光ビーム１１Ａを例として示してある。具体的には、半導体チップ１０によって放出される光のうち、チップキャリア９の主延在平面に対して臨界角度βよりも小さい角度で放出される光が、遮られる。
【０１１１】
図１４の場合、内側容積には、発光半導体チップ１０に加えて、さらなる電子コンポーネント１２が含まれている。このコンポーネント１２は、例えば、静電放電による半導体コンポーネントの損傷の危険性を低減する保護ダイオードである。例えば、電子コンポーネント１２が内側容積の中に配置されているため、半導体チップ１０が開口１１０の２つの側壁１１１の間の中央に配置されず、したがって、２つの異なる臨界角度β（すなわち臨界角度β１およびβ２）が生じ、これは、半導体チップが遠い方の側壁の方に光を放出する（β１）か、半導体チップに近い方の、反対の側壁の方に光を放出する（β２）かによる。この場合、臨界角度の値は、β１＝６度、β２＝８度である。
【０１１２】
この場合、フレーム部は、半導体チップ１０によって放出される光によってカバープレート３００の側面３０３が照らされないように実施されており、これは有利である。光は、半導体チップとは反対を向いているカバープレート３００の第２の主面３０２を通じて半導体モジュールから取り出される。この例は、図１６による半導体モジュールにおける光ビーム１１Ｂによって表してある。
【０１１３】
図１５には、第３の例示的な実施形態による半導体モジュールの概略的な平面図を示してある。
【０１１４】
この半導体モジュールは、複数の発光半導体チップ１０を含んでおり、この場合には、半導体モジュールは５つの発光半導体チップ１０を含んでおり、これらは開口１１０内に一緒に配置されている。半導体チップは、例えばボンディングワイヤ１５を使用して直列に接続されている。一実施形態においては、半導体チップは一列に配置されている。例えば、この実施形態において、チップキャリア９は４ｍｍ以下（例えば約３．６ｍｍ）の幅ｂを有する。半導体チップ１０は、例えば約２．１ｍｍの幅を有する。この場合、該当する幅は、列の方向に垂直方向の寸法である。
【０１１５】
各半導体チップ１０は、チップキャリア９の導電性トラック１３にはんだ付けされている。導電性トラック１３のはんだバリア１４は、はんだ付け時にはんだが導電性トラック１３の余分な領域に広がる危険性を低減する。具体的には、はんだバリア１４は、本質的に、半導体チップ１０によって覆われている導電性トラック１３の領域にはんだを制限する。はんだバリア１４は、例えば、疎水性材料の層（例：Ｃｒ層）を有する、またはこのような層から成る。
【０１１６】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、第３の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの変形形態を、概略的に断面図として示している。
【０１１７】
図１６Ａおよび図１６Ｂによる半導体モジュールは、図１４および図１５の半導体モジュールと異なる点として、第一に、半導体チップ１０とは反対を向いているカバープレート３００の主面３０２に、部分的に反射層が形成されており、この反射層は、反射層１７のさらなる部分を意図的に遮る。例えば、図１６に上面図として概略的に示したように、反射層１７によって、カバープレート３００の光取出し出力領域の非対称な幾何学形状が達成される。
【０１１８】
図１６Ａおよび図１６Ｂによる半導体モジュールが図１４および図１５の半導体モジュールと異なる点として、第二に、チップキャリア９が多層構造を有する。具体的には、半導体チップと接触している導電性トラックが、チップキャリア９の中の領域に延在している。このようにして、フレーム部１００の周囲全体がチップキャリア９に結合されることが達成される。半導体チップ１０の電気接続を内側容積の外に引き出すために結合部に途切れを形成する必要がなく、これは有利である。したがって、内側容積が特に良好に密封される。
【０１１９】
一実施形態においては、カバー要素５の横において、一部がチップキャリア９の内側に延在している導電性トラック１３は、半導体チップ１０およびカバー要素５が上に実装されている、チップキャリア９の前面に引き出されている。別の実施形態においては、図１６Ａに破線によって示したように、導電性トラックは前面とは反対側の後面に引き出されている。
【０１２０】
図１７に断面図として概略的に示した、第４の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールは、これまでの例による半導体モジュールに加えて、ビーム整形素子１６を有する。ビーム整形素子１６は、この場合にはレンズ、具体的には凸レンズである。ビーム整形素子１６は、例えば、カバープレート３００の上に接着されている。
【０１２１】
図１８に断面図として概略的に示した、オプトエレクトロニクス半導体モジュールの第５の例示的な実施形態の場合には、ビーム整形素子が、この場合にはカバープレートと一体に形成されている凸レンズ素子１６として実施されている。
【０１２２】
ここまで本発明について例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に制限されない。本発明は、新規の特徴すべてと、特徴の組合せすべて（特に、特許請求項に含まれている特徴のすべての組合せを含む）を包含し、このことは、その特徴自体、またはその組合せ自体が、特許請求項または例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合にも該当する。
【図１】
0005466641.tif 000002
【図２】
0005466641.tif 000003
【図３】
0005466641.tif 000004
【図４】
0005466641.tif 000005
【図５】
0005466641.tif 000006
【図６】
0005466641.tif 000007
【図７】
0005466641.tif 000008
【図８】
0005466641.tif 000009
【図９】
0005466641.tif 000010
【図１０】
0005466641.tif 000011
【図１１】
0005466641.tif 000012
【図１２】
0005466641.tif 000013
【図１３】
0005466641.tif 000014
【図１４】
0005466641.tif 000015
【図１５】
0005466641.tif 000016
【図１６Ａ】
0005466641.tif 000017
【図１６Ｂ】
0005466641.tif 000018
【図１７】
0005466641.tif 000019
【図１８】
0005466641.tif 000020
【図１９】
0005466641.tif 000021