CN101878543B - 用于制造光电子器件的方法和光电子器件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于制造光电子器件的方法，该光电子器件包括发射辐射的装置(1-5)和透镜(6)。此外，本发明还提出了带有发射辐射的装置(1-5)和透镜的光电子器件(6)。

Description

用于制造光电子器件的方法和光电子器件

本发明涉及一种用于制造光电子器件的方法和光电子器件。

本专利申请要求德国专利申请10 2008 014 122.4和10 2007 057 470.5的优先权，它们的公开内容通过引用结合于此。

具有透镜的光电子器件的制造目前通过如下方法来实现：这些方法伴随而来的是高成本、大的安装开销并且透镜机械强度低。

本发明的任务是，提出一种成本低廉的并且可以简单执行的方法，借助该方法可以将透镜施加在光电子器件中。

该任务通过根据权利要求1的方法来解决。按照根据本发明的方法来制造的光电子器件在权利要求8中进行了说明。该方法或者器件的其他实施形式是其他权利要求的主题。

根据一个实施形式，提出了一种用于制造光电子器件的方法，该方法包括如下方法步骤：A)提供发射辐射的装置，B)加热所述装置，以及C)将液态透镜材料施加在所述装置的光路中，其中在透镜材料交联的情况下形成模制到所述装置上的透镜。于是将透镜材料施加到已经制成的发射辐射的装置上，使得可以形成透镜。这是一种简单的制造工艺，其中透镜材料分配到被预先加热的装置上并且成型为透镜，其中不需要额外的方法步骤如将已经制成的透镜单独地施加并机械固定在发射辐射的装置上。

方法步骤A)可以包括方法步骤A1)将支承体设置在壳体的腔内，A2)将发射辐射的半导体层序列设置在支承体上，以及A3)将浇注体施加到半导体层序列上。在方法步骤A)中于是制成了发射辐射的装置并且提供给方法步骤B)和C)。

在方法步骤B)中，发射辐射的装置可以加热到80℃至180℃的温度范围，例如加热到150℃的温度。在该温度情况下，发射辐射的装置未被损坏，而是足够热，以便引起方法步骤C)中透镜材料的交联。

此外，在方法步骤C)中，液态透镜材料可以具有比发射辐射的装置更低的温度。例如，液态透镜材料可以具有室温。通过这种方式，液态透镜材料只要其未与发射辐射的装置接触就不交联。只有当透镜材料被施加到发射辐射的装置上时，其在通过发射辐射的装置给出的温度影响下交联。

在方法步骤C)中，此外可以将透镜材料滴到发射辐射的装置上并且在发射辐射的装置上形成液滴。液滴通过发射辐射的装置被加热，使得可热交联的透镜材料由于发射辐射的装置的加热而热交联。于是无需另外的方法步骤形成了模制到发射辐射的装置上的透镜。透镜的精确的形状可以通过工艺参数来影响。工艺参数例如包括发射辐射的装置的温度和透镜材料的温度，以及透镜材料的组成。透镜材料的流动速度(该材料以该速度施加到发射辐射的装置上)可以对于透镜的形状具有进一步的影响。

此外，液滴可以通过透镜材料与发射辐射的装置的浇注体材料的化学反应来固定在发射辐射的装置上。化学反应可以包括溶解和熔融透镜材料及浇注材料以及在材料之间形成化合物。由液体形成的透镜由此固定在浇注体上，而无需额外的机械保持装置例如金属夹。由此，节省了另一方法步骤-将透镜固定在发射辐射的装置上。由于没有机械连接，所以并不影响浇注体和透镜的膨胀特性，使得并不存在机械应力。

此外，该方法可以包括在方法步骤C)之后的方法步骤C1)，其中透镜被暴露于等离子体中，由此形成透镜的非润湿的表面层。表面层可以是玻璃层，其通过透镜材料的等离子体处理形成。这种表面层是非润湿的，使得没有灰尘颗粒或者器件可以容易地附着在透镜上。其他的用于获得透镜的非润湿的表面层的方法可以包括使用特殊的透镜材料混合物或者将成型的透镜额外地涂层。

此外，提出了一种光电子器件，其根据上述方法来制造并且包括发射辐射的装置以及模制在该装置上的透镜。这种光电子器件具有高的辐射强度，其通过设置在发射辐射的装置的光路中的透镜来产生。

透镜材料可以包括聚硅氧烷凝胶，其在发射辐射的装置的热影响情况下交联为硅树脂并且由此可以是可热交联的。此外，聚硅氧烷凝胶可以包括硬化剂、催化剂或者其他的添加剂，其在聚硅氧烷凝胶滴到所述装置上之前与聚硅氧烷凝胶混合并且根据透镜的所希望的特性影响树脂的性质。例如，提高硬化剂在聚硅氧烷凝胶中的分量导致较不粘的并且较少凝胶状的硅树脂。硅树脂也可以在高的光强度情况下使用，而不受损坏。此外，这种透镜材料成本低廉，这有利于光电子器件的制造工艺。

光电子器件可以具有发射辐射的装置，该装置包括支承体和在支承体上的半导体层序列，该半导体层序列设置在壳体的腔中。此外可以在半导体层序列上在壳体的腔中设置浇注体。浇注体例如可以包括硅树脂，其对应于透镜材料的硅树脂或者不同于透镜材料的硅树脂。此外，浇注体可以包括环氧树脂。半导体层序列可以包括LED芯片。

借助附图来进一步阐述本发明。

图1示出了光电子器件的示意性截面图。

图2在图2a和2b中示出了带有透镜的发射辐射的装置的容纳装置。

图3示出了光电子器件的发射特征。

图1示出了带有发射辐射的装置和透镜的光电子器件的示意性截面图。发射辐射的装置包括半导体层序列1，其直接与电路板7接触并且通过端子2与电路板7接触。此外，半导体层序列设置在支承体4上。半导体层序列1和支承体4位于壳体5的腔中，在该腔中还设置有浇注体3。在浇注体3和壳体上设置有透镜6，其包括表面层6a。浇注体3和透镜6a由如下材料构成：在将透镜材料施加到被预先加热的发射辐射的装置上时这些材料可以彼此进行化学反应。例如，浇注体的材料以及透镜的材料可以是相同的或者彼此不同的硅树脂。透镜的表面层可以是玻璃层，其通过透镜的等离子体处理而形成。此外，其可以包括额外地施加的涂层，该涂层具有如下材料：这些材料具有不粘并且非润湿的特性。透镜6于是通过透镜材料与浇注体3的材料的化合而固定在发射辐射的装置上。透镜成型为使得其导致发射辐射的装置所发射的光的高的辐射强度。通过表面层6a，透镜6不吸附污物并且对于其他器件而言是不粘的。

图2在图2a中示出了带有透镜的发射辐射的装置的俯视图，并且在图2b中示出了带有透镜的该发射辐射的装置的侧视图。发射辐射的装置是LED芯片，在该芯片上施加有硅树脂构成的透镜。该透镜在上面描述的方法中以液体透镜材料的形式(例如聚硅氧烷凝胶)滴到LED芯片上，其中LED芯片已被加热。由此，透镜材料交联并且以透镜的形式固定在LED芯片上。由此，以简单的成本低廉的工艺将透镜施加到LED芯片上。不需要额外的机械固定。LED芯片此外还具有侧臂，这些侧臂能够实现将芯片焊接到其他的器件上或者器件旁。

图3示出了光电子器件所发射的光的发射特征，该光电子器件包括带有透镜的发射辐射的装置。所示的是关于以度(°)为单位的发射角α的、任意单位的强度I。线A示出了理想的余弦曲线，其示出了没有透镜的发射辐射的装置的发射特征。测量数据B示出了发射辐射的装置(LED芯片，其上根据上述方法施加有透镜)的强度测量。可以看到，发射辐射的装置的辐射强度通过透镜而提高，因为所发射的辐射的效率(在曲线下的面积示出该效率)与余弦曲线相比提高了大约20％。

发射特征通过施加透镜而相对于没有透镜的发射辐射的装置改变，这可以通过测量数据的不同峰来看出。然而在光电子器件的多种应用中，这无关紧要。

在图1至3中示出的例子和实施形式可以任意变化。此外需要考虑到的是，本发明并不局限于这些例子，而是允许其他的这里未阐述的扩展方案。

Claims (12)

1.一种用于制造光电子器件的方法，包括以下方法步骤：

A)提供发射辐射的装置，

B)预先加热所述装置，

C)将液态透镜材料施加在所述预先加热的装置上，并处于该装置的光路中，其中液态透镜材料能够热交联，并且由于发射辐射的装置的加热而被热交联，并且其中在透镜材料交联的情况下形成模制到所述装置上的透镜。

2.根据权利要求1所述的方法，其中方法步骤A)包括如下方法步骤：

A1)将支承体设置在壳体的腔内，

A2)将发射辐射的半导体层序列设置在支承体上，以及

A3)将浇注体施加到半导体层序列上。

3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中在方法步骤B)中将发射辐射的装置加热到80℃至180℃的温度范围。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在方法步骤C)中，液态透镜材料具有比发射辐射的装置更低的温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在方法步骤C)中，将透镜材料滴到发射辐射的装置上并且在发射辐射的装置上形成液滴。

6.根据权利要求5所述的方法，其中液滴通过透镜材料与浇注体的材料的化学反应来固定在发射辐射的装置上。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在方法步骤C)之后的方法步骤C1)中，透镜被暴露于等离子体中，由此形成透镜的非润湿的表面层。

8.一种光电子器件，其按照根据权利要求1至7中的任一项所述的方法来制造，所述光电子器件包括发射辐射的装置以及模制到该装置上的透镜。

9.根据权利要求8所述的光电子器件，其中透镜材料具有包括硅树脂的材料。

10.根据权利要求8或9所述的光电子器件，其中发射辐射的装置包括支承体和在支承体上的半导体层序列，该半导体层序列设置在壳体的腔中。

11.根据权利要求10所述的光电子器件，其中在半导体层序列上在壳体的腔中设置有浇注体。

12.根据权利要求10所述的光电子器件，其中半导体层序列包括发光二极管芯片。

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