CN102947957B - 发射辐射的半导体器件和显示装置 - Google Patents

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Abstract

说明了一种发射辐射的半导体器件，具有芯片连接区（3），发射辐射的半导体芯片（1），以及光吸收材料（4），其中发射辐射的半导体芯片（1）固定在芯片连接区（3）处，芯片连接区（3）在所述芯片连接区没有被发射辐射的半导体芯片（1）覆盖的位置处用该光吸收材料（4）覆盖，以及发射辐射的半导体芯片（1）局部地没有光吸收材料（4）。

Description

发射辐射的半导体器件和显示装置
技术领域
本发明涉及一种发射辐射的半导体器件。还涉及一种通过这种半导体器件构成的显示装置。
发明内容
要解决的任务在于，说明一种发射辐射的半导体器件，其特别是可以多侧地被使用。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，半导体器件包括：具有芯片安装面的壳体；芯片连接区和导线连接区；发射辐射的半导体芯片；导线，其将导线连接区与发射辐射的半导体芯片导电连接；以及光吸收材料，其中所述芯片连接区和导线连接区被布置在芯片安装面处，芯片连接区在所述芯片连接区没有被发射辐射的半导体芯片掩盖的位置处用光吸收材料覆盖，导线连接区在其没有被导线掩盖的位置处用光吸收材料覆盖，发射辐射的半导体芯片局部地没有光吸收材料，以及芯片安装面局部地没有光吸收材料。该芯片连接区是被设置用于在芯片连接区上安装至少一个发射辐射的半导体芯片的区域。例如，芯片连接区用金属化结构或金属体构成。尤其是，芯片连接区具有比发射辐射的半导体器件的围绕所述芯片连接区的区域大的对于可见光的反射性。
按照一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括发射辐射的半导体芯片。发射辐射的半导体芯片是在运行中发射在红外辐射和UV辐射之间的波长范围中的电磁辐射的半导体芯片。发射辐射的半导体芯片在运行中例如辐射出可见光。发射辐射的半导体芯片例如是辉光二极管芯片，也即是激光二极管芯片或发光二极管芯片。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括光吸收材料。光吸收材料被设置用于吸收在可见范围中投射到该光吸收材料上的电磁辐射的至少一部分。在可见范围中的、射到光吸收材料的外面上的光的最高25％例如被反射或再发射。优选在可见范围中投射的光的最高15％、特别优选最高5％被返回投射。光吸收材料例如被构造为黑色的。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体芯片固定在芯片连接区处。发射辐射的半导体芯片在此也可以在芯片连接区处电接触。此外可能的是，在芯片连接区上固定多个发射辐射的半导体芯片。芯片连接区的基面优选被如此选择，使得所述一个发射辐射的半导体芯片或多个发射辐射的半导体芯片总地具有小于基面的横截面，从而该一个或多个发射辐射的半导体芯片不完全覆盖芯片连接区。这尤其是被证明为有利的，因为通过这种方式可以以一定的容差将发射辐射的半导体芯片放置在芯片连接区上。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，芯片连接区在其未被发射辐射的半导体芯片掩盖的位置处用光吸收材料覆盖。也即，芯片连接区的由于发射辐射的半导体芯片没有覆盖它们而会暴露的区域部分或完全地用光吸收材料覆盖。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体芯片局部地没有光吸收材料。也即，发射辐射的半导体芯片不是完全被光吸收材料覆盖，而是例如至少发射辐射的半导体芯片的背离芯片连接区的表面保持完全或部分无光吸收材料。例如，光吸收材料在发射辐射的半导体芯片的侧面可以直接与其邻接。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括芯片连接区、固定在芯片连接区处的发射辐射的半导体芯片和光吸收材料，该光吸收材料在芯片连接区没有被发射辐射的半导体芯片掩盖的位置处覆盖芯片连接区，其中发射辐射的半导体芯片局部地没有光吸收材料。
尤其可能的是，在芯片被固定在芯片连接区处之后，光吸收材料被施加到芯片连接区上。例如芯片的侧面因此可以被光吸收材料覆盖。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括导线连接区。该导线连接区例如用金属化结构或金属体构成。尤其是，导线连接区通过其对可见光的较高反射性而与围绕其的材料区别开。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括导线，其将导线连接区与发射辐射的半导体芯片导电连接。例如发射辐射的半导体芯片于是一方面通过芯片连接区并且另一方面通过该导线被导电接触。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，导线连接区在其没有被导线掩盖的位置处用光吸收材料覆盖。也即，例如，导线连接区的在无光吸收材料情况下自由可达的并且反射光的光反射区用光吸收材料覆盖。在此，可能的是，导线的部分也用光吸收材料覆盖。在极端情况下，整个导线可以用光吸收材料覆盖。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括唯一的芯片连接区、唯一的发射辐射的半导体芯片和唯一的导线连接区。发射辐射的半导体芯片于是可以是例如发射红外辐射、彩色可见光或白光的发射辐射的半导体芯片。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括两个芯片连接区、一个唯一的发射辐射的半导体芯片并且不包括导线连接区。发射辐射的半导体芯片于是可以是例如发射红外辐射、有色可见光或白光的发射辐射的半导体芯片。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括至少两个发射辐射的半导体芯片。发射辐射的半导体器件于是例如可以是包括发射红光的半导体芯片、发射蓝光的半导体芯片和发射绿光的半导体芯片的半导体器件。每个半导体芯片可以借助各两个芯片连接区或各两个导线连接区或借助各两个芯片连接区和导线连接区被电接触。
与发射辐射的半导体器件包括多少芯片连接区、发射辐射的半导体芯片和导线连接区无关地，现有的导线连接区和芯片连接区在其没有被半导体器件的其它组件掩盖的位置处用光吸收材料覆盖。在此，光吸收材料可以有针对性地被施加在其遮盖连接区的地方。此外可能的是，光吸收材料被平面地施加，使得其例如在发射辐射的半导体器件中作为覆盖连接区的所有暴露的位置的唯一连贯体而存在。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括具有芯片安装面的壳体。该壳体例如可以具有空腔，在空腔中布置至少一个发射辐射的半导体芯片。壳体的芯片安装面于是通过该空腔的芯片安装面构成。但是也可能的是，壳体是方形板，其没有在其中布置有发射辐射的半导体芯片的凹口或空腔。在极端情况下，壳体可以是电路板，在该电路板中壳体的芯片安装面被布置在也安装了发射辐射的半导体芯片的侧处。
芯片连接区和/或导线连接区在该实施方式中被布置在壳体的芯片安装面处。在此，芯片安装面局部地没有光吸收材料。换句话说，在该实施方式中，不是整个芯片安装面用光吸收材料覆盖，而是例如仅仅在其上出现光的提高的反射的这样的位置处、例如在芯片连接区中和/或在导线连接区中布置光吸收材料。通过这种方式，需要相对少的光吸收材料。
例如构成芯片连接区和导线连接区的一种金属或多种金属用光吸收材料遮盖。芯片安装面的其余部分于是没有光吸收材料。例如，芯片安装面的至少50％百分比没有光吸收材料。在此尤其可能的是，芯片安装面用相同颜色构造或以与光吸收材料类似的颜色构造。在此整个壳体也可以具有相同的颜色或与光吸收材料类似的颜色。对半导体器件看上去，该半导体器件于是除了半导体芯片的辐射出射面之外看上去是一致的颜色。不存在例如由在芯片安装面处的金属化结构引起的干扰反射，该干扰反射可能干扰对半导体芯片的对比度。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，芯片安装面完全被光吸收材料覆盖。也即，尤其是也在与芯片连接区和/或导线连接区隔有距离的芯片安装面区域上存在光吸收材料。在该实施方式中，光吸收材料的施加特别简单，因为光吸收材料不必有针对性地在连接区的区域中被沉积。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体器件包括可透光的浇注材料。该可透光的浇注材料基本上没有光吸收材料。在此，光吸收浇注材料可以被构造为透明的。此外，可能的是，可透光的浇注材料用发光材料和/或用漫射体填充。发光材料例如可以是发光转换材料的颗粒，该发光转换材料例如吸收蓝光或UV辐射并且再发射具有较大波长的辐射。漫射体材料例如可以是尤其陶瓷材料的适于光散射的颗粒。
浇注材料基本上无光吸收材料意味着，光吸收材料或光吸收材料的吸收光的组成部分（例如吸收光的粒子）不是有针对性地被引入到浇注材料中。但是由于在浇注材料和光吸收材料之间的界面处的扩散过程可能发生：光吸收材料的少量分量扩散到可透光的浇注材料中。优选地，例如在可透光的浇注材料中的光吸收材料的吸收辐射的粒子的重量分量最高为1％。
在此浇注材料被这样布置在发射辐射的半导体器件中，使得其局部地与光吸收材料邻接。也即，可透光的浇注材料例如完全覆盖光吸收材料的暴露的外面并且因此向外包封光吸收材料。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，壳体和光吸收材料以相同的颜色来构造。例如，不仅壳体而且光吸收材料被构造为黑色的。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，芯片连接区和/或导线连接区用金属例如银构成。连接区在此可以通过金属化结构来构成。金属化结构例如被施加在壳体的材料上。壳体为此可以用塑料材料和/或用陶瓷材料构成。但是也可能的是，将金属化结构施加在金属的例如用铜构成的导体框架上。此外可能的是，连接区是这种电导体框架（英文也称leadframe（引线框架））的部分，所述部分不配备有附加的金属化结构。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，光吸收材料阻碍连接区的金属（也即例如银）的迁移。为此，例如光吸收材料的吸收光的颗粒可以被构造为使得尤其是在电场中例如金属或银的离子的迁移被所述颗粒阻碍。此外可能的是，光吸收材料具有另外的阻碍在电场中的迁移的填充材料。填充材料例如可以是陶瓷材料的颗粒或二氧化钛的颗粒。
尤其是，当芯片连接区和/或导线连接区用金属如银构成时，作为另外的优点得出，在连接区的暴露的位置被光吸收材料遮盖之后从外部不再能够识别或者防止这些连接区或该连接区的金属的可能的氧化或腐蚀。也即，也可能的是，光吸收材料阻碍、延迟或防止这些连接区或该连接区的金属的氧化和/或腐蚀。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，光吸收材料利用喷射过程来施加。此外可能的是，光吸收材料借助制模过程、借助选择性沉积（例如借助等离子喷雾过程）、借助丝网印刷、借助溅射或借助喷射来施加。各个施加过程在此在成品处可以彼此不同。因此这些用于光吸收材料的施加过程是对制成的发射辐射的半导体器件可证明的具体特征。
按照发射辐射的半导体器件的至少一个实施方式，光吸收材料包含在其中引入吸收光的粒子的硅酮。吸收光的粒子例如可以是碳黑颗粒。碳黑优选是不定形碳黑（英文也为amorphouscarbonblack）。吸收体（例如碳黑颗粒）在发射辐射的半导体器件的基质材料（例如硅酮）中的分量优选为在至少7重量％和最高13重量％之间，例如10重量％。
对于粘性材料，例如硅酮，喷射过程是用于施加光吸收材料的特别合适的方法。
这里描述的发射辐射的半导体器件特别好地适于使用在所谓的视频墙上，其中各个图像点由发射辐射的半导体器件的发射辐射的半导体芯片构成。这里描述的发射辐射的半导体器件的特征在于在发射辐射的半导体器件的关断和接通状态之间的高对比度。通过将在发射辐射的半导体器件中的亮区域（例如连接区）用光吸收材料遮盖，形成在关断状态中在俯视图中看起来例如完全是黑色的发射辐射的半导体器件。因为发射辐射的半导体芯片局部地保持没有光吸收材料，因此能够实现由发射辐射的半导体器件辐射出的光或由发射辐射的半导体器件辐射出的电磁辐射的高亮度。
此外，说明了一种显示装置，其中显示装置的图像点（像素）通过这里描述的发射辐射的半导体器件来构成。显示装置例如是大面积的视频墙，该视频墙具有至少5m2的显示面。
在下面，对这里描述的发射辐射的半导体器件借助实施例和所属的图更详细地阐述。
附图说明
图1A、1B示出了不带这里描述的光吸收材料的发射辐射的半导体器件的示意性视图。
图2、3A、3B、3C、4A、4B、4C、5、6、7借助示意性图示示出这里描述的发射辐射的半导体器件的实施例。
相同的、类似的或起相同作用的元件在图中配备有同样的附图标记。图和在图中示出的元件彼此间的大小比例不被看成是按比例尺画出的。更确切地说，为了更好的可描述性和/或更好的可理解性，可以将各个元件夸大地示出。
具体实施方式
图1A示出了不带这里描述的光吸收材料的发射辐射的半导体器件的示意性俯视图。图1B示出了沿着在图1A中绘入的虚线的所属剖视图。
目前，发射辐射的半导体器件包括壳体10，该壳体例如用塑料材料或用陶瓷材料构成。壳体10目前被构造为黑色的。
电连接位置11在侧面从壳体10伸出，通过这些电连接位置，发射辐射的半导体器件的发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c可以被电接触。电连接位置11例如是电导体框架的部分，所述部分在壳体10中在其芯片安装面10a处暴露。在那里，它们构成导线连接区2和芯片连接区3。电连接位置11可以用金属例如铜构成，所述金属必要时至少局部地用另外的金属如银或金涂层。
在芯片连接区3上施加发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c。目前，发射辐射的半导体器件包括三个不同的发射辐射的半导体芯片。但是也可能的是，发射辐射的半导体器件包括更多或更少的发射辐射的半导体芯片。目前，发射辐射的半导体器件包括发射红光的发射辐射的半导体芯片1a、发射绿光的发射辐射的半导体芯片1b和发射蓝光的发射辐射的半导体芯片1c。发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c分别借助导线12与所属的导线连接区2导电连接。
发射辐射的半导体芯片例如是发光二极管芯片。这种发射辐射的半导体器件例如可以构成显示装置的图像点，其图像点通过大量同样构造的发射辐射的半导体器件来给出。
基于其金属反射性，连接区2、3具有比例如构造为黑色的壳体10高的反射性。这在使用发射辐射的半导体器件时可被证实为干扰性的。
借助图2的示意性俯视图，更详细地阐述这里描述的发射辐射的半导体器件的实施例。与结合图1A、1B所描述的实施例不同，导线连接区2和芯片连接区3的暴露的位置用光吸收材料4覆盖（对此也参见图3A、3B、3C、4A、4B）。
光吸收材料4优选具有与壳体10的芯片安装面10a或与壳体10相同或类似的颜色。光吸收材料例如是在其中引入吸收光的粒子的硅酮。吸收光的粒子例如是碳黑颗粒。
与图3A的示意性剖视图结合，更详细示出用于引入光吸收材料4的可能性。在该实施例中，光吸收材料4有针对性地被施加在导线连接区2和芯片连接区3的区域中。与连接区2、3隔有距离的剩余芯片安装面10a保持不被光吸收材料4覆盖。在该情况下，它甚至以与光吸收材料相同的颜色或以类似的颜色构造，使得从一些距离、例如以10cm起的距离由观察者的眼睛不能够从外部识别：芯片安装面10a的部分不用光吸收材料4覆盖。光吸收材料4目前与发射辐射的半导体芯片1a的侧面直接接触。这对于半导体器件的所有发射辐射的半导体芯片可以以相同的方式实施。
发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c的背离芯片安装面10a的表面于是保持没有或者基本上没有光吸收材料4。
在图3B的实施例中，除了光吸收材料4之外，还将可透过的浇注材料5施加到芯片安装面10a上，所述浇注材料5目前局部地与芯片安装面10a直接接触。可透光的浇注材料5例如是包含硅酮或由硅酮制成的浇注材料。浇注材料局部地与光吸收材料4的暴露的外面直接接触。可透光的浇注材料优选没有例如光吸收材料4的吸收光的粒子。
在结合借助图3C所描述的实施例中，浇注材料5在其背离芯片安装面10a的上侧向外凸状地弯曲并且以这种方式成形出透镜。在结合图4A阐述的实施例中，光吸收材料4完全覆盖芯片安装面10a。在该情况下可能的是，将芯片安装面10a构造为与光吸收材料不同的颜色，例如白色。但是光吸收材料4优选被构造为与在壳体10的在俯视图中可见的外面相同的颜色。这些外面例如可以用黑色的颜色印刷。
如结合图4B可看出的，可透光的浇注材料5也在该情况下直接邻接光吸收材料4和所述一个或多个发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c并且直接与这些组件接触。可透光的浇注材料5的背离芯片安装面10a的上侧的透镜状的构型也是可能的（参见图4C）。
借助图5的示意性俯视图，更详细阐述这里描述的发射辐射的半导体器件的另外的实施例。与结合图2阐述的实施例不同，在本实施例中半导体器件针对每个发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c包括两个导线连接区2。也即，发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c中的每一个包括两个上侧的接触位置（未示出），通过这些接触位置，所述发射辐射的半导体芯片利用导线12分别与导线连接区2导电连接。在此例如结合图3A、3B、3C、4A、4B、4C描述的，导线连接区2在暴露的位置处用光吸收材料4覆盖。
在结合图5描述的实施例情况下，发射辐射的半导体芯片1a、1b、1c尤其是可以具有载体元件或生长衬底，该载体元件或生长衬底用电绝缘的材料例如蓝宝石或SiC构成。
芯片连接区3在图5的实施例中不必用反射材料（例如金属）构成。尤其是，可能的是，在图5的实施例情况下不需要芯片连接区3的暴露位置的遮盖。在该情况下也可以仅仅进行导线连接区2的暴露的位置的遮盖。
结合图6更详细阐述了这里描述的发射辐射的半导体器件的另外的实施例。与图5的实施例不同，在该实施例中只有发射辐射的半导体芯片中的两个1a、1b包括两个导线连接区2，其中给第三发射辐射的半导体芯片1c分配唯一的导线连接区2。
也即，在这里描述的发射辐射的半导体器件情况下也可以应用不同类型的发射辐射的半导体芯片，其中芯片可以彼此不同地被接触。例如发射辐射的半导体芯片中的至少一个可以具有背面的和正面的接触，如在图6中的发射辐射的半导体芯片1c，发射辐射的半导体芯片中的至少一个可以仅仅在正面或者仅仅在背面具有接触，例如图6的发射辐射的半导体芯片1a、1b。
结合图7阐述了这里描述的发射辐射的半导体器件的另外的实施例。在该实施例中，发射辐射的半导体器件具有唯一的发射辐射的半导体芯片1。例如，由发射辐射的半导体器件在运行中辐射出白光。
发射辐射的半导体器件目前包括两个芯片连接区3，它们分别与半导体芯片1的所属的背面的接触位置（未示出）导电连接。芯片连接区3的没有被半导体芯片1覆盖的位置用光吸收材料4覆盖，如这例如在图3A、3B、3C、4A、4B、4C之一中更详细阐述的一样。如在图7中示出的、仅仅拥有背面的接触的发射辐射的半导体芯片1在此也可以应用在这里描述的、具有两个或更多发射辐射的半导体芯片的发射辐射的半导体器件中。
该专利申请要求德国专利申请DE102010012602.0的优先权，其公开内容通过回引结合于此。
本发明不通过借助实施例的说明而局限于此。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每种组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的每种组合，即使该特征或该组合本身没有明确地在权利要求书或实施例中说明。

Claims (12)

1.发射辐射的半导体器件，具有
－具有芯片安装面（10a）的壳体（10）,
－芯片连接区（3）和导线连接区（2），
－发射辐射的半导体芯片（1），
－导线（12），其将导线连接区（2）与发射辐射的半导体芯片（1）导电连接，以及
－光吸收材料（4），其中
－芯片连接区（3）和导线连接区（2）被布置在芯片安装面（10a）处，
－发射辐射的半导体芯片（1）固定在芯片连接区（3）处，
－芯片连接区（3）在所述芯片连接区没有被发射辐射的半导体芯片（1）掩盖的位置处用光吸收材料（4）覆盖，
－导线连接区（2）在其没有被导线（12）掩盖的位置处用光吸收材料（4）覆盖，
－发射辐射的半导体芯片（1）局部地没有光吸收材料（4），以及
－芯片安装面（10a）局部地没有光吸收材料（4）。
2.根据权利要求1所述的发射辐射的半导体器件，其中，芯片安装面（10a）以与光吸收材料（4）相同的颜色构造。
3.根据上述权利要求1-2之一所述的发射辐射的半导体器件，具有
－可透光的浇注材料（5），其中
－浇注材料（5）没有光吸收材料（4），以及
－浇注材料（5）局部地与发射辐射的半导体芯片（1）和光吸收材料（4）邻接。
4.根据权利要求3所述的发射辐射的半导体器件，其中，浇注材料（5）局部地与芯片安装面（10a）邻接。
5.根据权利要求3所述的发射辐射的半导体器件，其中浇注材料（5）被构造为透明的。
6.根据权利要求3所述的发射辐射的半导体器件，其中浇注材料（5）用发光材料和/或漫射体填充。
7.根据上述权利要求1-2之一所述的发射辐射的半导体器件，其中壳体（10）和光吸收材料（4）以相同的颜色来构造。
8.根据上述权利要求1-2之一所述的发射辐射的半导体器件，其中芯片连接区（3）和/或导线连接区（2）用金属构成。
9.根据权利要求8所述的发射辐射的半导体器件，其中芯片连接区（3）和/或导线连接区（2）用银构成，而且光吸收材料（4）阻碍金属或银的迁移和/或氧化和/或腐蚀。
10.根据上述权利要求1-2之一所述的发射辐射的半导体器件，其中光吸收材料（4）借助于喷射过程来施加。
11.根据上述权利要求1-2之一所述的发射辐射的半导体器件，其中光吸收材料（4）包括硅酮，在所述硅酮中引入吸收光的粒子。
12.显示装置，其中显示装置的至少一个图像点至少部分地通过根据上述权利要求之一的发射辐射的半导体器件来构成。
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