CN104662683A - 光电子器件、光学元件和其制造方法 - Google Patents

光电子器件、光学元件和其制造方法 Download PDF

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Abstract

根据至少一个实施方式提出一种光电子器件，所述光电子器件包括：壳体(20)；发射辐射的或接收辐射的半导体芯片(10)，所述半导体芯片设置在壳体(20)中；和光学元件(50)，所述光学元件设置在器件的光路中。光学元件(50)具有两亲的嵌段共聚物(55)，所述嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物。此外，光学元件(50)具有导热的纳米颗粒(60)，所述纳米颗粒以分布在两亲的嵌段共聚物(55)中的方式存在并且包括选自下述组的材料：金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。

Description

光电子器件、光学元件和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光电子器件、一种用于这种器件的光学元件以及用于制造光学元件和器件的方法。
背景技术
在例如发光二极管(LED)的光电子器件中，通常使用硅树脂作为囊封材料。然而，常用的硅树脂具有例如为0.2W/(m＊K)的小的热导率，使得由于在器件运行时的热负荷更长远来看能够在硅树脂囊封件中出现脆化和裂纹形成。由此，损害器件的光输出并且降低所述器件的使用寿命，因为湿气或有害气体能够进入到器件中。
为了减轻所述不利的效果，为囊封硅树脂必要时添加尤其在μm范围中的球形的SiO2颗粒，由此适度地提高囊封件的热导率。通常，该热导率小于0.4W/(m＊K)。当然，SiO2颗粒能够需要仔细地调整硅树脂的折射系数，因为否则由于光散射会强烈地降低器件的光输出。因此，如下光电子器件或光学元件对此是值得期望的，所述光电子器件或光学元件具有进一步改进的导热性和尽可能在光学元件中的小的光散射，这能够实现高的光输出。
发明内容
因此，要实现的目的在于：提出一种光电子器件，所述光电子器件的光学元件具有改进的导热性并且尽可能引起小的光散射。其他的目的在于：提出一种用于光电子器件和用于这种光学元件的制造方法以及该光学元件本身。
所述目的中的至少一个目的通过根据独立权利要求所述的光电子构件、光学元件以及用于其制造的方法来实现。从属权利要求提出有利的设计方案。
提出一种光电子器件。根据至少一个实施方式，光电子器件包括：
-壳体；
-发射辐射的或接收辐射的半导体芯片，所述半导体芯片设置在壳体中；
-光学元件，所述光学元件设置在器件的光路中；
其中光学元件包含两亲的嵌段共聚物，所述两亲的嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物，和导热的纳米颗粒，所述纳米颗粒以分布在两亲的嵌段共聚物中的方式存在并且包括选自下述组的材料：金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。
光电子器件根据本申请也能够简称为“器件”。类似地，两亲的嵌段共聚物能够简称为“嵌段共聚物”，导热的纳米颗粒称作为“纳米颗粒”并且发射辐射的或接收辐射的半导体芯片称作为“半导体芯片”或“芯片”。
将术语“在……上”根据本申请不仅理解为以共同的边界面直接地、即紧接地设置元件、而且也理解为间接地设置，其中其他的元件能够存在于相叠设置的元件之间。类似地，当元件设置在第一元件上并且第二元件设置在元件的背离第一元件的一侧上时，元件设置在第一和第二元件“之间”，其中“在……上”如在上文中描述的那样理解。
将下述可能的路径理解为“器件的光路”，半导体芯片的辐射能够经由所述光路离开器件和/或耦合输出或者在接收辐射的半导体芯片中耦合输入到器件中并且能够到达芯片。根据本申请，术语“光路”和“器件的光路”同义地应用。
嵌段共聚物的两亲的特性基于：其包含疏水聚合物和与其交联的亲水聚合物。由此，嵌段共聚物具有亲水的和疏水的特性或区域。在该情况下，对于“共聚物”同义的是“聚合物链”或者“聚合物支路”；聚合物是嵌段共聚物的彼此交联的分子部分，所述嵌段共聚物能够分别包含多个所述分子部分。“疏水的”和“亲水的”是化学领域和材料科学中的常用术语并且在本申请的范围内相应地使用。疏水的物质、材料或分子部分因此不能够或仅能够少量与水混合、在水中溶解或者与水基本上仅进行范德瓦尔交互作用。亲水的物质、材料或材料分子相反地表现并且通常能够与水也进行氢键结合。
令人惊讶地发现：在嵌段共聚物的两亲的网络中能够在原位、即直接在嵌段共聚物中例如通过化学反应来产生导热的纳米颗粒。其结果是，导热的纳米颗粒尤其精细地且均匀地分布在光学元件中。不期望的积聚或沉淀在此能够尽可能地或完全地避免。相反于此，在制造常规的光学元件时，将预制的颗粒与硅树脂混合，使得它们能够积聚或下沉。
在原位产生纳米颗粒的另一个优点是：能够实现极其小的颗粒大小。纳米颗粒根据本申请具有小于100nm的平均直径。为了在常规的硅树脂中以精细分布的方式引入小的颗粒，有时需要数小时长的混合过程。积聚和沉淀的危险在此仍保持。
由于存在于两亲的嵌段共聚物中、更确切地说存在于网络的腔中的导热的纳米颗粒，显著地提高光学元件之内的热导率，使得能够更好地穿过光学元件导出热能。两亲的嵌段共聚物和分布在其中的纳米颗粒构成的混合物通常能够具有≥0.4W/(m＊K)、尤其≥0.6W/(m＊K)的热导率。热导率例如能够处于0.4至5W/(m＊K)、尤其0.6至3W/(m＊K)的范围中，使得所述热导率与混有SiO2颗粒的常规的硅树脂相比显著地提高。通常，光学元件中的至少80重量％、尤其至少90重量％、例如至少95重量％的聚合物化合物是两亲的嵌段共聚物(重量％＝重量百分比)。光学元件中的全部聚合物化合物也都能够是两亲的嵌段共聚物。
光学元件中的高的热导率尤其能够归因于导热的纳米颗粒。根据至少一个实施方式，将“导热的”理解为如下材料，所述材料具有≥3W/(m＊K)、尤其≥5W/(m＊K)的热导率。纳米颗粒的热导率优选能够为≥10W/(m＊K)。
纳米颗粒的材料或纳米颗粒本身能够尽可能地、例如至少90重量％、尤其至少95重量％或完全地由金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合构成。“金属”能是原本意义上的金属和/或是半金属，尤其是原本意义上的金属。同样地，“金属氧化物”和“金属氢氧化物”中所基于的金属能够是原本意义上的金属或半金属，其中其尤其为原本意义上的金属。硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、砷(As)、锑(Sb)、硒(Se)和碲(Te)属于半金属。“原本意义上的金属”因此是碱金属、碱土金属、过渡金属和第三至第六主族的与相应的主族的半金属相比具有更高原子序数的元素。在此，其尤其能够选自过渡金属。
由于改进的导热性，能够有效地穿过光学元件、例如远离半导体芯片将热能导出到光学元件的表面上。光学元件尤其能够导热地与半导体芯片连接，这例如能够以至少部分包裹的囊封件的形式构成。通过光学元件中的改进的导热性或改进的热管理，避免或至少推迟由于在器件运行期间的热作用引起的损坏、尤其是脆化和裂纹形成。由此，提高器件的使用寿命并且在长的时间段中确保通过光学元件的高的光可穿透性。因此，在发光器件的情况下，也能够在长的时间段中获得高的光输出。
导热的纳米颗粒尤其具有显著小于可见光的波长(400nm至800nm)的平均直径，使得在其上几乎不进行或完全不进行光散射。因此，导热的纳米颗粒也几乎不或完全不负面地作用于光通过光学元件的透射。如在由具有SiO2颗粒的硅树脂构成的常规的光学元件中通常所需的对折射率的耗费的调整因此取消。在根据本申请的光学元件中，因此，由于两亲的嵌段共聚物和导热的纳米颗粒的组合，所述纳米颗粒尤其能够在原位在嵌段共聚物中产生，显著地提高热导率进而确保光的高的透射率或高的光输出。
两亲的嵌段共聚物的聚合物或聚合物链能够平均具有至少100个单体单元、尤其至少500个单体单元。两亲的嵌段共聚物中的疏水聚合物是聚硅氧烷、即硅树脂，使得单体单元是硅氧烷。在此，聚硅氧烷能够尤其是聚(二烷基硅氧烷)、聚烷基-芳基硅氧烷、聚(二芳基硅氧烷)和它们的组合。“芳基”取代基根据本申请也包括取代的芳族取代基。“烷基”取代基能够线性地、分枝地或也环形地构成。
根据另一个实施方式，聚硅氧烷的取代基选自甲基、环己基、苯基和它们的组合。聚硅氧烷例如能够是聚(二甲基硅氧烷)，聚(二环乙基硅氧烷)，聚甲苯基硅氧烷，聚(二苯基硅氧烷)或它们的混合物。其尤其能够是聚(二甲基硅氧烷)。
根据另一个实施方式，在两亲的嵌段共聚物中，疏水聚合物与亲水聚合物以50:50至95:5、尤其60:40至90:10的质量比存在。两亲的嵌段共聚物因此主要包含聚硅氧烷、即疏水的聚合物部分进而也具有聚硅氧烷的有利的特性。所述疏水的聚合物部分的特征尤其在于：其相对于空气湿气和有害气体、例如氧气具有高的密封性并且是透明的。两亲的嵌段共聚物能够具有至少70:30、尤其至少80:20的比例的疏水聚合物(聚硅氧烷)和亲水聚合物。已经令人惊讶地发现：即使在嵌段共聚物中的聚硅氧烷、即疏水聚合物的份额这样高时，在嵌段共聚物中的均匀分布和在原位产生导热的纳米颗粒是可能的，而在此没有出现纳米颗粒的明显的积聚。
根据另一个实施方式，亲水聚合物选自下述组：聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、例如聚(N-异丙基-丙烯酰胺)、聚丙烯酸、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸酐)、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸)、聚(异丁烯-共-马来酸)、聚(2-乙基丙烯酸)、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-丙基丙烯酸)和它们的组合。亲水聚合物优选选自下述组：聚乙二醇、聚丙烯酸、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸酐)和它们的组合。
嵌段共聚物的提出的亲水聚合物尤其能够实现有效地产生且均等地、均匀地分布导热的纳米颗粒。嵌段共聚物的组成部分、即亲水的或疏水的聚合物或聚合物链能够借助于NMR光谱学来证实。
两亲的嵌段共聚物的制备例如在出版物G.Lin,X.Zhang,S.R.Kumar,J.E.Mark所著的Silicon 2009,第一卷,173-181描述，其公开内容就此通过参考并入本文。
根据另一个实施方式，纳米颗粒具有≤50nm、尤其为5nm至40nm的平均直径。所述平均直径比可见光的波长小数倍，因此可见光在所述纳米颗粒处几乎不或完全不散射。平均颗粒直径能够通过剖开光学元件和随后借助扫描电子显微镜REM(Scanning Electron Microscope,SEM)进行分析来确定。纳米颗粒在光学元件中的均匀的分布和小的直径尤其能够归因于在两亲的嵌段共聚物中在原位产生，如这在更下面借助根据本申请的制造方法来描述。
根据另一个实施方式，纳米颗粒包括选自下述组的材料：钴、金、银、铂、镧系元素氢氧化物、镧系元素氧化物、氧化铝和它们的组合。纳米颗粒能够尽可能地、即至少90重量％或完全地由所述材料构成。材料的证实能够经由粉末衍射学以及经由能量色散X射线光谱学EDX来进行。将镧和从铈至镥的在元素周期表中十四个跟随的元素归于镧系元素。优选地将镧用作为镧系元素。纳米颗粒优选包括选自下述组的材料：钴、金、铂、银、镧系元素氢氧化物(La(OH)3)和它们的组合。纳米颗粒尤其优选包括选自下述组的材料：钴、金、银、镧系元素氢氧化物(La(OH)3)和它们的组合。
根据另一个实施方式，光学元件包含至40体积％的导热的纳米颗粒(体积％＝体积百分比)。光学元件能够具有在5至35体积％的范围中的纳米颗粒含量。例如，其具有至少10体积％的浓度，由此已经获得光学元件的热导率的显著提高。在纳米颗粒的浓度更高的情况下，热导率进一步提高。通常，在导电的纳米颗粒中、即在如上描述的至少尽可能地由金属或其他的导电材料构成的纳米颗粒中使用至20体积％的含量，以便避免构成导电路径，使得能够避免在器件运行时在光学元件之内的短路。当光学元件与器件的用电流驱动的部分电绝缘时，也能够存在导电的纳米颗粒的更高的浓度。
根据另一个实施方式，纳米颗粒在光学元件中构成渗透路径。将渗透路径理解为颗粒的连续的路径。这种渗透路径通常统计学地自光学元件中的纳米颗粒的浓度为大约28至35体积％开始构成。因为渗透路径延伸穿过光学元件，所以经由所述渗透路径，能够进行所述的有效导出热能。经由渗透路径，例如能够进行从半导体芯片到光学元件的表面上进而从系统或朝向可能存在于器件中的热沉的加热。渗透路径能够在光学元件之内构成网络，使得连同两亲的共聚物一起获得相互渗透的网络。
根据另一个实施方式，光学元件包括包含转换材料的颗粒。转换材料尤其在器件的发光的实施方式中使用并且用于：将由半导体芯片发射的第一波长的辐射部分地或完全地转换成更长的第二波长(所谓的“降频转换”)。根据本申请的器件因此能够发射具有任意色彩印象、例如白色的光。包含转换材料的颗粒能够以精细地分布在光学元件中的方式存在(所谓的体积转换)。在本申请的范围中，不限制转转材料的选择。原则上，能够使用全部对于本领域技术人员已知的且适合于发光器件、例如LED的转换材料。适当的转换材料例如在WO 98/12757A1中描述，其公开内容就此通过参考并入本文。转换材料根据本申请不属于导热的转换颗粒。
由于根据本申请的光学元件的良好的导热性，通过转换形成的热能(转换热量)能够由转换材料良好地导出。由此，一方面获得CIE图表中的色度坐标的高的稳定性，即由器件发射的辐射的小的温度相关的色度坐标偏移。此外，能够尽可能地或完全地避免由于器件中的转换热量造成的老化损坏以及过热现象。在常规的光学元件、例如硅树脂囊封件中，转换热量能够聚集进而引起损坏，因为硅树脂由于小的热导率更确切地说作用为热绝缘体。
根据该实施方式的一个改进形式，光学元件包括包含转换材料的颗粒，所述颗粒与纳米颗粒一起构成渗透路径。因此，根据该实施方式，在光学元件之内，存在一方面由两亲的嵌段共聚物并且另一方面由通过具有转换材料的颗粒和导热的纳米颗粒构成的渗透路径构成的相互渗透的网络。因为转换材料颗粒集成到渗透路径中，所以经由所述路径能够尤其有效地导出转换热量。这引起上述优点，即避免过热以及由器件发射的辐射的极其稳定的色度坐标。在根据本申请的器件的该实施方式中，光学元件总体上能够共同包含至50体积％的包含转换材料的颗粒和纳米颗粒。含量能够位于15至45体积％、尤其20至40体积％的范围中。当转换材料本身不导电时，渗透路径也能够与金属的纳米颗粒一起构成，而在器件运行时没有短路。
根据另一个实施方式，光学元件是囊封件，所述囊封件至少部分地包裹半导体芯片。半导体芯片例如对此能够设置在壳体的凹部中，所述凹部然后由光学元件部分地或完全地填充。光学元件在该实施方式中也能够成形为透镜。也能够将与囊封件分开的透镜设置在光路中。通过半导体芯片和光学元件之间的直接接触，能够进行有效的热传递。该实施方式也适合于所谓的体积转换，其中包含转换材料的颗粒以分布在光学元件中的方式存在。
根据另一个实施方式，器件是发光二极管(LED)或包括发光二极管。
器件还能够包括通常用于成功地运行光电子器件的组成部分和元件。所述器件尤其具有必需的导电的端子、例如导体框、焊盘、焊线等，以便接触半导体芯片。壳体的类型根据本申请同样不受限制。优选地，所述壳体由耐辐射和耐热的材料构成。所述壳体能够包括反射材料，以便提高光耦合输出。壳体例如能够与载体衬底连接或者包括所述载体衬底。
如果期望散射光的光学元件，那么所述光学元件也能够包括散射颗粒、例如由TiO2、ZrO2、Al2O3和它们的组合构成的散射颗粒。散射颗粒通常具有大于400nm、例如为400nm至7μm的平均直径。因此，散射颗粒根据本申请不属于纳米颗粒。
作为本申请的另一个方面，提出一种用于制造用于光电子器件的光学元件的方法。根据至少一个实施方式，该方法包括如下步骤：
A)提供两亲的嵌段共聚物，所述两亲的嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物；
B)在第一溶剂中引入前驱体的溶液、悬浮液或分散物；
C)将前驱体转换成导热的纳米颗粒；和
D)至少部分地移除第一溶剂；
其中构成光学元件，其中导热的纳米颗粒以在两亲的嵌段共聚物中分布的方式存在并且包括选自下述组的材料：金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。
用于制造光学元件的方法也能够简称为“方法”。经由该方法能够制造光学元件，所述光学元件是根据本申请的器件的上述实施方式中的至少一个实施方式的组成部分，使得在上文中进行的实施方案能够转用于方法并且也适用于此。这尤其涉及光学元件的所述材料、特性和优点。
方法步骤A)、B)、C)和D)能够以在此说明的顺序依次执行或者分别也部分地或完全地重叠。后者尤其能够适用于步骤B)、C)和D)。例如，当步骤B)还没有完全结束时，例如就已经能够开始将前驱体转换成导热的纳米颗粒。这例如能够是如下情况：事先已经加热溶液、悬浮液或分散物或者步骤B)在提高的温度下进行。提高的温度是高于室温(25℃)的温度。同样地或代替于此，步骤C)和D)也能够重叠。这就是说，例如还在将前驱体转换成导热的纳米颗粒期间就能够移除所应用的溶剂的至少一部分。
将“前驱体”(Precursor)理解为化学前体、反应物或者初始化合物。所述前驱体是如下材料、化合物或化合物的混合物，从其中在步骤C)中通常通过化学反应来形成导热的纳米颗粒或其材料。因此，通常“在原位”(在当前位置和在当前部位)进行纳米颗粒的产生，即直接在两亲的嵌段共聚物中。
已经令人惊讶地发现：如在将颗粒与常规的硅树脂混合时能够出现的不期望的积聚或沉淀由此(尽可能地)避免。而是更确切地说，在光学元件的两亲的嵌段共聚物中在原位产生导热的纳米颗粒引起均质的分布和仅少量积聚的纳米颗粒。该优点基于如在下文中描述的多个原因的组合。
在步骤A)中提供的两亲的嵌段共聚物具有聚硅氧烷作为疏水聚合物，所述疏水聚合物至少部分地与亲水聚合物交联。两亲的嵌段共聚物中的聚合物链构成网络类型，在所述网络中存在空腔或腔。
尤其为嵌段共聚物的亲水的聚合物链，其能够实现：在步骤B)中将溶液、悬浮液或分散物引入到嵌段共聚物中。嵌段共聚物能够通过溶剂尤其在亲水聚合物的范围中泡胀或者膨胀。第一溶剂尤其能够是极性溶剂。通过泡胀通常扩宽嵌段共聚物中的空腔或腔。前驱体、例如金属盐因此能够均等地分布在嵌段共聚物中，使得导热的纳米可以均匀分布地构成。这通过与<100nm直径的颗粒的常规的混合方法是不可行或仅受限可行的。因此，通过两亲的嵌段共聚物借助前驱体的分散物、溶液或悬浮液的简单的泡胀，费时的、有时数小时的混合过程变成是多余的，由此制造方法是不那么工作密集、更加快速和经济的。
在方法步骤B)中，能够将溶液、悬浮液或分散物提供给两亲的嵌段共聚物。对此，也能够应用超压(大于大气压)，以便加速嵌段共聚物的“泡胀”或“胀起”。前驱体尤其能够溶解在第一溶剂中。第一溶剂能够是纯的溶剂或溶剂混合物。
然后，在步骤C)中，将前驱体化合物转换成导热的纳米颗粒，这通常借助于化学反应进行。在该转换的过程中，纳米颗粒也能够沉积、沉淀或至少部分地结晶。在步骤C)中，例如能够应用提高的温度和/或添加试剂，使得存在与在步骤B)中不同的条件并且进行转换。此外，附加地或替选地，例如能够用UV辐射辐照。小的平均颗粒直径和纳米颗粒的均匀的分布尤其能够归因于其通过化学反应在尽可能小的平面上产生，所述化学反应直接在(泡胀的)两亲的嵌段共聚物中进行。在此，所形成的纳米颗粒尤其能够通过嵌段共聚物的亲水聚合物来稳定，由此避免不期望的积聚。
在方法步骤D)中尽可能地或完全地移除第一溶剂，其中构成光学元件。通常，在任何情况下在光学元件中都留下所应用的溶剂的痕迹，其中痕迹能够总计小于原始使用的第一溶剂的2重量％、尤其小于1重量％。为了移除第一溶剂，例如能够使用减小的压强和/或提高的温度。例如能够施加为50至800mbar、尤其为70至500mbar、例如为90至150mabr的减小的压强。在此，能够加热到30℃至75℃、尤其是40℃至60℃、例如50℃上。
在方法步骤D)期间，也能够将光学元件或两亲的嵌段共聚物硬化。硬化或者作为子步骤的硬化步骤通常紧随移除溶剂。在此，能够进行聚合物的进一步交联。为了硬化，例如能够在至少一个小时、例如1至4h加热到至少120℃、尤其120℃至170℃、尤其120℃至160℃上。通常，在数小时加热到大约150℃上。尤其构成紧密的、硬的和可热负荷的光学元件，所述光学元件此外对于可见光显示出高的热导率和透射率。
在步骤D)期间，可能地也已经在步骤C)期间，在纳米颗粒的浓度足够的情况下，能够在两亲的嵌段共聚物或所形成的光学元件中构成渗透路径。对此，如上面描述的那样，能够使用相应浓度的纳米颗粒和必要时还有具有转换材料的颗粒。例如在步骤B)中，前驱体能够以溶解在第一溶剂中的方式存在，并且具有转换材料或由转换材料构成的颗粒能够悬浮在其中。替选地，转换材料也能够已经在步骤A)中以在所提供的嵌段共聚物中分布的方式存在并且不必在步骤B)中引入。
根据另一个实施方式，前驱体选自下述组：金属羰基、金属叠氮化物、金属卤化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐和它们的组合。金属叠氮化物原则上适合于本申请的应用，但是有时能够为工作安全性的危险。前驱体优选选自下述组：金属羰基、金属卤化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐和它们的组合。在此，所提出的化合物类型也共同包括可能的衍生物，例如溶剂化物或水合物。
从前驱体中能够通过化学反应构成导热的纳米颗粒的材料，即金属、金属氧化物或金属氢氧化物。例如，从金属羰基通过热分解能够释放金属，其中能够泄露一氧化碳(CO)。气态的副产物例如能够在步骤C)和/或D)中排出。类似地，在金属叠氮化物的情况下类似地表现，其中同样地构成金属本身和氮气作为反应产物。金属卤化物、金属醋酸盐或金属硝酸盐例如能够通过添加还原剂转换成作为基础的金属。金属氧化物或金属氢氧化物能够在将前驱体引入到两亲的嵌段共聚物之后例如沉淀和/或结晶，其中金属氢氧化物必要时也能够转换成金属氧化物。
根据该实施方式的一个改进形式，前驱体选自下述组：八羰基二钴、四氯金酸银、镧系元素氯化物、镧系元素氧化物、醋酸钴、硫酸铝、硝酸银、二氢六氯铂酸盐(六氯铂酸盐H2PtCl6)和它们的组合。作为镧系元素氯化物和镧系元素氧化物优选使用氯化镧或氧化镧。二氢六氯铂酸盐在此属于金属卤化物。
优选的前驱体能够通过上述化学反应转化成金属、金属氢氧化物或金属氧化物。例如，八羰基二钴的热分解得出元素钴。四氯金酸银能够借助亲水化合物还原成银或金。硝酸银能够借助还原剂或通过例如用UV辐射辐照转换成银。镧系元素氯化物或镧系元素氧化物例如能够作为镧系元素氢氧化物(Ln(OH)3)沉淀或结晶。由于热作用，由镧系元素氢氧化物也能够形成镧系元素氧化物化合物。能够由硫酸铝形成氧化铝。
根据另一个实施方式，在步骤C)中加热到至少40℃以进行转换。温度尤其能够位于40℃至180℃、尤其40℃至100℃或100℃至160℃的范围中，例如为大约150℃。还原反应通常需要40℃至100℃、尤其45℃至80℃的、优选45至60℃的较低的温度。热分解通常需要更高的温度，即大于100℃、尤其100℃至160℃。在这种实施方式中，步骤C)和D)例如能够部分地或完全地重合。在这种温度下，可以一定程度地硬化两亲的嵌段共聚物。
根据另一个实施方式，在步骤C)中借助于试剂进行转换，所述试剂选自下述组：催化剂、还原剂、碱和它们的组合。试剂尤其能够是还原剂。还原剂尤其能够是亲水的化合物、EDTA或肼。试剂尤其能够选自下述组：钠硼氢化物、肼、三乙胺、硝酸盐、EDTA、氢氧化钠、氢氧化钾和它们的组合。
钠硼氢化物(NaBH4)例如适合于将含卤化物的化合物、如四氯金酸银还原成银或金，其然后能够作为混合物存在。如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)的碱能够用于：由于镧系元素氢氧化物、尤其是氢氧化镧的pH变化而沉淀。醋酸钴能够借助三乙胺和钠硼氢化物的组合或三乙胺和肼的组合转换成钴。硫酸铝和硝酸盐的转换得到氧化铝。硝酸银能够与钠硼氢化物或EDTA转换成银。例如，二氢六氯铂酸盐在与钠硼氢化物的反应中得到包含铂的纳米颗粒。
根据另一个实施方式，在步骤C)中进行下述反应中的一个：
-四氯金酸银与钠硼氢化物反应成金，
-氯化镧反应成氢氧化镧，
-醋酸钴与三乙胺和钠硼氢化物反应成钴，
-醋酸钴与三乙胺和肼反应成钴，
-硫酸铝与硝酸盐反应成氧化铝，
-硝酸银与钠硼氢化物反应成银，
-硝酸银与EDTA反应成银，
-硝酸银在例如用UV辐射辐照的条件下反应成银，或者
-二氢六氯铂酸盐与钠硼氢化物反应成铂。
为了概览，在此放弃说明全部副产物。这些反应类型本身并且对于本领域技术人员是已知的。
根据另一个实施方式，该方法包括清洗步骤作为附加的方法步骤E)，其中将第二溶剂引入到两亲的嵌段共聚物中并且再次移除。这种清洗步骤能够用于移除步骤C)中的转换的分解产物或副产物。步骤E)能够在步骤D)之前执行。能够考虑下述实施方式，在所述实施方式中，从形式观点来看步骤E)中断步骤D)，即首先至少部分地移除第一溶剂，为了清洗引入第二溶剂并且随后将第二溶剂连同第一溶剂的可能的剩余物一起移除。如之前描述的硬化或硬化步骤通常在清洗步骤之后执行。第二溶剂能够是纯的溶剂或溶剂混合物。如果第一和第二溶剂同时存在，那么有时不再能够区分所述第一和第二溶剂。所述第一和第二溶剂也能够共同地称作为“溶剂”。
在步骤E)中，同样如在步骤B)中那样，通过溶剂使两亲的嵌段共聚物泡胀。由于步骤C)中的反应形成的副产物、例如盐能够在第二溶剂中溶解或悬浮并且随后随第二溶剂一起移除。同样地，挥发性的副产物能够通过清洗步骤排出。第二溶剂的移除能够机械地或经由气相、例如通过施加真空来进行。为了移除第二溶剂，例如能够使用降低的压强和/或提高的温度。例如能够施加50至80mbar、尤其70至500mbar、例如90至150mbar的降低的压强。在此，能够加热到30℃至75℃、尤其40℃至60℃、例如50℃上。步骤E)引起：降低光学元件中或两亲的嵌段共聚物中的副产物或分解产物的浓度。为了该目的，也能够执行多个清洗步骤。
根据另一个实施方式，第一溶剂和/或第二溶剂能够彼此无关地选自下述组：水、醇或它们的组合。所应用的前驱体能够良好地溶解或悬浮在这些溶剂中。所述前驱体尤其溶解在其中。此外，所述溶剂适合于例如悬浮包含转换材料的颗粒，使得所述颗粒同样能够引入到光学元件中。
根据该实施方式的一个改进形式，水和醇的组合用作为第一溶剂和/或第二溶剂。尤其能够应用水与醇的在20:80至80:20的范围中的比例。醇能够例如是甲醇、乙醇或者它们的组合，然而尤其是甲醇。水醇混合物能够溶解或悬浮上述前驱体化合物并且允许两亲的嵌段共聚物的均匀的泡胀。对此，尤其溶剂中的醇份额是有帮助的，因为醇与水相比更好地与嵌段共聚物的疏水聚合物交互作用。
作为本申请的另一个方面，提出一种用于制造具有光学元件的光电子器件的方法。根据至少一个实施方式，该方法包括如下步骤：
-提供壳体，在所述壳体中设置发射辐射的或接收辐射的半导体芯片；
-在器件的光路中按照根据至少一个根据本申请的实施方式的方法、尤其按照根据权利要求9至15中任一项所述的方法产生光学元件。
因此，尤其能够制造根据本申请的至少一个实施方式的器件。
光学元件优选在壳体的凹部中产生，在所述凹部中也设置有半导体芯片，使得构成至少部分地包裹半导体芯片的囊封件。作为器件尤其能够制造具有发光半导体芯片的LED。
光学元件的有利的特性能够主要归因于根据本申请的制造方法。因此，也提出一种光学元件，所述光学元件通过按照至少一个实施方式的方法、尤其是按照根据9至15中任一项所述的方法来获得。
附图说明
在下文中，参照附图、尤其根据示例性的实施方式详细阐述本发明。在此，相同的、相同类型的或起相同作用的元件设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件相互间的大小关系不视作是按照比例的。更确切地说，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地和/或简化地示出个别元件。
附图示出：
图1示出贯穿具有光学元件的器件的示意横截面，
图2示出贯穿具有用于体积转换的光学元件的器件的示意横截面，
图3A示出两亲的嵌段共聚物的示意图，
图3B示出步骤B)中的两亲的嵌段共聚物的示意图，
图3C示出光学元件中的一部分的示意图，和
图3D示出用于体积转换的光学元件中的一部分的示意图。
具体实施方式
在图1中代表性地以LED的示例示出根据本申请的一个实施方式的器件。该器件在此包括壳体20结合载体衬底15。壳体20能够包括陶瓷或耐热和耐辐射的塑料。在壳体20的凹部25中设置有半导体芯片10，所述半导体芯片在器件运行时发射辐射。凹部25的侧壁在此是斜切的并且能够包括反射材料。半导体芯片10能够经由导电的端子30、31和焊线32通电。器件能够包括其他的常规的元件，即使在这些元件未详细示出时也如此，例如包括(安放的)透镜或转换元件。
光学元件50构成为囊封件或体积囊封件。所述光学元件包裹半导体芯片10并且填充凹部25。按照方法的一个根据本申请的实施方式，能够直接在壳体20的凹部25中制造所述光学元件。在根据图1的器件中(并且同样也在根据图2的器件中)，原则上能够构成光学元件50的任意的根据本申请的实施方式。因此，仅能够示意地(并且强烈放大地)以均匀地在两亲的嵌段共聚物55中分布的方式示出由金属、金属氧化物或金属氢氧化物构成的导热的纳米颗粒60。嵌段共聚物55例如能够由彼此交联的聚硅氧烷聚合物和聚乙二醇聚合物构成。
纳米颗粒60具有<100nm、尤其≤50nm的平均直径。所述纳米颗粒均匀地在嵌段共聚物55中分布并且尤其几乎不积聚或沉淀，使得不从中形成(或仅少量地形成)下述结构，在所述结构处散射可见光。用于纳米颗粒60的优选的材料是钴、金、银、铂、镧系元素氢氧化物、例如氢氧化镧。纳米颗粒60能够构成渗透路径，所述渗透路径的特征在于极其高的热导率(在此不可见)。
渗透路径能够与嵌段共聚物55一起构成相互渗透的网络。在纳米颗粒60由金属构成的情况下，所述纳米颗粒例如能够以直至20体积％的浓度存在。
光学元件50的特征在于≥0.4W/(m＊K)、尤其0.4至5W/(m＊K)的高的热导率，使得将热量良好地从半导体芯片10导出到光学元件50的表面上并且能够输出给周围环境。因为减少如由于加热作用或过热引起的脆化或裂纹形成的损害，所以器件具有高的寿命。因为纳米颗粒60几乎不或甚至完全不散射可见光，所以除了改进的热学管理之外对于器件而言获得极其高的光输出。
在图2中示出根据至少一个实施方式的具有光学元件50的另一个器件，所述器件类似于图1中的器件。光学元件50在此成形为具有透镜51的囊封件。在光学元件50中存在包含转换材料的颗粒70，使得光学元件50构成用于体积转换。在器件运行时，所产生的转换热量由于光学元件50的高的热导率能够有效地从转换材料70中导出。过热由此被避免并且在转换的辐射的CIE图表中获得稳定的色度坐标。
包含转换材料的颗粒70能够连同纳米颗粒60一起构成渗透路径，这能够实现有效地导出转换热量，所述转换热量与在没有渗透路径的实施方式中相比通常更大。当转换材料70本身不导电时，渗透路径也能够借助金属的纳米颗粒60一起构成，而没有在器件运行时短路。
图3A示出两亲的嵌段共聚物55的示意图，所述嵌段共聚物例如在上述方法的步骤A)中提供。包含转换材料的颗粒70能够以在其中分布的方式存在(未示出)。在嵌段共聚物55的网络中存在空腔或腔56(在此作为椭圆示出)。
在图3B中示出两亲的嵌段共聚物55的示意图，所述嵌段共聚物能够存在于方法的步骤B)中。嵌段共聚物55中的空腔或腔56通过“泡胀”、即引入前驱体的溶液、悬浮液或分散物来扩大。前驱体因此能够均匀地分布在嵌段共聚物55中。
在图3C和3D中示意地示出根据本申请的光学元件50中的一部分，其例如能够在方法的步骤D)之后或在如在图1和2中示出的制成的器件中存在。在图3C中，在原位产生的纳米颗粒60形成渗透路径，所述渗透路径连同嵌段共聚物55一起构成相互渗透的网络。纳米颗粒60在此至少部分地接触，这在此为了概览没有示出。在图3D中，以类似的方式示出：包含转换材料的颗粒70连同纳米颗粒60一起构成渗透路径，由此能够有效地导出转换热量并且获得上述优点。
实施例：
示例1：
1)将由水、甲醇、醋酸钴和三乙胺构成的混合物在大约40℃的情况下以70:30的比例引入到具有聚(二甲基硅氧烷)和聚乙二醇的聚合物体系(两亲的嵌段共聚物)，其中聚合物体系膨胀。
2)随后，添加含水的钠硼氢化物溶液。
3)将所获得的混合物在大约30分钟加热到40℃至60℃上(所谓的“分期时间(Staging Time”)，其中形成钴。
4)将溶剂在真空中、例如在100mbar下在大约为50℃的温度下移除。在此，将溶剂几乎完全地移除。
5)将聚合物体系再次掺上水，使得所述聚合物体系膨胀，并且
6)将溶剂随后在大约100mbar的真空中在大约为50℃的温度下移除。
7)随后，硬化混合物。对此，在1至4小时加热到120℃至160℃。
通过该方法，构成光学元件，所述光学元件由两亲的嵌段共聚物和以在其中分布的方式存在的纳米颗粒构成，所述嵌段共聚物由聚(二甲基硅氧烷)和聚乙二醇构成，所述纳米颗粒由钴构成并且平均直径≤50nm。该方法能够直接在壳体中、例如在LED中或在壳体的具有在其中设置的半导体芯片的凹部中执行，使得包裹半导体芯片的囊封件形成为光学元件。
示例2：
在步骤1)中引入由水、甲醇和硝酸银构成的混合物。不执行步骤2)。作为步骤3)，用UV辐射辐照5至10分钟。此外，执行示例1中的工作步骤，以便制造具有由银构成的纳米颗粒的光学元件。
示例3：
在步骤1中引入由水、甲醇、四氯金酸银和三乙胺构成的混合物。此外，执行示例1中的工作步骤，以便制造具有含金的纳米颗粒的光学元件。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合和包含在实施例中的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。
本申请要求德国专利申请102012108828.4的优先权，其公开内容通过参考并入本文。

Claims (17)

1.一种光电子器件，所述光电子器件包括：
-壳体(20)；
-发射辐射的或接收辐射的半导体芯片(10)，所述半导体芯片设置在所述壳体(20)中；
-光学元件(50)，所述光学元件设置在所述器件的光路中；
其中所述光学元件(50)
包含两亲的嵌段共聚物(55)，所述两亲的嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物，和
具有导热的纳米颗粒(60)，所述纳米颗粒以在所述两亲的嵌段共聚物(55)中分布的方式存在并且包括选自下述组的材料：金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。
2.根据权利要求1所述的器件，其中在所述两亲的嵌段共聚物(55)中，所述疏水聚合物与所述亲水聚合物以50:50至95:5、尤其60:40至90:10的质量比存在。
3.根据权利要求1或2所述的器件，其中所述亲水聚合物选自下述组：聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸酐)、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸)、聚(异丁烯-共-马来酸)、聚(2-乙基丙烯酸)、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-丙基丙烯酸)和它们的组合。
4.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述纳米颗粒(60)具有≤50nm、尤其5nm至40nm的平均直径。
5.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述纳米颗粒(60)包括选自下述组的材料：钴、金、银、铂、镧系元素氢氧化物、镧系元素氧化物、氧化铝和它们的组合。
6.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述纳米颗粒(60)在所述光学元件(50)中构成渗透路径。
7.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述光学元件(50)包括包含转换材料的颗粒(70)，所述颗粒与所述纳米颗粒(60)一起构成渗透路径。
8.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述光学元件(50)是囊封件，所述囊封件至少部分地包裹所述半导体芯片(10)。
9.一种用于制造供光电子器件用的光学元件(50)的方法，所述方法包括如下步骤：
A)提供两亲的嵌段共聚物(55)，所述两亲的嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物；
B)在第一溶剂中引入前驱体的溶液、悬浮液或分散物；
C)将所述前驱体转换成导热的纳米颗粒(60)；和
D)至少部分地移除所述第一溶剂；
其中构成所述光学元件(50)，其中导热的所述纳米颗粒(60)以在所述两亲的嵌段共聚物(55)中分布的方式存在并且包括选自下述组的材料：金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述前驱体选自下述组：金属羰基、金属叠氮化物、金属卤化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐和它们的组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述前驱体选自下述组：八羰基二钴、四氯金酸银、镧系元素氯化物、镧系元素氧化物、醋酸钴、硫酸铝、硝酸银、二氢六氯铂酸盐和它们的组合。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中在步骤C)中为了转换而加热到至少40℃上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中步骤C)中的转换借助于试剂来进行，所述试剂选自下述组：催化剂、还原剂、碱和它们的组合。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，所述方法包括清洗步骤作为附加的方法步骤E)，其中将第二溶剂引入到所述两亲的嵌段共聚物(55)中并且再次移除。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中所述第一溶剂和/或所述第二溶剂彼此独立地选自下述组：水、醇和它们的组合。
16.一种用于制造具有光学元件(50)的光电子器件的方法，所述方法包括如下步骤：
-提供壳体(20)，在所述壳体中设置发射辐射的或接收辐射的半导体芯片(10)；
-在所述器件的光路中按照根据权利要求9至15中任一项所述的方法产生光学元件(50)。
17.一种光学元件(50)，所述光学元件通过根据权利要求9至15中任一项所述的方法获得。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106025052A (zh) * 2016-07-17 2016-10-12 王培培 一种半导体发光元件用封装树脂及其封装结构
CN113805340A (zh) * 2021-09-16 2021-12-17 合肥视涯技术有限公司 显示装置及其制造方法
CN113950227A (zh) * 2021-10-14 2022-01-18 合肥视涯技术有限公司 光电装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9714370B2 (en) * 2013-09-26 2017-07-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Solvent assisted processing to control the mechanical properties of electrically and/or thermally conductive polymer composites
DE102013222702A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement, optoelektronische Anordnung, Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
TWI560914B (en) * 2014-06-09 2016-12-01 Prolight Opto Technology Corp Improvement structure for light emitting diode package
US9551839B2 (en) 2015-03-31 2017-01-24 Raytheon Company Optical component including nanoparticle heat sink
CN105609536A (zh) * 2016-02-15 2016-05-25 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板、oled显示面板及显示装置
JP6825273B2 (ja) * 2016-09-09 2021-02-03 日亜化学工業株式会社 発光装置
US10649156B2 (en) * 2016-12-23 2020-05-12 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Optical sensing device having integrated optics and methods of manufacturing the same
US10662310B2 (en) * 2018-04-24 2020-05-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component having a conversation element with a high refractive index

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1534802A (zh) * 1996-06-26 2004-10-06 ��˹��ķ�����а뵼��ɷ��������Ϲ� 具有发光变换元件的发光半导体器件
EP1995281A1 (en) * 2006-03-16 2008-11-26 JSR Corporation Oxide particle-containing polysiloxane composition and method for producing same
JP2009091380A (ja) * 2007-10-03 2009-04-30 Jsr Corp 発光素子コーティング用組成物および発光装置、ならびに発光素子コーティング用組成物の製造方法
EP2236553A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-06 Nitto Denko Corporation Metal oxide fine particle-containing silicone resin composition

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19638667C2 (de) 1996-09-20 2001-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
DE102008030253B4 (de) * 2008-06-25 2020-02-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement und Leuchtmittel
JP5106307B2 (ja) * 2008-08-06 2012-12-26 日東電工株式会社 金属酸化物微粒子を含有してなる樹脂組成物
DE102010034915A1 (de) 2010-08-20 2012-02-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Streukörper
DE102010034913B4 (de) 2010-08-20 2023-03-30 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlung emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung des Strahlung emittierenden Bauelements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1534802A (zh) * 1996-06-26 2004-10-06 ��˹��ķ�����а뵼��ɷ��������Ϲ� 具有发光变换元件的发光半导体器件
EP1995281A1 (en) * 2006-03-16 2008-11-26 JSR Corporation Oxide particle-containing polysiloxane composition and method for producing same
JP2009091380A (ja) * 2007-10-03 2009-04-30 Jsr Corp 発光素子コーティング用組成物および発光装置、ならびに発光素子コーティング用組成物の製造方法
EP2236553A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-06 Nitto Denko Corporation Metal oxide fine particle-containing silicone resin composition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONG WOO KIM,ET AL: "In situ formation of silver nanoparticles within an amphiphilic graft copolymer film", 《JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B: POLYMER PHYSICS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106025052A (zh) * 2016-07-17 2016-10-12 王培培 一种半导体发光元件用封装树脂及其封装结构
CN113805340A (zh) * 2021-09-16 2021-12-17 合肥视涯技术有限公司 显示装置及其制造方法
CN113950227A (zh) * 2021-10-14 2022-01-18 合肥视涯技术有限公司 光电装置
CN113950227B (zh) * 2021-10-14 2024-08-16 视涯科技股份有限公司 光电装置

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