CN110476260A - 光电子半导体器件和制造方法 - Google Patents
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Abstract
在一个实施方式中,半导体器件(1)包含用于产生辐射的发光二极管芯片(2)和填充部(3),所述填充部对辐射是可透过的。此外,半导体器件(1)具有用于辐射的反射器(4)。发光二极管芯片(2)包括用于产生辐射的半导体层序列(21)、在安装侧(26)上的电接触部位(23,24)、载体本体(22)以及抗润湿层(5)。抗润湿层(5)对反射器(4)和填充部(3)的材料起排斥作用。抗润湿层(5)在发光二极管芯片(2)处侧向露出并且处于半导体层序列(21)与载体本体(22)之间和/或沿着横向方向(L)处于半导体层序列(21)旁边。填充部(3)和反射器(4)在露出的抗润湿层(5)处彼此毗连。填充部(3)沿着背离安装侧(26)的方向扩宽,使得在填充部(3)与反射器(4)之间的边界面(34)处,辐射沿着背离载体本体(22)的方向反射。
Description
技术领域
提出一种光电子半导体器件和一种对此的制造方法。
发明内容
要实现的目的在于,提出一种光电子半导体器件,从所述光电子半导体器件中有效地耦合输出光。
该目的尤其通过具有独立权利要求的特征的半导体器件和制造方法来实现。优选的改进方案是从属权利要求的主题。
根据至少一个实施方式,光电子半导体器件包括一个或多个发光二极管芯片。至少一个发光二极管芯片设计为用于产生辐射,尤其可见光。例如,发光二极管芯片在运行中发射蓝色光,例如最大强度至少为420nm和/或最高为480nm的波长。
根据至少一个实施方式,半导体器件包括填充部。填充部对于要产生的辐射而言是可透过的,尤其是透明的。
根据至少一个实施方式,半导体器件具有反射器。反射器设计用于漫反射和/或镜反射要产生的辐射。例如,反射器对于观测者而言显现为白色。
根据至少一个实施方式,发光二极管芯片包括半导体层序列。在半导体层序列中存在用于产生辐射的有源区。
该半导体层序列优选基于III-V族化合物半导体材料。该半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料,如AlnIn1-n-mGamN,或是磷化物化合物半导体材料,如AlnIn1-n-mGamP,或也是砷化物化合物半导体材料,如AlnIn1-n-mGamAs或如AlnGamIn1-n-mAskP1-k,其中0≤n≤1,0≤m≤1且n+m≤1以及0≤k<1。优选地,在此适合于半导体层序列的至少一个层或所有层的是,0<n≤0.8、0.4≤m<1和n+m≤0.95以及0<k≤0.5。在此,半导体层序列可以具有掺杂材料以及附加的组成部分。然而出于简单原因,仅说明半导体层序列的晶格的主要组成部分,即Al、As、Ga、In、N或P,即使这些主要组成部分可以部分被少量其他物质替代和/或补充时也如此。
根据至少一个实施方式,发光二极管芯片具有电接触部位,尤其恰好两个电接触部位。经由电接触部位能够从外部电和/或机械接触发光二极管芯片从而半导体器件。接触部位优选通过一个或多个金属层形成并且优选能够借助于焊接连接。电接触部位处于发光二极管芯片的安装侧上,所述安装侧同时是半导体器件的安装侧。
根据至少一个实施方式,发光二极管芯片具有载体本体。载体本体可以机械地承载和稳定发光二极管芯片,并且可以是机械地支撑发光二极管芯片的部件,使得发光二极管芯片在没有载体本体的情况下机械上是不稳定的。载体本体可以通过浇注体形成并且借助于浇注、尤其借助于模压成型、注塑成型或压注成型来制造,也称作为模制。
根据至少一个实施方式,发光二极管芯片具有一个或多个抗润湿层。至少一个抗润湿层对于反射器和/或填充部的材料而言是排斥性的。也就是说,反射器和/或填充部的材料的接触角在抗润湿层处为至少80°或85°或90°。抗润湿层于是不能被填充部和/或反射器的材料润湿。
根据至少一个实施方式,抗润湿层在发光二极管芯片侧向露出。也就是说,抗润湿层可局部从发光二极管芯片外部自由触及,尤其在填充部和/或反射器模制到发光二极管芯片上之前。
根据至少一个实施方式,润湿层在如下区域中侧向露出,在所述区域中,反射器和填充部毗连并且优选构成边界面。尤其是,通过抗润湿层在制造填充部和/或反射器时防止:反射器和/或填充部的材料显著地越过抗润湿层。例如,反射器和/或填充部的材料的较小的线或凸起可以在抗润湿层之上延伸。这种线或凸起优选占填充部和/或反射器的最高1%或5%的份额。替选地或附加地,抗润湿层的至少90%或95%或98%的长度份额保持作为在反射器和填充部之间的限定的分离线。
根据至少一个实施方式,抗润湿层、尤其抗润湿层的侧向露出的区域处于半导体层序列与载体本体之间。替选地或附加地,抗润湿层的该区域在横向方向上处于半导体层序列旁边。横向方向尤其表示平行于半导体层序列的平面和/或垂直于主放射方向和/或发光二极管芯片的安装侧的方向。如果抗润湿层横向地处于半导体层序列旁边,则半导体层序列和抗润湿层特别优选地定位在共同的平面中。
根据至少一个实施方式,在填充部与反射器之间的边界面反射性地形成并且设计用于沿着背离载体本体的方向反射要产生的辐射。也就是说,边界面倾斜于安装侧取向。填充部尤其形成漏斗,如截棱椎或截锥,所述漏斗沿着背离安装侧的方向并且由此沿着背离载体本体的方向扩宽。该漏斗在横截面中看可以具有直线的或弯曲伸展的侧面。边界面反射性地形成并不一定排除:要反射的辐射进入到反射器中小的深度,并且在例如最高300μm或100μm的特定的深度中才反射,尤其在反射器是漫反射的和/或通过基质材料连带嵌入其中的颗粒形成时如此。要反射的辐射的强度可以从边界面起到进入到反射器中指数地降低。
在至少一个实施方式中,半导体器件包含用于产生辐射的发光二极管芯片和对于辐射而言可透过的填充部。此外,半导体器件具有用于辐射的反射器。发光二极管芯片包括用于产生辐射的半导体层序列、在安装侧处的电接触部位、载体本体以及抗润湿层。抗润湿层对于反射器和/或填充部的材料起排斥作用。抗润湿层在发光二极管芯片侧向露出并且处于半导体层序列与载体本体之间和/或沿着横向方向处于半导体层序列旁边。填充部和反射器在露出的抗润湿层处毗连。填充部沿着背离安装侧的方向扩宽,使得尤其在填充部与反射器之间的边界面处,辐射沿着背离载体本体的方向反射。
借助这里所描述的半导体器件可以实现从半导体层序列侧向地、即横向地耦合输出的光的产率的优化。为此,在半导体层序列的侧面的区域中在载体本体的上侧上,即在载体与半导体层序列之间添加抗润湿层,所述抗润湿层被所使用的材料、尤其填充部的材料、优选透明硅树脂仅差地润湿或甚至不被润湿。由此形成弯月面,所述弯月面并不形成到安装侧,而是仅始于光出射侧并到达抗润湿层。
由此避免,所产生的辐射到达载体本体的吸收性的侧面,因为载体本体的所述侧面并不被光可透过的填充部的材料润湿,这通过抗润湿层阻止。抗润湿层优选是金属层,所述金属层在例如借助于锯割或刻划和折断来分割发光二极管芯片时露出。抗润湿层可以借助如无电式电镀或浸渍法的方法来精化。例如,抗润湿层是镍层或铜层,其例如设有钯、锡和/或金。
硅树脂仅差地附着在金属、尤其金上。由此,可以实现相对薄的抗润湿层,所述抗润湿层并不或并不显著地损害发光二极管芯片的其他构造。因此,由于抗润湿层可以限定地产生反射器的形状并且可以实现来自发光二极管芯片和半导体器件的改善的光收益,这与效率提高相关联。
根据至少一个实施方式,半导体器件包括一个或多个发光材料本体。至少一个发光材料本体处于发光二极管芯片的背离安装侧的芯片上侧处,尤其仅仅处于芯片上侧处。发光材料本体包含一种或多种发光材料,用于将在发光二极管芯片中产生的辐射部分地或完全地转换成较大波长的辐射。例如,蓝色光部分地被转换成黄色光,使得由半导体芯片整体上放射白色光。
发光材料本体可以包含无机发光材料,如YAG:Ce或也包含有机发光材料或量子点。此外可行的是,发光材料本体外延地生长并且包含吸收层,所述吸收层经由光致发光产生较长波长的辐射。尤其如果存在陶瓷的发光材料,则所述发光材料直接彼此烘烤并且形成陶瓷的发光材料本体或也嵌入到由塑料、玻璃或陶瓷构成的基质材料中。发光材料本体可以包括一个或多个发光材料层或由其构成或附加地具有发光材料承载层,如板,例如由玻璃、塑料或蓝宝石构成。
根据至少一个实施方式,发光材料本体的侧面直接被填充部覆盖。侧面优选垂直于或近似垂直于安装侧取向并且是发光材料本体的端侧。
根据至少一个实施方式,发光材料本体与反射器间隔开。也就是说,发光材料本体和反射器并不触碰。尤其是,反射器和发光材料本体通过填充部彼此分开。
根据至少一个实施方式,发光材料本体沿着背离安装侧的方向与填充部齐平。发光材料本体和填充部可以一起构成上侧,所述上侧是平坦的并且所述上侧可以平行于安装侧取向。
根据至少一个实施方式,发光材料本体的背离安装侧的上侧没有填充部并且替选地或附加地没有反射器。也就是说,填充部和/或反射器可以限制于横向地在发光材料本体旁边的区域上。
根据至少一个实施方式,抗润湿层与接触部位电分离。可行的是,抗润湿层也与半导体层序列电分离。由此,抗润湿层可以与发光二极管芯片以及半导体器件的所有起电学功能的部件隔离。
根据至少一个实施方式,抗润湿层通过一个或多个金属层形成或者由一个或多个金属层构成。尤其是,抗润湿层包括一种或多种如下金属或由所述金属中的一种或多种构成:金,铜,镍,钯,锡。优选地,抗润湿层是金层或相对厚的铜层,所述铜层设有较薄的金层。
根据至少一个实施方式,抗润湿层构成为薄的。这例如表示:抗润湿层在发光二极管芯片的芯片侧面上具有至少20nm或50nm的厚度。替选地或附加地,抗润湿层的厚度在芯片侧面处为最高5μm或1μm或500nm或200nm或100nm。
根据至少一个实施方式,抗润湿层是用于在发光二极管芯片中要产生的辐射的镜的或镜系统的一部分。例如,抗润湿层是金属的镜层,所述镜层朝向芯片侧面引出或进一步引导。在此情况下,抗润湿层优选没有银,尤其在横向地侧向露出的部位处没有银。
根据至少一个实施方式,抗润湿层与半导体层序列间隔开。也就是说,抗润湿层和半导体层序列并不触碰。替选地可行的是,抗润湿层和半导体层序列彼此直接接触,在发光二极管芯片内和/或在芯片侧面处直接接触。
根据至少一个实施方式,反射器通过灌封体形成。在此,反射器优选由基质材料和嵌入其中的颗粒组成。基质材料对于在发光二极管芯片中要产生的辐射可以是可穿透的,尤其是透明的。颗粒是散射光的或反射光的颗粒。尤其在此情况下,反射器可以对要产生的辐射起漫反射作用。
根据至少一个实施方式,反射器与接触部位齐平,沿着垂直于安装侧的方向。也就是说,安装侧可以连续地在共同的平面中在灌封体和载体本体之上以及可选地在电接触部位之上延伸。这尤其在沿着垂直于安装侧的方向上最高10μm或5μm或2μm或0.5μm的公差的情况下适用。
根据至少一个实施方式,填充部由苯基硅树脂形成。相对于室温和要产生的辐射的最大强度的波长而言,填充部优选具有对要产生的辐射相对高的折射率,例如至少为1.46或1.5的折射率。
根据至少一个实施方式,基质材料由甲基硅树脂形成或包括甲基硅树脂。基质材料可以对要产生的辐射具有相对低的折射率。尤其是,基质材料的折射率比填充部的折射率低至少0.05或0.1。
根据至少一个实施方式,反射器通过镜层形成。镜层可以是金属层或介电层序列。金属层优选镜面地反射,使得要反射的辐射的入射角与出射角相等。
根据至少一个实施方式,镜层具有小的厚度。尤其是,镜层的厚度为至少50nm或100nm或150nm。替选地或附加地,镜层具有最高3μm或2μm或1μm或0.5μm的厚度。与通过灌封体形成的反射器相比,镜层由此非常薄。
根据至少一个实施方式,发光二极管芯片的芯片侧面通过载体本体形成,至少在安装侧处。在此,载体本体优选是浇注体,如由环氧化物构成的浇注体。浇注体和/或载体本体可以对要产生的辐射起吸收作用并且例如可以设计得是暗的,如灰的或黑的。
根据至少一个实施方式,填充部与浇注体和/或载体本体间隔开。这尤其通过抗润湿层实现。
根据至少一个实施方式,芯片侧面在载体本体和/或浇注体的区域中直接地且优选完全地被反射器覆盖。
根据至少一个实施方式,反射器与电接触部位和/或半导体层序列电隔离。由此,尤其在特别是通过镜层形成的导电的反射器的情况下,可以防止短路。
根据至少一个实施方式,填充部和/或反射器在背离安装侧的侧处部分地或完全地被光耦合输出体、如透镜和/或板遮盖。透镜和/或板例如由玻璃或由塑料、如硅树脂、环氧化物或丙烯酸酯构成。这种板、尤其是玻璃板可以是半导体器件的进行承载的部件。透镜优选构成为汇聚透镜。
根据至少一个实施方式,边界面与发光二极管芯片的主放射方向的平均角度为至少30°或40°或50°。替选地或附加地,该平均角度为最高75°或70°或65°,尤其为大约60°。优选地,在此对于边界面的每个子部段适用的是,相关的子部段相对于主放射方向的角度为至少25°或35°和/或为最高80°或70°。也就是说,边界面于是不具有如下子部段,所述子部段近似平行于或垂直于主放射方向定向。
根据至少一个实施方式,填充部沿着垂直于安装侧的方向具有至少1μm或2μm或5μm的扩展。替选地或附加地,该扩展最高为100μm或50μm或20μm中。
根据至少一个实施方式,填充部沿着垂直于安装侧的方向在发光二极管芯片的总厚度的至少0.5%或2%或10%之上延伸。替选地或附加地,该值最高为50%或40%或25%。在此,填充部优选仅仅处于距安装侧最远的区域处。
根据至少一个实施方式,填充部沿着横向方向的扩展为至少2μm或10μm和/或为最高200μm或100μm或40μm或20μm。替选地或附加地适用的是,填充部沿着横向方向具有为发光二极管芯片的总宽度的最多50%或25%或15%或10%或5%的扩展。替选地或附加地,该扩展为至少0.1%或0.5%或1%。也就是说,以发光二极管芯片的总宽度从而以半导体器件的总宽度计,沿着横向方向,填充部仅占据相对小的份额。
此外,提出一种用于制造光电子半导体器件的方法,如结合上述实施方式中的一个或多个实施方式所描述的那样。光电子半导体器件的特征因此对于该方法而言也是公开的,反之亦然。
在至少一个实施方式中,借助该方法来制造一个或多个光电子半导体器件。该方法包括如下步骤,优选以所给出的顺序:
A)提供用于产生辐射的发光二极管芯片,其中发光二极管芯片包括用于产生辐射的半导体层序列、在安装侧处的电接触部位、载体本体和抗润湿层,
B)产生填充部,所述填充部对于要产生的辐射是可透过的,或产生用于要产生的辐射的反射器,其中抗润湿层对于反射器的或填充部的材料而言起排斥作用,以及
C)取决于在步骤B)中尚未产生哪个部件,产生反射器或填充部,其中-润湿层在步骤B)中在发光二极管芯片侧向露出并且位于半导体层序列和载体本体之间和/或沿着横向方向位于半导体层序列旁边,使得抗润湿层是用于填充部或反射器的材料的限界线,以及
-彼此直接毗连地制成填充部和反射器,并且填充部沿着背离安装侧的方向扩宽,使得尤其在填充部与反射器之间的边界面处,辐射沿着背离载体本体的方向反射。
可选地,可以在步骤B)和C)之间去除抗润湿层,例如借助于刻蚀。然而优选地,抗润湿层保留,使得在制成的半导体器件中还存在抗润湿层。
附图说明
在下文中参照附图根据实施例更为详细地阐述在此所描述的光电子半导体器件。相同的附图标记在此说明图中的相同的元件。然而在此并未示出合乎比例的关系,更确切地说,为了更好的理解夸大地示出个别元件。
附图示出:
图1A和4A示出用于这里所描述的半导体器件的发光二极管芯片的示意剖视图,
图1B和4B示出用于这里所描述的半导体器件的发光二极管芯片的示意侧视图,
图2、图3和图5至10示出在此所描述的光电子半导体器件的实施例的示意剖视图,以及
图11和图12示出半导体器件的改型方案的示意剖视图。
具体实施方式
在图1中图解说明用于光电子半导体器件1的实施例的发光二极管芯片2,参见图1A中的剖视图以及图1B中的侧视图。
发光二极管芯片2包括半导体层序列21,所述半导体层序列具有未示出的用于产生辐射的有源区。半导体层序列21处于载体本体22上,该载体本体优选是浇注体28。载体本体22例如由黑色的环氧化物构成。在载体本体22中和在半导体层序列21处存在电接触部位23、24,用于外部电和机械安装半导体器件1。安装侧26通过接触部位23、24连同浇注体28一起形成。在安装侧26处,芯片侧面27同样通过浇注体28实现。
半导体层序列21并不伸至芯片侧面27。沿着横向方向L、沿着平行于半导体层序列21的主扩展方向的方向和沿着平行于安装侧26的方向,在芯片侧面27和半导体层序列21之间存在抗润湿层5。抗润湿层5例如是金属层或金属层序列,其具有相对小的厚度。
抗润湿层5可以直接与浇注体28邻接,沿着朝向安装侧26的方向邻接。抗润湿层5和半导体层序列21由此处于共同的平面中。在芯片侧面27处,连续的轨道环形地通过抗润湿层5形成,所述抗润湿层沿着背离安装侧26的方向对浇注体28限界,尤其参见图1B。
半导体层序列21的侧面在侧视图中看可以由浇注体28连同抗润湿层5一起完全覆盖。可行的是,半导体层序列21沿着横向方向L与接触部位23、24齐平或近似齐平。
例如,发光二极管芯片2如在出版物WO 2017/017209A1中所说明的那样设计,尤其参见图5C和相关的描述。尤其,抗润湿层通过该出版物的图5C中带有附图标记30的层实现。该出版物的公开内容尤其关于图5C通过引用结合于此。
同样可行的是,发光二极管芯片如在出版物WO 2016/113032A1中所说明的那样设计,尤其参见图1和相关的描述。抗润湿层可以通过在该出版物的图1中带有附图标记6的层形成,其中所述层优选伸至侧面。该出版物的公开内容尤其考虑到图1和相关的描述通过引用结合于此。
沿着垂直于安装侧26的主放射方向M,发光材料本体6优选整面地设置在发光二极管芯片2下游。即,发光材料本体6完全覆盖芯片上侧20。发光材料本体6的上侧60背离安装侧26。发光材料本体6的侧面63近似垂直于安装侧26取向。
在图2中图解说明半导体器件1的一个实施例,其中使用图1中的发光二极管芯片2。除了发光二极管芯片2以及发光材料本体6之外,半导体器件1包括光可透过的填充部3以及反射器4。可选地,存在透镜71。
填充部3在横截面中看成形为切口。此外,填充部3沿着背离安装侧26的方向与发光材料本体6的上侧60齐平并且与该上侧60一起构成共同的平面。沿着朝向安装侧26的方向,填充部3伸至抗润湿层5。由此,填充部3沿着主放射方向M的扩展通过抗润湿层5限定。在填充部3和反射器4之间的边界面34凹状地成形。通过显现白色的反射器4在边界面34处进行在半导体层序列21中产生的并且通过发光材料本体6引导的光的漫反射。也就是说,填充部3限制于发光材料本体6的侧面63。由此,没有辐射到达吸收性的浇注体28,由此提高了光耦合输出效率。
反射器4通过灌封体形成。在此,辐射光的颗粒42、例如由二氧化钛构成的颗粒嵌入到基质材料41中,例如基质材料由硅树脂、如甲基硅树脂构成。基质材料41可以具有比用于填充部3的材料更小的折射率,用于填充部的材料例如是硅树脂、如苯基硅树脂。
代替透镜71,在图3的实施例中存在玻璃板72。玻璃板72完全覆盖反射器4,填充部3以及发光材料本体6。此外,图3的实施例对应于图2的实施例。
在图4A和4B中图解说明用于这里所描述的光电子半导体器件1的另一发光二极管芯片2。与根据图1不同,半导体层序列21延伸直至芯片侧面27。在此,在芯片侧面27处,半导体层序列21可以被未绘出的钝化层覆盖。
在芯片侧面27处,在半导体层序列21和浇注体28之间环形地施加抗润湿层5。沿着横向方向L,抗润湿层5可以伸至接触部位23、24,或优选与其分开,使得抗润湿层5如在所有其他实施例中也可行的那样与半导体层序列和/或接触部位23、24电绝缘。由此,半导体层序列21以及抗润湿层5在芯片侧面27上环绕发光二极管芯片2形成连续的框架,参见图4B。
此外,图4的发光二极管芯片2以及发光材料本体6对应于图1的发光二极管芯片以及发光材料本体。
在图5和图6中,示出半导体器件1的实施例,类似于图2和图3。由于半导体层序列21伸至芯片侧面27,所以填充部3在芯片侧面27处在半导体层序列之上延伸并且相应地在发光材料本体6的侧面63之上延伸。填充部3沿着主放射方向M的扩展由此比在图2和图3中更大。
此外,图5和6的实施例对应于图2和图3的实施例,不同之处在于,没有安装根据图1的半导体芯片,而是安装根据图4的半导体芯片。
在图7的实施例中,填充部不是凹状地成形,而是凸状地成形。相应内容能够以相同的方式适用于所有其他实施例。
抗润湿层5在横截面中看L形地设计。由此,抗润湿层5完全覆盖半导体层序列21的侧面。总体上,抗润湿层5具有保持不变的、恒定的厚度。
与在迄今为止的实施例中不同,电接触面23、24突出于安装侧26从而突出于载体本体22和也突出于反射器4。相应内容在所有其他实施例中可以适用。
反射器4通过镜层43、尤其金属层形成。镜层43优选以保持不变的厚度在填充部3之上延伸。不同于图7中的视图可行的是,镜层43也覆盖芯片侧面27的未被填充部3覆盖的区域以及玻璃板72的未与填充部3或发光材料本体6接触的区域,优选具有分别保持不变的层厚度。
可选地,反射器4包括透明灌封件44。透明灌封件44连同镜层43一起可以如图2和3的反射器那样几何成形。
代替在其余图中所示的呈灌封体的形式的反射器4,也可以分别使用具有镜层43的这种反射器4。
在图8的实施例中,填充部3在横截面中看三角形地成形。这也可以在所有其他实施例中是这种情况。在边界面43和主放射方向M之间的平均角度A优选为大约60°。
在图8的实施例中,不存在发光材料本体。在芯片上侧20处安置有粗糙部,用于改进光耦合输出效率。粗糙部从而芯片上侧20与可选地存在的透镜71直接接触。如在所有其他实施例中也可行的那样,透镜71可以限制于填充部3。
半导体层序列21的朝向安装侧26的侧平坦地设计。在该侧上,抗润湿层5环形地环绕芯片侧面27安置。
在图9的实施例中图解说明,发光材料本体6外延地生长并且可以单片地集成在半导体层序列21中。因此,在图9中,具有未特别示出的电致发光的有源区和光致发光的发光材料本体6的半导体层序列21仅仅通过虚线图形地划分。
此外,载体本体22的靠近芯片上侧20的载体上侧平坦地设计。芯片上侧20在此情况下同时是发光材料本体6的上侧60。抗润湿层5施加到载体上侧上,与半导体层序列21一样。相应的设计方案也可以存在于所有其他实施例中。
在图10的实施例中,芯片上侧20粗糙化并且经由所述粗糙部与发光材料本体6连接。如在所有其他实施例中也可行的那样,在发光材料本体6和半导体层序列21之间存在未示出的连接剂,如硅树脂粘接剂。
此外根据图10,芯片上侧27完全由抗润湿层5连带填充部3一起覆盖。从安装侧26开始,抗润湿层5伸至半导体层序列21。抗润湿层5的相应的设计方案在所有其他实施例中也可行。
在图11和12中图解说明半导体器件的修改方案10。根据图11不存在填充部。由此,所产生的光更长时间地保持在半导体层序列21和发光材料本体6中,使得出现更大的吸收损耗。
相应地,图12的修改方案10尽管包括填充部3,然而没有抗润湿层5。由此,填充部3相对无限定地伸至载体本体22和其侧面27。由此,显著的辐射份额到达载体本体22并且可以被其吸收。由此,效率降低。
在这些图中所示的部件,只要未作明确不同说明,优选以所给出的顺序分别彼此紧随。在这些图中未接触的层彼此间隔开。就线彼此平行绘制而言,相应的面同样彼此平行地定向。同样地,如果未作明确不同说明,在这些图中正确地反映所绘制的部件彼此间的相对的厚度关系、长度关系和位置。
在此所描述的发明不限于根据实施例的描述。更确切地说,本发明包括任意新特征以及特征的任意组合,这尤其包含权利要求中的特征的任意组合,即使这些特征或组合本身并未明确地在权利要求或实施例中予以说明时也如此。
本专利申请要求德国专利申请10 2017 106 508.3的优先权,其公开内容通过参引结合于此。
附图标记表
1 光电子半导体器件
2 发光二极管芯片
20 芯片上侧
21 半导体层序列
22 载体本体
23 电接触部位
24 电接触部位
26 安装侧
27 芯片侧面
28 浇注体
3 辐射可透过的填充部
34 在填充部与反射器之间的边界面
4 反射器
41 基质材料
42 散射光的颗粒
43 镜层
44 透明灌封件
5 抗润湿层
6 发光材料本体
60 发光材料本体的上侧
63 发光材料本体的侧面
71 透镜
72 玻璃板
10 修改方案
A 边界面-主放射方向的平均角度
L 横向方向
M 主放射方向
Claims (15)
1.一种光电子半导体器件(1),所述光电子半导体器件具有:
-用于产生辐射的发光二极管芯片(2),
-填充部(3),所述填充部对于要产生的辐射是可透过的,以及
-用于要产生的辐射的反射器(4),其中
-所述发光二极管芯片(2)包括用于产生辐射的半导体层序列(21)、在安装侧(26)处的电接触部位(23,24)、载体本体(22)以及抗润湿层(5),
-所述抗润湿层(5)对所述反射器(4)和/或所述填充部(3)的材料起排斥作用,
-所述抗润湿层(5)在所述发光二极管芯片(2)处侧向露出并且处于所述半导体层序列(21)与所述载体本体(22)之间和/或沿着横向方向(L)处于所述半导体层序列(21)旁边,
-所述填充部(3)和所述反射器(4)在露出的抗润湿层(5)处彼此毗连,并且所述填充部(3)沿着背离所述安装侧(26)的方向扩宽,使得在所述填充部(3)与所述反射器(4)之间的边界面(34)处,辐射沿着背离所述载体本体(22)的方向反射。
2.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1),
所述光电子半导体器件此外在所述发光二极管芯片(2)的背离所述安装侧(26)的芯片上侧(20)处包括发光材料本体(6),
其中所述发光材料本体(6)的侧面(63)直接由所述填充部(3)覆盖,并且所述发光材料本体(6)与所述反射器(4)间隔开。
3.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1),
其中所述发光材料本体(6)沿着背离所述安装侧(26)的方向与所述填充部(3)齐平,其中所述发光材料本体(6)的背离所述安装侧(26)的上侧(60)没有所述填充部(3)和没有所述反射器(4)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述抗润湿层(5)与所述接触部位(23,24)电分离。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述抗润湿层(5)通过一个或多个金属层形成,并且总体上具有在20nm和500nm之间的厚度,其中包括边界值。
6.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1),
其中所述抗润湿层(5)包括一种或多种如下金属或由所述金属中的一种或多种构成:Au、Cu、Ni、Sn、Pd。
7.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述抗润湿层(5)是用于在所述发光二极管芯片(2)中要产生的辐射的镜的一部分,
其中所述抗润湿层(5)与所述半导体层序列(21)间隔开。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述反射器(4)通过灌封体形成,所述灌封体由对于要产生的辐射而言可透过的基质材料(41)和散射光的颗粒(42)组成,其中所述反射器(4)起漫反射作用并且在所述安装侧(26)处与所述接触部位(23,24)齐平,其中公差最高为2μm。
9.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1),
其中所述填充部(3)由苯基硅树脂构成并且所述基质材料(41)包括甲基硅树脂,使得所述填充部(3)与所述基质材料(41)相比具有对要产生的辐射的更高的折射率。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述反射器(4)通过反射性的镜层(43)形成,所述镜层在所述边界面(34)处完全地覆盖所述填充部(4),
其中所述镜层(43)是镜面反射的并且具有最高2μm的厚度。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述发光二极管芯片(2)的芯片侧面(27)至少在所述安装侧(26)处通过浇注体(28)形成,
其中所述填充部(3)与所述浇注体(28)间隔开并且所述芯片侧面(27)在所述浇注体(28)的区域中直接地且完全地由所述反射器(4)覆盖。
12.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中在背离所述安装侧(26)的一侧,所述填充部(3)完全地由光耦合输出体(71,72)遮盖并且所述反射器(4)至少部分地由光耦合输出体(71,72)遮盖。
13.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述边界面(34)相对于所述发光二极管芯片(2)的主放射方向(M)的平均角度(A)在40°和70°之间,其中包括边界值,
其中所述边界面(34)的每个子部段相对于所述主放射方向(M)的角度在25°和80°之间,其中包括边界值。
14.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1),
其中所述填充部(3)沿着垂直于所述安装侧(26)的方向具有在2μm和50μm之间的、以及在所述发光二极管芯片(2)的总厚度的2%和40%之间的扩展,其中包括边界值,
其中所述填充部(3)沿着横向方向(L)的扩展在2μm和100μm之间、以及在所述发光二极管芯片(2)的总宽度的0.5%和25%之间,其中包括边界值。
15.一种用来制造光电子半导体器件(1)的方法,所述方法以所给出的顺序具有如下步骤:
A)提供用于产生辐射的发光二极管芯片(2),其中所述发光二极管芯片(2)包括用于产生辐射的半导体层序列(21)、在安装侧(26)处的电接触部位(23,24)、载体本体(22)和抗润湿层(5),
B)产生填充部(3),所述填充部对于要产生的辐射是可透过的,或产生用于要产生的辐射的反射器(4),其中所述抗润湿层(5)对于所述反射器(4)的或所述填充部(3)的材料而言起排斥作用,以及
C)取决于以下条件产生所述反射器(4)或所述填充部(3):在步骤B)中尚未产生哪些部件,其中
-所述抗润湿层(5)在步骤B)中在所述发光二极管芯片(2)处侧向露出并且处于所述半导体层序列(21)和所述载体本体(22)之间和/或沿着横向方向(L)处于所述半导体层序列(21)旁边,使得所述抗润湿层(5)在步骤B)中是用于所述填充部(3)或所述反射器(4)的材料的限界线,以及
-直接彼此直接毗连地制成所述填充部(3)和所述反射器(4),并且所述填充部(3)沿着背离所述安装侧(26)的方向扩宽,使得在所述反射器(4)处,辐射沿着背离所述载体本体(22)的方向反射。
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