CN113272975A - 光电子组件和用于制造光电子组件的方法 - Google Patents

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Abstract

在至少一个实施例中，光电子组件（100）包括载体（1）、光电子半导体芯片（2）和封装（3）。所述半导体芯片固定到所述载体的安装表面（10）上并且与所述载体导电连接。所述封装围绕所述半导体芯片并且至少部分地覆盖所述安装表面。所述封装包括第一层（31）和第二层（32），其中所述第一层布置在所述安装表面和所述第二层之间。所述第一层和所述第二层均基于硅树脂。所述第一层和所述第二层在界面的区域中彼此直接相邻。

Description

光电子组件和用于制造光电子组件的方法
技术领域
说明了一种光电子组件和一种用于制造光电子组件的方法。
发明内容
要解决的一个任务是说明一种对老化特别稳定的光电子组件。另一个要解决的任务是说明一种用于制造这种光电子组件的方法。
这些任务特别是通过独立专利权利要求的主题和方法来解决。有利的设计和进一步的实施例是从属权利要求的主题。
根据至少一个实施例，所述光电子组件包括载体。所述载体包括例如引线框和壳体。所述引线框优选地包括彼此电绝缘的至少两个部分。在所述组件的预期运行期间，向这两个部分优选地分配不同的极性。所述引线框可以嵌入所述壳体中。所述引线框的部分可以通过所述壳体彼此电绝缘。所述引线框包括例如铜。所述壳体包括例如塑料或环氧树脂或由例如塑料或环氧树脂构成。优选地，所述壳体反射可见光谱范围内的光。然而，替代地，所述载体可以是陶瓷载体。
根据至少一个实施例，所述光电子组件包括光电子半导体芯片。在预期的运行中，所述半导体芯片优选发射电磁初级辐射，例如在可见光谱范围内或在紫外线范围内或在红外线范围内。所述光电子组件特别是LED。所述光电子组件可以是机动车辆的大灯的一部分。
在此和在下文中将半导体芯片理解为可以单独处理和电接触的元件。半导体芯片特别是通过从晶片复合体分离来加以制造。特别地，这种半导体芯片的侧表面于是包括例如来自所述晶片复合体的分离过程的痕迹。半导体芯片优选地包括在所述晶片复合体中生长的半导体层序列的恰好一个最初连续区域。所述半导体芯片的半导体层序列优选以连续的方式形成。平行于所述半导体芯片的主延伸平面测量的所述半导体芯片的延伸例如比平行于所述半导体芯片的主延伸平面测量的所述半导体层序列的延伸大至多5%或至多10%或至多20%。
所述半导体芯片的半导体层序列例如基于III-V族化合物半导体材料，特别是基于氮化物化合物半导体材料。所述半导体层序列包括有源层，在所述有源层中在预期的运行中生成电磁初级辐射。所述有源层特别是包括至少一个pn结和/或单量子阱形式（缩写为SQW）或者多量子阱结构形式（缩写为MQW）的至少一个量子阱结构。
根据至少一个实施例，所述光电子组件包括封装。在所述组件的预期运行中，所述封装特别是用于保护光电子半导体芯片和/或载体免受外部影响，例如免受气体或湿气或污染物的进入或免受机械影响。所述封装优选地对所述初级辐射至少部分透明。
根据至少一个实施例，所述半导体芯片安装在所述载体的安装表面上并且与所述载体导电连接。例如，所述载体的安装表面适于在制造公差内是平坦的和/或水平的。所述安装表面可以被配置为在区域中是金属的。所述安装表面优选地大于所述半导体芯片，例如至少两倍大。所述半导体芯片可以接合到所述安装表面，例如通过基于硅树脂的粘合剂，或焊接到所述安装表面上。
在平行于安装表面的横向方向上，所述半导体芯片优选地被屏障包围。所述屏障可以是所述载体的一部分并且例如由所述壳体形成。优选地，所述屏障在远离所述安装表面的方向上突出超过所述半导体芯片。换言之，所述载体包括凹部。所述屏障在横向方向上界定所述凹部。所述安装表面形成所述凹部的底表面。所述半导体芯片布置所述载体在所述安装表面上的凹部中。优选地，所述半导体芯片在横向方向上与所述屏障间隔开。
所述半导体芯片可以与所述载体的引线框的部分导电连接。然后可以例如通过所述载体的与所述安装表面相对的背侧从外部接触所述光电子组件。
除了所述光电子半导体芯片之外，一个或多个另外的电子组件也可以布置在所述安装表面上，例如在所述凹部的区域中。例如，另一个光电半导体芯片和/或ESD保护二极管附接到所述安装表面。
根据至少一个实施例，所述封装围绕所述半导体芯片形成并且至少部分地、优选完全地覆盖所述安装表面。所述封装的一些部分可以直接放置在所述安装表面上。例如，所述安装表面直接放置在安装表面上与所述半导体芯片相邻的区域中。优选地，所述封装填充所述载体的凹部，所述半导体芯片布置在该凹部中。优选地，所述封装与所述屏障横向相邻。所述半导体芯片可以嵌入在所述封装中。例如，所述封装直接施加到所述半导体芯片上。
根据至少一个实施例，所述封装包括第一层和第二层。优选地，所述第一层布置在所述安装表面和所述第二层之间。特别地，沿着所述封装的整个横向范围或基本上沿着所述封装的整个横向范围，所述第一层布置在所述安装表面和所述第二层之间。
例如，当在所述安装表面的俯视图中观察时，所述第二层覆盖所述第一层的大部分或全部。例如，所述第一层的所有不面向所述载体或所述半导体芯片的区域都被所述第二层覆盖。当从所述安装表面上方观察时，所述第一层优选与所述半导体芯片横向相邻地覆盖所述安装表面的所有区域，特别是所述安装表面的所有金属区域或易腐蚀的区域。特别地，所述第一层完全覆盖这些区域。特别优选地，从所述安装表面上方观察，所述第一层覆盖整个安装表面。
所述第一层可以与所述半导体芯片和/或所述安装表面直接相邻。所述第一层和/或所述第二层对于由所述半导体芯片发射的初级辐射可以是至少部分地透明。所述封装可以包括一个或多个附加层或者可以仅由所述第一层和所述第二层组成。优选地，所述第二层不与所述安装表面直接接触。优选地，所述第二层在任何地方都通过所述第一层并且如果存在的话通过所述壳体与所述安装表面间隔开。
根据至少一个实施例，所述第一层和所述第二层均基于硅树脂。例如，所述第一层和/或所述第二层基于硅树脂。所述第一层和所述第二层可以基于相同的硅树脂或由相同的硅树脂组成。替代地，也可以想到所述第二层的硅树脂与所述第一层的硅树脂不同。用于所述第一层和/或所述第二层的可能的硅树脂尤其是包括：热固性、加成固化的双组分硅树脂和基于二甲基硅氧烷的弹性体。硅树脂也称为聚硅氧烷。优选地，所述第一层是所述组件中最接近所述安装表面的基于硅树脂的层。
根据至少一个实施例，所述第一层和所述第二层在界面区域中彼此直接相邻。所述界面优选地是所述第一层和所述第二层之间的视觉上可感知的边界。例如，在制造公差内，所述界面简单连接，即没有中断，在所述中断中所述第一层与所述第二层不相邻。当从所述安装表面上方观察时，所述界面优选地覆盖所述安装表面的与半导体芯片横向相邻的所有区域。
特别地，所述界面表明所述第一层和所述第二层是顺序地且彼此独立地施加的。特别地，所述界面表明所述第一层的硅树脂在施加所述第二层的硅树脂之前已部分或完全固化。所述界面也可以是边界层，例如，具有至多10nm或至多5nm的厚度。换言之，第一层和第二层不是彼此一体地布置或者不是由单个铸件形成。然而，所述第一层和所述第二层可以分别一体地形成或由铸件形成。
例如，在所述第一层和所述第二层之间的界面处或界面中硅树脂的材料结构不同于在所述第一层内部和/或所述第二层内部硅树脂的材料结构。例如，与所述第一层和/或所述第二层内部相比，所述界面处的硅树脂交联得更多或包括更多的互连点或包括更高的密度。
如果所述载体包括壳体和由屏障包围的凹部，则所述封装优选地填充所述凹部。特别地，所述界面以及优选所述第二层仅在所述凹部内延伸。例如，所述界面在横向方向上完全由所述屏障界定。
在至少一个实施例中，所述光电子组件包括载体、光电子半导体芯片和封装。所述半导体芯片安装在所述载体的安装表面上并且与所述载体导电连接。所述封装围绕所述半导体芯片并且至少部分地覆盖所述安装表面。所述封装包括第一层和第二层，其中所述第一层设置在所述安装表面和所述第二层之间。所述第一层和所述第二层均基于硅树脂。所述第一层和所述第二层在界面处彼此直接相邻。
本发明尤其是基于以下认识：许多光电子组件包括至少部分地涂覆有银的载体。除了用于半导体芯片的良好的电连接和热连接之外，银还为半导体芯片发射的辐射、特别是为可见光提供非常高的反射率。这可以提高组件的效率。特别是在体积发射器形式的半导体芯片、例如蓝宝石芯片的情况下，由所述半导体芯片发射的大部分光在运行期间可以照射到所述载体上。然而，银对腐蚀非常敏感，特别是对诸如H2S的气体敏感。当与这种气体接触时，银的表面会变暗（棕色/黑色）。结果，较少的光被反射并且反射也变得依赖于波长。因此，该组件于是发射较少的光和/或改变的光颜色。
硅树脂通常用作密封剂来封装和保护所述载体和所述半导体芯片。例如，硅树脂的光稳定性明显高于环氧树脂。但是，硅树脂的透气性通常比较高，从而诸如H2S的有害气体可以容易地渗透到银表面。因此，结果是该组件对正常老化的更加光和颜色稳定，但对腐蚀性气体敏感。这在所述光电子组件用于道路交通中时特别成问题，例如用作车辆中的大灯或用作隧道中的照明装置。
在本发明中，特别使用了使用多层硅树脂封装的想法。在层之间的界面处，界面效果导致有害气体向载体或向半导体芯片的扩散显著减少。令人惊讶的是，与层的基体材料相比，界面包括显著更高的阻挡效果。此外，界面对挥发性有机化合物（VOC）也有很高的阻挡效果。这降低了由渗透的有机化合物引起的亮度降级的风险。
同样有利的是，于是不必针对气体或挥发性有机化合物的低渗透性来优化所述第一层和所述第二层的硅树脂，因为高阻挡效果是通过界面实现的。因此可以选择针对其他特性来优化硅树脂。
因此，本发明的光电子组件比常用的组件对老化更稳定，特别是由于所述第一层和所述第二层之间的界面，并且适于在机动车辆或街道照明设备中使用。
根据至少一个实施例，所述半导体芯片嵌入在所述第一层中。特别地，当从所述安装表面的俯视图观察时，所述第一层完全覆盖所述半导体芯片。例如，所述第一层可以与所述半导体芯片正接触和/或直接接触。于是，所述半导体芯片的所有不面向所述安装表面的侧面优选地被所述第一层完全覆盖。
根据至少一个实施例，在所述安装表面的俯视图中观察，所述半导体芯片被所述界面覆盖，特别是完全被所述界面覆盖。优选地，所述第一层的背离所述安装表面的整个侧面与所述第二层直接接触。由于所述界面覆盖了所述半导体芯片，降低了有害气体扩散到所述半导体芯片的概率。
所述第二层可以适配为比所述第一层薄。例如，所述第二层的最大厚度为所述第一层最大厚度的至多一半或至多四分之一或至多五分之一。这里，厚度被理解为垂直于所述安装表面的延伸。例如，所述第二层的最大厚度为至多100μm或至多50μm或至多10μm或至多5μm或至多1μm。由于阻挡效果主要由所述界面实现，因此不需要高厚度的第二层。
根据至少一个实施例，所述第一层和所述第二层基于相同的硅树脂。在制造公差内，所述第一层和所述第二层可以包括相同的材料成分。
根据至少一个实施例，所述第一层和所述第二层基于不同的硅树脂。
根据至少一个实施例，所述第二层的硅树脂包括比所述第一层的硅树脂小的折射率。这在耦合输出由所述组件生成的组件辐射的效率方面是有利的。这里指的是由所述组件生成的辐射的折射率。
与具有高折射率的硅树脂相比，具有低折射率的硅树脂通常对气体的密实性更低。这在本发明中无关紧要，因为所述界面有效地防止了气体的扩散。
例如，所述第二层的硅树脂的折射率比所述第一层的硅树脂的折射率小至少0.03或至少0.06或至少0.12。
根据至少一个实施例，与所述第一层相比，所述第二层的硅树脂包括对气体更高的渗透性，例如对水蒸气和/或H2S。例如，以μg∙cm-2∙min-1为单位说明的所述第二层的硅树脂的渗透性比所述第一层的硅树脂的渗透性大至少50%或至少100%或至少200%或至少500%。
根据至少一个实施例，从所述组件外部到所述第一层或进入所述第一层的仅穿过基于硅树脂的材料的任何路径也穿过所述界面并因此也穿过所述第二层。也就是说，任何仅穿过硅树脂的路径（污染物可能沿着该路径从所述组件外部进入所述第一层并从那里进入所述安装表面）也穿过所述界面，因此受到所述界面的良好保护。
根据至少一个实施例，所述界面延伸穿过所述载体的整个安装表面。因此，当从所述安装表面的俯视图观察时，所述第一层和所述第二层之间的界面完全覆盖所述安装表面。通过这种方式，有害气体一直扩散到所述安装表面的风险就降低了。
根据至少一个实施例，所述安装表面至少部分地由银和/或银合金和/或铜形成。特别地，所述引线框在所述安装表面的区域中涂覆有银或银合金或铜。例如，与所述半导体芯片横向相邻的安装表面的区域由银/银合金/铜形成。优选地，所述安装表面的与所述半导体芯片横向相邻的面积的至少25％或至少50％由银或银合金或铜形成。含银安装表面为入射到所述载体上的辐射提供高反射率。
根据至少一个实施例，用于将所述半导体芯片接合到所述安装表面的粘合剂包括银颗粒。因此，它是一种银导电粘合剂。在这种情况下，所述安装表面可以至少部分地由银或银合金形成，但也可以由诸如金的非腐蚀性材料形成。含银粘合剂可以提供所述半导体芯片与所述安装表面的电接合和/或热接合。
根据至少一个实施例，所述第一层在界面区域中经过表面处理。特别地，在施加所述第二层之前暴露的所述第一层的表面经过表面处理。所述表面处理特别地可以是等离子体处理。于是例如表面处理的残留物在所述界面处存在并且可检测到。所述残留物可以是例如氨基。而且，所述第一层的硅树脂的化学表面结构可能已经通过所述表面处理而改变。所述第一层在界面区域中的表面处理可以确保所述第一层和所述第二层之间的特别可靠的机械接合。
根据至少一个实施例，所述第一层和/或所述第二层在制造公差内不含转换器材料和/或不含散射材料。例如，在所述第一层和/或第二层中存在可忽略浓度的转换器颗粒或散射颗粒。例如，所述第一层和/或第二层中转换器颗粒和散射颗粒的重量百分比最多为1重量％。
然而替代地，也可以想到，所述第一层和/或所述第二层包括转换器颗粒或散射颗粒，以至少部分地转换或散射由所述半导体芯片发射的初级辐射。第一层和/或第二层中的转换器颗粒和/或散射颗粒的重量百分比于是可以是至少10wt%或至少30wt%或至少50wt%。
根据至少一个实施例，所述光电子组件还包括至少部分地、优选完全地覆盖所述安装表面的无机封装层。优选地，所述封装层也完全覆盖所述半导体芯片，例如所述半导体芯片的不面向所述安装表面的所有侧面。此外，所述封装层优选地覆盖所述安装表面的与所述半导体芯片横向相邻的区域。优选地，所述封装层适配于简单连接。
根据至少一个实施例，所述无机封装层包括或由一种或多种氧化物或氧氮化物或氮化物组成。一种或多种氧化物或氧氮化物或氮化物可以包括以下组中的一种或多种元素：硅、铝、钛、锌、铟、锡、铌、钽、铪、锆、钇、锗。例如，所述无机封装层包括或由氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化钽、氧化铌、氧化铪、氧化锆、氧化钇、氮化硅、氮化铝、或氮化锗组成。可以通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（例如PECVD）或原子层沉积（ALD）来施加所述无机封装层。
根据至少一个实施例，所述无机封装层设置在所述封装和所述载体之间。特别地，所述无机封装层可以设置在所述封装的第一层和所述载体之间。所述封装层可以直接施加到所述半导体芯片和/或所述安装表面上。反过来，封装的第一层可以直接施加到所述封装层上。所述封装层例如可以覆盖、特别是完全覆盖所述载体和/或所述半导体芯片的面向封装的第一层的所有侧面。
根据至少一个实施例，所述封装层的厚度在5nm和500nm之间，包括端值，优选在5nm和100nm之间，包括端值，特别优选在15nm和75nm之间，包括端值。例如，这些数字数据指的是所述封装层的最大厚度。
原则上，所述无机封装层对于诸如H2S的有害气体特别密实。然而，这种无机封装层在机械上或几何上具有挑战性的点处表现出弱点，例如在从所述引线框到所述壳体的过渡处或在用于将所述半导体芯片施加到所述载体上的粘合剂的区域中，或在底切的区域中。机械或热机械应力，例如在所述组件的处理或焊接期间的机械或热机械应力，可能导致所述无机封装层中出现裂缝，有害气体可以通过这些裂缝扩散。于是所述安装表面的腐蚀可能出现在所述裂缝的区域中。
所述无机封装层的这些弱点被具有至少两个基于硅树脂的层的封装所覆盖。总之，由此可以通过将所述无机封装层和所述封装相组合来实现特别耐老化的组件。
根据至少一个实施例，所述光电子半导体芯片是体积发射器，例如蓝宝石芯片或倒装芯片。在这种情况下，所述半导体芯片特别是还包括生长衬底，在该生长衬底上生长所述半导体芯片的半导体层序列。所述生长衬底可以是蓝宝石。于是在所述半导体芯片的预期运行中，辐射既经由所述半导体芯片的主发射侧又经由横向于所述主发射侧延伸的侧表面发射。例如，在运行期间在所述半导体芯片中生成的初级辐射的至少20%经由所述主发射侧面从所述半导体芯片发射并且至少10%经由侧表面中的每一个发射。所述半导体芯片特别是安装在所述安装表面上，使得所述主发射侧背离所述安装表面。所述半导体芯片的侧表面横向于或垂直于所述安装表面地延伸。
替代地，也可以想到所述半导体芯片是表面发射器，其中几乎没有初级辐射经由所述半导体芯片的侧表面耦合输出。例如，在表面发射器中，所生成的辐射的至少90%经由所述主发射侧耦合输出。在这种情况下，所述主发射侧优选背离所述载体的安装表面。在表面发射器中，所述半导体层序列的生长衬底优选被分离。
根据至少一个实施例，所述半导体芯片通过至少一个接触线与所述载体导电连接。例如，所述接触线可以焊接到所述安装表面的与半导体芯片横向相邻的区域。所述半导体芯片可以通过一个或多个接触线与所述载体导电连接。
根据至少一个实施例，所述接触线嵌入、特别是完全嵌入在所述第一层中。优选地，所述接触线不突出到所述第二层中。在俯视图中观察，所述接触线被所述界面覆盖，特别是完全被所述界面覆盖。例如，所述第一层以形状配合的方式围绕所述接触线。所述第一层可以与所述接触线直接接触。
根据至少一个实施例，所述接触线包括银或银合金或由银或银合金组成。例如，所述接触线涂覆有银或银合金。
此外，说明了一种用于制造光电子组件的方法。该方法特别适用于制造刚刚描述的光电子组件。也就是说，所有关于光电子组件公开的特征也针对该方法公开，反之亦然。
根据至少一个实施例，用于制造光电子组件的方法包括步骤A)，其中提供具有安装表面的载体。在步骤B)中，将光电子半导体芯片施加到所述安装表面上并且与所述载体电连接。在步骤C)中，将基于硅树脂的第一层适配在所述安装表面上。为此，将基于硅树脂的第一材料以液态或粘稠状态施加到所述安装表面上，然后将所述第一材料至少部分固化。所述第一层随后形成所述半导体芯片。在步骤D)中，基于硅树脂的第二层直接适配在所述第一层的背离所述安装表面的一侧上。为此，将液态或粘稠状态的基于硅树脂的第二材料直接施加到所述第一层上，然后将所述第二材料固化。
在本上下文中，液体或粘稠材料被理解为表示例如粘度为至多104mPa·s或至多105mPa·s的材料。
例如，所述载体包括凹部，其中所述凹部的底表面形成所述安装表面。横向地，所述凹部由所述载体的屏障界定。特别地，所述屏障由壳体形成。所述半导体芯片被施加到所述安装表面，特别是在所述凹部的区域中。所述凹部优选地比所述半导体芯片的厚度更深。在施加了所述半导体芯片之后，所述半导体芯片优选地不突出到所述屏障之外。因此，所述半导体芯片不会从凹部突出。
例如，当在步骤C)中施加第一材料时，用所述第一材料部分地填充所述凹部，其中所述半导体芯片嵌入在所述第一材料中。优选地，在步骤C)中，所述安装表面的所有未被所述半导体芯片覆盖的区域都被所述第一材料完全覆盖。特别优选地，所述半导体芯片完全嵌入在所述第一材料中。即，所述半导体芯片于是不从以这种方式形成的第一层突出。
随后，在步骤D)中，将第二材料直接施加到第一层的暴露表面，特别是整个暴露表面。例如，也将所述第二材料填充到所述载体的凹部中。例如，可以通过喷涂来施加所述第二材料。
将所述第二材料直接施加到所述第一层，使得所述第二层和所述第一层在界面区域中彼此直接相邻。步骤D)中的第二材料可以包含与步骤C)中的第一材料相同的成分。如果所述第一材料在步骤C)中没有完全固化，则所述第一材料可以在步骤D)之后与所述第二材料一起完全固化。
所述第一材料和所述第二材料分别基于硅树脂和基于聚硅氧烷。第一和第二材料可以分别包括不同聚硅氧烷的混合物或由不同聚硅氧烷的混合物组成，例如2K-硅氧烷的组分。聚硅氧烷聚合物包括例如最初主要几乎不交联的（例如主要双官能的）聚合物分子/单元。通过固化，这些组分在另外的官能团处交联并且形成多个交联的聚合物分子链，从而形成网络并且不再提供各个先前存在的聚合物分子的可区分性，因为这些聚合物分子至少在三个位置与另一种聚硅氧烷链接。然后，成品组件的第一层和第二层基于这些聚硅氧烷，与起始材料相比，这些聚硅氧烷是交联的。
根据至少一个实施例，步骤A)至D)以所指示的顺序并且连续地进行。
根据至少一个实施例，在步骤C)之后和步骤D)之前，所述第一层的背离所述安装表面的表面经过表面处理，特别是等离子体处理。优选地，在步骤C)之后暴露的第一层的整个表面经过表面处理。例如，所述第一层的表面暴露于惰性气体等离子体下，例如氩等离子体，或另一种等离子体。所述表面处理产生例如不饱和键（自由基）和羟基、氢过氧化物、羧基和/或羰基，使得更容易与随后施加的第二材料形成键。此外，例如，用氨处理可以导致氨基官能团的形成。
还假设第一层的表面处理有利于所述第一层和随后形成的所述第二层之间的界面的阻挡效果。所述表面处理可以提高第一和/或第二硅树脂在处理过的第一硅树脂表面的区域中的交联度，或者在施加第二硅树脂期间在那里形成的界面的区域中的交联度。
根据至少一个实施例，在步骤C)之前，将无机封装层施加到所述安装表面上，并且优选地也施加到所述半导体芯片上。所述封装层是例如通过PVD或(PE)CVD方法或ALD方法施加的。所述无机封装层例如施加到所述半导体芯片和/或所述安装表面的所有暴露区域上。所述封装层可以直接施加到所述半导体芯片和/或所述安装表面上。在步骤C)中，所述第一层可以直接适配在所述封装层上。
根据至少一个实施例，所述第二材料的至少50%或至少75%或至少85%或至少90%或至少95%或至少99%的聚合物是硅烷和/或硅烷醇官能化的。即，这些聚合物包括硅烷官能团或硅烷醇官能团形式的至少一种官能团。
所述聚合物特别是聚硅氧烷聚合物，例如具有主要双官能的单元。硅烷官能团是氢硅氧烷基团，而硅烷醇官能团是羟基硅氧烷基团。这些官能团可以与第一层的硅树脂的（例如通过等离子体处理形成的或由于不完全固化而仍然存在的）官能团反应，并且由此与代替地自己固化的基础材料相比形成局部更交联的界面。
例如，硅烷和/或硅烷醇官能化聚合物是聚(二甲基硅氧烷-共-甲基氢硅氧烷)或聚(二甲基硅氧烷-共-甲基羟基硅氧烷)或硅烷醇化合物。所述聚合物可以是端三甲基甲硅烷基。硅烷官能化聚合物可以是市售2K-硅树脂的含硅烷组分，例如纯物质如CAS 68037-59-2、CAS 68951-93-9或CAS 7031-67-8。
当施加所述第二材料时，所述第二材料的粘度例如介于10mPa∙s和10000mPa∙s之间，包括端值。例如通过浸涂或喷涂施加所述第二材料。
根据至少一个实施例，硅烷或硅烷醇官能化聚合物的平均至少3%或至少10%或至少50%或至少75%的官能团是硅烷或硅烷醇官能团。
如果需要，于是不会交联的硅烷和/或硅烷醇官能化聚合物随后可以通过纯化过程温和地去除和回收。通过选择具有大量硅烷和/或硅烷醇官能化聚合物的第二材料，可以在具有残余反应性的第一硅树脂表面上实现高度交联的界面，例如通过等离子体处理。所得到的基于硅树脂的第二层的厚度可以很小。
由于大的表面积和低的层厚度，硅烷醇官能团也可以仅原位形成，即优选在施加之后或在混合来自硅烷官能团的第二材料期间/之后。例如，这通过与大气水分反应而发生。
在施加了所述第二材料之后，所述第二材料优选作用更长的时间，例如至少30分钟，必要时加热。
之后还可以施加/形成另外的层以提供多个界面。与所述第二层相关公开的所有特征也相应地对所述另外的层公开。
根据至少一个实施例，所述第二材料的聚合物的官能化的至少3mol%或至少10mol%或至少50mol%或至少75mol%是硅烷和/或硅烷醇官能化的，所述第二材料可以例如代表聚硅氧烷的在1:1至100:1范围内的混合物或混合的市售2K硅树脂或诸如CAS 68037-59-2的纯物质。
根据至少一个实施例，在包括多个互连的载体的载体复合物中提供所述载体。所述载体复合物在步骤D)之后被分割。
所述光电子组件和用于制造所述光电子组件的方法的其它优点和有利设计以及另外的实施例由以下结合附图示出的示例性实施例得出。相同、相同类型或具有相同效果的元件在图中具有相同的附图标记。图以及图中所示的元件的比例不应视为按比例绘制。相反，为了更好的可表示性和/或更好的可理解性，可以夸大地显示各个元件。
附图说明
图1和图2以横截面图示出了光电子组件的示例性实施例，
图3A至3D示出了在用于制造光电子组件的方法的示例性实施例中的不同位置，
图4示出了该方法的示例性实施例中的位置。
具体实施方式
在图1中，以横截面图示出了光电子组件100的第一示例性实施例。组件100包括载体1和光电子半导体芯片2。载体1包括嵌入壳体12中的引线框13。在当前情况下，引线框13包括彼此电绝缘并通过壳体12间隔开的两个部分。引线框13的这两个部分在预期的运行期间处于不同的电势。例如，引线框13包括铜。
壳体12优选地反射由半导体芯片2在运行中生成的初级辐射。例如，壳体12基于环氧树脂或塑料，特别是白色塑料。
载体1包括安装表面10，半导体芯片2安装在该安装表面上。安装表面10形成载体1的凹部的底表面。凹部被壳体12制成的屏障横向包围。半导体芯片2组装在所述载体的凹部中并且不从凹部突出。
安装表面10部分地由银涂层11形成。
在当前情况下，半导体芯片2被适配为体积发射器。例如，半导体芯片2包括基于III-V族化合物半导体材料的半导体层序列。该半导体层序列中的有源层在半导体芯片2的预期运行期间产生例如蓝色光谱范围或UV范围中的初级辐射。此外，半导体芯片2包括生长衬底，所述半导体层序列在该生长衬底上生长。例如，首先将半导体芯片2与生长衬底一起施加到安装表面10上。半导体芯片2借助于例如基于硅树脂的粘合层21固定到安装表面10。半导体芯片2通过接触线20与引线框13的两个部分导电连接。
将封装3施加到安装表面10上和半导体芯片2周围。封装3填充载体1的凹部。封装3包括第一层31和第二层32。第一层31和第二层层32都基于硅树脂。就此而言，第一层31设置在第二层32与安装表面10之间。半导体芯片2完全嵌入在第一层31中并且不突出到第二层32中。类似地，接触线20嵌入在第一层31中并且不延伸到第二层32中。
第二层32实质上比第一层31薄。例如，第二层32的最大厚度至多为第一层31的最大厚度的四分之一。第一层31和第二层32可以基于相同的硅树脂。层31、32中的每一层可由硅树脂制成并且在制造公差内可不含转换器颗粒或散射颗粒。然而，优选地，第一层31包括转换器颗粒或散射颗粒。
将第二层32直接施加到第一层31的背离载体1的表面上。特别地，第二层32覆盖第一层31的所有不面对载体1或半导体芯片2的区域。
界面30适配在第一层31和第二层32之间，这例如可以用肉眼或在显微镜下看到。界面30可以特别是薄界面层。当从安装表面10的俯视图观察时，界面30完全覆盖半导体芯片2和安装表面10。
第一层31和第二层32之间的界面30形成对诸如H2S的气体的良好屏障。在这点上，界面30的阻挡效果大于第一层31和第二层32的阻挡效果。界面30可以防止或抑制有害气体渗透到安装表面10和在那里造成银涂层11的腐蚀。此外，界面30防止挥发性有机化合物(VOC)的渗透，所述挥发性有机化合物(VOC)在用初级辐射照射时会变色，并使组件100发出的颜色印象失真。
图2示出了光电子组件100的第二示例性实施例。图2的组件100基本上以与图1的组件100相同的方式构造，但是在图2中，无机封装层4也施加在第一层之间31和载体1之间。无机封装层4包括例如SiO2或Al2O3。封装层4由此与安装表面10和半导体芯片2直接接触。特别地，封装层4覆盖半导体芯片2的不面向安装表面10的所有侧面。可以将封装层4直接施加到安装表面10和半导体芯片2上。除了半导体芯片2之外，封装层4还封装接触线20。例如，封装层4包括5nm和200nm之间的厚度，包括端值。
除了封装3之外，封装层4也形成了另一个对有害气体的良好屏障。然而，封装层4在边缘或台阶处或在粘合层21的区域中可能很容易撕裂。在这种情况下，具有在两个层31、32之间的界面30的封装3也覆盖了封装层4内的裂缝，这使得组件100特别耐用。
图3A示出了用于制造光电子组件的方法的示例性实施例的第一位置。在该位置，如结合前述示例性实施例所描述的那样提供载体1。
在图3B中，示出了该方法的第二位置，其中半导体芯片2安装在安装表面10上的凹部区域中。此外，半导体芯片2通过接触线20与载体1导电连接。
在图3C中，示出了该方法中的以下位置，在该位置基于硅树脂的第一层31适配在安装表面10上并围绕半导体芯片2延伸。为此，所述凹部部分地填充有硅树脂或基于硅树脂的第一材料，使得半导体芯片2完全嵌入在基于硅树脂的第一材料中。由此以液体或粘稠状态施加所述第一材料。随后将所述第一材料完全或部分固化，从而形成第一层31。
图3C还示出了如何对第一层31的暴露表面进行表面处理（通过垂直箭头示出）。例如，第一层31的表面暴露于等离子体，例如氩等离子体。
图3D示出了在第一层31的表面处理已经完成之后该方法中的第四位置。现在将基于硅树脂的第二材料直接施加到第一层31的整个表面处理过的表面上。优选地，第二材料也以液体或粘稠状态施加。然后固化第二材料以形成第二层32。在该过程中，也可以最终固化第一层31。界面30适配在第一层31和紧邻的第二层32之间，所述界面对气体具有特别高的阻挡效果。图3D还示出了图1的成品光电子组件。
图4显示了在将第二材料施加到图3D的第一层31期间的位置。第二材料包括聚硅氧烷聚合物或由聚硅氧烷聚合物组成。这些聚合物中的一些包含硅烷官能团，即与Si原子直接键合的氢原子。从这些硅烷官能团中，可以在与水反应时形成至少部分的硅烷醇官能团，即，OH基团直接与Si原子键合。替代地，所述聚合物可以已经具有硅烷醇官能团。
硅烷和/或硅烷醇官能团现在可以尤其是与通过等离子体处理形成的第一层31的官能团键合，并且因此形成具有更高交联度的界面30。
本专利申请要求德国专利申请10 2019 100 612.0的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。
本发明不限于其描述的示例性实施例。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任何组合，其特别是包括专利权利要求中的特征的任何组合，即使这些特征或该组合本身没有在专利权利要求或示例性实施例中明确规定。
附图标记列表
1 载体
2 光电子半导体芯片
3 封装
4 封装层
10 安装表面
11 银涂层
12 壳体
13 引线框
20 接触线
21 粘合层
30 界面
31 第一层
32 第二层
100 光电子组件

Claims (20)

1.一种光电子组件（100），包括
-载体（1）；
-光电子半导体芯片（2）；
-封装（3）；其中
-所述半导体芯片（2）固定在所述载体（1）的安装表面（10）上并且与所述载体（1）导电连接，
-所述封装（3）围绕所述半导体芯片（2）形成并且至少部分地覆盖所述安装表面（10），
-所述封装（3）包括第一层（31）和第二层（32），
-所述第一层（31）布置在所述安装表面（10）和所述第二层（32）之间，
-所述第一层（31）和所述第二层（32）均基于硅树脂，
-所述第一层（31）和所述第二层（32）在界面（30）的区域中彼此直接相邻。
2.根据权利要求1所述的光电子组件（100），其中
-所述安装表面（10）至少部分地由银和/或银合金和/或铜形成，
-所述第一层（31）覆盖所述安装表面（10）的与所述半导体芯片（2）横向相邻的所有区域，
-从所述组件（100）外部到所述第一层（31）的仅穿过基于硅树脂的材料的每条路径也穿过所述界面（30）。
3.根据权利要求1或2所述的光电子组件（100），其中
-所述半导体芯片（2）嵌入在所述第一层（31）中，
-在所述安装表面的俯视图中观察，所述半导体芯片（2）被所述界面（30）覆盖。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），
其中所述第一层（31）和所述第二层（32）基于相同的硅树脂。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光电子组件（100），
其中所述第一层（31）和所述第二层（32）基于不同的硅树脂。
6.根据权利要求5所述的光电子组件（100），
其中所述第二层（32）的硅树脂包括比所述第一层（31）的硅树脂更小的折射率。
7.根据权利要求5或6所述的光电子组件（100），
其中所述第二层（32）的硅树脂包括比所述第一层（31）的硅树脂更高的气体渗透性。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），
其中所述界面（30）在所述载体（1）的整个安装表面（10）上延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），
其中所述第一层（31）在所述界面（30）的区域中经过表面处理。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），
进一步包括至少部分地覆盖所述安装表面（10）的无机封装层（4）。
11.根据权利要求10所述的光电子组件（100），
其中所述无机封装层（4）布置在所述封装（3）和所述载体（1）之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），
其中所述半导体芯片（2）是体积发射器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光电子组件（100），其中
-所述半导体芯片（2）通过至少一个接触线（20）与所述载体（1）导电连接，
-所述接触线（20）嵌入在所述第一层中，并且在俯视图中观察被所述界面（30）覆盖。
14.根据权利要求13所述的光电子组件（100），
其中所述接触线（20）包括银或由银组成。
15.一种用于制造光电子组件（100）的方法，包括以下步骤：
A）提供具有安装表面（10）的载体（1）；
B）将光电子半导体芯片（2）施加到所述安装表面（10）上，并将所述半导体芯片（2）与所述载体（1）电连接；
C）通过将液态或粘稠状态的基于硅树脂的第一材料施加到所述安装表面（10）上并且通过至少部分地固化所述第一材料，在所述安装表面（10）上形成基于硅树脂的第一层（31），其中
-所述第一层（31）随后在所述半导体芯片（2）周围形成；
D）通过将液态或粘稠状态的基于硅树脂的第二材料直接施加到所述第一层（31）上并且然后固化所述第二材料，直接在所述第一层（31）的与所述安装表面（10）相对的一侧上形成基于硅树脂的第二层（32）。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中在步骤C）之后和步骤D）之前，所述第一层（31）的背离所述安装表面（10）的表面经过表面处理。
17.根据权利要求15或16所述的方法，
其中在步骤C）之前将无机封装层（4）施加到所述安装表面（10）上。
18.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中
-所述第二材料的聚合物的至少50%是硅烷和/或硅烷醇官能化的，
-硅烷和/或硅烷醇官能化聚合物的平均至少3%的官能团是硅烷或硅烷醇官能团。
19.根据权利要求18所述的方法，其中
-所述第二材料的聚合物的至少75%是硅烷和/或硅烷醇官能化的，
-硅烷和/或硅烷醇官能化聚合物的平均至少50%的官能团是硅烷或硅烷醇官能团。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，
其中在包括多个互连载体（1）的载体复合物中提供所述载体（1），并且其中所述载体复合物在步骤D）之后被分割。
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