CN114788024A - 光学组件、光电子半导体器件和制造光学组件的方法 - Google Patents

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A·汉尼施
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Abstract

在一个实施方式中，一种用于制造光电子半导体器件（1）所用的光学组件（23）的方法包括步骤：‑A）提供大量光学器件体（2），‑C）将液体的涂层材料（30）直接沉积到所述光学器件体（2）上，‑D）将所述涂层材料（30）固化成涂层（3），以及‑E）穿过所述涂层（3）地分离成所述光学组件（23），其中成品涂层（3）的平均厚度介于10微米和200微米之间，包括10微米，成品涂层（30）具有聚硅氧烷作为基础材料（31），所述聚硅氧烷包含‑SiO3/2单元/三官能聚硅氧烷，并且所述成品涂层包含反射颗粒，从而达到80%及更大的反射度。

Description

光学组件、光电子半导体器件和制造光学组件的方法
技术领域
说明了一种光学组件。此外，说明了一种具有这种光学组件的光电子半导体器件。最后，说明了一种用于制造这种光学组件的方法。
背景技术
出版物WO 2010/098448 A1涉及基于聚硅氧烷的表面涂层。
聚硅氧烷的生产方法可以在出版物US 2010/0249339 A1中找到。
发明内容
要解决的任务是说明一种耐温的光学组件。
该任务尤其通过具有独立权利要求的特征的一种光学组件、一种光电子半导体器件和一种制造方法来解决。优选的扩展是从属权利要求的主题。
根据至少一个实施方式，所述光学组件被设置用于光电子半导体器件。所述光电子半导体器件特别是发光二极管，简称为LED，或是基于发光二极管的器件。因此，所述光学组件具有适用于光电子半导体器件、特别是适用于LED的几何尺寸和光学、机械和热特性。
根据至少一个实施方式，所述光学组件包括光学器件体。光学器件体对可见光至少部分可透过。特别地，光学器件体在可见光谱范围的至少一个子范围中是可透光的，例如对于大于530nm或大于430nm的波长而言。可透光特别是意味着所述光学器件体在至少一个所涉及光谱范围内的透射率至少为75%或90%。所述光学器件体可以是透明的或具有漫散射效应。
根据至少一个实施方式，所述光学组件包括涂层。所述涂层优选地直接施加在所述光学器件体上。这意味着所述涂层整面地或优选仅局部地直接覆盖所述光学器件体。
根据至少一个实施方式，所述涂层比较薄。也就是说，所述涂层具有至少20μm或40μm的平均厚度。替代地或附加地，所述涂层的平均厚度至多为200μm或100μm。特别地，所述涂层具有介于10μm（含）和100μm之间或介于20μm（含）和50μm之间的平均厚度。涂层可以具有有针对性调整的厚度梯度。然而，所述涂层优选地按规定具有一致、恒定的层厚度。
根据至少一个实施方式，所述涂层具有聚硅氧烷作为基础材料。所述基础材料优选地在整个涂层上连续地和/或没有有针对性的宏观不均匀地延伸。所述涂层可以由基础材料组成，或者所述基础材料是用于涂层的另外的组分的基质，例如用于嵌入所述基础材料中的颗粒的基质。这种颗粒优选地均匀分布在所述涂层中，即没有有针对性的宏观梯度。
根据至少一个实施方式，形成所述基础材料的聚硅氧烷包含-SiO3/2单元。也就是说，聚硅氧烷的至少一些基础单元是形成聚硅氧烷的至少一种硅网络的所谓三官能主要元素。这种三官能单元也称为T单元（英语：T units）。术语-SiO3/2单元和T单元在当前情况下作为同义词使用。聚硅氧烷可以是具有相互交联的链和/或相互交联的T单元的有机硅树脂。如果聚硅氧烷中存在多个链，则这些链可以连接成唯一的线球。
在至少一个实施方式中，所述光学组件被设置用于光电子半导体器件。所述光学组件包括光学器件体和一个或多个涂层。至少一个涂层直接施加在所述光学器件体上。所述涂层具有介于10μm（含）和200μm之间，特别是介于20μm（含）和100μm之间的平均厚度。所述涂层具有作为基础材料的聚硅氧烷，其中所述聚硅氧烷包括T单元。
此外，说明了一种光电子半导体器件。所述光电子半导体器件包括如结合一个或多个上述实施方式描述的一个或多个光学组件。因此，半导体器件的特征也对光学组件公开了，反之亦然。
根据至少一个实施方式，所述半导体器件包括一个或多个发射辐射的光电子半导体芯片。所述至少一个半导体芯片特别是发光二极管芯片，简称LED芯片，或是激光二极管芯片，简称LD芯片。所述半导体器件可以包括多个结构相同的光电子半导体芯片或者也可以包含多个不同类型的光电子半导体芯片，例如用于产生不同波长范围内的辐射。此外，所述半导体器件可以包括附加的半导体芯片，所述附加地半导体芯片例如代表用于防止由静电放电引起的损坏的半导体芯片或代表传感器芯片，例如用于温度、亮度和/或颜色的传感器芯片。
根据半导体器件的至少一个实施方式，所述至少一个光学组件施加在至少一个光电子半导体芯片上。所述光学组件可以直接施加在所述半导体芯片上，使得所述光学组件和所述光电子半导体芯片接触或使得在所述光学组件和所述光电子半导体芯片之间仅存在连接装置，例如粘合剂。
所述光学组件和所述光电子半导体芯片可以紧密贴合，使得所述光学组件与所述光电子半导体芯片之间的距离优选为至多100μm或20μm或5μm。特别地，所述光学组件和所述光电子半导体芯片之间的距离小于所述光学组件和/或所述涂层的平均厚度。
例如，光学组件仅布置在所述半导体芯片的面对所述光学组件的主表面上。所述主表面特别是形成所述半导体芯片的平行于所述半导体芯片的主延伸平面延伸的外表面。所述半导体芯片的例如横向于或垂直于主表面延伸的侧表面优选地没有光学组件。
根据至少一个实施方式，所述光学组件被设计为使得由所述半导体芯片在运行期间产生的辐射至少部分地穿过所述光学组件从所述半导体器件发射出去。特别地，由所述半导体芯片产生的辐射中没有或没有明显的部分在没有穿过所述光学组件、特别是没有穿过所述光学器件体的情况下离开所述光电子半导体器件。
如果在所述半导体器件中存在多个光电子半导体芯片，则可以在所述光电子半导体芯片和所述光学组件之间存在一对一的分配。替代地，可以向多个光电子半导体芯片或所有半导体芯片一起分配唯一的光学组件。对应地，多个光电子半导体芯片的组可以分别配备有自己的光学组件，从而每个光学组件存在例如至少两个或至少四个光电子半导体芯片和/或至多25个或至多16个或至多9个光电子半导体芯片。
在至少一个实施方式中，所述光电子半导体器件包括一个或多个光学组件和一个或多个发射辐射的光电子半导体芯片。所述至少一个光学组件施加在所述至少一个光电子半导体芯片上。所述光学组件被设计成使得在运行期间由半导体芯片产生的辐射至少部分地穿过所述光学组件从所述半导体器件发射出去。
此外，说明了一种用于制造用于光电子半导体器件的光学组件的方法。因此，该方法的特征也对所述光学组件和所述光电子半导体器件公开，反之亦然。
根据至少一个实施方式，该方法包括提供大量光学器件体的步骤。这些光学器件体可以由共同的起始材料或共同的起始层制造。所述光学器件体优选地彼此有间隔地提供，特别是在共同的平面中，具体地在共同的载体上提供，如可拉伸的载体膜上。
根据至少一个实施方式，该方法包括将液体涂层材料沉积到所述光学器件体上，特别是直接沉积到所述光学器件体上的步骤。所述涂层材料在室温下是液体。所述涂层材料的粘度可以通过加工期间的温度进行调节。例如，可以借助于喷涂或印刷来沉积所述涂层材料。
术语“液体”既包括粘度在硅油或水范围内的低粘液材料，也包括粘度在蜂蜜范围内的粘性涂层材料。例如，沉积时涂层材料的粘度为至少0.3 mPa·s或至少0.6 mPa·s或至少5 mPa·s。替代地或附加地，沉积时的粘度为至多100 Pa·s或10 Pa·s或1 Pa·s或0.1 Pa·s。
根据至少一个实施方式，该方法包括将所述涂层材料固化成所述涂层的步骤。特别地，所述固化包括水解和/或干燥，即溶剂的蒸发。固化可以在多个步骤中进行。从而用于提高涂层材料粘度的第一预固化步骤可以在沉积到光学器件体之前就已经进行，但是主要固化在沉积到至少一个光学器件体之后才执行。这种主要固化可以分多个阶段进行，并且包含不同的硬化步骤，例如在不同的温度和/或大气条件下。固化优选是热诱导的，但也可以基于照射。
根据至少一个实施方式，该方法包括穿过涂层地分离成所述光学组件的步骤。所述分离包括例如切割、锯切、诸如激光切割的辐射处理、或甚至折断。优选地，光学器件体不被这种分离所涉及，从而分离线只能位于光学器件体旁边。
在至少一个实施方式中，该方法用于制造光电子半导体器件所用的光学组件并且包括以下步骤，优选地以说明的顺序：
A）提供大量光学器件体，
C）将液体涂层材料直接沉积在所述光学器件体上，
D）将所述涂层材料固化成涂层，以及
E）穿过所述涂层地分离成所述光学组件，
其中成品涂层的平均厚度在10μm（含）和200μm之间，并且具有包含T单元的聚硅氧烷作为基础材料。
对于具有反射器几何形状的高性能类别的光电子器件，在运行期间短时间后通常会观察到传统白色反射器材料的脆化，其中所述反射器材料通常由具有诸如二氧化钛的高折射率填料的硅材料形成。在进一步加载后，这种器件还展现出可见裂纹并在光学上变得明显，从而可能也会出现光色度坐标的偏移，并且因此无法用于对应的应用。这种现象特别是出现在光学元件周围的区域中，例如特别是在陶瓷转换元件上或在用于光成束的元件上。
这个问题特别是因为将基于硅的材料用于反射器，所述基于硅的材料以高的层厚度沉积为浇注体。这种材料易于热诱导脆化，而许多热稳定性更高的材料并不直接适用于在LED制造中应用，因为这种热稳定性更高的材料只能以薄层处理，才能应付本质上更高的脆性和其他交联机制的存在。因此，就过程技术而言，用温度稳定性更高、T单元丰富的聚硅氧烷简单地替代可更柔软、更厚地沉积的基于硅的材料是不容易的。
由于化学联结的类型和数量，具有高比例T单元的聚硅氧烷比目前常用的基于硅的更软材料在热方面更稳定。然而，使用富含T的聚硅氧烷对加工方法有影响。
使用这里描述的方法，可以实现过程分离，也就是说，首先可以对光学器件体进行专用的横向涂层，从而将富含T的聚硅氧烷材料作为薄层沉积到例如光学器件体的所有侧表面，其中以后可选地可以嵌入到浇注料中，特别是由更软的硅制成的浇注料。由此可以应付在LED技术中使用富含T的聚硅氧烷所带来的问题。
包括涂层在内的对应光学组件的后续处理可以使用已建立的方法和材料进行。对应器件的特征在于在运行期间改进的热稳定性，因为光学组件的界面由更热稳定的富含T的聚硅氧烷形成，但不需要具有富含T的聚硅氧烷的更厚层。
除了选择富含T的聚硅氧烷外，还可以在涂层中使用高折射率填料，特别是为了获得白色的反射涂层，根据填充程度和层厚度，所述反射涂层在横向涂层的至少一个表面部分上对于波长范围从380nm到780nm，特别是从440nm到460nm范围的光具有大于90％的反射率。
除了提高这种光电子半导体器件的热稳定性之外，在创建涂层和创建浇注体中的过程分离还允许第二次沉积的反射浇注料有更大的自由度，因为不再需要仅仅在热稳定性和反射率方面来选择所述浇注料。
由这里描述的方法产生的随后沉积的浇注料或封装的自由度特别是：
-从机械角度来看，可以主要根据关于分离方法的适用性来进行选择，所述分离方法用于通过诸如锯切、水射流切割或激光切割的物理分离过程获得分立的LED器件。
-从过程技术的角度来看，可以根据过程适用性和过程耗费进行选择，以提高产量和/或生产稳定性，例如通过使用非常低粘度的浇注料和/或通过使用快速固化的浇注料。
-在光学方面，可以降低高折射率颗粒或颜料在浇注料或封装中的填充程度，因为反射率的主要部分已经可以通过光学器件体上的涂层来保证。如有必要，可以完全放弃用于产生器件的白色印象的高折射率填料，并且可能结合更换为考虑可分离性或客户要求的填料。从而可以考虑其他颜色的封装，例如用于诸如智能电话的移动设备的闪光灯中的应用。
例如，为了沉积涂层材料可以在分立的光学组件上进行喷涂过程，必要时使用掩模和/或用于期望光学出射表面的保护膜。在此，这些光学组件优选地以小的横向距离位于临时载体上。在喷涂过程之后，将涂层材料固化成所述涂层。然后可以例如借助于拾取和放置来处理光学组件。
根据至少一个实施方式，该方法包括步骤B），步骤B）优选在步骤A）和C）之间执行。在步骤B）中，将临时掩膜沉积到所述光学器件体的上侧上。在此，在步骤A）中优选将光学器件体的下侧沉积在载体上，并且所述上侧与所述下侧相对。所述临时掩模例如是硬掩模，特别是由诸如不锈钢的金属制成，或者是例如由膜或光刻胶制成的软掩模。
根据至少一个实施方式，在步骤C）之后，特别是在步骤E）之前，移除在步骤B）中使用的掩模，特别是完全移除。也就是说，所述掩模不再存在于成品光学组件和/或成品半导体器件中。同样，可以部分地或优选完全地移除步骤A）中使用的载体。
根据至少一个实施方式，仅光学器件体的侧表面设置有所述涂层材料并因此设置有所述涂层。也就是说，光学器件体的上侧和下侧可以完全或部分地没有所述涂层和所述涂层材料。
根据至少一个实施方式，所述光学器件体朝着上侧的方向逐渐变细。也就是说，当沉积在半导体芯片上时，光学器件体在远离半导体芯片的方向上逐渐变窄。由此可以实现聚光或光成束。
根据至少一个实施方式，成品涂层对于可见光而言具有至多为0.2或0.1或0.05或0.02的透射系数。也就是说，成品涂层是光不可透过的。替代地或附加地，涂层对可见光的透射系数为至少0.01或0.05或0.1。也就是说，涂层可以被设计为对可见光有针对性地透明。
根据至少一个实施方式，成品涂层对于可见光而言具有至少为0.7或0.8或0.9或0.95或0.98的反射系数。在此，所述涂层优选地对观察者显现为白色。也就是说，所述涂层可以是高漫反射性的。
根据至少一个实施方式，所述涂层材料和因此成品涂层包括颗粒，如散射颗粒，例如氧化物颗粒，特别是金属氧化物颗粒，作为不同波长范围的散射中心。颗粒嵌入基础材料中。颗粒在此特别优选地具有比基础材料更大的折射率。特别地，颗粒的折射率比基础材料的折射率大至少0.3或0.5或1.0。这特别适用于温度为300K和波长为589nm的情况。例如，颗粒是由二氧化钛、由二氧化锆、由氧化锌或由BaSO4制成的散射颗粒。
根据至少一个实施方式，所述颗粒的平均直径为至少0.15μm或0.19μm或0.3μm。替代地或附加地，所述颗粒的平均直径为至多1μm或0.45μm或0.3μm。特别地，所述颗粒具有介于0.15μm（含）和0.5μm之间的平均直径。提到的直径值特别是D50值。
根据至少一个实施方式，所述涂层材料中颗粒的重量比例为至少5%或20%或40%。替代地或附加地，所述涂层材料中，即配方中的该重量比例为至多80％或70％或50％。例如，配方中颗粒的重量分数介于40%（含）和70%之间。
所述颗粒可以由所涉及的氧化材料组成，并且没有专门的涂层来改善与基础材料的耦合。替代地，在散射颗粒上存在涂层，以改善散射颗粒在基础材料中的嵌入。
根据至少一个实施方式，所述光学器件体是发光物质体。也就是说，所述光学器件体被设置为将撞击所述光学器件体或穿过所述光学器件体的短波辐射部分或完全地转换为更长波辐射。特别地，将紫外辐射转换为可见光或者将蓝光部分或完全地转换为绿光、黄光、橙光和/或红光。因此，与发射蓝光的LED芯片相互作用，可以由所述光学器件体形成白色光源。
所述光学器件体可以是发光物质体并且同时是用于光成束的锥形体，或者所述光学器件体可以包括发光物质体和锥形体两者。
根据至少一个实施方式，所述光学器件体包括陶瓷体或者所述光学器件体是陶瓷体。在此，所述陶瓷体优选包含一种或多种发光物质或由一种或多种发光物质组成。
根据至少一个实施方式，该方法包括步骤F），步骤F）优选地在步骤D）之后。在步骤F）中，将发射辐射的光电子半导体芯片施加在优选已经完成涂层的光学器件体上。步骤F）可以在步骤E）之前或在步骤E）之后。
根据至少一个实施方式，该方法包括在步骤D）之后的步骤G）。在步骤G）中创建封装，也称为浇注体。所述封装优选直接沉积在所述涂层上。
根据至少一个实施方式，成品封装至少具有成品涂层的厚度或平均层厚度，所述平均层厚度是成品涂层的至少1.5倍或2倍或3倍。换句话说，与涂层相反，所述封装是有效的三维材料，也称为立体材料。
根据至少一个实施方式，所述封装具有另外的聚硅氧烷作为另外的基础材料。封装的另外的聚硅氧烷优选地比涂层的聚硅氧烷软。特别地，封装的另外的聚硅氧烷不含或基本上不含T单元。封装的另外的聚硅氧烷中的T单元的比例特别是涂层的聚硅氧烷中T单元的比例的至多五分之一或十分之一或百分之一。
封装可以具有也存在于涂层中的颗粒，如散射颗粒。然而，封装中的颗粒浓度优选低于涂层中的颗粒浓度。替代地，封装可以不含光学活性添加物，特别是不含诸如散射颗粒和/或氧化物颗粒的颗粒。
例如，封装仅布置在光学组件的侧表面上。光学器件体的上侧和/或光学组件的上侧优选地没有封装。
根据至少一个实施方式，在上侧的俯视图中观察，所述光学器件体具有至少0.2mm或0.5mm或1mm的平均横向伸展，例如平均直径或平均边缘长度。替代地或附加地，所述平均横向伸展至多为5mm或3mm或2mm或1.5mm。
根据至少一个实施方式，成品光学器件体的平均厚度为至少30μm或50μm或120μm。替代地或附加地，该平均厚度至多为2mm或1mm或0.4mm。
根据至少一个实施方式，成品涂层比相关联的光学器件体薄。成品涂层优选地也比可选存在的封装更薄。
根据至少一个实施方式，T单元和-SiO4/2单元的比例加在一起并且相对于成品涂层的聚硅氧烷的所有基础单元为至少70％或80％或90％或95％。-SiO4/2单元也称为四功能单元或简称Q单元（英语：Q units）。也就是说，成品涂层的聚硅氧烷主要由T单元和Q单元一起形成。
根据至少一个实施方式，成品涂层中T单元的比例超过Q单元的比例，例如是Q单元比例的至少2倍或5倍或10倍。也就是说，T单元明显多于Q单元。
在至少一个实施方式中，成品涂层的聚硅氧烷的至少70％的基础单元是T单元。替代地或附加地，该比例至多为90%或80%。
根据至少一个实施方式，T单元上的有机基团主要（即到至少50％或70％或90％）由诸如苯基的芳基和/或由诸如甲基的烷基形成。也就是说，聚硅氧烷可以是苯基聚硅氧烷或甲基聚硅氧烷或它们的混合物。
根据至少一个实施方式，在步骤D）中，关于可水解的挥发性有机物比例，涂层材料的质量损失至少为10％和/或至少为35％。
根据至少一个实施方式，所述固化包括在至少150℃和/或至多250℃的温度下，特别是在至少170℃和/或至多220℃的温度下的最终硬化。例如，最终硬化的持续时间为至少一小时或两小时和/或至多48小时或24小时或16小时。特别是通过使用合适的催化剂系统还可以影响所需的温度和固化时间。
附图说明
下面参照附图基于实施例更详细地解释这里描述的光学组件、这里描述的光电子半导体器件和这里描述的方法。在此，相同的附图标记在各个图中说明相同的要素。但是，在此未显示按比例的参考，相反，为了更好地理解，各个要素可能会夸大地显示。
图1、图3、图5、图7、图8、图9和图10示出了这里描述的用于制造这里描述的光电子半导体器件的方法的实施例的示意性截面图，
图2、图4和图6示出了图1、图3和图5的方法步骤的示意性俯视图，
图11、图13和图15示出了这里描述的另一方法的实施例的方法步骤的示意性截面图，
图12、图14和图16示出了图11、图13和图15的方法步骤的示意性俯视图，
图17示出了这里描述的涂层的基础材料的示例的示意性结构式，以及
图18示出了这里描述的涂层的示例的内部结构的示意图。
具体实施方式
在图1至图10中示出了用于光学组件23和用于光电子半导体器件1的制造方法的实施例。在图1和图2的方法步骤中，提供了多个光学器件体2。光学器件体2的下侧21位于临时载体51上。光学器件体2的上侧22背离载体51。
例如，特别是透明的光学器件体2在远离载体51的方向上逐渐变细。也就是说，在横截面中看，光学器件体2的侧表面20在远离载体51的方向上逐渐彼此接近。例如，在横截面中看，每个侧表面20具有一个或多个区段，这些区段以弯折过渡到彼此。例如，在横截面中看，光学器件体2由矩形和随后的对称梯形形成。
在俯视图中看，光学器件体2成形为例如正方形或矩形，并且优选地以规则的网格布置在载体51上。
光学器件体2的上侧22优选地被临时掩模52覆盖。由此只有侧表面20是暴露的。掩模52例如由光致抗蚀剂形成或由硬掩模形成，所述硬掩模例如由不锈钢组成。
在图3和图4的方法步骤中示出整面地沉积涂层材料30。涂层材料30例如是喷涂上的。涂层材料30优选地以均匀的厚度沉积，特别是在侧表面20上并且可选地还沉积在掩模52上和光学器件体2之间的区域中的载体51上。涂层30以液态沉积。
在图5和图6的方法步骤中可以看出，临时掩膜52已被移除。由此暴露出上侧22。通过涂层材料30的固化产生了涂层3，该涂层3以均匀的厚度全部覆盖侧表面20。固化可以分多个阶段进行并且优选在移除之后执行，替代地也在移除掩模52之前执行。
涂层材料30的配方的示例是制造商信越的材料KR-220L、KR-500、KR-213、KR-510、X-40-9227、KR-9218、KR-401N、X-40-2756或X-40-2667A。此外，制造商Wacker的材料SilresSY231或Silres IC368或制造商Evonik的Silikophen类型（例如AC1000）可以用作涂层材料30。关于涂层材料30也参考出版物US 2012/0058333 A1。该出版物的公开内容，特别是第29、30、31、35、36、43、50、64和65段以及权利要求1通过引用并入。在每种情况下，优选将诸如反射颗粒的颗粒添加到涂层材料30中。以上以相同方式适用于所有其他实施例。
将涂层材料30加工成涂层3优选地按照对示例性提及的材料按规定设置的进行。特别地，将涂层材料30固化成涂层3包括温度处理，例如在大约200°下处理大约10小时。涂层材料30的固化特别是基于水解。
正如在所有其他实施例中也可能的是，涂层3在完全固化后具有玻璃状稠度并且因此比较脆。然而，由于涂层3仅具有较小的厚度，优选约50μm，因此可以减少涂层3脆性的负面影响。
在图7的方法步骤中示出了所产生的单个光学组件23，其包括光学器件体2和涂层3。下侧21以及上侧22都没有优选反射性的白色涂层3。
与所有其他实施例一样，专门为光聚焦而设置的光学器件体2可以由玻璃或诸如蓝宝石或碳化硅的其他光可透过材料形成。光学器件体2也可以包含发光物质。
图8中的步骤示出了将光学组件23沉积到光电子半导体芯片4，特别是LED芯片上。这可选地发生在另外的载体53上，光电子半导体芯片4可以以规则的网格施加在所述另外的载体上。
在此，参见图8左半部分，示出了涂层3侧向突出于相关联的半导体芯片4之外，使得光学器件体2在侧向方向上与半导体芯片4齐平地终止。也就是说，半导体芯片4的背离另外的载体53的上侧可以完全或基本上完全被光学器件体2覆盖。
半导体芯片4的横向于其上侧延伸的侧表面优选地没有光学器件体2和/或涂层3。
相反，在图8右侧可以看出，光学组件23整体上在横向上与半导体芯片4在侧向方向上齐平或近似齐平地终止。也就是说，半导体芯片4的背离另外的载体53的上侧被光学器件体2连同涂层3一起覆盖。
如图8中所示的对应配置可以以相同方式存在于所有其他实施例中。
在图9的可选方法步骤中可以看出，围绕半导体芯片4和围绕光学组件23产生封装6。封装6可以在远离另外的一载体53的方向上与上侧22齐平地终止。封装6优选地是比较厚的沉积的浇注料并且特别是由相对柔软的另外的聚硅氧烷制成。
在图9中还示出了（参见左侧），除了光学器件体2之外，光学组件23还可以包含发光物质体7。发光物质体7包括一种或多种发光物质，所述发光物质可以嵌入诸如玻璃或陶瓷或第三聚硅氧烷的基质材料中，或者发光物质体7由一种或多种发光物质组成。优选地，发光物质体7和光学器件体2都在侧向上完全设置有涂层3。
相反，在图9的右半部分中可以看出，单独的荧光体7施加在半导体芯片4和光学组件23之间。
上侧22特别是没有封装6。封装6例如仅布置在涂层3的背离光学器件体2的一侧上和半导体芯片4的侧表面上。
如图9所示的两种配置也可以以相同方式用于所有其他实施例中。
半导体芯片4、可选的发光物质体7以及光学组件23例如彼此粘合，特别是借助于未示出的硅粘合剂。半导体芯片4的电接触部（未示出）优选地分别面向另外的载体53并且因此背离光学组件23。替代地，光学组件23和可选地发光物质体7可以具有凹部（未示出），以使得能够电接触半导体芯片4。
图10示出了成品光电子半导体器件1，其是通过将图9中的配置分离而产生的。在横截面中看，半导体器件1可以是长方体的。
与在所有其他实施例中一样，涂层3优选地具有大约50μm的平均厚度C。光学器件体2和光学组件23的平均厚度T例如在0.2mm至0.5mm的范围内。半导体芯片4以及由此光学器件体2和光学组件23的横向伸展D约为1mm。可选存在的封装6明显比涂层3厚，并且与涂层3不同，可以将封装6视为立体材料。
此外，从图10可以看出在半导体芯片4运行期间产生的辐射R只能穿过光学组件23而离开半导体器件1。可能的是，从半导体芯片4和封装6移除另外的载体53。替代地，另外的载体53也可以以分离的形式保留在半导体芯片4上和可选的封装6上，这与图10中所示的不同。
总之，在根据图1至图10的方法中，以后的光学组件23首先借助于层过程或表面过程制造，例如借助于喷涂、刮板、丝网印刷或狭缝涂层。然后将涂层特别是直接沉积到光学器件体2上并且可选地也沉积到临时载体51上，然后分离成分立的光学组件23。在该步骤之后，优选扩大例如是膜的临时载体材料51，以实现光学组件之间的必要距离，特别是可选封装6的加倍的目标层厚度。然而也可以想到单独的拾取和放置过程。
在图11至图16的方法中，对于光学器件体2而言将起始层2'施加在载体51上，参见图11和图12。
随后，参见图13和图14，将起始层2'结构化成光学器件体2。在这种情况下，光学器件体2优选地是发光物质体7。与图13中的显示不同，光学器件体2在横截面中看呈矩形或近似矩形不是绝对必须的。例如，结合图1至图10所示的几何形状也可用于光学器件体2。
图15和图16中示出了用于涂层3的涂层材料30仅施加在光学器件体2之间。
通过毛细效应和/或表面特性，光学器件体2之间的涂层3在横截面中看可以具有抛物面形的上侧。用于随后分离的分离线S在涂层3区域中的相邻光学器件体3之间延伸，所述分离例如借助于激光辐射进行。
图7、图8、图9和/或图10的方法步骤可以以对应适配的方式遵循图11至图16的方法。
特别是在图11至图16的方法中，为了制造横向涂层，将涂层材料填充到光学器件体2之间产生的间隙中，例如借助于喷射或针分配，必要时利用毛细力。将通过这种方式成型的可以设计成凹形的薄层硬化、分离并且可以对应地进一步加工处理后的光学组件23，例如借助于拾取和放置方法。涂层材料30也可以借助于与图11至图16相关的丝网印刷过程来沉积，如果需要，借助于丝网和/或借助于用于光学器件体2的光出射表面的保护膜进行适当的掩蔽，而不是借助于计量过程。
如图3至图6或图13至图16所示，用于沉积和固化涂层材料的对应方法步骤可以重复或组合，直到达到涂层3的期望层厚度为止。也就是说，如在所有其他实施例中一样，涂层3可以由多个子层组成，每个子层通过沉积涂层材料30的较薄子层来产生。
可选地，在子层的沉积之间分别执行等离子体步骤，以提高对下一个要沉积的子层的粘附性。这样的等离子体步骤也可以在产生封装6之前进行，以保证封装6对涂层3的改善的粘附性。这种等离子体步骤在所有实施例中都是可能的。
在图17中示意性地示出了成品涂层3的示例性结构式，其中未画出可选的附加存在的颗粒。从图17可以看出，聚硅氧烷主要由T单元组成，从而大部分三个氧原子连接到硅原子。同样，可能存在一些Q单元，其中每个硅原子连接四个氧原子。此外，可以存在所谓的D单元，即-SiO2/2单元，其中向一个硅原子分配两个氧原子。
基团R可以全部具有相同的设计或存在不同的基团R。基团R优选为有机基团，特别是烷基和/或芳基。例如，基团R由甲基和/或由苯基形成。
图18示例性地示出了涂层3的片段。为了产生几乎光不可透过并且优选地对可见光具有高反射率的涂层3，涂层3具有含有高比例T单元的聚硅氧烷作为基础材料31，例如如图17所示。颗粒32嵌入基础材料31中。颗粒32优选为金属氧化物颗粒，如二氧化钛颗粒，其充当波长范围特别是380nm至1500nm、优选430nm至780nm的电磁辐射的散射中心。
颗粒32优选单独存在于基础材料31中。替代地，可以使一小部分颗粒32以附聚形式存在，使得多个颗粒32彼此直接相邻。为了实现高反射率，优选将颗粒32的重量比例和/或体积比例设置得较高，其中优选避免颗粒的显著附聚。
图中所示的组件优选地以说明的顺序彼此跟随，特别是直接跟随，除非另有描述。图中未接触的层优选地彼此有距离。如果绘制的线彼此平行，则相关联的表面优选地也彼此平行取向。此外，在图中正确地再现了所绘制的组件彼此之间的相对位置，除非另有描述。
这里描述的本发明不限于基于实施例的描述。相反，本发明包括每个新特征和每个特征组合，特别是包括权利要求中的每个特征组合，即使该特征或该组合本身没有在权利要求或实施例中明确说明。
本专利申请要求德国专利申请10 2019 134 728.9的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
附图标记列表
1 光电子半导体器件
2 光学器件体
2' 光学器件体的起始层
20 光学器件体的侧表面
21 光学器件体的下侧
22 光学器件体的上侧
23 光学组件
3 涂层
30 涂层材料
31 基础材料
32 散射颗粒
4 光电子半导体芯片
51 临时载体
52 临时掩模
53 另外的载体
6 封装
7 发光物质体
C 涂层的平均厚度
D 光学器件体的横向伸展
R 辐射
5 分离线
T 光学器件体的平均厚度

Claims (16)

1.一种用于光电子半导体器件（1）的光学组件（23），所述光学组件具有光学器件体（2）和直接在所述光学器件体（2）上的涂层（3），其中
-所述涂层（3）对于在380nm至1500nm范围内的至少一个波长范围具有至少0.8的反射系数，并且具有介于10μm和200μm之间的平均厚度，包括10μm，
-所述涂层（3）具有聚硅氧烷作为基础材料（31），并且
-所述聚硅氧烷包含-SiO3/2单元。
2. 一种光电子半导体器件（1），具有至少一个根据权利要求1所述的光学组件（23）和发射辐射的至少一个光电子半导体芯片（4），其中
-所述至少一个光学组件（23）施加在所述至少一个光电子半导体芯片（4）上，并且
-所述光学组件（23）被设计为使得在运行期间由所述半导体芯片（4）产生的辐射（R）至少部分地穿过所述光学组件（23）地从所述半导体器件（1）发射出去。
3.一种用于制造光电子半导体器件（1）所用的光学组件（23）的方法，所述方法具有以下按说明顺序的步骤：
A）提供大量光学器件体（2），
C）将液体的涂层材料（30）直接沉积到所述光学器件体（2）上，
D）将所述涂层材料（30）固化成涂层（3），以及
E）穿过所述涂层（3）地分离成所述光学组件（23），
其中
-成品涂层（3）的平均厚度介于10μm和200μm之间，包括10μm，
-成品涂层（30）具有聚硅氧烷作为基础材料（31），并且
-所述聚硅氧烷包含-SiO3/2单元。
4.根据权利要求3所述的方法，
还包括在步骤A）和C）之间的步骤B）：
B）将临时掩模（52）沉积到所述光学器件体（2）的上侧（22）上，
其中在步骤A）中将所述光学器件体（2）的下侧（21）沉积在载体（51）上，并且所述上侧（22）与所述下侧（21）相对，
-在步骤C）之后完全移除所述掩模（52），并且
-在步骤D）之后完全移除所述载体（51）。
5.根据权利要求3或4所述的方法，
其中仅所述光学器件体（2）的侧表面（20）设置有所述涂层材料（30）并且因此设置有所述涂层（3）。
6.根据权利要求4或5所述的方法，
其中所述光学器件体（2）在朝着所述上侧（22）的方向上逐渐变细。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，
其中所述成品涂层（3）对于可见光而言表现出至多0.05的透射系数和至少0.8的反射系数。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，
其中所述涂层材料（30）和所述涂层（3）包括嵌入所述基础材料（31）中的散射颗粒（32），
其中所述散射颗粒（32）具有比所述基础材料（31）更大的折射率，所述散射颗粒（32）的平均直径介于0.15μm和0.5μm之间，包括0.15μm，并且所述散射颗粒（32）在所述涂层材料（30）中的重量比例和/或体积比例介于40%和70%之间，包括40%。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，
其中所述光学器件体（2）是发光物质体，使得所述光学器件体（2）被设置为将撞击在所述光学器件体（2）上或穿过所述光学器件体（2）的短波辐射部分或完全地转换为更长波的辐射。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中所述光学器件体（2）包括陶瓷体或者是陶瓷体，并且所述陶瓷体包含一种或多种发光物质，
其中至少一种发光物质被设置为从蓝光和/或紫外辐射中产生绿光、黄光、橙光和/或红光。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，
还包括在步骤D）之后的步骤F）：
F）将发射辐射的光电子半导体芯片（4）施加在涂层后的光学器件体（2）上。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的方法，
还包括在步骤D）之后的步骤G）：
G）在所述涂层（3）上创建封装（6），其中成品封装（6）的平均层厚度是成品涂层（3）的至少三倍，并且
其中所述封装（6）具有另外的聚硅氧烷作为另外的基础材料。
13.根据权利要求3至12中任一项所述的方法，
其中在俯视图中看，所述光学器件体（2）的平均横向伸展（D）介于0.2mm和2mm之间，包括0.2mm，
其中所述光学器件体（2）的平均厚度（T）介于30μm和2mm之间，包括30μm，并且
其中成品涂层（3）比所述光学器件体（2）薄。
14.根据权利要求3至12中任一项所述的方法，
其中总体上成品涂层（3）的聚硅氧烷的至少80％的基础单元由-SiO3/2单元和-SiO4/2单元形成，
其中-SiO3/2单元的比例超过-SiO4/2单元的比例。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中成品涂层（3）的聚硅氧烷的至少70％的基础单元是-SiO3/2单元，
其中-SiO3/2单元上的有机基团主要由苯基和/或由甲基形成。
16.根据权利要求3至15中任一项所述的方法，
其中在步骤D）中，关于可水解的挥发性有机物比例，所述涂层材料（30）的质量损失介于10％和35％之间，包括10%，
其中所述固化包含在介于150°C和250°C之间的温度下最终硬化2小时至24小时的持续时间，包括150°C，包括2小时。
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