CN117941084A - 发射辐射的半导体组件和用于制造发射辐射的半导体组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发射辐射的半导体组件(1)，其包括：‑发射辐射的半导体芯片(2)，被配置成发射具有第一峰值波长(P1)的电磁辐射，‑转换元件(3)，被配置成发射具有第二峰值波长(P2)的电磁辐射，以及‑布置在发射辐射的半导体芯片(2)和转换元件(3)上的电介质层堆叠(4)，其中‑在第一角度范围内，对于具有第一峰值波长(P1)的辐射和具有第二峰值波长(P2)的辐射，电介质层堆叠(4)的透射率大于阈值(TS)，‑在第二角度范围内，对于具有第一峰值波长(P1)的辐射和具有第二峰值波长(P2)的辐射，电介质层堆叠(4)的透射率小于阈值(TS)。本发明还涉及一种用于选择电介质层堆叠的方法和一种用于为发射辐射的半导体组件选择转换元件的转换材料的方法。
Description
技术领域
公开了一种发射辐射的半导体组件、一种为发射辐射的半导体组件选择电介质层堆叠的方法以及一种为发射辐射的半导体组件选择转换元件的转换材料的方法。
发明内容
要解决的目的是指定一种特别高效的发射辐射的半导体组件。此外，要指定一种用于选择电介质层堆叠和用于为这种发射辐射的半导体组件选择转换元件的转换材料的方法。
公开了一种发射辐射的半导体组件。例如，发射辐射的半导体组件被配置成从辐射出射表面发射电磁辐射。由发射辐射的半导体组件发射的电磁辐射例如是可见光。
根据至少一个实施例，发射辐射的半导体组件包括发射辐射的半导体芯片，所述半导体芯片被配置成发射具有第一峰值波长的电磁辐射。
发射辐射的半导体芯片例如包括半导体主体。半导体主体具有例如第一导电类型的第一半导体层和不同于第一导电类型的第二导电类型的第二半导体层。例如，第一和第二半导体层被布置成堆叠在彼此之上，特别是外延生长在彼此之上。例如，第一半导体层是p掺杂的，并且因此形成为p导电的。在这种情况下，第二半导体层例如是n掺杂的，并且因此形成为n导电的。这意味着第一导电类型例如是p导电类型，并且第二导电类型是n导电类型。
例如，有源区布置在第一半导体层和第二半导体层之间。有源区例如被配置成生成电磁辐射，该电磁辐射从发射辐射的半导体芯片的辐射出射表面发射。有源区例如与第一半导体层序列和第二半导体层序列直接接触。有源区具有例如用于生成电磁辐射的pn结，诸如单量子阱结构或多量子阱结构。
半导体主体例如基于III-V族半导体化合物材料。例如，半导体主体基于氮化镓。
例如，由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射表示芯片发射光谱。芯片发射光谱包括由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射的光谱强度，该光谱强度取决于由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射的波长λ。芯片发射光谱具有最大值和半宽度。第一峰值波长特别是对应于芯片发射光谱具有最大值时的波长λ。
由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射例如是近紫外辐射和/或可见光，特别是蓝光。例如，第一峰值波长在至少400nm和至多500nm之间，特别是在至少420nm和至多470nm之间，例如大约435nm。芯片发射光谱的半宽度例如在至少10nm和至多50nm之间，例如大约25nm。
根据至少一个实施例，发射辐射的半导体组件包括转换元件，所述转换元件被配置成发射具有第二峰值波长的电磁辐射。转换元件例如具有主延伸平面。竖直方向垂直于主延伸平面而定向，并且横向方向平行于主延伸平面而定向。
转换元件包括例如基质材料，磷光体颗粒被引入所述基质材料中。基质材料例如是树脂，诸如环氧树脂、硅树脂或这些材料的混合物。例如，磷光体颗粒向转换元件提供波长转换性质。
替代地，转换元件是陶瓷转换元件。例如，陶瓷转换元件包括在陶瓷基质材料中共同烧结的磷光体颗粒。在这种情况下，转换元件的转换中心仅分布在磷光体颗粒中。
替代地，陶瓷转换元件是陶瓷层，特别是转换块。在这种情况下，转换中心遍及陶瓷层地分布。
例如，磷光体颗粒包括第一组磷光体颗粒和第二组磷光体颗粒。第一组磷光体颗粒被配置成将由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射转换成第一次级辐射。第二组磷光体颗粒被配置成将由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射转换成不同于第一次级辐射的第二次级辐射。第一次级辐射是例如黄光到绿光，而第二次级辐射是例如红光。
转换元件仅部分地转换由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射，特别是至多50％或至多70％。
由转换元件转换和发射的电磁辐射表示转换光谱。转换光谱包括由转换元件发射的电磁辐射的光谱强度，特别是第一次级辐射和/或第二次级辐射的光谱强度，所述光谱强度取决于由转换元件发射的电磁辐射的波长λ。转换光谱具有最大值和半宽度。第二峰值波长特别是对应于转换光谱具有最大值时的波长λ。
转换光谱的半宽度例如在至少15nm和至多200nm之间，例如大约125nm。
根据至少一个实施例，发射辐射的半导体组件包括布置在发射辐射的半导体芯片和转换元件上的电介质层堆叠。
例如，转换元件布置在发射辐射的半导体芯片上，并且电介质层堆叠布置在转换元件上。发射辐射的半导体芯片、转换元件和电介质层堆叠例如在竖直方向上彼此叠加地布置，特别是以所示的次序。例如，发射辐射的半导体芯片与转换元件直接接触和/或转换元件与电介质层堆叠直接接触。
电介质层堆叠包括例如若干个层，每个层包括电介质材料。每一个电介质层都具有例如可预定的折射率和可预定的厚度。对于不同的电介质层，至少一些折射率和至少一些厚度是不同的。
例如，电介质层堆叠具有光滑外表面。这里的光滑外表面意味着外表面在竖直方向上不具有大于500nm的凸起或凹陷。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，在第一角度范围内，对于具有第一峰值波长的电磁辐射和具有第二峰值波长的电磁辐射，电介质层堆叠的透射率大于阈值。
由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射和由转换元件发射的电磁辐射照射在电介质层堆叠的面向转换元件的第一主表面上。电磁辐射例如依据它们在第一主表面上的入射角和/或依据它们的波长而穿过电介质层堆叠。穿过电介质层堆叠的电磁辐射例如经由电介质层堆叠的背离转换元件的第二主表面发射。透射率是第二主表面处的总电磁辐射的光谱强度与第一主表面处的总电磁辐射的光谱强度的商。
如果透射率大于阈值，则具有第一峰值波长的电磁辐射(特别是由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射)和具有第二峰值波长的电磁辐射(特别是由转换元件发射的电磁辐射)可以在很大程度上穿过电介质层堆叠并经由第二半表面耦合输出。“很大程度上”在这里和下文中意味着电磁辐射的至少70％、特别是至少80％被耦合输出。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，在第二角度范围内，对于具有第一峰值波长的电磁辐射和具有第二峰值波长的电磁辐射，电介质层堆叠的透射率小于阈值。
如果透射率小于阈值，则具有第一峰值波长的电磁辐射(特别是由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射)和具有第二峰值波长的电磁辐射(特别是由转换元件发射的电磁辐射)至少部分地被电介质层堆叠反射回来。“至少部分地反射回来”在这里和下文中意味着电磁辐射的至少20％、特别是至少30％被反射回来。
反射回来的电磁辐射(即未被透射的电磁辐射)特别是不被电介质层堆叠所吸收，而是在转换元件的方向上被反射回来。
在至少一个实施例中，发射辐射的半导体组件包括被配置成发射具有第一峰值波长的电磁辐射的发射辐射的半导体芯片、被配置成发射具有第二峰值波长的电磁辐射的转换元件以及布置在发射辐射的半导体芯片和转换元件上的电介质层堆叠。此外，在第一角度范围内，对于具有第一峰值波长的辐射和具有第二峰值波长的辐射电介质层堆叠的透射率大于阈值，并且在第二角度范围内，对于具有第一峰值波长的辐射和具有第二峰值波长的辐射电介质层堆叠的透射率小于阈值。
这里描述的发射辐射的半导体组件的思想尤其是借助于电介质层堆叠来实现定向辐射。这种发射辐射的半导体组件优选地在第一角度范围内具有针对电磁辐射的高效率。
通过使用电介质层堆叠，外表面、特别是第二主表面是平坦的。这使得这种发射辐射的半导体组件特别紧凑，尤其是在竖直方向上。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，第一峰值波长比第二峰值波长小至少50nm。例如，第一峰值波长比第二峰值波长大至少70nm。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，发射辐射的半导体组件所发射的电磁辐射是包括第一峰值波长和第二峰值波长的白光。例如，包络发射光谱由芯片发射光谱和转换光谱形成。包络发射光谱对应于白光的光谱。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，阈值至少为0.7。例如，阈值至少为0.8。
例如，阈值对应于第一峰值波长的辐射(特别是由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射)和具有第二峰值波长的电磁辐射(特别是由转换元件发射的电磁辐射)穿过电介质层堆叠时的透射率的值。
如果透射率为例如0.7，则电介质层堆叠透射具有第一峰值波长的电磁辐射和具有第二峰值波长的电磁辐射的70％。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，第一角度范围包括关于转换元件的表面法线至多±60°的范围。表面法线在竖直方向上延伸。例如，第二角度范围包括关于电介质层堆叠的第二主表面至多30°的范围。
例如，第一角度范围包括关于表面法线至多±45°的范围。在这种情况下，第二角度范围包括关于电介质层堆叠的第二主表面至多45°的范围。
例如，第一角度范围可以依据布置在发射辐射的半导体芯片上方的光学元件的接受角来预定。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，发射辐射的半导体芯片的面向转换元件的表面被粗糙化。例如，粗糙化表面与转换元件直接接触。粗糙化表面包括例如大量不规则布置的凸起和凹陷。反射回来的电磁辐射可以有利地在这些凸起和凹陷处散射。
根据至少一个实施例，发射辐射的半导体组件包括反射性灌封主体。反射性灌封主体包括例如基质材料，辐射反射性颗粒和/或辐射散射颗粒被引入到所述基质材料中。基质材料例如是树脂，诸如环氧树脂或硅树脂或这些材料的混合物。辐射反射性颗粒向反射性灌封主体提供反射性质。
辐射反射性颗粒例如是TiO2颗粒和/或ZrO2颗粒。例如，反射性灌封主体漫反射发射辐射的半导体芯片的电磁辐射和转换元件的电磁辐射。
例如，在200μm的层厚度下，反射性灌封对电磁辐射的反射率是至少90％、特别是至少95％。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，反射性灌封主体覆盖发射辐射的半导体芯片、转换元件和电介质层堆叠的侧表面。例如，反射性灌封主体完全地覆盖发射辐射的半导体芯片、转换元件和电介质层堆叠的侧表面，特别是所有侧表面。例如，在竖直方向上，反射性灌封主体与电介质层堆叠的第二主表面齐平。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，发射辐射的半导体芯片布置在载体上。载体例如是印刷电路板(PCB)或引线框架。发射辐射的半导体芯片例如由载体供电和/或控制。替代地，载体是陶瓷衬底。
根据发射辐射的半导体组件的至少一个实施例，发射辐射的半导体芯片包括反射性元件。反射性元件例如布置在半导体主体和载体之间。例如，反射性元件与半导体主体直接接触。
此外，发射辐射的半导体芯片包括例如芯片载体。芯片载体包括例如Si。反射性元件例如布置在半导体主体和芯片载体之间。此外，芯片载体例如布置在载体上。
反射性元件包括例如布拉格镜和/或金属镜。
利用这种反射性元件，从电介质层堆叠反射回来的电磁辐射有利地被反射回到电介质层堆叠，在这里该电磁辐射可以在第一角度区中从发射辐射的半导体组件耦合输出。
根据至少一个实施例，发射辐射的半导体组件包括布置在电介质层堆叠上方的光学元件。光学元件例如在竖直方向上与电介质层堆叠隔开。光学元件例如布置在由电介质层堆叠发射的电磁辐射的射束路径中。
光学元件例如是透镜，特别是凸透镜或凹透镜。例如，这种光学元件可以使用压缩成型工艺来生成。
根据至少一个实施例，光学元件具有等于或小于第一角度范围的接受角范围。
有利地，从电介质层堆叠发射的电磁辐射的大比例被光学元件接收。这里的大比例意味着从电介质层堆叠发射的电磁辐射的例如至少40％、特别是50％或65％在光学元件的接受角范围内，因此可以被光学元件吸收。例如，如果接受角范围是±45°，则从电介质层堆叠耦合输出的电磁辐射的至少50％至65％可以被光学元件接收。
未在第一角度范围内照射到电介质层堆叠上的电磁辐射至少部分地被再次反射回来。这种反射回来的电磁辐射被散射并在电介质层堆叠的方向上被反射回来。由于电磁辐射的散射，可以改变第一主表面上的入射角，使得该入射角在第一角度范围内。
特别地，发射辐射的半导体组件被用于光源中，其中定向辐射是有利的。例如，发射辐射的半导体组件被用于汽车领域(例如用于前灯)或投影仪。
还公开了一种为发射辐射的半导体组件选择电介质层堆叠的方法。例如，这种电介质层堆叠适合于在本文中描述的发射辐射的半导体组件中使用。也就是说，结合发射辐射的半导体组件公开的所有特征因此也结合用于选择电介质层堆叠的方法公开，并且反之亦然。
根据该方法的至少一个实施例，提供初始电介质层堆叠。例如，初始电介质层堆叠是虚拟的初始电介质层堆叠。例如，参数表示初始电介质层堆叠。参数可以例如是可预定的，并且存储在计算机可读存储介质上。
根据至少一个实施例，分别针对第一角度范围和第二角度范围为具有第一峰值波长的电磁辐射和具有第二峰值波长的电磁辐射确定初始电介质层堆叠的透射率。如果初始电介质层堆叠是虚拟的初始电介质层堆叠，则例如借助于计算机程序、特别是借助于计算机来确定第一角度范围的透射率和第二角度范围的透射率。
根据该方法的至少一个实施例，通过依据第一角度范围和第二角度范围内的透射率并且依据阈值调整初始电介质层堆叠来选择电介质层堆叠。
如果第一角度范围内的透射率大于阈值，并且如果第二角度范围内的透射率小于所述阈值，则将初始电介质层堆叠选择为电介质层堆叠。否则，相应地调整初始电介质层堆叠，并且再次执行确定透射率的步骤。
根据该方法的至少一个实施例，在第一角度范围内，对于具有第一峰值波长的辐射和具有第二峰值波长的辐射，电介质层堆叠的透射率大于阈值，并且在第二角度范围内，对于具有第一峰值波长的辐射和具有第二峰值波长的辐射，电介质层堆叠的透射率小于阈值。
本文中公开的用于选择电介质层堆叠的方法可以至少部分地由计算机程序来执行。该计算机程序包括例如指令，当计算机执行该计算机程序时，所述指令使得该计算机至少部分地执行本文中描述的方法。
此外，指定了一种计算机可读存储介质，其上存储有这里描述的计算机程序。
根据该方法的至少一个实施例，初始电介质层堆叠包括多个初始电介质层。
根据该方法的至少一个实施例，每一个初始电介质层具有可预定的初始折射率和可预定的初始厚度。
根据该方法的至少一个实施例，在调整初始电介质层堆叠期间，增加或减少至少一个可预定的初始折射率和至少一个可预定的初始厚度。此外，可以向初始电介质层堆叠添加至少一个另外的初始电介质层或若干个另外的初始电介质层，和/或可以在调整期间去除一个初始电介质层或若干个初始电介质层。
初始电介质层堆叠一直被调整到在第一角度范围和第二角度范围内实现对应的透射率为止。
此外，公开了一种用于为发射辐射的半导体组件选择转换元件的转换材料的方法。例如，这种转换元件适合于在本文中描述的发射辐射的半导体组件中使用。也就是说，结合发射辐射的半导体组件公开的所有特征因此也结合用于选择转换元件的转换材料的方法公开，并且反之亦然。
根据该方法的至少一个实施例，根据上面描述的用于为发射辐射的半导体组件选择电介质层堆叠的方法来选择电介质层堆叠。根据该方法的至少一个实施例，提供初始转换元件的初始转换材料。初始转换材料例如是虚拟的初始转换材料。
根据该方法的至少一个实施例，依据电介质层堆叠来确定初始转换元件的初始颜色位置。例如借助于计算机程序、特别是借助于计算机来确定初始颜色位置。替代地，借助于实验测试来确定初始颜色位置。
根据该方法的至少一个实施例，通过依据初始颜色位置并且依据可预定的目标颜色位置调整初始转换材料来选择转换材料。
本文中公开的用于选择转换元件的转换材料的方法可以至少部分地由计算机程序执行。例如，该计算机程序包括指令，当计算机执行该计算机程序时，所述指令使得该计算机程序至少部分地执行本文中描述的方法。附加地或替代地，本文中公开的用于选择转换元件的转换材料的方法可以至少部分地使用实验测试来执行。
此外，指定了一种计算机可读存储介质，其上存储有这里描述的计算机程序。
根据该方法的至少一个实施例，初始转换材料包括第一转换物质。
根据该方法的至少一个实施例，当调整初始转换材料时，第一转换物质被另一第一转换物质所代替。
根据该方法的至少一个实施例，初始转换材料包括第一转换物质和不同于第一转换物质的第二转换物质。
根据该方法的至少一个实施例，当调整初始转换材料时，改变第一转换物质和第二转换物质的混合比。
根据该方法的至少一个实施例，根据本文中描述的用于选择转换元件的转换材料的方法，依据转换元件的转换材料来附加地调整电介质层堆叠。
此外，公开了一种用于制造发射辐射的半导体组件的方法。例如，这种发射辐射的半导体组件适合于在本文中描述的发射辐射的半导体组件中使用。也就是说，结合发射辐射的半导体组件公开的所有特征因此也结合发射辐射的半导体组件公开，并且反之亦然。
根据至少一个实施例，将转换元件应用于发射辐射的半导体芯片。根据用于选择转换元件的转换材料的方法来选择转换元件。
根据至少一个实施例，制造电介质层堆叠。根据用于选择电介质层堆叠的方法来选择电介质层堆叠。
根据至少一个实施例，将电介质层堆叠应用于转换元件。
附图说明
在下文中，借助示例性实施例参考附图更详细地解释发射辐射的半导体组件、用于选择电介质层堆叠的方法和用于选择转换材料的方法。
图1示出了根据示例性实施例的发射辐射的半导体组件的示意性截面图，
图2示出了根据示例性实施例的发射辐射的半导体组件的电介质层堆叠的透射行为的示意性表示，
图3示出了包络发射光谱的示例性表示，
图4、图5和图6分别依据针对不同波长的入射角示出了根据一个示例性实施例的发射辐射的半导体组件的电介质层堆叠的透射行为，
图7、图8和图9依据针对第一峰值波长和第二峰值波长的入射角示出了辐射发射的半导体组件的电介质层堆叠的透射行为，
图10、图11和图12分别依据针对不同入射角的波长示出了根据一个示例性实施例的发射辐射的半导体组件的电介质层堆叠的透射行为，
图13和图14示出了取决于根据示例性实施例的发射辐射的半导体组件的电介质层堆叠的颜色位置偏移的示意性表示，
图15示出了根据示例性实施例的用于为发射辐射的半导体组件选择电介质层堆叠的方法的流程图
图16示出了根据示例性实施例的发射辐射的半导体组件的示意性截面图。
在附图中，相同、相似或具有相同效果的元件用相同的附图标记来标记。各图以及各图中所示的元件的比例不应被认为是成比例的。相反，为了更好的可视化和/或更好的可理解性，可以以夸大的尺寸示出个体元件。
具体实施方式
根据图1的示例性实施例的发射辐射的半导体组件1包括发射辐射的半导体芯片2，转换元件3布置在该半导体芯片上。此外，电介质层堆叠4布置在转换元件3上。发射辐射的半导体芯片2与转换元件3直接接触，并且转换元件3与电介质层堆叠4直接接触。
电介质层堆叠4具有面向转换元件3的第一主表面5和背离转换元件3的第二主表面6。
发射辐射的半导体芯片2布置在载体8上。此外，发射辐射的半导体芯片2、转换元件3和电介质层堆叠4由反射性灌封主体7包围。反射性灌封主体7完全地覆盖发射辐射的半导体芯片2、转换元件3和电介质层堆叠4的侧表面。此外，反射性灌封主体7与电介质层堆叠4(特别是第二主表面6)齐平。
由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射例如是蓝光。此外，发射辐射的半导体芯片2的芯片发射光谱CS具有对应于第一峰值波长P1的最大值。
转换元件3被配置成将由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射部分地转换成第一次级辐射和/或第二次级辐射。第一次级辐射例如是黄光到绿光，和/或第二次级辐射例如是红光。此外，转换元件3的转换光谱KS具有对应于第二峰值波长P2的最大值。
由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射和由转换元件3转换的电磁辐射均以入射角θ照射在电介质层堆叠4上。入射角θ远离转换元件的法线而延伸。由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射和由转换元件3转换的电磁辐射依据入射角θ透射穿过电介质层堆叠4或者被反射回到载体8。
由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射和由转换元件3转换的电磁辐射的透射率由光谱强度的商来定义。这里，该商是第二主表面6处的总电磁辐射的光谱强度值除以第一主表面5处的总电磁辐射的光谱强度值。
在第一角度范围B1内，对于具有第一峰值波长P1的辐射和具有第二峰值波长P2的辐射，电介质层堆叠4的透射率大于阈值TS。第一角度范围B1包括关于转换元件3的表面法线至多±60°的范围。这意味着由发射辐射的半导体芯片2发射的具有第一峰值波长P1的电磁辐射和由转换元件3转换的具有第二峰值波长P2的电磁辐射(它们均具有关于表面法线±60°的入射角θ)大部分透射穿过电介质层堆叠4。
此外，在第二角度范围B2内，对于具有第一峰值波长P1的辐射和具有第二峰值波长P2的辐射，电介质层堆叠4的透射率小于阈值TS。这里，第二角度范围B2包括关于电介质层堆叠4的第二主表面6的从0°到30°的范围。这意味着由发射辐射的半导体芯片2发射的具有第一峰值波长P1的电磁辐射和由转换元件3转换的具有第二峰值波长P2的电磁辐射(它们均具有关于电介质层堆叠4的第二主表面6的0°至30°的入射角θ)至少部分地由电介质层堆叠4反射。
反射回来的电磁辐射可以借助于反射性元件9反射回到电介质层堆叠4。在这种情况下，反射回来的电磁辐射可以被发射辐射的半导体芯片2的反射性灌封和/或粗糙化表面所散射，使得反射回来的电磁辐射在第一主表面5上的入射角θ改变。如果这种反射回来的电磁辐射在第一角度范围B1内照射到第一主表面5上，则大部分反射回来的电磁辐射被耦合输出。例如，第一角度范围B1可以依据布置在发射辐射的半导体芯片2上方的光学元件的接受角来预定。
根据图2的图表在y轴上示出了由发射辐射的半导体芯片2发射的具有第一峰值波长P1的电磁辐射和由转换元件3转换的具有第二峰值波长P2的电磁辐射的从0％到100％的透射T。在x轴上标绘了由发射辐射的半导体芯片2发射的具有第一峰值波长P1的电磁辐射和由转换元件3转换的具有第二峰值波长P2的电磁辐射从0°到90°的发射角θE。发射角θE例如对应于布置在发射辐射的半导体芯片2上方的光学元件的接受角。此外，发射角θE表示入射角θ。
对于小于接受角的入射角θ，透射T大于阈值TS，特别是在第一角度范围B1内。对于大于接受角的其余角度，透射T小于阈值TS，特别是在第二角度范围B1内。具有过低透射的区域B1和具有过高透射的区域B2被示出为阴影。阈值TS例如大于0.7，并且特别是大于0.8，这对应于大于70％、特别是大于80％的透射T。这种透射行为适用于至少两个波长λ，即第一峰值波长P1和第二峰值波长P2。
图3中的图表示出了包络发射光谱S，包络发射光谱S由芯片发射光谱CS和转换光谱KS形成。包络发射光谱S对应于白光的光谱。依据波长λ示出了由发射辐射的半导体芯片2发射的电磁辐射和由转换元件3转换的电磁辐射的归一化光谱强度Фrel。芯片发射光谱CS具有对应于第一峰值波长P1的最大值。此外，转换光谱KS具有对应于第二峰值波长P2的最大值。
两个峰值波长P1、P2都在第一角度范围B1内透射穿过电介质层堆叠4，并且在第二角度范围B2内被反射。
在图4、图5、图6、图7、图8和图9的图表中，示出了相对于针对不同波长λ的发射角θE电介质层堆叠4的以％表示的透射T。曲线K1对应于具有450nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，曲线K2对应于具有500nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，曲线K3对应于具有550nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，曲线K4对应于具有600nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，曲线K5对应于具有650nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，曲线K6对应于具有700nm的波长λ的电磁辐射的透射行为，并且曲线K7对应于具有750nm的波长λ的电磁辐射的透射行为。
曲线K1对应于第一峰值波长P1，并且曲线K3对应于第二峰值波长P2。
在图10、图11和图12的图表中，示出了相对于针对不同发射角θE的波长λ电介质层堆叠4的以％表示的透射T。曲线K8对应于发射角θE为5°的电磁辐射的透射行为，曲线K9对应于发射角θE为15°的电磁辐射的透射行为，曲线K10对应于发射角θE为25°的电磁辐射的透射行为，曲线K11对应于发射角θE为35°的电磁辐射的透射行为，曲线K12对应于发射角θE为45°的电磁辐射的透射行为，曲线K13对应于发射角θE为55°的电磁辐射的透射行为，曲线K14对应于发射角θE为65°的电磁辐射的透射行为，曲线K15对应于发射角θE为75°的电磁辐射的透射行为，并且曲线K16对应于发射角θE为85°的电磁辐射的透射行为。
根据图13和14，可预定的目标颜色位置在cx-cy图表中作为点示出。例如，如果转换元件3中的转换材料的浓度改变，则发射的电磁辐射的颜色位置可以沿着所示的直线偏移。例如，如果电磁辐射穿过电介质层堆叠4，则直线(也称为转换线)也旋转。这意味着电磁辐射的颜色坐标可以在穿过电介质层堆叠4的透射T之后改变。
图13示出了具有一种发光物质的转换元件3的所发射电磁辐射的转换线的偏移。图14示出了具有两种不同发光物质的转换元件3的所发射电磁辐射的两条转换线的偏移。下部的直转换线对应于用发红光物质生成的转换线，并且上部直转换线对应于用发绿光物质生成的转换线。虚转换线对应于由电介质层堆叠4引起的偏移。
特别地，依据可预定的目标颜色位置和电介质层堆叠4来选择转换元件3(特别是转换材料)。
在如图15中所示的步骤S1中，首先提供初始电介质层堆叠。每一个初始电介质层均具有可预定的初始折射率和可预定的初始厚度。
在随后的步骤S2中，分别针对第一角度范围B1和第二角度范围B2为具有第一峰值波长P1的电磁辐射和具有第二峰值波长P2的电磁辐射确定初始电介质层堆叠的透射率。
随后，在步骤S3中，通过依据第一角度范围B1和第二角度范围B2内的透射率并且依据阈值TS调整初始电介质层堆叠来选择电介质层堆叠4。
当调整初始电介质层堆叠时，增加或减少至少一个可预定的初始折射率和至少一个可预定的初始厚度。
重复步骤S2至S3，直到在第一角度范围B1内对于具有第一峰值波长P1的辐射和具有第二峰值波长P2的辐射，电介质层堆叠4的透射率大于阈值TS，并且在第二角度范围B2内对于具有第一峰值波长P1的辐射和具有第二峰值波长P2的辐射，电介质层堆叠4的透射率小于阈值TS。如果满足该条件，则选择了电介质层堆叠4。
根据图16的示例性实施例的发射辐射的半导体组件1的发射辐射的半导体芯片2包括粗糙化表面。转换元件3借助于粘合材料、特别是粘合剂以机械稳定的方式连接到发射辐射的半导体芯片2的半导体主体11。
此外，发射辐射的半导体芯片2包括反射性元件9和芯片载体12。芯片载体12包括例如Si。反射性元件9布置在半导体主体11和芯片载体12之间，并且可以与半导体主体11和芯片载体12直接接触。
根据进一步的示例性实施例，结合附图描述的特征和示例性实施例可以彼此组合，即使没有明确地描述所有组合。此外，结合附图描述的示例性实施例可以替代地或附加地具有发明内容部分中描述的进一步特征。
本发明不限于基于示例性实施例的描述。相反，本发明包括任何新特征以及特征的任何组合，这种组合特别是包括权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或组合本身未在权利要求或示例性实施例中明确地陈述。
本专利申请要求德国专利申请102021123818.8的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本文中。
附图标记列表
1发射辐射的半导体组件
2发射辐射的半导体芯片
3转换元件
4电介质层堆叠
5第一主表面
6第二主表面
7反射性灌封主体
8载体
9反射性元件
10粘合材料
11半导体主体
12芯片载体
T透射
TS阈值
Фrel归一化光谱强度
λ波长
CS芯片发射光谱
KS转换光谱
S包络发射光谱
P1第一峰值波长
P2第二峰值波长
Θ入射角
θE发射角
B1第一角度范围
B2第二角度范围
K1……K16曲线
S1……S3步骤
Claims (16)
1.一种发射辐射的半导体组件(1)，其具有：
-发射辐射的半导体芯片(2)，被配置成发射具有第一峰值波长(P1)的电磁辐射，
-转换元件(3)，被配置成发射具有第二峰值波长(P2)的电磁辐射，以及
-布置在所述发射辐射的半导体芯片(2)和所述转换元件(3)上的电介质层堆叠(4)，其中
-在第一角度范围内，对于具有所述第一峰值波长(P1)的辐射和具有所述第二峰值波长(P2)的辐射，所述电介质层堆叠(4)的透射率大于阈值(TS)，
-在第二角度范围内，对于具有所述第一峰值波长(P1)的辐射和具有所述第二峰值波长(P2)的辐射，所述电介质层堆叠(4)的透射率小于所述阈值(TS)。
2.根据权利要求1所述的发射辐射的半导体组件(1)，
其中所述第一峰值波长(P1)比所述第二峰值波长(P2)小至少50nm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，
其中所述发射辐射的半导体组件(1)发射的电磁辐射是包括所述第一峰值波长(P1)和所述第二峰值波长(P2)的白光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，
其中所述阈值(TS)至少为0.7。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，
其中所述第一角度范围包括关于所述转换元件(3)的表面法线至多±60°的范围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，其中
-所述发射辐射的半导体芯片(2)的面向所述转换元件(3)的表面被粗糙化。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，包括
-反射性灌封主体(7)，其中
-所述反射性灌封主体(7)覆盖所述发射辐射的半导体芯片(2)、所述转换元件(3)和所述电介质层堆叠(4)的侧表面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，其中
-所述发射辐射的半导体芯片(2)布置在载体(8)上，以及
-所述发射辐射的半导体芯片(2)包括反射性元件(9)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发射辐射的半导体组件(1)，包括
-布置在所述电介质层堆叠(4)上方的光学元件，以及
-所述光学元件具有等于或小于所述第一角度范围的接受角范围。
10.一种用于为发射辐射的半导体组件(1)选择电介质层堆叠(4)的方法，包括以下步骤：
-提供初始电介质层堆叠，
-分别针对第一角度范围和第二角度范围，为具有第一峰值波长(P1)的电磁辐射和具有第二峰值波长(P2)的电磁辐射确定所述初始电介质层堆叠的透射率，以及
-通过依据所述第一角度范围和所述第二角度范围内的透射率并且依据阈值(TS)调整所述初始电介质层堆叠来选择所述电介质层堆叠(4)，使得
-在所述第一角度范围内，对于具有所述第一峰值波长(P1)的辐射和具有所述第二峰值波长(P2)的辐射，所述电介质层堆叠(4)的透射率大于所述阈值(TS)，以及
-在所述第二角度范围内，对于具有所述第一峰值波长(P1)的辐射和具有所述第二峰值波长(P2)的辐射，所述电介质层堆叠(4)的透射率小于所述阈值(TS)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中
-所述初始电介质层堆叠包括若干个初始电介质层，
-每一个所述初始电介质层具有可预定的初始折射率和可预定的初始厚度，以及
-在所述初始电介质层堆叠的调整期间，增加或减少至少一个所述可预定的初始折射率和至少一个所述可预定的初始厚度。
12.一种用于为发射辐射的半导体组件(1)选择转换元件(3)的转换材料的方法，包括以下步骤：
-通过执行根据权利要求10或11中任一项所述的方法来选择电介质层堆叠(4)，
-提供初始转换元件(3)的初始转换材料，
-依据所述电介质层堆叠(4)来确定所述初始转换元件(3)的初始颜色位置，
-通过依据初始颜色位置并且依据可预定的目标颜色位置调整所述初始转换材料来选择所述转换材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中
-所述初始转换材料包括第一转换物质，以及
-当调整所述初始转换材料时，所述第一转换物质由另一第一转换物质所代替。
14.根据权利要求12所述的方法，其中
-所述初始转换材料包括第一转换物质和不同于所述第一转换物质的第二转换物质，以及
-当调整所述初始转换材料时，改变所述第一转换物质和所述第二转换物质的混合比。
15.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，
其中附加地根据权利要求12至14所述的方法依据所述转换元件(3)的转换材料来调整所述电介质层堆叠(4)。
16.一种用于制造发射辐射的半导体组件(1)的方法，包括以下步骤：
-将根据权利要求12至14中任一项所述的方法所选择的转换元件(3)施加到发射辐射的半导体芯片(2)上，
-制造根据权利要求10、11或15中任一项所述的方法所选择的电介质层堆叠(4)，
-将所述电介质层堆叠(4)施加到所述转换元件(3)上。
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