DE102006046301A1 - Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements - Google Patents

Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements Download PDF

Info

Publication number
DE102006046301A1
DE102006046301A1 DE102006046301A DE102006046301A DE102006046301A1 DE 102006046301 A1 DE102006046301 A1 DE 102006046301A1 DE 102006046301 A DE102006046301 A DE 102006046301A DE 102006046301 A DE102006046301 A DE 102006046301A DE 102006046301 A1 DE102006046301 A1 DE 102006046301A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical element
radiation
filling
emitting component
filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006046301A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan GRÖTSCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102006046301A priority Critical patent/DE102006046301A1/de
Priority to KR1020097008753A priority patent/KR101653409B1/ko
Priority to PCT/DE2007/001736 priority patent/WO2008040317A2/de
Priority to EP07817578A priority patent/EP2067180A2/de
Priority to US12/442,641 priority patent/US20100025707A1/en
Priority to CN2007800359489A priority patent/CN101553937B/zh
Priority to JP2009529529A priority patent/JP2010505253A/ja
Priority to TW096136505A priority patent/TWI378572B/zh
Publication of DE102006046301A1 publication Critical patent/DE102006046301A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Es wird ein optisches Element (1) mit einem Grundkörper (2), der ein Grundmaterial (13) enthält, und einem Füllkörper (3), der ein Füllmaterial (7) enthält, beschrieben, wobei der Füllkörper an dem Grundkörper (2) haftet. Des weiteren werden ein strahlungsemittierendes Bauelement (10) und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes (1) beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisches Element und ein strahlungsemittierendes Bauelement, das ein optisches Element aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 199 45 675 A1 ist ein oberflächenmontierbares LED-Gehäuse bekannt, in dem ein LED-Chip angeordnet ist. Dem Chip ist eine Linse nachgeordnet, die ein thermoplastisches Material enthält.
  • Bei einem thermoplastischen Material besteht bei thermischer Belastung, die beispielsweise während eines Lötvorgangs auftritt, die Gefahr einer Verformung der Linse und darüber hinaus die Gefahr einer Trübung der Linse. Diese Einflüsse können die optischen Eigenschaften der Linse negativ beeinflussen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Element anzugeben, das trotz thermischer Belastungen vergleichsweise stabile optische Eigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein optisches Element gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, das trotz thermischer Belastungen vergleichsweise stabile optische Eigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Bauelement gemäß Patentanspruch 19 gelöst.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem das optische Element auf einfache Weise hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 29 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des optischen Elements und des strahlungsemittierenden Bauelements sowie vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes optisches Element weist einen Grundkörper auf, der ein Grundmaterial enthält, und einen Füllkörper, der ein Füllmaterial enthält, wobei der Füllkörper an dem Grundkörper haftet.
  • Bevorzugterweise ist das optische Element zur Formung von Strahlung vorgesehen. Beispielsweise kann das optische Element eine abbildende Optik sein.
  • Besonders bevorzugt bildet der Grundkörper einen Außenbereich des optischen Elements, während der Füllkörper einen Innenbereich des optischen Elements bildet.
  • Weiter bevorzugt unterscheidet sich das Grundmaterial von dem Füllmaterial. Dies hat den Vorteil, dass abhängig von den unterschiedlichen Anforderungen, die an den Grundkörper und den Füllkörper gestellt werden, ein geeignetes Material verwendet werden kann.
  • Bei einer besonderen Variante des optischen Elements weist der Grundkörper einen Hohlraum auf, der mit dem Füllmaterial befüllt ist, wobei die Form des Füllkörpers durch den Hohlraum bestimmt ist. Vorteilhafterweise ist es mittels Befüllung des Grundkörpers möglich, ein optisches Element zu schaffen, dessen Grundkörper und Füllkörper irreversibel miteinader verbunden sind. Das optische Element weist mittels des Grund- und Füllkörpers zwei Bereiche auf, die sich durch ihre optischen Eigeschaften unterscheiden können.
  • Bei einer bevorzugten Variante des optischen Elements weist der Grundkörper die Form eines Rotationskörpers auf. Insbesondere kann auch der Füllkörper die Form eines Rotationskörpers aufweisen. Beispielsweise kann eine Kontur des optischen Elements annähernd kuppelartig sein. Die Kontur des Grundkörpers kann dabei zumindest abschnittsweise einem Kugel- oder Ellipsensegment gleichen. Beispielsweise kann der Grundkörper etwa nach Art eines Kugelschalensegments geformt sein. Insbesondere kann der Grundkörper die Form einer Halbkugelschale mit einem Öffnungsbereich zur Befüllung des Grundkörpers mit Füllmaterial aufweisen. Der Füllkörper hat dann etwa die Form eines Halbkugelinneren. Alternativ kann die Form des Füllkörpers annähernd einem umgekehrten Kegelstumpf entsprechen, der von dem Grundkörper ringartig umgeben ist.
  • Insbesondere weisen der Füllkörper und der Grundkörper eine gemeinsame Symmetrieachse auf. Vorzugsweise weist auch der Öffnungsbereich diese Symmetrieachse auf. Besonders bevorzugt bildet der Öffnungsbereich zusammen mit einer den Öffnungsbereich umgebenden Oberfläche des Grundkörpers eine Strahlungsdurchtrittsfläche des optischen Elements.
  • Weiterhin kann die Strahlungsdurchtrittsfläche einen konkav gekrümmten oder ebenen Teilbereich und einen den konkav gekrümmten Teilbereich in einem Abstand zur optischen Achse zumindest teilweise umgebenden, konvex gekrümmten Teilbereich aufweisen, wobei die optische Achse durch den konkav gekrümmten Teilbereich verläuft. Insbesondere kann der Öffnungsbereich konkav gekrümmt und die umgebende Oberfläche konvex gekrümmt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Füllmaterial für die zu formende Strahlung durchlässig. Dies hat den Vorteil, dass die Strahlung durch den Füllkörper hindurchtreten und der Füllkörper so zur Strahlformung beitragen kann.
  • Vorzugsweise enthält das Füllmaterial transparente Vergussstoffe oder Harze. Beispielsweise kann das Füllmaterial ein Silikonmaterial enthalten. Weiterhin kann ein Silikongel verwendet werden, das sich im Bezug auf Zyklenbeständigkeit, Erwärmung beim Lötvorgang, Alterungsstabilität und Strahlungsbeständigkeit, insbesondere bei thermischen oder mechanischen Belastungen, als vorteilhaft erweist. Unter Wärmeeinwirkung erlaubt der Öffnungsbereich eine Ausdehnung des Füllmaterials. Da der Grundkörper den optisch kritischeren Bereich des optischen Elements bildet, führt eine Verformung des Füllkörpers zu einer vernachlässigbaren Änderung der optischen Eigenschaften des optischen Elements.
  • Weitere geeigente Füllmaterialien sind beispielsweise Hybridmaterialien wie z.B. Mischungen aus Epoxidharzen und Silikonharzen, da sie gegenüber Silikonharzen die Vorteile kürzerer Aushärtezeiten und besserer Entformbarkeit aufweisen und gegenüber Epoxidharzen den Vorteil gesteigerter UV-Stabilität.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Grundmaterial für die zu formende Strahlung durchlässig. Somit kann die Strahlung durch den Grundkörper hindurchtreten und der Grundkörper kann so zur Strahlformung beitragen. Beispielsweise kann das Grundmaterial Glas enthalten. Vorzugsweise wird ein Glasmaterial verwendet, das bei Temperaturen größer 300°C beständig ist, das heißt, dass bei diesen Temperaturen weder Materialveränderugen, beispielsweise Trübungen oder Verfärbungen, noch Verformungen zu befürchten sind. Diese Temperaturen können mehrere Stunden vorherrschen.
  • Weiterhin kann das Grundmaterial ein Kunststoffmaterial enthalten. Vorzugsweise ist das Grundmaterial ein Thermoplast. Als Thermoplaste sind beispielsweise Polycarbonate (PC) oder Polymethacrylmethylimide (PMMI) geeignet.
  • Das optische Element gemäß der Erfindung kann ein refraktives, diffraktives oder dispersives Element sein.
  • Vorzugsweise ist das optische Element, das beispielsweise Teil eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist, bei Temperaturen zwischen 200°C und 300°C lötbar. In diesem Temperaturbereich sind weder Materialveränderugen, beispielsweise Trübungen oder Verfärbungen, noch Verformungen zu befürchten. Typischerweise treten diese Temperaturen wenige Minuten lang auf.
  • Ein erfindungsgemäßes strahlungsemittierendes Bauelement weist ein optisches Element wie bisher beschrieben und mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper auf, der in den Füllkörper eingebettet ist.
  • Vorteilhafterweise kann mittels des Füllkörpers nicht nur eine optische Wirkung, sondern darüber hinaus eine Schutzwirkung für den Halbleiterkörper erzielt werden. Der Füllkörper kann als Verguss dienen.
  • Gemäß einer besonderen Ausgestaltung weist der Halbleiterkörper ein auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierendes Halbleitermaterial auf. „Auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxie-Schichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1–n–mN umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIn1–n–mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
  • Vorzugsweise ist der Brechungsindex des Füllmaterials an die Brechungsindizes des Grundmaterials und weitergehend des Halbleitermaterials angepasst. Insbesondere weist das Füllmaterial einen Brechungsindex von 1.3 bis 1.7 auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Halbleiterkörper ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip. Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
    • – an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
    • – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und
    • – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
  • Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ist in guter Näherung ein Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher besonders gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer.
  • Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Bauelement der strahlungsemittierende Halbleiterkörper auf einem Träger angeordnet. Beispielsweise kann der Träger eine Platte sein, die etwa ein Keramikmaterial enthält. Insbesondere kann der Träger elektrische Anschlussbereiche zur Stromversorgung des Halbleiterkörpers aufweisen.
  • Bei einer bevorzugten Variante des strahlungsemittierenden Bauelements ist der Grundkörper auf den Träger aufgebracht. Beispielsweise kann die Kontur des Grundkörpers zwei einander zugewandten „S" gleichen, was heißt, dass die Konturlinie zwei Wendepunkte aufweist. Lediglich ein randseitiges Ende des Grundkörpers liegt dabei auf dem Träger auf, während sich der Restgrundkörper über dem Träger erhebt. Alternativ kann die Kontur des Grundkörpers zwei einander zugewandten Kreissegmenten, insbesondere zwei Viertelkreisen, gleichen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Variante ist der Grundkörper mittels des Füllmaterials mit dem Träger verbunden. Insbesondere haftet der Grundkörper mittels des Füllmaterials auf dem Träger haftet. Vorteilhafterweise kann hierdurch ein Haftmittel beziehungsweise das Aufbringen eines Haftmittels eingespart werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper auf einer dem Träger zugewandten Seite mindestens ein hervorstehendes Befestigungselement zur Befestigung des optischen Elements auf. Das Befestigungselement kann beispielsweise nach Art eines Stiftes ausgebildet sein.
  • Das Befestigungselement kann zur Verankerung des optischen Elements im Träger oder einem dem Träger nachgeordneten weiteren Element, beispielsweise einer Wärmesenke, dienen. Insbesondere weist der Träger beziehungsweise das weitere Element eine geeignete Einsteckvorrichtung zur mechanischen Verankerung des Befestigungselements auf.
  • Weiterhin kann zwischen dem optischen Element und dem Träger ein Abstandshalter angeordnet sein, der den Halbleiterkörper vorzugsweise ringartig umgibt. Der Abstandshalter kann eine übermäßige Erwärmung des optischen Elements verhindern. Gleichzeitig kann der ringartige Abstandshalter als Befüllrahmen zur Einbettung des Halbleiterkörpers in Füllmaterial dienen.
  • Vorzugsweise ist als weiteres Element eine Wärmesenke vorgesehen, die zum Abtransport von Wärme aus dem Bauelement dient und beispielsweise Al enthält. Dies reduziert die Gefahr von Verformungen oder Materialveränderungen des optischen Elements und damit die Gefahr der Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften wie Abstrahlcharakteristik oder Auskoppeleffizienz.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement besitzt vorzugsweise eine SMT (Surface Mounted Technologie)-Bauform. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Montage des Bauelements.
  • Es ist denkbar, dass das Bauelement zumindest drei Halbleiterkörper aufweist, die jeweils rotes, grünes und blaues Licht emittieren. Das erzeugte Licht kann mittels des optischen Elements gemischt werden.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß der Erfindung ist für Hinterleuchtungs- und Beleuchtungszwecke geeignet.
  • Das erfindungsgemäße optische Element ist auf einfache Weise herstellbar. Vorzugsweise wird zunächst der Grundkörper geformt, der einen befüllbaren Hohlraum aufweist. In den Hohlraum kann das Füllmaterial, das beispielsweise ein Gel enthält, mittels eines Öffnungsbereichs des Grundkörpers eingefüllt werden, wodurch der Füllkörper gebildet wird.
  • Beispielsweise kann der Grundkörper mittels eines Tiefziehverfahrens aus einem Glasmaterial abgeformt werden.
  • Vorteilhafterweise können die optischen Eigenschaften des optisch kritischen Grundkörpers durch die thermische Stabilität des Glasmaterials auch bei starker Wärmezufuhr im Wesentlichen gewahrt bleiben.
  • Weiterhin kann der Grundkörper mittels eines Spritzguss- oder Spritzpressverfahrens aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden. Beispielsweise kann der Grundkörper aus einem Thermoplastmaterial hergestellt werden, während der Füllkörper aus einem Silikonmaterial gebildet wird.
  • Bei Erwärmung kann sich das Füllmaterial vorteilhafterweise in Richtung des Öffnungsbereichs ausdehnen.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante zur Herstellung des erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Bauelements wird der bereits gefertigte Grundkörper auf den Träger aufgebracht. Die Größe des Öffnungsbereichs kann derart an die Anzahl der zu montierenden Halbleiterkörper angepasst sein, dass eine Montage der Halbleiterkörper durch den Öffnungsbereich hindurch möglich ist.
  • Weitere bevorzugte Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie Vorteile eines optischen Elements beziehungsweise eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden im Zusammenhang mit den 1 und 2 näher erläuterten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Bauelements,
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Bauelements.
  • Bei dem in 1 schematisch dargestellten strahlungsemittierenden Bauelement 10 sind im Querschnitt ein optisches Element 1 und zwei strahlungsemittierende Halbleiterkörper 4 gezeigt. Die Halbleiterkörper 4 sind in einen Füllkörper 3 eingebettet, der ein Füllmaterial 7 aufweist. Der Füllkörper 3 ist nur teilweise von einem Grundkörper 2 umgeben. Im Bereich der Halbleiterkörper 4 weist der Grundkörper 2 einen Öffnungsbereich 6 auf. Dadurch ist es möglich, die Halbleiterkörper 4 nach einer Montage des Grundkörpers 2 durch den Öffnungsbereich 6 hindurch auf einem Träger 5 anzuordnen. Ferner dient der Öffnungsbereich 6 zur Befüllung des Grundkörpers 2 mit dem Füllmaterial 7, das bei der Befüllung vorzugsweise gelartig ist. Der Grundkörper 2 ist dabei formbeständig. Der Grundkörper 2 und der Träger 5 begrenzen einen Hohlraum, der mit dem Füllmaterial 7 ausgefüllt wird. Dadurch wird der Füllkörper 3 gebildet. Der Füllkörper 3 ist für von den Halbleiterkörpern 4 erzeugte Strahlung durchlässig.
  • Das Füllmaterial 7, das zwischen dem Grundkörper 2 und dem Träger 5 angeordnet ist, weist bei dieser Ausführungsform Haftwirkung auf und kann somit als Haftmittel dienen, das den Grundkörper 2 beziehungsweise das optische Elment 1 und den Träger 5 zusammenhält.
  • Vorzugsweise enthält das Füllmaterial 7 ein Silikongel.
  • Eine Strahlungsdurchtrittsfläche des optischen Elements 10 setzt sich aus einer den Öffnungsbereich 6 umgebenden Oberfläche des Grundkörpers 2 und einer innerhalb des Öffnungsbereichs 6 angeordneten Oberfläche des Füllkörpers 3 zusammen.
  • Der Grundkörper 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Glasmaterial auf und kann mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt werden. Das Glasmaterial ist für den optisch kritischen Bereich besonders geeignet, da es selbst bei Temperaturen größer als 300°C form- und materialbeständig ist. Diese Temperaturen können bei der Herstellung und Montage des strahlungsemittierenden Bauelements 10 bis zu mehreren Stunden auftreten.
  • Der Träger 5 ist im dargestellten Fall eine Platte, die vorzugsweise ein Keramikmaterial mit vorteilhaften thermischen Eigenschaften zur ausreichenden Kühlung des Bauelements 10 aufweist. Über dem Träger 5 erhebt sich das optische Element 10 kuppelartig. Insbesondere gleicht die Kontur des Grundkörpers 2 zwei einander zugewandten „S", was heißt, dass die Konturlinie zwei Wendepunkte aufweist.
  • Lediglich ein randseitiges Ende des Grundkörpers 2 berührt den Träger 5.
  • Der Träger 5 kann zur Stromversorgung der Halbleiterkörper 4 elektrische Anschlussbereiche aufweisen, mit welchen die Halbleiterkörper 4 elektrisch leitend verbunden sind.
  • Mit Vorteil weist der Füllkörper 3 gemäß dieses Ausführungsbeispiels eine Schutzwirkung auf, und kann somit als Verguss für die Halbleiterkörper 4 dienen.
  • 2 zeigt ein strahlungsemittierendes Bauelement 10 mit einem Träger 5 und einem optischen Element 1, das auf einer dem Träger 5 zugewandten Seite Befestigungselemente 11 aufweist. Diese sind zur Verankerung des optischen Elements 1 in einem weiteren Element 9 vorgesehen. Das weitere Element 9 weist Vertiefungen auf, in welche die stiftartig geformten Befestigungselemente 11 eingreifen. Vorzugsweise sind die Befestigungselemente 11 mit dem Grundkörper 2 einstückig ausgebildet. Die Herstellung kann beispielsweise mittels Spritzguss erfolgen, wobei der Grundkörper 2 und die Befestigungselemente 11 vorzugsweise aus einem Thermoplastmaterial hergestellt werden.
  • Da das Thermoplastmaterial im Vergleich zum Glasmaterial bei Erwärmung leichter verformbar ist, weist das strahlungsemittierende Bauelement 10 zur Abführung von Wärme mit Vorteil eine Wärmesenke auf. Insbesondere ist das weitere Elment 9, auf welchem der Träger 5 angeordnet ist, eine Wärmesenke. Wie dargestellt kann die Wärmesenke eine Platte sein, die vorzugsweise ein Metall, beispielsweise Al, enthält.
  • Das optische Element 1 kann mittels eines Abstandshalters 12 zum Träger 5 beabstandet sein. Alternativ kann das optische Element 1 auf dem Träger 5 aufsitzen, wobei dann der Grundkörper 2 die Halbleiterkörper 4 umfangseitig umgibt. Der Abstandshalter 12 ist ebenso wie ein vom Grundkörper 2 innenseitig begrenzter Hohlraum mit dem Füllmaterial 7 ausgefüllt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Füllmaterial 7 ein Silikongel enthalten. Neben der optischen Wirkung kann mittels des Füllkörpers 3, in welchem die Halbleiterkörper 4 angeordnet sind, eine Schutzwirkung für die Halbleiterkörper 4 erzielt werden.
  • Vorzugsweise ist der Brechungsindex des Füllmaterials 7 an den Brechungsindex des Grundmaterials 13 und an den Brechungsindex des für die Halbleiterkörper 4 verwendeten Halbleitermaterials angepasst.
  • Trotz Kühlung des Bauelements 10 kann bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Verformung des optischen Elments 1 auftreten. Mit Vorteil kann sich der Füllkörper 3 durch den Öffnungsbereich 6 hindurch nach oben ausdehnen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (31)

  1. Optisches Element (1) mit einem Grundkörper (2), der ein Grundmaterial (13) enthält, und einem Füllkörper (3), der ein Füllmaterial (7) enthält, wobei der Füllkörper an dem Grundkörper (2) haftet.
  2. Optisches Element (1) nach Anspruch 1, wobei das optische Element (1) zur Formung von Strahlung vorgesehen ist.
  3. Optisches Element (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Grundmaterial (13) von dem Füllmaterial (7) unterscheidet.
  4. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) einen Hohlraum aufweist, der mit dem Füllmaterial (7) befüllt ist, wobei die Form des Füllkörpers (3) durch den Hohlraum bestimmt ist.
  5. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) die Form eines Rotationskörpers aufweist.
  6. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllkörper (3) die Form eines Rotationskörpers aufweist.
  7. Optisches Element (1) nach Anspruch 5 und 6, wobei der Füllkörper (3) und der Grundkörper (3) eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen.
  8. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) zur Befüllung mit dem Füllmaterial (7) einen Öffnungsbereich (6) aufweist, der zusammen mit einer den Öffnungsbereich (6) umgebenden Oberfläche des Grundkörpers (2) eine Strahlungsdurchtrittsfläche (8) des optischen Elements (1) bildet.
  9. Optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Füllmaterial (7) für die zu formende Strahlung durchlässig ist.
  10. Optisches Element (1) nach Anspruch 9, wobei das Füllmaterial (7) ein Silikonmaterial enthält.
  11. Optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Grundmaterial (13) für die zu formende Strahlung durchlässig ist.
  12. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Grundmaterial (13) Glas enthält.
  13. Optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Grundmaterial (13) ein Kunststoffmaterial enthält.
  14. Optisches Element (1) nach Anspruch 13, wobei das Grundmaterial (13) ein Thermoplastmaterial enthält.
  15. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2) nach Art eines Kugelschalensegments ausgebildet ist.
  16. Optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Grundkörper (2) ringartig ausgebildet ist.
  17. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein refraktives, diffraktives oder dispersives Element ist.
  18. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das bei Temperaturen zwischen 200°C und 300°C lötbar ist.
  19. Strahlungsemittierendes Bauelement (10), das ein optisches Element (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 und mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper (4) aufweist.
  20. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 19, wobei der strahlungsemittierende Halbleiterkörper (4) in den Füllkörper (3) eingebettet ist.
  21. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Brechungsindex des Füllmaterials (7) an den Brechungsindex des Grundmaterials (13) angepasst ist.
  22. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Brechungsindex des Füllmaterials (7) an den Brechungsindex eines für den Halbleiterkörper (4) verwendeten Halbleitermaterials angepasst ist.
  23. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei der strahlungsemittierende Halbleiterkörper (4) auf einem Träger (5) angeordnet ist.
  24. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 23, wobei der Grundkörper (2) auf den Träger (5) aufgebracht ist.
  25. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 24, wobei der Grundkörper (2) mittels des Füllmaterials (7) mit dem Träger (5) verbunden ist.
  26. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Grundkörper (2) mittels des Füllmaterials (7) auf dem Träger (5) haftet.
  27. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei der Grundkörper (2) auf einer dem Träger (5) zugewandten Seite mindestens ein hervorstehendes Befestigungselement (11) aufweist.
  28. Strahlungsemittierendes Bauelement (10) nach Anspruch 27, wobei das Befestigungselement (11) zur Verbindung des optischen Elements (1) mit dem Träger (5) oder einem dem Träger (5) nachgeordneten weiteren Element (9) vorgesehen ist.
  29. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, das folgende Schritte aufweist: – Ausbilden des Grundkörpers (2), – Einfüllen des Füllmaterials (7) in den Grundkörper (2), wodurch der Füllkörper (3) gebildet wird.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Grundkörper (2) aus dem Grundmaterial (13) mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Grundkörper (2) aus dem Grundmaterial (13) mittels Spritzguss hergestellt wird.
DE102006046301A 2006-09-29 2006-09-29 Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements Withdrawn DE102006046301A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006046301A DE102006046301A1 (de) 2006-09-29 2006-09-29 Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements
KR1020097008753A KR101653409B1 (ko) 2006-09-29 2007-09-26 광학 요소, 복사 방출 소자 및 광학 요소의 제조 방법
PCT/DE2007/001736 WO2008040317A2 (de) 2006-09-29 2007-09-26 Optisches element, strahlungsemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines optischen elements
EP07817578A EP2067180A2 (de) 2006-09-29 2007-09-26 Optisches element, strahlungsemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines optischen elements
US12/442,641 US20100025707A1 (en) 2006-09-29 2007-09-26 Optical Element, Radiation-Emitting Component and Method for Producing an Optical Element
CN2007800359489A CN101553937B (zh) 2006-09-29 2007-09-26 光学元件、发射辐射的组件和用于制造光学元件的方法
JP2009529529A JP2010505253A (ja) 2006-09-29 2007-09-26 光学素子、ビーム放射性デバイスおよび光学素子を製造する方法
TW096136505A TWI378572B (en) 2006-09-29 2007-09-29 Optical element, radiation emitting component and method for manufacturing an optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006046301A DE102006046301A1 (de) 2006-09-29 2006-09-29 Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006046301A1 true DE102006046301A1 (de) 2008-04-03

Family

ID=39134331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006046301A Withdrawn DE102006046301A1 (de) 2006-09-29 2006-09-29 Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20100025707A1 (de)
EP (1) EP2067180A2 (de)
JP (1) JP2010505253A (de)
KR (1) KR101653409B1 (de)
CN (1) CN101553937B (de)
DE (1) DE102006046301A1 (de)
TW (1) TWI378572B (de)
WO (1) WO2008040317A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014170363A1 (de) * 2013-04-19 2014-10-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104154463A (zh) * 2010-09-27 2014-11-19 北京京东方光电科技有限公司 发光二极管光源及其制造方法、具有其的背光源
CN111052419B (zh) * 2017-08-30 2023-06-30 日机装株式会社 发光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945919A1 (de) * 1998-09-25 2000-03-30 Rohm Co Ltd Licht ausstrahlende Halbleiter-Vorrichtung mit einem Reflektor
US20040233671A1 (en) * 2001-09-13 2004-11-25 Gerhard Staufert Led-luminous panel and carrier plate
US20050269591A1 (en) * 2004-03-11 2005-12-08 Chen-Lun Hsin Chen Low thermal resistance light emitting diode
DE102004047061A1 (de) * 2004-09-28 2006-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuse für mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, Verfahren zum Herstellen einer von Vielzahl Gehäusen, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
DE102005036520A1 (de) * 2005-04-26 2006-11-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Bauteil, optoelektronisches Bauelement mit dem Bauteil und dessen Herstellung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274924B1 (en) 1998-11-05 2001-08-14 Lumileds Lighting, U.S. Llc Surface mountable LED package
DE19918370B4 (de) * 1999-04-22 2006-06-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh LED-Weißlichtquelle mit Linse
DE10020465A1 (de) * 2000-04-26 2001-11-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
JP4673986B2 (ja) * 2001-02-23 2011-04-20 星和電機株式会社 表面実装方発光ダイオードの製造方法
JP2005158963A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP4686132B2 (ja) * 2004-03-18 2011-05-18 株式会社東芝 保護カバー付き光半導体装置の製造方法
JP2006140281A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Stanley Electric Co Ltd パワーｌｅｄ及びその製造方法
US7405433B2 (en) * 2005-02-22 2008-07-29 Avago Technologies Ecbu Ip Pte Ltd Semiconductor light emitting device
KR100592508B1 (ko) * 2005-07-15 2006-06-26 한국광기술원 비콘 모양의 기판을 구비한 고출력 발광 다이오드 패키지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945919A1 (de) * 1998-09-25 2000-03-30 Rohm Co Ltd Licht ausstrahlende Halbleiter-Vorrichtung mit einem Reflektor
US20040233671A1 (en) * 2001-09-13 2004-11-25 Gerhard Staufert Led-luminous panel and carrier plate
US20050269591A1 (en) * 2004-03-11 2005-12-08 Chen-Lun Hsin Chen Low thermal resistance light emitting diode
DE102004047061A1 (de) * 2004-09-28 2006-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuse für mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, Verfahren zum Herstellen einer von Vielzahl Gehäusen, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
DE102005036520A1 (de) * 2005-04-26 2006-11-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Bauteil, optoelektronisches Bauelement mit dem Bauteil und dessen Herstellung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014170363A1 (de) * 2013-04-19 2014-10-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement
US9780273B2 (en) 2013-04-19 2017-10-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component
DE102013207111B4 (de) * 2013-04-19 2021-07-01 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauelement

Also Published As

Publication number Publication date
CN101553937B (zh) 2012-06-20
KR20090064472A (ko) 2009-06-18
EP2067180A2 (de) 2009-06-10
JP2010505253A (ja) 2010-02-18
CN101553937A (zh) 2009-10-07
KR101653409B1 (ko) 2016-09-09
TWI378572B (en) 2012-12-01
WO2008040317A3 (de) 2008-06-05
US20100025707A1 (en) 2010-02-04
TW200840091A (en) 2008-10-01
WO2008040317A2 (de) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005046418B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterleuchtvorrichtung
EP2287925B1 (de) Ausdehnungskompensiertes optoelektronisches Halbleiter-Bauelement, insbesondere UV-emittierende Leuchtdiode
EP2591511B1 (de) Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements
WO2012022813A1 (de) Strahlung emittierendes bauelement mit einem konvertermaterial, mit einem thermisch leitenden kontakt und verfahren zu dessen herstellung
DE112006001539T5 (de) Stromversorgungskontrolllampen-Gehäuse
EP2583319B1 (de) Optoelektronisches bauteil
WO2007025516A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102006010729A1 (de) Optisches Element, Herstellungsverfahren hierfür und Verbund-Bauteil mit einem optischen Element
DE102010009456A1 (de) Strahlungsemittierendes Bauelement mit einem Halbleiterchip und einem Konversionselement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007049799A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
DE102005053218A1 (de) LED-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellung derselben
DE102008009808A1 (de) LED-Lichtleiste höherer Schutzart
DE102012207854A1 (de) Optoelektronisches bauelement undverfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements
DE102009039982A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
EP1929544B1 (de) Strahlungsemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden bauelements
WO2013110540A1 (de) Leuchte und verfahren zur herstellung einer leuchte
EP1627455B1 (de) Gehäuse für ein laserdiodenbauelement und laserdiodenbauelement
DE102019104986A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
DE102006046301A1 (de) Optisches Element, strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements
DE102008048846A1 (de) Optoelektronisches Bauteil
EP2619810B1 (de) Elektronisches bauelement
DE102014111483A1 (de) Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement
DE102017110850A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
EP2586069B1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements
DE102011113777A1 (de) Wellenlängenkonversionselement und Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit Wellenlängenkonversionselement

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20131001