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Die
Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
und ein Verfahren zum Herstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterelements.
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Insbesondere
bei weiß leuchtenden
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, bei denen der weiße Farbeindruck
durch Mischung von blauem und gelbem Licht erzeugt wird, besteht
das Bedürfnis,
einen über
einen möglichst
großen
Raumwinkelbereich homogenen Farbort zu erhalten. Ferner wirkt gegebenenfalls
störend,
dass das weiß leuchtende
strahlungsemittierende Halbleiterbauelement für einen Betrachter gelb aussieht,
wenn dieses nicht in Betrieb ist.
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Die
Aufabe der Erfindung ist, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
zu schaffen, das ein zuverlässiges
Mischen von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge ermöglicht. Ferner
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements zu schaffen, das einfach
und zuverlässig
ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement,
das einen Halbleiterchip, ein Lumineszenzkonversionselement und
ein Diffusorelement umfasst. Der Halbleiterchip emittiert e lektromagnetische
Strahlung. Das Lumineszenzkonversionselement weist mindestens einen
Leuchtstoff auf. Das Lumineszenzkonversionselement ist an dem Halbleiterchip
in einem Strahlengang der von diesem ausgesandten elektromagnetischen
Strahlung angeordnet. Der mindestens eine Leuchtstoff ist so ausgebildet,
dass mindestens ein Teil der von dem Halbleiterchip emittierten
und auf den mindestens einen Leuchtstoff treffenden elektromagnetischen
Strahlung absorbiert und mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittiert wird. Das Lumineszenzkonversionselement ist ferner
mindestens für
die von dem Halbleiterchip emittierte und für die von dem mindestens einen Leuchtstoff
mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierte elektromagnetische Strahlung durchlässig. Das Diffusorelement
ist mindestens für
die von dem Halbleiterchip emittierte und für die von dem mindestens einen
Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierte elektromagnetische Strahlung durchlässig. Das
Diffusorelement ist plättchenförmig ausgebildet und
ist so an dem Lumineszenzkonversionselement angeordnet, dass es
streuend wirkt bezüglich
der von dem Halbleiterchip emittierten und der von dem mindestens
einen Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierten elektromagnetischen Strahlung, die auf das Diffusorelement
trifft.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft ist, wenn
sowohl die Konversion der von dem Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen
Strahlung als auch die Streuung der von dem Halbleiterchip emittierten
und der von dem mindestens einen Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge wieder
emittierten elektromagnetischen Strahlung chipnah erfolgen, das
heißt
in geringem Abstand von dem Halbleiterchip. Der Abstand beträgt dabei
bevorzugt weniger als 200 Mikrometer. Der Abstand kann jedoch auch
größer als
200 Mikrometer sein. Insbesondere ist das Lumineszenzkonversionselement un mittelbar
an dem Halbleiterchip angeordnet und ist das Diffusorelement unmittelbar
an dem Lumineszenzkonversionselement angeordnet. Auf diese Weise
ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement besonders kompakt
ausbildbar.
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Der
Halbleiterchip ist insbesondere ausgebildet zum Emittieren von elektromagnetischer
Strahlung in einem sichtbaren blauen Spektralbereich und gegebenenfalls
zusätzlich
zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung in einem ultravioletten Spektralbereich.
Der Leuchtstoff ist insbesondere ausgebildet zum Absorbieren der
elektromagnetischen Strahlung in dem blauen Spektralbereich und/oder
in dem ultravioletten Spektralbereich und zum wieder Emittieren
von elektromagnetischer Strahlung in einem sichtbaren gelben Spektralbereich.
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Der
Vorteil ist, dass durch das Diffusorelement die von dem Halbleiterchip
emittierte und die von dem Leuchtstoff mit veränderter Wellenlänge wieder
emittierte elektromagnetische Strahlung durch die Streuung zuverlässig durchmischt
wird. Dies resultiert in einem homogenen Farbort über einen
großen
Raumwinkelbereich. Insbesondere ist dadurch ein weißer Farbeindruck über den
großen Raumwinkelbereich
ohne bläuliche
oder gelbliche Verfärbungen
abhängig
von einem jeweiligen Betrachtungswinkel möglich.
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Ferner
reduziert oder eliminiert das Diffusorelement eine von außen sichtbare
und durch eine Farbe des Lumineszenzkonversionselements und insbesondere
durch eine Farbe des Farbstoffs hervorgerufene Farbe des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements,
wenn durch den Halbleiterchip keine elektromagnetische Strahlung
ausgesandt wird. Eine Farbe des Diffusorelements kann sehr einfach
vorgegeben werden. Beispielsweise kann bei der Herstellung des strahlungsemittierenden
Halblei terbauelements ein weißes
Diffusorelement gewählt werden,
um einen weißen
Farbeindruck des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements unabhängig von
der Farbe des Lumineszenzkonversionselements auch im ausgeschalteten
Zustand des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements zu ermöglichen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Diffusorelement ein
Keramikmaterial oder ein Glasmaterial. Der Vorteil ist, dass das
Keramikmaterial oder das Glasmaterial eine hohe Transmission der
von dem Halbleiterchip emittierten und der von dem mindestens einen
Leuchtstoff mit veränderter Wellenlänge wieder
emittierten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht bei gleichzeitig zuverlässiger Streuung
von dieser. Ferner ist vorteilhaft, dass das Keramikmaterial und
das Glasmaterial eine hohe Temperaturbeständigkeit, inbesondere bis mindestens
150 Grad Celsius, und eine hohe Beständigkeit gegenüber elektromagnetischer
Strahlung in dem ultravioletten Spektralbereich aufweisen. Dadurch kann
das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement dauerhaft zuverlässig betrieben
werden. Ferner ist das Keramikmaterial und das Glasmaterial fest und
dadurch leicht zu handhaben. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei
der Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
Das Diffusorelement kann einfach und zuverlässig mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens
bewegt und platziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das
Diffusorelement aufgrund seiner Robustheit auch als Schutz des Halbleiterchips
und des Lumineszenzkonversionselements in Bezug auf Umwelteinflusse
dienen kann und dadurch gegebenenfalls auf einen zusätzlichen Verguss
verzichtet werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind in dem Diffusorelement
Streupartikel zum Streuen der von dem Halbleiterchip emittierten
und der von dem mindestens einen Leuchtstoff mit veränderter Wellenlänge wieder
emittierten elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Dies hat den
Vorteil, dass durch Vorsehen der Streupartikel ein zuverlässiges Streuen
der von dem Halbleiterchip emittierten und der von dem mindestens
einen Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierten elektromagnetischen Strahlung möglich ist.
Streuungs- und Transmissionseigenschaften sind sehr einfach durch
Art, Größe, Anzahl
und Verteilung der Streupartikel vorgebbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine Oberfläche des
Diffusorelements aufgeraut oder strukturiert zum Streuen der von
dem Halbleiterchip emittierten und der von dem mindestens einen
Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge wieder
emittierten elektromagnetischen Strahlung. Dies hat den Vorteil,
dass durch Vorsehen der Aufrauung oder Strukturierung der mindestens
einen Oberfläche
des Diffusorelements ein zuverlässiges Streuen
der von dem Halbleiterchip emittierten und der von dem mindestens
einen Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierten elektromagnetischen Strahlung möglich ist,
insbesondere wenn das Diffusorelement mit seiner aufgerauten oder strukturierten
Oberfläche
an Luft grenzt. Streuungseigenschaften sind sehr einfach durch Art
und Größe der Aufrauung
oder Strukturierung vorgebbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lumineszenzkonversionselement
und das Diffusorelement in ihrer jeweiligen Ausdehnung parallel
zu einer die elektromagnetische Strahlung emittierenden Oberfläche des
Halbleiterchips im Wesentlichen nur in einem Bereich des Halbleiterchips
ausgebildet, in dem dieser die elektromagnetische Strahlung emittiert.
Der Vorteil ist, dass das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement
dadurch nur eine kleine leuchtende Oberfläche aufweist. Dies gilt insbesondere
im Vergleich zu einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement,
bei dem ein Verguss, insbesondere ein Silikonverguss, in dem der
Halbleiterchip und das Lumineszenzkonversionselement eingegossen
sind, als Diffusor ausgebildet ist und dadurch der ganze Verguss
leuchtet. Durch die kleine Ausbildung der leuchtenden Oberfläche ist
ein besonders hoher Lichtstrom möglich.
Ferner können Optiken
mit kleinen Abmessungen genutzt werden, um die von dem strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelement emittierte elektromagnetische Strahlung zu
bündeln.
Solche Optiken können
besonders kostengünstig
sein.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren
zum Herstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung. Eine Konversions- und Diffusoreinheit wird
gebildet, indem das Lumineszenzkonversionselement auf das Diffusorelement
aufgebracht oder auf diesem ausgebildet wird. Die Konversions- und
Diffusoreinheit wird an dem Halbleiterchip angeordnet.
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Das
Aufbringen eines Materials des Lumineszenzkonversionselements erfolgt
beispielsweise durch Aufdrucken auf das Diffusorelement. Das Aufbringen
des Materials des Lumineszenzkonversionselements oder das Ausbilden
des Lumineszenzkonversionselements auf dem Diffusorelement kann
jedoch auch anders erfolgen. Der Vorteil ist, dass die Konversions-
und Diffusoreinheit einfach und zuverlässig mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens
auf den Halbleiterchip aufbringbar ist. Die vorzugsweise feste Konsistenz
des Diffusorelements vereinfacht das Aufbringen der Konversions-
und Diffusoreinheit auf den Halbleiterchip. Ferner kann die Konversions- und
Diffuso reinheit gegebenenfalls einzeln geprüft und/oder abhängig von
ihren individuellen Eigenschaften ausgewählt werden, bevor die Konversions- und
Diffusoreinheit auf dem Halbleiterchip angeordnet wird. Dies ermöglicht eine
besonders hohe Qualität
des resultierenden strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
und ermöglicht
ferner einen geringen Ausschuss durch Vermeiden des Aufbringens
einer ungeeigneten oder minderwertigen Konversions- und Diffusoreinheit.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung
umfasst das Bilden der Konversions- und Diffusoreinheit ein Zerteilen
einer größeren Einheit,
bei der das Material des Lumineszenzkonversionselements auf einer
Scheibe verteilt für
eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen
aufgebracht ist und die Scheibe aus einem Material des Diffusorelements gebildet
ist. Dies hat den Vorteil, dass nach dem Zerteilen einzelne Konversions-
und Diffusoreinheiten beispielsweise mittels des Pick-and-Place-Verfahrens sehr einfach
auf den jeweiligen Halbleiterchip aufgebracht werden können. Ferner
können
die Konversions- und Diffusoreinheiten zuvor einzeln geprüft und entsprechend
ihrer individuellen Eigenschaften sortiert werden. Ausschuss kann
aussortiert werden, bevor die betroffene Konversion- und Diffusoreinheit auf
einen Halbleiterchip aufgebracht wird. Das Verfahren ist besonders
geeignet für
die Herstellung großer
Stückzahlen
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements,
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2 eine
zweite Ausführungsform
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements,
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3 ein
Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Herstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
und
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4 ein
Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Herstellen des strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Eine
erste Ausführungsform
eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements umfasst einen
Halbleiterchip 1, ein Lumineszenzkonversionselement 2 und
ein Diffusorelement 3 (1). Das strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement kann zusätzlich
auch einen Verguss 4 umfassen, der den Halbleiterchip 1,
das Lumineszenzkonversionselement 2 und das Diffusorelement 3 umgibt
oder abdeckt.
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Das
Lumineszenzkonversionselement 2 ist an dem Halbleiterchip 1 angeordnet
und ist insbesondere unmittelbar an diesem angeordnet. Ferner ist das
Diffusorelement 3 an dem Lumineszenzkonversionselement 2 angeordnet
und ist insbesondere unmittelbar an diesem angeordnet. Der Halbleiterchip 1,
das Lumineszenzkonversionselement 2 und das Diffusorelement 3 sind
insbesondere sandwichartig übereinander
angeordnet, so dass das Lumineszenzkonversionselement 2 zwischen
dem Halbleiterchip 1 und dem Diffusorelement 3 angeordnet
ist.
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Der
Halbleiterchip 1 ist ausgebildet, in einem Bereich mindestens
einer Oberfläche
elektromagnetische Strahlung 5 zu emittieren. Die elektromagnetische
Strahlung 5 umfasst bezüglich
ihrer Wellenlänge
beispielsweise im Wesentlichen einen sichtbaren blauen Spektralbereich
und gegebenenfalls zusätzlich
im Wesentlichen einen ultravioletten Spektralbereich. Die elektromagnetische
Strahlung 5 kann jedoch zusätzlich oder alternativ auch
einen anderen Spektralbereich umfassen. Der Halbleiterchip 1 ist insbesondere
als eine Licht emittierende Diode, kurz: LED, ausgebildet.
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Das
Lumineszenzkonversionselement 2 umfasst mindestens einen
Leuchtstoff, beispielsweise einen Phosphor und insbesondere einen
gelben Phosphor. Der mindestens eine Leuchtstoff ist ausgebildet,
mindestens einen Teil der von dem Halbleiterchip 1 emittierten
und auf den mindestens einen Leuchtstoff treffenden elektromagnetischen
Strahlung 5 zu absorbieren und mit veränderter Wellenlänge wieder
zu emittieren. Eine von dem mindestens einen Leuchtstoff mit veränderter
Wellenlänge
wieder emittierte elektromagnetische Strahlung 6 umfasst bezüglich ihrer
Wellenlänge
beispielsweise einen sichtbaren gelben Spektralbereich. Die wieder
emittierte elektromagnetische Strahlung 6 kann jedoch zusätzlich oder
alternativ auch einen anderen Spektralbereich umfassen. Das Lumineszenzkonversionselement 2 ist
so ausgebildet, dass es für
die von dem Leuchtstoff wieder emittierte elektromagnetische Strahlung 6 durchlässig ist.
Vorzugsweise ist das Lumineszenzkonversionselement 2 ferner
so ausgebildet, dass es zusätzlich
auch durchlässig
ist für
die von dem Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische
Strahlung 5.
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Das
Lumineszenzkonversionselement 2 weist vorzugsweise eine
Dicke von weniger als 200 Mikrometern auf und weist bei spielsweise
eine Ausdehnung in der Ebene parallel zu der die elektromagnetische
Strahlung 5 emittierenden Oberfläche des Halbleiterchips 1 auf,
die im Wesentlichen einer Ausdehnung dieser Oberfläche des
Halbleiterchips 1 entspricht. Beispielsweise beträgt die Ausdehnung
der die elektromagnetische Strahlung 5 emittierenden Oberfläche des
Halbleiterchips 1 etwa ein Millimeter mal ein Millimeter.
Entsprechend beträgt
die Ausdehnung des Lumineszenzkonversionselements 2 etwa ein
Millimeter mal ein Millimeter. Die Ausdehnung des Lumineszenzkonversionselements 2 kann
auch größer oder
kleiner sein als die Ausdehnung der Oberfläche des Halbleiterchips 1.
Bevorzugt ist die Ausdehnung des Lumineszenzkonversionselements 2 jedoch
nicht wesentlich größer als
der Bereich der Oberfläche
des Halbleiterchips 1, der die elektromagnetische Strahlung 5 emittiert.
Ferner kann die die elektromagnetische Strahlung 5 emittierende
Oberfläche
des Halbleiterchips 1 und entsprechend das Lumineszenzkonversionselement 2 auch
eine andere Ausdehnung aufweisen, insbesondere eine größere Ausdehnung,
zum Beispiel etwa zwei mal zwei Millimeter oder auch fünf mal fünf Millimeter.
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Das
Diffusorelement 3 ist so ausgebildet, dass es durchlässig ist
für die
von dem Leuchtstoff wieder emittierte elektromagnetische Strahlung 6 und
dass es vorzugsweise zusätzlich
auch durchlässig
ist für
die von dem Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische
Strahlung 5. Ferner ist das Diffusorelement 3 so
ausgebildet, dass es streuend wirkt für die von dem mindestens einen
Leuchtstoff wieder emittierte elektromagnetische Strahlung 6 und
gegebenenfalls für
die von dem Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische
Strahlung 5. Das Diffusorelement 3 weist vorzugsweise
eine Dicke von weniger als einem Millimeter auf und weist vorzugsweise
eine Ausdehnung in der Ebene parallel zu der die elektromagnetische Strahlung 5 emittierenden
Oberfläche des
Halbleiterchips 1 etwa entsprechend der Ausdehnung des
Lumineszenzkonversionselements 2 auf. Die Ausdehnung des
Diffusorelements 3 kann jedoch auch größer oder kleiner sein als die
Ausdehnung des Lumineszenzkonversionselements 2. Bevorzugt
ist die Ausdehnung des Diffusorelements 3 jedoch nicht
wesentlich größer als
der Bereich der Oberfläche
des Halbleiterchips 1, der die elektromagnetische Strahlung 5 emittiert.
Ferner kann die Dicke des Diffusorelements 3 auch größer als
ein Millimeter sein. Das Diffusorelement 3 ist plättchenförmig ausgebildet.
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Falls
der Verguss 4 vorgesehen ist, ist dieser bevorzugt klar
ausgebildet, das heißt
der Verguss 4 wirkt bevorzugt nicht oder nur unwesentlich
streuend auf die von dem Leuchtstoff wieder emittierte elektromagnetische
Strahlung 6 und gegebenenfalls auf die von dem Halbleiterchip 1 emittierte
elektromagnetische Strahlung 5. Der Verguss 4 weist
ferner bevorzugt eine hohe Durchlässigkeit für diese elektromagnetische
Strahlung auf. Dadurch, dass das Diffusorelement 3 an das
Lumineszenzkonversionselement 2 und an den Verguss 4 angrenzt,
treten ferner keine oder nur geringe Fresnell-Verluste auf.
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Das
Diffusorelement 3 umfasst bevorzugt ein Glasmaterial oder
ein Keramikmaterial. Das Diffusorelement 3 kann jedoch
ebenso ein geeignetes Kunststoffmaterial umfassen. Das Material
des Diffusorelements 3 weist bevorzugt eine hohe Temperaturbeständigkeit
auf, vorzugsweise von mindestens 150 Grad Celsius, und weist bevorzugt
eine hohe Beständigkeit
insbesondere gegenüber
elektromagnetischer Strahlung des ultravioletten Spektralbereichs auf.
Ferner weist das Material des Diffusorelements 3 bevorzugt
eine hohe mechanische Festigkeit auf, um eine einfache Handhabung
des Diffusorelements 3 während einer Herstellung des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements zu ermöglichen
und/oder um das Diffusorelement 3 als Schutz gegenüber Umwelteinflüssen nutzen
zu können,
beispielsweise wenn der Verguss 4 nicht vorgesehen ist.
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Das
Keramikmaterial ist beispielsweise ein weißes Keramikmaterial. Das Keramikmaterial
kann jedoch auch eine andere Farbe aufweisen. Das Keramikmaterial
hat bevorzugt eine hohe Durchlässigkeit für die von
dem Leuchtstoff wieder emittierte und gegebenenfalls die von dem
Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische Strahlung 6, 5.
Die Durchlässigkeit
beträgt
beispielsweise etwa 80 bis 85 Prozent. Die Durchlässigkeit
kann jedoch auch höher
oder niedriger sein.
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Beispielsweise
umfasst das Material des Diffusorelements 3 Streupartikel.
Vorzugsweise sind eine Vielzahl von Streupartikeln gleichmäßig in dem Material
des Diffusorelements 3 verteilt angeordnet, um eine homogene
Streuung zu ermöglichen.
Streueigenschaften und die Durchlässigkeit des Diffusorelements 3 können durch
geeignete Wahl von Art, Anzahl, Größe und Verteilung der Streupartikel
in dem Diffusorelement 3 vorgegeben werden. Bevorzugt sind
die Art, Anzahl, Größe und Verteilung
der Streupartikel sowie die Dicke des Diffusorelements 3 so vorgegeben,
dass die von dem mindestens einen Leuchtstoff wieder emittierte
und die von dem Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische
Strahlung 6, 5 durch die Streuung zuverlässig gemischt
wird zum Erzeugen eines homogenen, raumwinkelunabhängigen Farborts
der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten
elektromagnetischen Strahlung. So ist beispielsweise durch Mischung
der von dem Halbleiterchip 1 emittierten elektromagnetischen
Strahlung 5 in dem blauen Spektralbereich und der von dem
mindestens einen Leuchtstoff wieder emittierten elektromagnetischen
Strahlung 6 in dem gelben Spektralbereich ein homoge ner, raumwinkelunabhängiger weißer Farbeindruck
erzeugbar. Ferner ist das Diffusorelement 3 bevorzugt bezüglich der
genannten Parameter so ausgebildet, dass das Diffusorelement 3 das
Lumineszenzkonversionselement 2 gegenüber einem Betrachter des strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements optisch so abschirmt, dass dieser die Farbe
des Lumineszenzkonversionselements 2 und insbesondere die
Farbe von dessen mindestens einem Leuchtstoff nur abgeschwächt oder
gar nicht wahrnimmt, wenn das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement nicht
in Betrieb ist. Insbesondere kann dadurch verhindert werden, dass
das weiß leuchtende
strahlungsemittierende Halbleiterbauelement die gelbe Farbe des
Lumineszenzkonversionselements 2 aufweist. Bevorzugt sind
das Keramikmaterial oder sind die Streupartikel in diesem Beispiel
weiß gewählt.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements, das sich von der
ersten Ausführungsform
gemäß 1 im
Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass mindestens eine Oberfläche des
Diffusorelements 3 derart aufgeraut oder strukturiert ist,
dass das Diffusorelement 3 dadurch streuend wirkt für die von
dem Leuchtstoff wieder emittierte elektromagnetische Strahlung 6 oder
die von dem Halbleiterchip 1 emittierte elektromagnetische
Strahlung 5. Insbesondere weist das Diffusorelement 3 eine
erste aufgeraute oder strukturierte Oberfläche 7 und/oder eine
zweite aufgeraute oder strukturierte Oberfläche 8 auf. Die zweite
aufgeraute oder strukturierte Oberfläche 8 ist die an das
Lumineszenzkonversionselement 2 angrenzende Oberfläche des
Diffusorelements 3. Die erste aufgeraute oder strukturierte
Oberfläche 7 ist die
dieser gegenüberliegende
Oberfläche.
Bevorzugt grenzt die erste aufgeraute oder strukturierte Oberfläche 7 an
Luft oder an ein anderes Medium mit geeigneter Brechzahl, so dass
durch die Brechung der elektromagneti schen Strahlung an der aufgerauten oder
strukturierten Oberfläche
eine hinreichende Streuung bewirkt wird.
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zum Herstellen des strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements gemäß der ersten
oder der zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren beginnt in einem Schritt S1. In einem Schritt S2 wird
ein Material des Lumineszenzkonversionselements 2 auf das
Diffusorelement 3 aufgebracht, beispielsweise durch aufdrucken,
oder wird das Lumineszenzkonversionselement 2 auf dem Diffusorelement 3 ausgebildet.
Das Diffusorelement 3 und das Lumineszenzkonversionselement 2 sind
dadurch als eine Konversions- und Diffusoreinheit ausgebildet, die
beispielsweise unabhängig
von dem Halbleiterchip 1 prüfbar ist.
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Bevorzugt
ist das Material des Diffusorelements in dem Schritt S2 als eine
größere Scheibe ausgebildet,
aus der in einem Schritt S3 eine Mehrzahl von Konversions- und Diffusoreinheiten
für eine Mehrzahl
von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen herausgetrennt
werden können.
In dem Schritt S2 wird das Material des Lumineszenzkonversionselements 2 beispielsweise
großflächig auf
die Scheibe aufgebracht oder an vorgegebenen Positionen aufgebracht.
Diese so gebildete größere Einheit wird
dann in dem Schritt S3 zerteilt in die Mehrzahl von Konversions-
und Diffusoreinheiten.
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In
einem Schritt S4 wird jeweils eine Konversions- und Diffusionseinheit
auf einen Halbleiterchip 1 aufgebracht, beispielsweise
mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens. Aufgrund der vorzugsweise
festen Konsistenz des Diffusorelements 3 und somit auch
der Konversions- und Diffusoreinheit ist das Aufbringen der Konversions-
und Diffusoreinheit auf den Halbleiterchip 1 sehr einfach
und zuverlässig möglich. Vor
dem Auf bringen der Konversions- und Diffusoreinheit auf den Halbleiterchip 1 wird
gegebenenfalls die Konversions- und Diffusoreinheit auf ihre individuellen
Eigenschaften überprüft. Es kann
ferner vorgesehen sein, die Mehrzahl von Konversions- und Diffusoreinheiten
abhängig
von ihren jeweiligen individuellen Eigenschaften in Eigenschaftsgruppen
zu sortieren und in dem Schritt S4 die für den jeweiligen Halbleiterchip 1 geeignete
Konversions- und Diffusoreinheit aus einer der Eigenschaftsgruppen
zu wählen
und auf den Halbleiterchip 1 aufzubringen.
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Das
Verfahren endet in einem Schritt S5. Der Schritt S5 kann beispielsweise
eine Endkontrolle des resultierenden strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements,
ein Aufbringen des Vergusses 4 oder einen Einbau in ein
Gehäuse
umfassen. Es können jedoch
ebenso andere oder weitere Schritte vorgesehen sein für die Herstellung
des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Herstellen des strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements gemäß der ersten oder
der zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren beginnt in einem Schritt S6. In einem Schritt S7 wird das
Material des Lumineszenzkonversionselements 2 auf den Halbleiterchip 1 aufgebracht,
beispielsweise durch aufdrucken, oder wird das Lumineszenzkonversionselement 2 auf
dem Halbleiterchip 1 ausgebildet.
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Bevorzugt
sind eine Mehrzahl der Halbleiterchips 1 auf einem Wafer
ausgebildet. Das Material des Lumineszenzkonversionselements 2 wird
in dem Schritt S7 bevorzugt auf jeden Halbleiterchip 1 des Wafers
aufgebracht. In dem Schritt S7 wird das Material des Lumineszenzkonversionselements 2 beispielsweise großflächig auf
die Scheibe aufgebracht oder an vorgegebenen Positionen unmittelbar
auf den jeweiligen Halbleiterchip 1 aufgebracht. Der Wafer
wird dann beispielsweise in einem Schritt S8 zerteilt in einzelne
Halbleiterchips 1 mit Lumineszenzkonversionselement 2.
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In
einem Schritt S9 wird das Diffusorelement 3 auf das Lumineszenzkonversionselement 2 aufgebracht,
beispielsweise mittels des Pick-and-Place-Verfahrens. Aufgrund der
vorzugsweise festen Konsistenz des Diffusorelements 3 ist das
Aufbringen des Diffusorelements 3 auf das Lumineszenzkonversionselement 2 sehr
einfach und zuverlässig
möglich.
Vor dem Aufbringen des Diffusorelements 3 auf das Lumineszenzkonversionselement 2 wird
gegebenenfalls das Diffusorelement 3 auf seine individuellen
Eigenschaften überprüft. Es kann ferner
vorgesehen sein, eine Mehrzahl von Diffusorelementen 3 abhängig von
ihren jeweiligen individuellen Eigenschaften in Eigenschaftsgruppen
zu sortieren und in dem Schritt S9 die für den jeweiligen Halbleiterchip 1 und
das für
das jeweilige Lumineszenzkonversionselement 2 geeignete
Diffusorelement 3 aus einer der Eigenschaftsgruppen zu
wählen und
auf das Lumineszenzkonversionselement 2 aufzubringen.
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Alternativ
zu dem Zerteilen des Wafers in dem Schritt S8 vor dem Aufbringen
des Diffusorelements 3 kann auch vorgesehen sein, jeweils
ein Diffusorelement 3 auf jedes Lumineszenzkonversionselement 2 auf
dem Wafer aufzubringen, zum Beispiel mittels des Pick-and-Place-Verfahrens,
und den Wafer erst nach diesem Schritt in die Mehrzahl von strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelementen zu zerteilen. Dies entspricht im Wesentlichen
einem Vertauschen des Schritts S8 und des Schritts S9.
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Das
Verfahren endet in einem Schritt S10, der im Wesentlichen dem Schritt
S5 des ersten Verfahrens zum Herstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
entspricht.
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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.