DE102007046348A1 - Radiation-emitting device with glass cover and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit mindestens einem LED-Chip (1), der auf einem Trägersubstrat (2) angeordnet ist, und eine strahlungsdurchlässige Glasabdeckung (3), die auf das Trägersubstrat (2) aufgebracht ist und die eine Kavität (6) aufweist, die geeignet ist, den mindestens einen LED-Chip (1) aufzunehmen. Die Glasabdeckung (3) ist in einem Abstand zum LED-Chip (1) angeordnet, so dass ein Zwischenraum (7) zwischen dem mindestens einen LED-Chip (1) und der Glasabdeckung (3) entsteht, der frei von fester und flüssiger Materie ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements.The invention relates to a component having at least one LED chip (1), which is arranged on a carrier substrate (2), and a radiation-transparent glass cover (3) which is applied to the carrier substrate (2) and which has a cavity (6) suitable for receiving the at least one LED chip (1). The glass cover (3) is arranged at a distance from the LED chip (1), so that a gap (7) between the at least one LED chip (1) and the glass cover (3) is formed, free of solid and liquid matter is. The invention further relates to a method for producing a radiation-emitting component.
Description
Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer Glasabdeckung gemäß Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß Patentanspruch 19.The The invention relates to a radiation-emitting component with a Glass cover according to claim 1. Further The invention relates to a method for producing such radiation-emitting component according to claim 19.
Strahlungsemittierende
Bauelemente mit einer Abdeckung sind beispielsweise aus der Druckschrift
Für viele Anwendungen reicht die Strahlungsintensität eines einzigen strahlungsemittierenden Diodenchips nicht aus, sondern es wird eine Mehrzahl von Chips benötigt. Die Montage mehrerer Chips in dem für die Massenfertigung vorgesehenen Grundkörper ist nicht üblich, nur schwer implementierbar und wegen der großen benötigten Chipfläche teuer. Die Abdeckungen der Grundkörper aus thermoplastischen Optiken werden meist einzeln auf den Grundkörper aufgebracht.For Many applications range from the radiation intensity of one single radiation-emitting diode chips not from, but it requires a plurality of chips. The assembly of several chips in the body intended for mass production is not common, difficult to implement and because of the large required chip area expensive. The covers of the base body made of thermoplastic optics are usually applied individually to the body.
Weiterhin
ist in der
Eine derartige Konversion des Lichts durch eine dünne Konversionsschicht direkt über dem Halbleiterkörper hat zur Folge, dass sich die Auskoppeleffizienz des Halbleiterkörpers durch die Konversionsschicht ändern kann und die Farborte Schwankungen aufweisen können.A such conversion of the light through a thin conversion layer directly over the semiconductor body has the consequence that is the coupling-out efficiency of the semiconductor body through the conversion layer can change and the color locations May have fluctuations.
Der "Farbort" definiert im Sinne der Erfindung die Zahlenwerte, die die Farbe des emittierten Lichts des Bauelements in der CIE-Normfarbtafel beschreiben.Of the "Color location" defined in the context of the invention, the numerical values, the the color of the emitted light of the device in the CIE standard color chart describe.
Zudem können auch aufgrund unterschiedlicher Weglängen der Strahlung Farbunterschiede über dem Abstrahlwinkel auftreten.moreover can also be due to different path lengths the radiation color differences over the beam angle occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein strahlungsemittierendes Bauelement mit verbesserter Leuchtdichte und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.Of the Invention is based on the object, a radiation-emitting A device with improved luminance and a method for its Specify production.
Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des Bauelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is by a radiation-emitting device with the Features of claim 1 and by a method for its preparation solved according to claim 19. advantageous Embodiments and preferred developments of the device are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das strahlungsemittierende Bauelement ein Trägersubstrat, mindestens einen auf diesem Trägersubstrat aufgebrachten LED-Chip und eine auf dem Trägersubstrat aufgebrachte strahlungsdurchlässige Glasabdeckung aufweist, die mindestens eine Kavität enthält, die geeignet ist, mindestens einen LED-Chip aufzunehmen. Dabei ist die Glasabdeckung in einem Abstand zum LED-Chip angeordnet, so dass ein Zwischenraum zwischen dem mindestens einen LED-Chip und der Glasabdeckung besteht, der frei von fester und flüssiger Materie ist.According to the invention provided that the radiation-emitting component is a carrier substrate, at least one applied to this carrier substrate LED chip and an applied on the carrier substrate radiation-transmissive Glass cover having at least one cavity, the is suitable to receive at least one LED chip. It is the Glass cover arranged at a distance to the LED chip, allowing a gap between the at least one LED chip and the Glass cover is made, which is free of solid and liquid Matter is.
Zu diesem Zweck ist die Kavität der Glasabdeckung so ausgebildet, das sie mindestens einen LED-Chip aufnimmt und einen Zwischenraum zwischen dem mindestens einen LED-Chip und der Glasabdeckung einschließt. Die Glasabdeckung hat demnach keinen direkten Kontakt zu dem LED-Chip.To For this purpose, the cavity of the glass cover is designed to that she takes at least one LED chip and a gap between the at least one LED chip and the glass cover. The glass cover therefore has no direct contact with the LED chip.
Dadurch, dass ein Zwischenraum zwischen dem LED-Chip und der Glasabdeckung vorhanden ist, der frei von fester und flüssiger Materie ist, wobei der Chip insbesondere keinen Verguss aufweist, verbessert sich die Leuchtdichte des Bauelements. Des Weiteren dient die Glasabdeckung als Schutz des LED-Chips vor Schädigungen, etwa aufgrund von Stößen.Thereby, that a gap between the LED chip and the glass cover is present, free of solid and liquid matter is, wherein the chip in particular has no potting, improved the luminance of the device. Furthermore, the glass cover is used as protection of the LED chip from damage, for example due of bumps.
Bevorzugt ist die Glasabdeckung derart auf dem Trägersubstrat angeordnet, dass sie zusammen mit diesen den mindestens einen LED-Chip umschließt. Mit anderen Worten umschließen das Trägersubstrat und die Glasabdeckung die Kavität, in der der mindestens eine LED-Chip angeordnet ist, vollständig.Prefers the glass cover is arranged on the carrier substrate in such a way, that together with these encloses the at least one LED chip. In other words, enclose the carrier substrate and the glass cover the cavity in which the at least an LED chip is arranged completely.
Die Glasabdeckung stellt bevorzugt ein einfach zusammenhängendes, einstückiges Bauteil dar. Bevorzugt ist die Glasabdeckung als separat hergestellter Körper ausgebildet, der an das Trägersubstrat angepasst ist.The Glass cover preferably represents a simply coherent, one-piece component dar. Preferred is the glass cover formed as a separately manufactured body, to the Carrier substrate is adjusted.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Zwischenraum zwischen der Glasabdeckung und dem LED-Chip Luft.At least an embodiment of the invention contains the gap between the glass cover and the LED chip air.
Mit Vorteil ergeben sich vorzugsweise bei unvergossenen LED-Chips, die auf einem Nitridverbindungshalbleiter basieren und an Luft angeordnet sind, um etwa 15 Prozent höhere Leuchtdichten als bei herkömmlichen, vergossenen LED-Chips, die auf einem Nitridverbindungshalbleiter basieren.With Advantage arise preferably in non-cast LED chips, the based on a nitride compound semiconductor and arranged in air, about 15 percent higher luminance than conventional, potted LED chips mounted on a nitride compound semiconductor based.
„Auf Nitridverbindungshalbleiter 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 einen 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."Based on nitride compound semiconductors" in the present context means that the active epitaxial layer sequence or at least one layer thereof comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1 nm N, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. In this case This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may comprise one or more dopants as well as additional constituents which do not substantially alter the characteristic physical properties of the Al n Ga m In 1-nm N material. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
Bei zumindest einer weiteren Ausgestaltung ist die Strahlungsaustrittsseite des mindestens einen LED-Chips der Glasabdeckung zugewandt. Somit erfolgt die Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung bei dem Bauelement vorzugsweise im Wesentlichen durch die Glasabdeckung ("top-emitter"). Das Trägersubstrat braucht daher nicht transparent oder teiltransparent zu sein, womit sich vorzugsweise eine größere Materialauswahl für das Trägersubstrat ergibt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Trägersubstrat um ein Substrat, das bevorzugt Keramik, Silizium oder Epoxidharz aufweist. Eine verbesserte Temperaturbeständigkeit kann durch Füllstoffe wie beispielsweise Glasfasern erzielt werden.at at least one further embodiment is the radiation exit side the at least one LED chip facing the glass cover. Consequently takes place the coupling of the electromagnetic radiation in the Component preferably substantially through the glass cover ( "Top-emitter"). The carrier substrate therefore does not need to be transparent or semi-transparent, which is preferably a gives greater choice of material for the carrier substrate. For example, the carrier substrate is um a substrate which preferably comprises ceramic, silicon or epoxy resin. Improved temperature resistance can be achieved by fillers such as glass fibers can be achieved.
Vorzugsweise ist auf mindestens einer Hauptfläche der Glasabdeckung eine Konversionsschicht aufgebracht, die mindestens einen Konversionsstoff aufweist, der zumindest einen Teil einer von dem LED-Chip ausgesandten Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umwandelt, wobei sich zumindest ein Teil der Sekundärstrahlung und ein Teil der unkonvertierten Primärstrahlung zu einer Mischstrahlung überlagern. Besonders bevorzugt ist die Konversionsschicht auf einer Hauptfläche der Kavität der Glasabdeckung aufgebracht. Dabei kann die Konversionsschicht auf einer Hauptfläche der Kavität der Glasabdeckung aufgebracht sein, die von dem LED-Chip abgewandt oder dem LED-Chip zugewandt ist.Preferably is on at least one major surface of the glass cover applied a conversion layer, the at least one conversion substance comprising at least a portion of one of the LED chip emitted Converting primary radiation into secondary radiation, wherein at least a part of the secondary radiation and overlay a part of the unconverted primary radiation to a mixed radiation. Particularly preferably, the conversion layer is on a main surface applied to the cavity of the glass cover. In this case, the conversion layer on a major surface of the cavity of the glass cover be applied, which faces away from the LED chip or the LED chip is facing.
Das hat den Vorteil, dass sich die Auskoppeleigenschaften des LED-Chips geringer verändern als bei LED-Chips, die direkt mit einer Konversionsschicht überzogen sind. Unvergossene LED-Chips weisen eine höhere Auskoppeleffizienz auf als LED-Chips, die direkt mit der Konversionsschicht überzogen sind. Dadurch können sich um etwa 10 Prozent höhere Leuchtdichten ergeben.The has the advantage that the decoupling properties of the LED chip less change than with LED chips directly with a Conversion layer are coated. Show unmilled LED chips a higher decoupling efficiency than LED chips directly coated with the conversion layer. Thereby can result in about 10 percent higher luminance.
Alternativ kann der Konversionsstoff, der zumindest einen Teil einer von dem LED-Chip ausgesandten Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umwandelt, wobei sich zumindest ein Teil der Sekundärstrahlung und ein Teil der unkonvertierten Primärstrahlung zu einer Mischstrahlung überlagern, direkt in die Glasabdeckung eingebracht ein. Es ist besonders vorteilhaft, den Konversionsstoff in die Glasabdeckung einzubringen, da so nicht nur eine erhöhte, sondern auch eine besonders homogene Abstrahlcharakteristik erzielt werden kann.alternative For example, the conversion substance that is at least part of one of the LED chip emits emitted primary radiation into a secondary radiation, wherein at least a part of the secondary radiation and overlay a part of the unconverted primary radiation to a mixed radiation, inserted directly into the glass cover. It is particularly advantageous to introduce the conversion substance into the glass cover, since so not only an elevated, but also a particularly homogeneous Radiation characteristic can be achieved.
Bei zumindest einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein weiterer Konversionsstoff, der in mindestens einer Konversionsschicht enthalten ist, auf einer Hauptfläche der Glasabdeckung aufgebracht. Dabei wandelt der mindestens eine weitere Konversionsstoff die von dem LED-Chip ausgesandte Primärstrahlung in eine weitere Sekundärstrahlung um, so dass das Bauelement Mischstrahlung, bestehend aus Primärstrahlung, Sekundärstrahlung des ersten Konversionsstoffes, der sich direkt in der Glasabdeckung oder in einer Konversionsschicht auf einer Hauptfläche der Glasabdeckung befindet, und Sekundärstrahlung der weiteren Konversionsschicht oder weiteren Konversionsschichten aussendet. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, vielfältige Farbmischungen und Farborte zu erzeugen.at at least one advantageous development of the invention is at least another conversion substance that is present in at least one conversion layer is contained on a main surface of the glass cover applied. It converts at least one other conversion substance the emitted from the LED chip primary radiation in a further secondary radiation around, so that the component mixed radiation, consisting of primary radiation, secondary radiation of the first conversion substance, located directly in the glass cover or in a conversion layer on a main surface the glass cover is located, and secondary radiation of the further conversion layer or other conversion layers. This makes it advantageous possible, diverse color mixtures and color locations to create.
Ist eine erste Konversionsschicht auf einer Hauptfläche der Glasabdeckung aufgebracht, kann die weitere Konversionsschicht bzw. Konversionsschichten auf einer weiteren Hauptfläche der Glasabdeckung und/oder direkt auf der ersten Konversionsschicht aufgebracht sein.is a first conversion layer on a major surface of Applied glass cover, the further conversion layer or Conversion layers on another main surface of the Glass cover and / or directly on the first conversion layer be upset.
Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass der oder die Wellenlängenbereiche der Sekundärstrahlung der ersten und/oder weiteren Konversionsstoffe im Wesentlichen größere Wellenlängen aufweisen als der Wellenlängenbereich der Primärstrahlung.at The invention provides that the one or more wavelength ranges the secondary radiation of the first and / or further conversion substances in Have substantially larger wavelengths than the wavelength range of the primary radiation.
Vorzugsweise sind Konversionsstoff bzw. Konversionsstoffe und LED-Chip so aufeinander abgestimmt, dass die Farben des Primärlichts und zumindest eines Teils des Sekundärlichts zueinander komplementär sind. Durch additive Farbmischung wird der Eindruck weißen Lichts hervorgerufen.Preferably are conversion substance or conversion substances and LED chip to each other matched that the colors of the primary light and at least a part of the secondary light complementary to each other are. Additive color mixing turns the impression white Light evoked.
Vorzugsweise weist die erste und/oder weitere Konversionsschicht auf der Glasabdeckung eine konstante Dicke auf. Dadurch ergibt sich eine vereinheitlichte Weglänge der Strahlung innerhalb der Konversionsschicht. Dies führt vorteilhafterweise zu einer Homogenisierung des Farbeindruckes des strahlungsemittierenden Bauelements.Preferably has the first and / or further conversion layer on the glass cover a constant thickness. This results in a unified Path length of the radiation within the conversion layer. This advantageously leads to a homogenization the color impression of the radiation-emitting component.
Besonders bevorzugt ist der jeweilige Konversionsstoff im Wesentlichen homogen in der ersten und/oder weiteren Konversionsschicht und/oder in der Glasabdeckung verteilt. Eine im Wesentlichen homogene Verteilung des Konversionsstoffes führt vorteilhafterweise in der Regel zu einer sehr homogenen Abstrahlcharakteristik und zu einem sehr homogenen Farbeindruck des strahlungsemittierenden Bauelementes. Der Ausdruck „im Wesentlichen homogen" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Partikel des Konversionsstoffs so gleichmäßig in der jeweiligen Konversionsschicht und/oder der Glasabdeckung verteilt sind, wie es im Rahmen der technischen Machbarkeit möglich und sinnvoll ist.Particularly preferably, the respective conversion substance is substantially homogeneously distributed in the first and / or further conversion layer and / or in the glass cover. A substantially homogeneous distribution of the conversion substance advantageously leads, as a rule, to a very homogeneous one NEN emission characteristic and a very homogeneous color impression of the radiation-emitting component. The term "substantially homogeneous" in the present context means that the particles of the conversion substance are distributed so uniformly in the respective conversion layer and / or the glass cover, as is possible and useful within the scope of technical feasibility.
Bei zumindest einer bevorzugten Ausgestaltung überdeckt die Glasabdeckung das Trägersubstrat in Draufsicht auf das Trägersubstrat vollständig. Besonders bevorzugt sind das Trägersubstrat und die Glasabdeckung in Draufsicht auf das Substrat bündig zueinander angeordnet. Das heißt, das Trägersubstrat und die Glasabdeckung haben in Draufsicht auf die Haupterstreckungsebene die gleiche Ausdehnung und sind deckungsgleich.at at least one preferred embodiment covers the Glass cover the carrier substrate in plan view of the Carrier substrate completely. Especially preferred the carrier substrate and the glass cover are in plan view arranged flush with each other on the substrate. This means, the carrier substrate and the glass cover have in plan view on the main extension level the same extent and are congruent.
Bevorzugt weist die Glasabdeckung eine Dicke zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 500 μm auf.Prefers the glass cover has a thickness between inclusive 50 μm and including 500 μm.
Bevorzugt enthält das Trägersubstrat Keramik, Silizium oder FR4. Besonders bevorzugt enthält die Glasabdeckung ein Borosilikatglas, beispielsweise Pyrex, und das Trägersubstrat Silizium.Prefers contains the carrier substrate ceramic, silicon or FR4. Particularly preferably, the glass cover contains a Borosilicate glass, for example Pyrex, and the carrier substrate Silicon.
Das Trägersubstrat weist bevorzugt eine Reflektorschicht für die von dem LED-Chip im Betrieb ausgesandte Primärstrahlung mit einem möglichst hohen Reflexionskoeffizienten (ggf. durch geeignete Beschichtung der dem LED-Chip zugewandten Hauptfläche des Trägersubstrats) auf, so dass die Primärstrahlung des LED-Chips in Richtung der Glasabdeckung reflektiert wird.The Carrier substrate preferably has a reflector layer for the primary radiation emitted by the LED chip during operation with the highest possible reflection coefficient (possibly by suitable coating of the LED chip facing the main surface the carrier substrate), so that the primary radiation of the LED chip is reflected toward the glass cover.
Besonders bevorzugt weist der LED-Chip eine metallische Schicht mit guten Reflexionseigenschaften für die von dem LED-Chip emittierte Strahlung auf.Especially Preferably, the LED chip has a metallic layer with good Reflective properties for the emitted from the LED chip Radiation on.
Vorzugsweise liegt bei der Erfindung die Wellenlänge der von dem LED-Chip emittierten Strahlung im blauen Spektralbereich. Hierfür eignen sich insbesondere LED-Chips auf der Basis von Nitridverbindungshalbleitern. Unter Nitridverbindungshalbleitern sind insbesondere Halbleiter zu verstehen, die eine Nitridverbindung von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente wie beispielsweise GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN oder AlInGaN enthalten.Preferably In the invention, the wavelength of the LED chip emitted radiation in the blue spectral range. Therefor In particular, LED chips based on nitride compound semiconductors are suitable. Among nitride compound semiconductors are in particular semiconductors to understand a nitride compound of elements of the third Main group of the Periodic Table of the chemical elements such as GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN or AlInGaN.
Die aktive Schichtenfolge des LED-Chips umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf oder besonders bevorzugt eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur beinhaltet hierbei keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit u. a. Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.The active layer sequence of the LED chip preferably comprises a pn junction, a double heterostructure, a single-quantum well or especially prefers a multiple quantum well structure (MQW) for radiation generation. The term quantum well structure hereby contains no information about the dimensionality of quantization. It thus includes u. a. Quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die sich vor allem zur Erzeugung von mischfarbigem Licht eignet, liegt die Sekundärstrahlung des Konversionsstoffes der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht und/oder des Konversionsstoffes in der Glasabdeckung im gelben oder roten Spektralbereich. Auf diese Weise wird ein strahlungsemittierendes Bauelement erzielt, das Mischstrahlung mit einem Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aussendet.at a preferred embodiment of the invention, especially is suitable for the production of mixed-colored light, the secondary radiation of the Conversion of the first and / or second conversion layer and / or the conversion substance in the glass cover in the yellow or red spectral range. In this way, a radiation-emitting Component achieves the mixed radiation with a color spot in white Area of the CIE standard color chart.
Der LED-Chip ist mit besonderem Vorteil ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip. Als Dünnfilm-Leuchtdiodenchip wird im Rahmen der Anmeldung ein LED-Chip angesehen, während dessen Herstellung das Aufwachssubstrat, auf dem eine Schichtenfolge für den LED-Chip, beispielsweise epitaktisch, aufgewachsen wurde, gedünnt oder, insbesondere vollständig, abgelöst ist.Of the LED chip is particularly advantageous a thin-film LED chip. As a thin-film LED chip is in the context of the application viewed an LED chip during its manufacture the Growth substrate on which a layer sequence for the LED chip, for example, epitaxially grown, thinned or, in particular, completely detached.
Ein
Grundprinzip eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ist beispielsweise
in
Bevorzugt ist auf der dem LED-Chip zugewandten Hauptfläche der Glasabdeckung eine Antireflektionsschicht aufgebracht. Besonders bevorzugt ist zusätzlich auf der abgewandten Hauptfläche der Glasabdeckung eine weitere Antireflektionsschicht aufgebracht. Dadurch verbessert sich die Leuchtdichte des Bauelements weiter vorteilhaft.Prefers is on the LED chip facing the main surface of the glass cover applied an anti-reflection layer. Particularly preferred additionally on the opposite main surface of the glass cover applied a further anti-reflection layer. This improves the luminance of the device further advantageous.
Mittels einer zwischen dem Trägersubstrat und einem Randbereich der Glasabdeckung angeordneten Lot- oder Klebschicht ist die Glasabdeckung zweckmäßigerweise mechanisch stabil mit dem Trägersubstrat verbunden. Vorzugsweise ist die Lot- oder Klebschicht im Wesentlichen undurchlässig für Wasser und Sauerstoff bzw. weitere oxidierende Stoffe. Beispielsweise wird eine Klebschicht auf Basis von Epoxidharz verwendet.through one between the carrier substrate and an edge region the glass cover arranged solder or adhesive layer is the glass cover expediently mechanically stable with the carrier substrate connected. Preferably, the solder or adhesive layer is substantially impermeable to water and oxygen or more oxidizing substances. For example, an adhesive layer based on used by epoxy resin.
Bei zumindest einer weiteren Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von LED-Chips auf dem Trägersubstrat aufgebracht. Dabei kann die Glasabdeckung genau eine Kavität aufweisen, so dass das Trägersubstrat und die Glasabdeckung genau einen Zwischenraum vollständig umschließen, in dem die Mehrzahl von LED-Chips angeordnet ist. Alternativ kann die Glasabdeckung eine Mehrzahl von Kavitäten aufweisen, wobei jede Kavität zur Aufnahme jeweils eines LED-Chips ausgebildet ist. Somit umschließen das Trägersubstrat und die Glasabdeckung eine Mehrzahl von Zwischenräumen vollständig, in dem jeweils genau ein LED-Chip angeordnet ist. Dabei ist die Glasabdeckung als zusammenhängende, einstückige Abdeckung ausgebildet.In at least one further embodiment, a plurality of LED chips is applied to the carrier substrate. In this case, the glass cover may have exactly one cavity, so that the carrier substrate and the glass cover exactly enclose a gap in which the plurality of LED chips is arranged. Alternatively, the glass cover may have a plurality of cavities, each cavity being designed to receive one LED chip each. Thus, the support substrate and the glass cover completely enclose a plurality of gaps dig, in each of which exactly one LED chip is arranged. The glass cover is formed as a continuous, one-piece cover.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen eines Trägersubstrats;
- b) Aufbringen mindestens eines LED-Chips auf dem Trägersubstrat;
- c) Elektrische Kontaktierung des mindestens einen LED-Chips mit Anschlussstellen des Trägersubstrats;
- d) Herstellen einer Glasabdeckung und Umformen der Glasabdeckung durch Tiefziehen, so dass die Glasabdeckung mindestens eine Kavität zur Aufnahme des mindestens einen LED-Chips aufweist;
- e) Aufbringen der Glasabdeckung auf das Trägersubstrat mittels einer Lot- oder Klebschicht.
- a) providing a carrier substrate;
- b) applying at least one LED chip on the carrier substrate;
- c) electrical contacting of the at least one LED chip with connection points of the carrier substrate;
- d) producing a glass cover and forming the glass cover by deep drawing, so that the glass cover has at least one cavity for receiving the at least one LED chip;
- e) applying the glass cover to the carrier substrate by means of a solder or adhesive layer.
Das Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise, ein strahlungsemittierendes Bauelement mit verbesserter Leuchtdichte und ein für die Herstellung in Großserie geeignetes strahlungsemittierendes Bauelement mit einer separat hergestellten Glasabdeckung bereitzustellen.The Method advantageously allows a radiation-emitting Component with improved luminance and a for the Production in large series suitable radiation-emitting To provide a component with a separately manufactured glass cover.
Das Substrat liegt zweckmäßigerweise in Form einer Platte vor. Vorzugsweise wird eine erste Elektrode auf dem Substrat abgeschieden. Bei der Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen mit dem Verfahren wird eine erste Elektrodenschicht strukturiert abgeschieden oder ganzflächig abgeschieden und nach dem Abscheiden zu einzelnen ersten Elektroden strukturiert.The Substrate is suitably in the form of a Plate in front. Preferably, a first electrode is deposited on the substrate deposited. In the manufacture of a plurality of components The method is used to pattern a first electrode layer deposited or deposited over the entire surface and after the Deposition to individual first electrodes structured.
Auf der ersten Elektrode wird ein LED-Chip aufgebracht. Verfahren zur Montage von LED-Chips auf einem mit ersten Kontaktanschlüssen versehenen Trägersubstrat sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.On the first electrode is applied an LED chip. Procedure for Mounting of LED chips on one with first contact connections provided carrier substrate are known in the art and are therefore not explained in detail at this point.
Zur weiteren Kontaktierung der LED-Chips sind vorzugsweise elektrische Leiterbahnen auf der Platte abgeschieden. Diese werden mit der Anschlussstelle des LED-Chips mittels eines Bonddrahtes oder mittels einer elektrisch leitenden Schicht, die entlang einer Seitenfläche des LED-Chips von der Anschlussstelle des LED-Chips zu den auf dem Trägersubstrat abgeschiedenen Leiterbahnen abgeschieden ist, verbunden. Auch diese Verfahren zur elektrischen Kontaktierung der LED-Chips sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.to further contacting of the LED chips are preferably electrical Conductor tracks deposited on the board. These will be with the connection point of the LED chip by means of a bonding wire or by means of an electric conductive layer, which runs along a side surface of the LED chip from the junction of the LED chip to those on the carrier substrate deposited conductor tracks is deposited connected. These too Methods for electrical contacting of the LED chips are those skilled in the art known and are therefore not closer to this point explained.
Zur Abdeckung des Trägersubstrats und der darauf montierten LED-Chips wird eine separat hergestellte, zusammenhängende Glasabdeckung, die bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 500 μm aufweist, hergestellt. Zur Herstellung der Kavität, die geeignet ist, mindestens einen LED-Chip aufzunehmen, wird die Glasplatte mittels Tiefziehen umgeformt.to Cover of the carrier substrate and the mounted thereon LED chips become a separately manufactured, coherent one Glass cover, which preferably has a thickness between inclusive 50 μm and including 500 μm, produced. To make the cavity suitable is to record at least one LED chip, the glass plate by means of Thermoforming formed.
Anschließend wird die Glasabdeckung auf das Trägersubstrat aufgebracht. Bevorzugt überdeckt die Glasabdeckung die dem LED-Chip zugewandte Seite des Trägersubstrats dabei vollständig.Subsequently the glass cover is applied to the carrier substrate. Preferably, the glass cover covers the LED chip facing side of the carrier substrate while completely.
Auf der dem LED-Chip zugewandten Fläche oder/und der von dem LED-Chip abgewandten Fläche der Glasabdeckung kann, insbesondere im Bereich der Kavität, mindestens eine Konversionsschicht aufgebracht werden. Alternativ kann die Konversionsschicht oder die Konversionsschichten auf das Glas aufgedampft oder der Konversionsstoff in das Glas eingeschmolzen werden. Besonders bevorzugt wird auf der dem mindestens einen LED-Chip zugewandten und/oder abgewandten Fläche der Glasabdeckung mindestens eine Antireflektionsschicht aufgebracht.On the LED chip facing surface and / or the of the LED chip facing surface of the glass cover can, in particular in the area of the cavity, at least one conversion layer be applied. Alternatively, the conversion layer or the conversion layers evaporated on the glass or the conversion substance melted into the glass. Particular preference is given to the at least one LED chip facing and / or facing away Surface of the glass cover at least one antireflection layer applied.
Bei zumindest einer weiteren Ausgestaltungsform wird eine Mehrzahl von LED-Chips auf das Trägersubstrat aufgebracht und eine zusammenhängend hergestellte Glasabdeckung über der Mehrzahl von LED-Chips aufgebracht, wobei die Glasabdeckung eine Mehrzahl von Kavitäten zur Aufnahme jeweils eines LED-Chips aufweist. Bevorzugt stellt die Glasabdeckung ein einfach zusammenhängendes, einstückiges Gebilde dar. Besonders bevorzugt überdeckt die Glasabdeckung die den LED-Chips zugewandte Seite des Trägersubstrats dabei vollständig.at at least one further embodiment is a plurality of LED chips applied to the carrier substrate and a coherent manufactured glass cover over the plurality of LED chips applied, wherein the glass cover a plurality of cavities for receiving each of an LED chip. Prefers the glass cover a simply coherent, one-piece Structure dar. Particularly preferably covers the glass cover the LED chips facing side of the carrier substrate completely.
Bei der Herstellung des Bauelements mit einer Mehrzahl von LED-Chips kann vorzugsweise auf mindestens eine Fläche der Glasabdeckung, insbesondere im Bereich der Kavität, mindestens eine Konversionsschicht aufgebracht werden. Alternativ kann die Konversionsschicht oder die Konversionsschichten auf das Glas aufgedampft oder der Konversionsstoff in das Glas eingeschmolzen werden. Besonders bevorzugt wird auf mindestens eine Fläche der Glasabdeckung mindestens eine Antireflektionsschicht aufgebracht.at the manufacture of the device with a plurality of LED chips may preferably be applied to at least one surface of the glass cover, in particular in the region of the cavity, at least one conversion layer be applied. Alternatively, the conversion layer or the conversion layers evaporated on the glass or the conversion substance melted into the glass. Particular preference is given to at least one surface of the glass cover at least one Antireflection layer applied.
Das hat den Vorteil, dass bei der Herstellung des Bauelements mit einer Mehrzahl von LED-Chips mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genau eine zusammenhängend und separat hergestellte, einstückige Glasabdeckung antireflektionsbeschichtet wird, und sich so die Produktionszeit und Produktionskosten erniedrigen.The has the advantage that in the manufacture of the device with a Plurality of LED chips with the invention Process exactly one coherent and separately produced, one-piece glass cover is antireflection coated, and thus reduce production time and production costs.
Die Verbindung des Trägersubstrats mit der Glasabdeckung erfolgt bevorzugt mittels einer Klebschicht, die auf das Substrat und/oder die Glasabdeckung, bevorzugt in Form einer Kleberaupe, stellenweise aufgebracht wird. Bei der Klebschicht handelt es sich bevorzugt um einen thermisch härtbaren Klebstoff, beispielsweise auf Basis eines Epoxidharzes. Das Aushärten erfolgt beispielsweise durch Erwärmen und/oder durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um Laserstrahlung. Die elektromagnetische Strahlung wird vorzugsweise fokussiert und/oder stellenweise abgeschattet, so dass bevorzugt im Wesentlichen nur die mit Klebstoff bedeckten Stellen des Trägersubstrats und/oder der Glasabdeckung bestrahlt werden.The connection of the carrier substrate with the glass cover is preferably carried out by means of an adhesive layer, which on the substrate and / or the glass cover, preferably in the form of a bead of adhesive wise applied. The adhesive layer is preferably a thermally curable adhesive, for example based on an epoxy resin. The curing takes place for example by heating and / or by irradiation with electromagnetic radiation, in particular in the infrared and / or ultraviolet spectral range. The electromagnetic radiation is particularly preferably laser radiation. The electromagnetic radiation is preferably focused and / or shadowed in places, so that preferably substantially only the adhesive-covered areas of the carrier substrate and / or the glass cover are irradiated.
Aufgrund der Materialkombination des strahlungsemittierenden Bauelements sind nur die Konversionsschicht, die bevorzugt Silikon enthält, und das Verbindungsmaterial, das bevorzugt einen Kleber, ein Lot oder Glaslot enthält, temperaturbegrenzend. Die Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements kann somit bei Temperaturen bis zu 180°C erfolgen.by virtue of the material combination of the radiation-emitting component are only the conversion layer, which preferably contains silicone, and the bonding material, preferably an adhesive, a solder or glass solder, temperature limiting. The production of the radiation-emitting component can thus at temperatures up to 180 ° C take place.
Bei zumindest einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Verbund, der das Trägersubstrat, die Mehrzahl von LED-Chips und die einstückige Glasabdeckung umfasst, mittels Schnitten zu einzelnen strahlungsemittierenden Bauelementen vereinzelt, die sowohl das Trägersubstrat als auch die einstückige Glasabdeckung durchtrennen. Die Schnitte können zugleich auch die erste Elektrodenschicht zu einzelnen ersten Elektroden strukturieren. Das Verfahren ermöglicht damit vorteilhafterweise eine einfache Vereinzelung des Verbundes zu einzelnen Bauelementen mittels geradliniger Schnitte.at At least one preferred embodiment of the composite, the the carrier substrate, the plurality of LED chips and the integral glass cover includes, by means of cuts too individual radiation-emitting components isolated, both the carrier substrate as well as the one-piece glass cover cut. The cuts can also be the first Structure the electrode layer to individual first electrodes. The method thus advantageously allows a simple separation of the composite to individual components by means straight cuts.
Alternativ kann die Glasabdeckung, die bevorzugt auf mindestens einer Fläche oder in der Glasplatte mindestens einen Konversionsstoff aufweist, vor Aufbringen auf das mit einer Mehrzahl von LED-Chips bestückte Trägersubstrat vereinzelt werden. Vorzugsweise werden anschließend die Abstrahlcharakteristiken des mindestens einen aufgebrachten Konversionsstoffs oder Konversionsstoffe der vereinzelten Glasabdeckungen und die Abstrahlcharakteristiken der einzelnen, auf dem Trägersubstrat montierten LED-Chips separat vermessen. Anschließend werden die vereinzelten Glasabdeckungen mit den auf dem Trägersubstrat montierten LED-Chips in einem Sortierverfahren derart kombiniert, dass eine gewünschte Farbortsteuerung erfolgt und über den LED-Chips montiert.alternative can use the glass cover, which is preferred on at least one surface or at least one conversion substance in the glass plate, prior to application to the populated with a plurality of LED chips Carrier substrate are separated. Preferably, subsequently the emission characteristics of the at least one applied Conversion substance or conversion substances of the individual glass covers and the radiation characteristics of the individual, on the carrier substrate measure mounted LED chips separately. Then be the scattered glass covers with those on the carrier substrate assembled LED chips combined in a sorting process such that a desired color coordinates control takes place and over mounted on the LED chips.
Die gezielte Kombination der einzelnen LED-Chips mit den vereinzelten Glasabdeckungen, die mindestens eine Konversionsschicht enthalten, hat den Vorteil, dass ein gewünschter Farbort des strahlungsemittierenden Bauelements eingestellt werden kann. Dadurch ermöglich sich eine weitgehend reproduzierbare Bauelementcharakteristik.The Targeted combination of the individual LED chips with the isolated ones Glass covers containing at least one conversion layer has the advantage that a desired color locus of the radiation-emitting Component can be adjusted. This allows itself a largely reproducible component characteristic.
Weitere
Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Zweckmäßigkeiten
des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung
mit den
Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen.Same or equivalent components are each denoted by the same reference numerals Mistake. The illustrated components as well as the size ratios the constituents are not necessarily to scale to watch.
Bei
dem in
Das
Trägersubstrat
Das
Trägersubstrat
Mittels
einer zwischen dem Trägersubstrat
Beispielsweise wird eine Klebschicht auf Basis von Epoxidharz verwendet.For example an adhesive layer based on epoxy resin is used.
Vorzugsweise überdeckt
die Glasabdeckung
Die
Glasabdeckung
Bevorzugt
ist die Glasabdeckung
Die
Glasabdeckung
LED-Chips
Die
Strahlungsaustrittsseiten der LED-Chips
Auf
den Hauptflächen
Das
hat den Vorteil, dass sich die Auskoppeleigenschaften der LED-Chips
Alternativ
kann der Konversionsstoff
Die
Konversionsschichten
Vorzugsweise
ist der Konversionsstoff jeweils homogen in den Konversionsschichten
Auf
der den LED-Chips
Das
Trägersubstrat
Die
LED-Chips
Bei
dem in
Gemäß dem
in
Eine
Hauptfläche des Trägersubstrats
Nachfolgend
wird, wie in
Nachfolgend
wird eine Glasabdeckung
Nachfolgend
wird die Glasabdeckung
LED-Chips
Die
Glasabdeckung
Nachfolgend
wird der Klebstoff
Das
Aushärten des Klebstoffs
Zusätzlich
können auf der den LED-Chips
Nachfolgend
werden die LED-Chips mittels Schnitten durch die Glasabdeckung
Alternativ
kann die Glasabdeckung
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these. Rather, the invention comprises each new feature as well as any combination of features, which in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly in the patent claims or embodiments is specified.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Effective date: 20140401 |