DE102008005936A1 - Opto-electronic arrangement has opto-electronic semiconductor chip which generates or detects electromagnetic radiation in operation, where part of electromagnetic radiation enters through outer surface of body - Google Patents
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Abstract
Description
Es wird eine optoelektronische Anordnung angegeben.It an optoelectronic device is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optoelektronische Anordnung anzugeben, die verbesserte Alterungseigenschaften aufweist.A to be solved The object is to specify an optoelectronic device, which has improved aging properties.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst die optoelektronische Anordnung zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt oder detektiert. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip. Ferner kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen Fotodetektorchip handeln. Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um eine organische Leuchtdiode (OLED) handelt.At least an embodiment of the Optoelectronic device comprises the optoelectronic device at least one optoelectronic semiconductor chip, which is in operation generates or detects electromagnetic radiation. In the semiconductor chip For example, it is a luminescence diode chip such as a laser diode chip or a light-emitting diode chip. It can also be in the optoelectronic semiconductor chip around a photodetector chip act. About that It is also possible in that the optoelectronic semiconductor chip is an organic Light emitting diode (OLED) acts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst die Anordnung ferner einen Körper, welcher derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der vom optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb erzeugten oder detektierten elektromagnetischen Strahlung durch eine Außenfläche des Körpers tritt.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement, the arrangement further comprises a Body, which is arranged such that at least part of the optoelectronic Semiconductor chip in operation generated or detected electromagnetic Radiation through an outer surface of the body occurs.
Dabei ist es möglich, dass der Körper dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip nachgeordnet ist, derart, dass Körper und optoelektronischer Halbleiterchip beabstandet zueinander angeordnet sind. In diesem Fall kann es sich bei dem Körper beispielsweise um ein optisches Element wie eine optische Linse handeln.there Is it possible, that the body arranged downstream of the at least one optoelectronic semiconductor chip is, such that body and optoelectronic semiconductor chip spaced from each other are. In this case, the body may be, for example, a optical element act like an optical lens.
Darüber hinaus ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip zumindest stellenweise vom Körper umschlossen ist. Beispielsweise kann der Körper den optoelektronischen Halbleiterchip zumindest stellenweise umformen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Körper beispielsweise um einen Verguss, mit dem der optoelektronische Halbleiterchip vergossen ist.Furthermore Is it possible, that the optoelectronic semiconductor chip at least in places from the body is enclosed. For example, the body may be opto-electronic Semiconductor chip at least locally reshape. In this case acts it is the body for example, a potting, with which the optoelectronic semiconductor chip is shed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung enthält der Körper Silikon. Silikone zeichnen sich dadurch aus, dass sie bis zu einer Dauergebrauchstemperatur von zirka 180°C temperaturstabil sind. Damit sind Silikone lötstabil. Ferner sind Silikone gegenüber elektromagnetischer Strahlung aus dem blauen und/oder ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums selbst bei sehr hohen Intensitäten stabil. Das heißt, die Silikone werden durch die elektromagnetische Strahlung kaum oder gar nicht geschädigt.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement, the body contains silicone. Draw silicones characterized by being up to a continuous service temperature from about 180 ° C are temperature stable. This silicones are solder resistant. Further, silicones across from electromagnetic radiation from the blue and / or ultraviolet Range of the electromagnetic spectrum even at very high levels intensities stable. That is, the Silicones are hardly or by the electromagnetic radiation not at all damaged.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die Außenfläche des Körpers mit einer Schutzschicht bedeckt, die ein Siliziumoxid enthält. Die Außenfläche ist die den Körper begrenzende Oberfläche des Körpers. Die Schutzschicht bedeckt dabei die Außenfläche des Körpers zumindest stellenweise. Das heißt, sie ist zumindest auf bestimmte, vorgebbare Stellen der Außenfläche aufgebracht. "Zumindest stellenweise" bedeutet, dass im Extremfall die gesamte Außenfläche des Körpers mit der Schutzschicht bedeckt sein kann.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the outer surface of the body with a protective layer covered, which contains a silica. The outer surface is the body limiting surface of the body. The protective layer covers the outer surface of the body at least in places. This means, it is at least applied to specific, specifiable locations of the outer surface. "At least in places" means that in the Extreme case the entire outer surface of the body can be covered with the protective layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst die Anordnung zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt oder detektiert. Darüber hinaus umfasst die optoelektronische Anordnung einen Körper, welcher derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der vom optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb erzeugten oder detektierten elektromagnetischen Strahlung durch eine Außenfläche des Körpers tritt. Dabei enthält der Körper Silikon und auf die Außenfläche des Körpers ist zumindest stellenweise eine Schutzschicht aufgebracht, die ein Siliziumoxid enthält.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement, the arrangement comprises at least one Optoelectronic semiconductor chip, the electromagnetic in operation Radiation generated or detected. In addition, the optoelectronic includes Arranging a body, which is arranged such that at least part of the optoelectronic Semiconductor chip in operation generated or detected electromagnetic radiation through an outer surface of the body occurs. It contains the body Silicone and on the outer surface of the body is applied at least in places a protective layer, the one Contains silica.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung besteht der Körper im Wesentlichen aus Silikon. "Im Wesentlichen aus Silikon" ist dabei so zu verstehen, dass der Körper vollständig aus Silikon bestehen kann.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement, the body consists essentially of silicone. "Essentially off Silicone "is included to understand that the body Completely can be made of silicone.
Ferner ist es möglich, dass der Körper hauptsächlich aus Silikon besteht und Partikel eines anderen Materials oder anderer Materialien in den Körper eingebracht sind. Bei den Partikeln kann es sich beispielsweise um Partikel eines Lumineszenzkonversionsmaterials handeln, das geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs zu absorbieren und daraufhin elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs zu emittieren. Ferner kann es sich bei den Partikeln um Partikel eines Diffusormaterials handeln. Bei dem Diffusormaterial kann es sich beispielsweise um ein Titanoxid handeln. Elektromagnetische Strahlung wird an den Partikeln des Diffusormaterials gestreut, so dass sie ihre Richtung ändert. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass es sich bei den Partikeln um Partikel handelt, welche geeignet sind, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren.Further Is it possible, that the body mainly Made of silicone and particles of another material or other Materials introduced into the body are. For example, the particles may be particles act of a luminescence conversion material that is suitable to absorb electromagnetic radiation of a wavelength range and then electromagnetic radiation of another wavelength range to emit. Furthermore, the particles may be particles act of a diffuser material. With the diffuser material it can For example, be a titanium oxide. electromagnetic Radiation is scattered on the particles of the diffuser material, so she changes her direction. About that It is also possible that the particles are particles which are suitable are to absorb electromagnetic radiation.
Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln dann um Ruß-Partikel oder Farbpigmente handeln.For example The particles may then be soot particles or color pigments.
Insgesamt sind die Partikel geeignet, eine Strahlungseigenschaft wie Farbe, Intensität und/oder Richtung der vom optoelektronischen Halbleiterchip erzeugten oder zu detektierenden Strahlung zu verändern.Overall, the particles are suitable, a radiation property such as color, intensity and / or direction of the optoelectronic semiconductor chip to change generated or to be detected radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung enthält die Schutzschicht Siliziumdioxid. Vorzugsweise besteht die Schutzschicht aus Siliziumdioxid.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement contains the protective layer of silicon dioxide. Preferably, the protective layer consists of silicon dioxide.
Der
hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung liegt dabei unter
anderem die folgende Erkenntnis zugrunde:
Aufgrund der hohen
Kettenbeweglichkeit sind Silikone weitgehend diffusionsoffen für Gas und
Dämpfe. Beispielsweise
können
daher Wasserdampf und/oder Schadgase wie Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid
in das Silikonpolymer vordringen. Dadurch kann es zu Verfärbungen
des Körpers
und zur Beeinträchtigung
von weiteren Elementen der optoelektronischen Anordnung kommen.
Es hat sich gezeigt, dass eine Schutzschicht, die ein Siliziumoxid enthält, gut
zur Abschirmung des Körpers,
welcher Silikon enthält,
vor den beschriebenen schädigenden Einflüssen schützen kann.
Besonders gut eignet sich hier eine Schutzschicht, welche aus Siliziumdioxid besteht.The optoelectronic arrangement described here is based inter alia on the following finding:
Due to the high chain mobility, silicones are largely permeable to gas and vapors. For example, therefore, steam and / or noxious gases such as hydrogen sulfide and sulfur dioxide can penetrate into the silicone polymer. This can lead to discoloration of the body and the impairment of other elements of the optoelectronic device. It has been found that a protective layer containing a silicon oxide, good for shielding the body containing silicone, can protect against the described harmful effects. Particularly well suited here is a protective layer, which consists of silicon dioxide.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist die Schutzschicht eine Dicke auf, die geringer ist als die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die im Betrieb vom optoelektronischen Halbleiterchip emittiert oder detektiert wird. Die Schutzschicht weist dabei vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke auf. Unter einer "gleichmäßigen Dicke" ist dabei eine Dicke zu verstehen, welche um höchstens 10% um einen Mittelwert der Dicke schwankt.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement, the protective layer has a thickness which is less than the wavelength of the electromagnetic Radiation in operation by the optoelectronic semiconductor chip emitted or detected. The protective layer preferably has a uniform thickness on. Under a "uniform thickness" is a thickness to understand which at most 10% fluctuates around an average of the thickness.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung beträgt die Dicke der Schutzschicht höchstens 400 nm. In diesem Fall ist die Schutzschicht für elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig. Die Dicke der Schutzschicht kann dabei von wenigen Nanometern bis circa 400 nm betragen.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the thickness of the protective layer at the most 400 nm. In this case, the protective layer is for electromagnetic radiation from the visible wavelength range permeable. The thickness of the protective layer can be up to a few nanometers be about 400 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die Schutzschicht als Diffusionsbarriere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in den Körper vorgesehen. Das heißt, die Schutzschicht hemmt oder verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in den Körper.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the protective layer as a diffusion barrier provided against the ingress of moisture into the body. That is, the Protective layer inhibits or prevents the ingress of moisture in the body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die Schutzschicht als Diffusionsbarriere gegen das Eindringen von atmosphärischen Gasen in den Körper vorgesehen. Das bedeutet, die Schutzschicht hemmt oder verhindert das Eindringen von atmosphärischen Gasen in den Körper.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the protective layer as a diffusion barrier against the ingress of atmospheric Gases in the body intended. This means that the protective layer inhibits or prevents the penetration of atmospheric Gases in the body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die Schutzschicht als Diffusionsbarriere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und von atmosphärischen Gasen in den Körper vorgesehen. Das heißt, die Schutzschicht hindert oder hemmt das Eindringen von Feuchtigkeit und von atmosphärischen Gasen in den Körper.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the protective layer as a diffusion barrier against the ingress of moisture and atmospheric Gases in the body intended. This means, the protective layer prevents or inhibits the penetration of moisture and from atmospheric Gases in the body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung erhöht die Schutzschicht die thermische Beständigkeit des Körpers. Dies ist unter anderem dadurch erreicht, dass die Schutzschicht das Eindringen von Feuchtigkeit und von atmosphärischen Gasen in den Körper hemmt oder verhindert. Dadurch ist es möglich, dass der Körper auch bei hohen Temperaturen von mehr als 100°C stabil und mechanisch fest bleibt, seine Form beibehält und sich nicht verfärbt.At least an embodiment of the optoelectronic arrangement increases the protective layer the thermal resistance of the body. This Among other things, this is achieved by the protective layer penetrating of moisture and atmospheric Inhibits gases in the body or prevented. This makes it possible for the body as well stable and mechanically strong at high temperatures of more than 100 ° C remains, maintains its shape and not discolored.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die Schutzschicht mit einem Plasmaunterstützten Beschichtungsverfahren auf den Körper aufgebracht.At least an embodiment of the Optoelectronic device is the protective layer with a plasma assisted coating process on the body applied.
Beispielsweise kommt dabei die Plasma-unterstützte chemische Dampfphasenepitaxie (PECVD) zur Anwendung.For example comes the plasma-assisted chemical vapor phase epitaxy (PECVD) for use.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Schutzschicht ist die Anwendung eines atmosphärischen Plasmas unter Normaldruck. Hierbei wird ein Gasstrom aus einer Düse über einen Hochspannungsbogen mit Ionen aufgeladen, welche im Gasstrom auf die zu beschichtende Oberfläche eine SiO2 Schicht aus einem mitgeführten Precursor – zum Beispiel Hexametyldisiloxan – beziehungsweise dessen Spaltprodukten aufbauen.A another possibility for the production of the protective layer is the application of an atmospheric Plasmas under normal pressure. Here, a gas stream from a nozzle via a High-voltage arc charged with ions, which in the gas stream the surface to be coated an SiO 2 layer of an entrained precursor - for example Hexametyldisiloxane - or build up its fission products.
Die Schichtdicke der Schutzschicht kann über die Einwirkdauer des Plasmas, die Durchflussrate und/oder den Abstand zwischen Düse durch die das Gas strömt und zu beschichtender Oberfläche eingestellt werden.The Layer thickness of the protective layer can over the duration of action of the plasma, the flow rate and / or the distance between the nozzle the gas flows and surface to be coated become.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung handelt es sich bei dem Körper um einen Verguss, der den zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip stellenweise umformt. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip ist mit dem Körper vergossen. Stellenweise befindet sich der Körper in direktem Kontakt mit dem optoelektronischen Halbleiterchip.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is at the body to a potting, the at least one optoelectronic semiconductor chip partially formed. This means, the optoelectronic semiconductor chip is potted with the body. In places the body is in direct contact with the optoelectronic semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung handelt es sich bei dem Körper um ein optisches Element. Beispielsweise handelt es sich bei dem Körper um eine optische Linse, die zur Brechung elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Körper vorzugsweise beabstandet zum Halbleiterchip angeordnet, sodass sich Halbleiterchip und Körper nicht in direktem Kontakt zueinander befinden.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic arrangement, the body is an optical element. For example, the body is an optical lens intended to refract electromagnetic radiation. In this case, the body is preferably spaced from the semiconductor chip arranged so that the semiconductor chip and body are not in direct contact with each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist die gesamte frei zugängliche Außenfläche des Körpers mit der Schutzschicht bedeckt. "Frei zugänglich" sind dabei diejenigen Stellen der Außenfläche des Körpers, welche sich nicht in direktem Kontakt mit einem anderen Element wie beispielsweise dem optoelektronischen Halbleiterchip oder einer Gehäusewand befinden. Vorzugsweise ist die Schutzschicht dabei direkt auf die frei zugängliche Außenfläche des Körpers aufgebracht, sodass sich kein weiteres Material zwischen der Schutzschicht und dem Körper befindet. Handelt es sich bei dem Körper beispielsweise um ein optisches Element, das beabstandet zum optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet ist, ist vorzugsweise die gesamte Außenfläche des optischen Elements mit der Schutzschicht bedeckt. Das heißt, das optische Element ist in diesem Fall vollständig von der Schutzschicht umhüllt. Die Außenfläche des Körpers weist dann keinen Bereich auf, der nicht von der Schutzschicht bedeckt ist.At least an embodiment of the Optoelectronic arrangement is the entire freely accessible Outside surface of the body covered with the protective layer. "Free accessible "are those Make the outer surface of the body, which are not in direct contact with another element such as the optoelectronic semiconductor chip or a housing wall are located. Preferably, the protective layer is directly on the freely accessible Outside surface of the body Applied so that no further material between the protective layer and the body located. For example, if the body is one optical element which is spaced from the optoelectronic semiconductor chip is arranged, is preferably the entire outer surface of the optical element with covered by the protective layer. That is, the optical element is completely in this case enveloped by the protective layer. The outer surface of the Body points then no area that is not covered by the protective layer is.
Im Folgenden wird die hier beschriebene optoelektronische Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert:in the The following is the optoelectronic device described here based on embodiments and its associated Figures closer explains:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the embodiments and figures are the same or equivalent components respectively provided with the same reference numerals. The illustrated elements are not to scale to look at, rather Exaggerated individual elements for better understanding be.
Die
Der
Körper
Auf
die freiliegende Außenfläche
Die
optoelektronische Anordnung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass
Wasserdampf oder Schadgase wie Schwefelwasserstoff oder Schwefeldioxid
durch ein ungeschütztes
Silikonpolymer in das Innere der Leuchtdiode vordringen können. Diffundiert
beispielsweise Wasser in die Leuchtdiode, so kann dies zu Problemen
mit einer Kleberhaftung führen,
wenn die Leuchtdiode im Betrieb oder beim Löten der Leuchtdiode erwärmt wird.
Eindiffundierende, insbesondere schwefelhaltige Schadgase können zu einer
Schwarzfärbung
der Oberfläche
des Leiterrahmens
Die
aus Siliziumdioxid bestehende Schutzschicht
Die
Dicke der Schutzschicht
Im
Ausführungsbeispiel
der
Die
Beim
Anschlussträger
Die
Der
optoelektronische Halbleiterchip
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.The The invention is not by the description based on the embodiments limited. Much more For example, the invention includes every novel feature as well as every combination of features, in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments is.
Claims (11)
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