DE102010006072A1 - Optoelectronic semiconductor device and use of an optoelectronic semiconductor device in a motor vehicle headlamp - Google Patents

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) weist dieses einen Träger (2) und mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip (3) auf. Der Halbleiterchip (3) basiert auf einem anorganischen Halbleitermaterial. Ferner beinhaltet das Halbleiterbauteil (1) eine strahlungsdurchlässige Abdeckung (4), die ein Glas umfasst oder aus einem Glas besteht. Über ein Verbindungsmittel (5), das den Halbleiterchip (3) rahmenartig umgibt, ist die Abdeckung (4) mechanisch mit dem Träger (2) verbunden. Das Verbindungsmittel (5) umfasst hierbei ein Glas, ein Glaslot, ein Wasserglas und/oder einen Wasserglaskleber oder besteht aus einem oder aus mehreren der genannten Stoffe.In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component (1), the latter has a carrier (2) and at least one optoelectronic semiconductor chip (3). The semiconductor chip (3) is based on an inorganic semiconductor material. The semiconductor component (1) also contains a radiation-permeable cover (4) which comprises a glass or consists of a glass. The cover (4) is mechanically connected to the carrier (2) via a connecting means (5) which surrounds the semiconductor chip (3) like a frame. The connecting means (5) here comprises a glass, a glass solder, a water glass and / or a water glass adhesive or consists of one or more of the substances mentioned.

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird die Verwendung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauteils in einem Kfz-Scheinwerfer angegeben.An optoelectronic semiconductor component is specified. In addition, the use of such an optoelectronic semiconductor device is specified in a motor vehicle headlight.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie einen Kfz-Scheinwerfer mit einem solchen Halbleiterbauteil anzugeben, wobei das Halbleiterbauteil gegen Umwelteinflüsse geschützt ist.An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor component and a motor vehicle headlamp with such a semiconductor device, wherein the semiconductor device is protected against environmental influences.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses einen Träger. Der Träger umfasst oder besteht bevorzugt aus einer oder aus mehreren Keramiken. Ebenso ist es möglich, dass es sich bei dem Träger um eine Leiterplatte, mit oder basierend auf zumindest einem Metall, einem Epoxid, einem Silikon und/oder einem Glas handelt.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, this comprises a carrier. The carrier preferably comprises or consists of one or more ceramics. It is also possible that the support is a printed circuit board, with or based on at least one metal, an epoxy, a silicone and / or a glass.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, der an einer Trägeroberseite des Trägers angebracht ist. Der Halbleiterchip basiert auf einem anorganischen Halbleitermaterial, zum Beispiel auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial wie GaN, GaP oder GaAs. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um eine Laserdiode oder um eine Leuchtdiode, kurz LED.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the latter comprises at least one optoelectronic semiconductor chip which is attached to a carrier top side of the carrier. The semiconductor chip is based on an inorganic semiconductor material, for example on a III / V compound semiconductor material such as GaN, GaP or GaAs. The semiconductor chip is, for example, a laser diode or a light emitting diode, in short LED.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils beinhaltet dieses eine Abdeckung, die ein Glas umfasst oder aus wenigstens einem Glas besteht. Die Abdeckung ist durchlässig für zumindest einen Teil einer von dem Halbleiterchip im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugten elektromagnetischen Strahlung.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, this includes a cover which comprises a glass or consists of at least one glass. The cover is permeable to at least part of an electromagnetic radiation generated by the semiconductor chip during operation of the semiconductor device.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Abdeckung, in einer Richtung weg von der Trägeroberseite, dem optoelektronischen Halbleiterchip nachgeordnet. Alternativ oder zusätzlich umgibt die Abdeckung den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung, also insbesondere in einer Richtung parallel zu einer Längsausdehnung des Trägers. Die Abdeckung steht bevorzugt nicht in unmittelbarem Kontakt zu dem Halbleiterchip. Zwischen dem Halbleiterchip und der Abdeckung liegt also zum Beispiel ein mit einem Gas, insbesondere mit Luft, gefüllter Raum vor.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the cover, in a direction away from the carrier top, is arranged downstream of the optoelectronic semiconductor chip. Alternatively or additionally, the cover surrounds the semiconductor chip in a lateral direction, that is to say in particular in a direction parallel to a longitudinal extent of the carrier. The cover is preferably not in direct contact with the semiconductor chip. Thus, for example, there is a space filled with a gas, in particular with air, between the semiconductor chip and the cover.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist dieses ein Verbindungsmittel auf, das ein Glas, ein Glaslot, ein Wasserglas oder ein Wasserglaskleber ist oder wenigstens einen der genannten Stoffe aufweist oder hieraus besteht. Das Verbindungsmittel umgibt den Halbleiterchip rahmenartig. Bevorzugt ist das Verbindungsmittel von dem Halbleiterchip beabstandet, so dass das Verbindungsmittel und der Halbleiterchip nicht in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the latter has a connection means which is a glass, a glass solder, a water glass or a water glass adhesive or comprises or consists of at least one of the substances mentioned. The connecting means surrounds the semiconductor chip like a frame. Preferably, the connection means is spaced from the semiconductor chip, so that the connection means and the semiconductor chip are not in direct contact with each other.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Abdeckung über das Verbindungsmittel mechanisch mit dem Träger verbunden. Mit anderen Worten ist die Abdeckung über das Verbindungsmittel, insbesondere ausschließlich über das Verbindungsmittel, auf dem Träger, insbesondere auf der Trägeroberseite, mechanisch befestigt. Bevorzugt ist die Verbindung über das Verbindungsmittel eine feste, unlösbare Verbindung, so dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils keine Ablösung der Abdeckung von dem Träger erfolgt.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the cover is mechanically connected to the carrier via the connecting means. In other words, the cover via the connecting means, in particular exclusively via the connecting means, on the carrier, in particular on the carrier top side, mechanically fastened. Preferably, the connection via the connecting means is a solid, non-detachable connection, so that in the intended use of the semiconductor device no detachment of the cover from the carrier takes place.

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist dieses einen Träger und mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, der an einer Trägeroberseite des Trägers angebracht ist. Der Halbleiterchip basiert auf einem anorganischen Halbleitermaterial. Ferner beinhaltet das Halbleiterbauteil eine strahlungsdurchlässige Abdeckung, die ein Glas umfasst oder aus einem Glas besteht und die den Halbleiterchip in einer Richtung weg von der Trägeroberseite nachgeordnet ist und/oder die den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt. Über ein Verbindungsmittel, das den Halbleiterchip rahmenartig umgibt, ist die Abdeckung mechanisch mit dem Träger verbunden. Das Verbindungsmittel umfasst hierbei ein Glas, ein Glaslot, ein Wasserglas und/oder einen Wasserglaskleber oder besteht aus einem oder aus mehreren der genannten Stoffe.In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the latter has a carrier and at least one optoelectronic semiconductor chip, which is attached to a carrier top side of the carrier. The semiconductor chip is based on an inorganic semiconductor material. Further, the semiconductor device includes a radiation-transmissive cover comprising or made of a glass, which is disposed downstream of the semiconductor chip in a direction away from the carrier top and / or surrounds the semiconductor chip in a lateral direction. By a connecting means, which surrounds the semiconductor chip like a frame, the cover is mechanically connected to the carrier. The connecting means in this case comprises a glass, a glass solder, a glass of water and / or a water-glass adhesive or consists of one or more of said substances.

Durch Verwendung von Glasmaterialien für das Verbindungsmittel und für die Abdeckung ist eine Hausung des Halbleiterchips realisierbar, die besonders widerstandsfähig gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Verunreinigungen ist, besonders im Vergleich zu Verbindungsmitteln, die auf einem Harz und/oder einem Epoxid basieren. Dies ermöglicht den Einsatz des Halbleiterbauteils insbesondere in Kfz-Scheinwerfern, bei denen das Halbleiterbauteil vergleichsweise hohen Temperaturen sowie einer vergleichsweise hohen Schmutzbelastung, etwa durch Staubpartikel, ausgesetzt ist.By using glass materials for the connection means and for the cover, it is possible to realize a structure of the semiconductor chip which is particularly resistant to environmental influences such as temperature, humidity or impurities, in particular in comparison to connection means based on a resin and / or an epoxide. This makes it possible to use the semiconductor component, in particular in motor vehicle headlamps, in which the semiconductor component is exposed to comparatively high temperatures and a comparatively high dirt load, for example due to dust particles.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Verbindungsmittel ein Glas oder ein Glaslot des Systems Ag2O-TeO2-V2O5. Solche Glaslote weisen eine vergleichsweise niedrige Verarbeitungstemperatur auf, so dass bei einem Anbringen der Abdeckung an dem Träger die Gefahr einer insbesondere thermisch bedingten Zerstörung des Halbleiterchips reduzierbar ist. According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the connecting means is a glass or a glass solder of the system Ag 2 O-TeO 2 -V 2 O 5 . Such glass solders have a comparatively low processing temperature, so that the danger of a particularly thermally induced destruction of the semiconductor chip can be reduced when the cover is attached to the carrier.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Verbindungsmittel ein Glas oder ein Glaslot, wobei ein Ag2O-Gehalt zwischen einschließlich 3 mol-% und 65 mol-% beträgt, bevorzugt zwischen einschließlich 5 mol-% und 50 mol-%, insbesondere zwischen einschließlich 8 mol-% und 30 mol-%.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the bonding agent is a glass or a glass solder, wherein an Ag 2 O content is between 3 mol% and 65 mol%, preferably between 5 mol% and 50 mol%, in particular between 8 mol% and 30 mol% inclusive.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Verbindungsmittel ein Glas oder ein Glaslot, wobei ein V2O5-Gehalt zwischen einschließlich 5 mol-% und 50 mol-% beträgt, bevorzugt zwischen einschließlich 8 mol-% und 40 mol-%, insbesondere zwischen einschließlich 10 mol-% und 30 mol-%. Durch einen solchen, vergleichsweise hohen V2O5-Gehalt ist eine hohe Absorption im infraroten Spektralbereich, speziell im nahinfraroten Spektralbereich, durch das Verbindungsmittel erzielbar.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the bonding agent is a glass or a glass solder, wherein a V 2 O 5 content is between 5 mol% and 50 mol%, preferably between 8 mol% and 40 mol%, in particular between 10 mol% and 30 mol%. Such a comparatively high V 2 O 5 content makes it possible to achieve high absorption in the infrared spectral range, especially in the near-infrared spectral range, by the connecting means.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils beträgt eine optische Dichte des Verbindungsmittel im nahinfraroten Spektralbereich, insbesondere gesehen in einem Querschnitt des Verbindungsmittels, wenigstens an manchen Stellen des Verbindungsmittels, bei zumindest einer Wellenlänge mindestens 0,1, bevorzugt mindestens 0,5, insbesondere mindestens 1,0 oder mindestens 2,0. Mit anderen Worten wird entlang zumindest einer Linie, die das Verbindungsmittel schneidet, eine durch das Verbindungsmittel laufende nahinfrarote Strahlung insbesondere vollständig oder nahezu vollständig absorbiert. Nahinfrarot bedeutet, dass eine Wellenlänge der Strahlung zwischen einschließlich 800 nm und 3000 nm liegt, insbesondere zwischen einschließlich 900 nm und 1400 nm.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, an optical density of the connecting means in the near-infrared spectral range, in particular in a cross-section of the connecting means, at least at some points of the connecting means, at least 0.1, preferably at least 0.5, in particular at least one wavelength , 0 or at least 2.0. In other words, along at least one line which intersects the connecting means, a near-infrared radiation passing through the connecting means is in particular completely or almost completely absorbed. Near-infrared means that a wavelength of the radiation is between 800 nm and 3000 nm inclusive, in particular between 900 nm and 1400 nm inclusive.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Verbindungsmittel und/oder die Abdeckung bleifrei oder im Wesentlichen bleifrei. Zum Beispiel beträgt ein Anteil von Blei und/oder von Bleioxid dann höchstens 1000 ppm.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the connecting means and / or the cover is lead-free or substantially lead-free. For example, a content of lead and / or lead oxide is then at most 1000 ppm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils beträgt ein Gewichtsanteil von Kohlenstoff an dem Träger, dem Verbindungsmittel und/oder der Abdeckung höchstens 0,5%, insbesondere höchstens 0,1%. Mit anderen Worten ist die Abdeckung und/oder das Verbindungsmittel dann frei oder im Wesentlichen frei von organischen Verbindungen. Hierdurch ist speziell eine hohe Temperaturstabilität und eine hohe Lebensdauer des Halbleiterbauteils erreichbar.According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, a weight fraction of carbon on the carrier, the connecting means and / or the cover is at most 0.5%, in particular at most 0.1%. In other words, the cover and / or the connecting means is then free or substantially free of organic compounds. As a result, especially a high temperature stability and a long service life of the semiconductor device can be achieved.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist ein Halbleitermaterial des Halbleiterchips oder eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone mindestens 20 μm oder mindestens 250 μm von der Trägeroberseite des Trägers beabstandet. Dies ist durch die Verwendung eines Zwischenträgers oder eines Substrats zwischen einem Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge und einer dem Träger zugewandten Unterseite des Halbleiterchips erzielbar. Dadurch, dass der Halbleiterchip von dem Träger beabstandet ist, ist eine thermische oder chemische Belastung des Halbleiterchips insbesondere während des Anbringens der Abdeckung reduzierbar.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, a semiconductor material of the semiconductor chip or a semiconductor layer sequence with an active zone is at least 20 μm or at least 250 μm away from the carrier top side of the carrier. This can be achieved by using an intermediate carrier or a substrate between a semiconductor material of the semiconductor layer sequence and a carrier-side underside of the semiconductor chip. The fact that the semiconductor chip is spaced from the carrier, a thermal or chemical stress of the semiconductor chip, in particular during the attachment of the cover can be reduced.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der Halbleiterchip nicht gasdicht oder hermetisch abgeschlossen. Mit anderen Worten ist ein Austausch von gasförmigen Stoffen, insbesondere ausschließlich von gasförmigen Stoffen, zwischen einem von der Abdeckung überdeckten Bereich der Trägeroberseite und einer Umgebung des Halbleiterbauteils ermöglicht. Dies ist zum Beispiel dadurch realisierbar, dass das Verbindungsmittel den Halbleiterchip nicht in einer geschlossenen Bahn umgibt und/oder dass eine oder mehrere Lüftungsöffnungen in der Abdeckung und/oder in dem Träger vorgesehen sind.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the semiconductor chip is not gas-tight or hermetically sealed. In other words, an exchange of gaseous substances, in particular exclusively of gaseous substances, is made possible between a region of the carrier top surface covered by the cover and an environment of the semiconductor component. This can be realized, for example, in that the connecting means does not surround the semiconductor chip in a closed path and / or that one or more ventilation openings are provided in the cover and / or in the carrier.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Verbindungsmittel mindestens bis zu einer Temperatur von 260°C temperaturbeständig. Mit anderen Worten erfolgt im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils keine oder keine wesentliche Beeinträchtigung einer mechanischen Haltekraft zwischen dem Träger und der Abdeckung, auch bei einer länger anhaltenden Einwirkung von Temperaturen von bis zu 260°C auf die Abdeckung, das Verbindungsmittel und/oder den Träger.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the connecting means is temperature-resistant at least up to a temperature of 260 ° C. In other words, in the proper use of the semiconductor device takes place no or no significant impairment of a mechanical holding force between the carrier and the cover, even with a prolonged exposure to temperatures of up to 260 ° C on the cover, the connecting means and / or the carrier.

Darüber hinaus wird ein Kfz-Scheinwerfer mit mindestens einem optoelektronischen Halbleiterbauteil wie in einer oder in mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben, angegeben. Merkmale des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind daher auch für den Kfz-Scheinwerfer offenbart und umgekehrt.In addition, a motor vehicle headlight with at least one optoelectronic semiconductor device as described in one or more of the above embodiments, is given. Features of the optoelectronic semiconductor device are therefore also disclosed for the motor vehicle headlight and vice versa.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, an optoelectronic semiconductor device described here will be explained in more detail with reference to the drawings based on embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.

Es zeigen:Show it:

1 bis 3 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen. 1 to 3 schematic representations of embodiments of optoelectronic semiconductor devices described here.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 als Schnittdarstellung und in 2 als schematische Draufsicht illustriert. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Träger 2 mit einer Trägeroberseite 20. Elektrische Leiterbahnen sind in den Figuren nicht gezeichnet. An der Trägeroberseite 20 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 3, beispielsweise über ein Löten oder ein Kleben, befestigt. Der Halbleiterchip 3 ist zum Beispiel eine Leuchtdiode und dazu eingerichtet, im Betrieb sichtbares Licht, nahinfrarote Strahlung und/oder ultraviolette Strahlung zu emittieren. Optional befindet sich zwischen der Trägeroberseite 20 und dem Halbleiterchip 3 ein Zwischenträger 7, über den ein Abstand einer Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips 3 und dem Träger 2 vergrößerbar ist. In 1 is an embodiment of an optoelectronic semiconductor device 1 as a sectional view and in 2 illustrated as a schematic plan view. The optoelectronic semiconductor device 1 includes a carrier 2 with a carrier top 20 , Electrical conductors are not shown in the figures. At the carrier top 20 is an optoelectronic semiconductor chip 3 , For example, about a soldering or gluing, attached. The semiconductor chip 3 For example, a light emitting diode is configured to emit visible light, near-infrared radiation and / or ultraviolet radiation during operation. Optionally located between the top of the carrier 20 and the semiconductor chip 3 an intermediate carrier 7 , via which a distance of a semiconductor layer sequence of the semiconductor chip 3 and the carrier 2 is enlargeable.

Ferner umfasst das Halbleiterbauteil 1 eine Abdeckung 4, die mittels eines Verbindungsmittels 5 an der Trägeroberseite 20 mechanisch befestigt ist. In 2 ist die Abdeckung nicht gezeichnet. Das Verbindungsmittel 5 umgibt den Halbleiterchip 3 rahmenartig. Anders als dargestellt, kann der durch das Verbindungsmittel 5 gebildete Rahmen von einer quadratischen oder rechteckigen Grundform abweichen. Eine Breite des Verbindungsmittels 5, in eine Richtung parallel zur Trägeroberseite 20, entspricht mit einer Toleranz von höchstens 25 insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 10 einer Breite von Bereichen der Abdeckung 4, die sich am nächsten zu dem Träger 2 befinden. Weiterhin kann die Abdeckung 4 gestaltet sein, wie in der Druckschrift DE 10 2007 046 348 A1 angegeben, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug aufgenommen wird.Furthermore, the semiconductor device comprises 1 a cover 4 by means of a lanyard 5 on the carrier top 20 mechanically fastened. In 2 the cover is not drawn. The connecting means 5 surrounds the semiconductor chip 3 frame-like. Other than shown, by the connecting means 5 formed frame may differ from a square or rectangular basic shape. A width of the connecting means 5 , in a direction parallel to the carrier top 20 , corresponds with a tolerance of at most 25 in particular with a tolerance of at most 10 a width of areas of the cover 4 closest to the wearer 2 are located. Furthermore, the cover 4 be designed as in the publication DE 10 2007 046 348 A1 whose disclosure is included by reference.

Anders als gezeichnet kann das Verbindungsmittel 5 eine größere Breite als die direkt an das Verbindungsmittel 5 angrenzenden Bereiche der Abdeckung 4 aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass das Verbindungsmittel im Querschnitt U-förmig gestaltet ist, wobei Schenkel des U's dann bevorzugt von der Trägeroberseite 20 weg weisen und Teile der Abdeckung 4, •die sich am nächsten zu der Trägeroberseite 20 befinden, unmittelbar einschließen.Unlike drawn, the lanyard can 5 a greater width than that directly to the connecting means 5 adjacent areas of the cover 4 exhibit. It is also possible that the connecting means is designed in cross-section U-shaped, legs of the U then preferably from the carrier top 20 Show away and parts of the cover 4 • closest to the top of the carrier 20 be included immediately.

Weiterhin überragt der Träger 2 die Abdeckung 4 sowie das Verbindungsmittel 5 in einer lateralen Richtung allseitig. Die Abdeckung 4 sowie das Verbindungsmittel 5 sind außerdem von dem Halbleiterchip 3 beabstandet, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip 3 und der Abdeckung 4 sowie dem Verbindungsmittel 5 mit einem Gas, beispielsweise mit Luft, gefüllt ist.Furthermore, the carrier towers over 2 the cover 4 and the connecting means 5 in a lateral direction on all sides. The cover 4 and the connecting means 5 are also from the semiconductor chip 3 spaced, with a gap between the semiconductor chip 3 and the cover 4 and the connecting means 5 with a gas, for example, with air, is filled.

Der Halbleiterchip 3 ist beispielsweise quadratisch geformt und weist eine mittlere Kantenlänge e auf, die zum Beispiel zwischen einschließlich 300 μm und 2 mm liegt. Ein mittlerer Abstand oder ein Abstand d in einer lateralen Richtung zwischen dem Verbindungsmittel 5 und dem Halbleiterchip 3 entspricht bevorzugt mindestens der mittleren Kantenlänge e des Halbleiterchips 3. Ebenso kann ein Abstand zwischen einer dem Träger 2 abgewandten Oberseite des Halbleiterchips 3 und einer der Trägeroberseite 20 zugewandten Seite der Abdeckung 4, in einem Bereich über dem Halbleiterchip 3 und gesehen in einer Richtung senkrecht zur Trägeroberseite 20, mindestens der mittleren Kantenlänge e des Halbleiterchips 3 entsprechen.The semiconductor chip 3 For example, is square in shape and has a mean edge length e, which is for example between 300 microns and 2 mm inclusive. An average distance or a distance d in a lateral direction between the connecting means 5 and the semiconductor chip 3 preferably corresponds to at least the mean edge length e of the semiconductor chip 3 , Similarly, a distance between a carrier 2 remote top side of the semiconductor chip 3 and one of the carrier top 20 facing side of the cover 4 in an area above the semiconductor chip 3 and seen in a direction perpendicular to the carrier top 20 , at least the mean edge length e of the semiconductor chip 3 correspond.

Ist keine hermetische Hausung des Halbleiterchips 3, sondern eine Hausung mit einer Möglichkeit zu einem Druckausgleich auszubilden, so weist die Abdeckung 4 zum Beispiel Lüftungsöffnungen 6 auf, die sich an lateralen Begrenzungsflächen der Abdeckung 4 befinden. Die Lüftungsöffnungen 6, in 2 nicht gezeichnet, können durch Durchbrüche in der Abdeckung 4 erzeugt sein oder auch durch zum Beispiel schaumartig ausgebildete, sinterartige Bereiche der Abdeckung 4, die zwar für Gase durchlässig, für Flüssigkeiten oder für Feststoffe aber aufgrund einer geringen Porengröße undurchlässig oder im Wesentlichen undurchlässig sind. Ebenso ist es zusätzlich oder alternativ hierzu möglich, dass der durch das Verbindungsmittel 5 gebildete Rahmen Lücken 9 aufweist. Die Lücken 9 befinden sich beispielsweise an Ecken des durch das Verbindungsmittel 5 gebildeten Rahmens.Is not a hermetic house of the semiconductor chip 3 but a home with a possibility to form a pressure equalization, so has the cover 4 for example, ventilation openings 6 on, extending to lateral boundary surfaces of the cover 4 are located. The vents 6 , in 2 not drawn, can through openings in the cover 4 be generated or by, for example, foam-like, sintered areas of the cover 4 which are permeable to gases, liquids or solids, but are impermeable or substantially impermeable due to their small pore size. Likewise, it is additionally or alternatively possible that by the connecting means 5 formed frame gaps 9 having. The gaps 9 are located, for example, at corners of the connecting means 5 formed frame.

Anders als dargestellt kann das Halbleiterbauteil eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Halbleiterchips 3 aufweisen, die beispielsweise matrixartig innerhalb des durch das Verbindungsmittel 5 gebildeten Rahmens angeordnet sind. Auch kann die Abdeckung 4 als optisches Element, zum Beispiel als Linse, ausgebildet sein Wird das Halbleiterbauteil 1 in einem Kfz-Scheinwerfer eingesetzt, so kann durch die Abdeckung 4 auch ein Teil einer Außenfläche des Scheinwerfers beziehungsweise des Kfz gebildet sein.Other than illustrated, the semiconductor device may include a plurality or a plurality of semiconductor chips 3 have, for example, the matrix-like within by the connecting means 5 formed frame are arranged. Also, the cover can 4 be formed as an optical element, for example as a lens Will the semiconductor device 1 used in a car headlight, so can through the cover 4 also be formed part of an outer surface of the headlamp or the vehicle.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 schließt das Verbindungsmittel 5a, über das die Abdeckung 4 mit dem Träger 2 mechanisch fest verbunden ist, an Kanten der Trägeroberseite 20 bündig mit dem Träger 2 ab, gesehen in einer lateralen Richtung. Diese lateralen Begrenzungsflächen des Verbindungsmittels 5a sind zum Beispiel abgeschrägt, so dass ein Winkel dieser insbesondere näherungsweise ebenen Begrenzungsflächen und der Trägeroberseite 20 bevorzugt zwischen einschließlich 20° und 80° liegt. Hierdurch ist es möglich, ein Aufschmelzen des Verbindungsmittels 5 beim Befestigen der Abdeckung 4 zum Beispiel durch eine nahinfrarote Strahlung R durch diese Begrenzungsflächen hindurch zu realisieren, ohne beispielsweise die Abdeckung 4 durchstrahlen zu müssen.According to the embodiment 3 closes the lanyard 5a about which the cover 4 with the carrier 2 mechanically firmly connected to edges of the carrier top 20 flush with the carrier 2 as seen in a lateral direction. These lateral boundary surfaces of the connecting means 5a are bevelled, for example, so that an angle of these particular approximately flat boundary surfaces and the carrier top 20 preferably between 20 ° and 80 ° inclusive. This makes it possible to melt the connecting means 5 when attaching the cover 4 For example, by a near-infrared radiation R through these boundary surfaces to realize, for example, without the cover 4 to have to shine through.

Weiterhin ist über ein Verbindungsmittel 5b ein Konversionselement 8 an einer dem Träger 2 abgewandten Seite des Halbleiterchips 3 aufgebracht. Das Verbindungsmittel 5b steht in unmittelbarem Kontakt sowohl zu dem Halbleiterchip 3 als auch zu dem Konversionselement 8. Das Konversionselement 8 ist beispielsweise plättchenartig ausgebildet und kann ein Keramikplättchen oder ein Silikonplättchen, das ein Lumineszenzkonversionsmittel beinhaltet, sein. Über das Konversionselement 8 kann mindestens ein Teil der im Betrieb des Halbleiterchips 3 erzeugten Strahlung in eine Strahlung mit einer anderen Wellenlänge umgewandelt werden. Das Verbindungsmittel 5b kann durch ein Material aus derselben Gruppe wie das Verbindungsmittel 5a gebildet sein. Bevorzugt ist das Verbindungsmittel 5b ein Wasserglas oder ein Wasserglaskleber. Furthermore, via a connecting means 5b a conversion element 8th at one of the carrier 2 remote side of the semiconductor chip 3 applied. The connecting means 5b is in direct contact with both the semiconductor chip 3 as well as to the conversion element 8th , The conversion element 8th For example, it is platelet-shaped and may be a ceramic chip or a silicon wafer containing a luminescence conversion agent. About the conversion element 8th may be at least a part of the operation of the semiconductor chip 3 generated radiation can be converted into a radiation with a different wavelength. The connecting means 5b may be due to a material from the same group as the lanyard 5a be formed. Preferably, the connecting means 5b a water glass or a waterglass adhesive.

Bei dem Verbindungsmittel 5, 5a, 5b kann es sich in allen Ausführungsbeispielen um ein insbesondere bleifreies Glaslot handeln, das Silberoxid und bevorzugt sowohl Telluroxid und Vanadiumoxid enthält. Es kann das Verbindungsmittel auf einem Phosphatglas, einem Boratglas, einem Silikatglas, einem Telluritglas, einem Germanatglas und/oder einem Vanadatglas basieren. Ebenso ist ein Wasserglas oder ein Wasserglaskleber für das Verbindungsmittel 5 einsetzbar, zum Beispiel basierend auf einem Natronwasserglas, einem Kaliwasserglas und/oder einem Lithiumwasserglas.In the connection means 5 . 5a . 5b In all exemplary embodiments, it may be an in particular lead-free glass solder which contains silver oxide and preferably both tellurium oxide and vanadium oxide. The bonding agent may be based on a phosphate glass, a borate glass, a silicate glass, a tellurite glass, a germanate glass and / or a vanadate glass. Likewise, a water glass or a water glass adhesive for the connecting means 5 can be used, for example, based on a soda water glass, a potash water glass and / or a lithium water glass.

Weiterhin kann das Verbindungsmittel 5 Zusatzstoffe, beispielsweise zu einer Erhöhung des optischen Brechungsindexes, enthalten, insbesondere wenn das Verbindungsmittel 5b zur Befestigung des Konversionselements 8 an dem Halbleiterchip 3 eingesetzt ist. Als den Brechungsindex erhöhende Komponenten können zum Beispiel Partikel aus hochbrechenden Gläsern wie Kronglas, Lanthanglas oder Telluritglas zugesetzt werden. Zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann das Verbindungsmittel 5, 5a, 5b einen Zusatzstoff aus Quarzglas β-Eukryptit- oder Keramikpulver enthalten. Möglich ist auch die Zugabe einer strahlungsabsorbierenden Komponente wie zum Beispiel Farbglaspartikel, Farbpigmente und/oder Spinelle. Ein Volumenanteil des Zusatzstoffes, einer der Zusatzstoffe oder aller Zusatzstoffe zusammen beträgt insbesondere mindestens 1% und/oder höchstens 50%, höchstens 30% oder höchstens 15%. Eine Dicke des Verbindungsmittels 5, 5a, 5b liegt bevorzugt zwischen einschließlich 2,5 μm und 750 μm, insbesondere zwischen einschließlich 15 μm und 120 μm.Furthermore, the connecting means 5 Additives, for example, to increase the optical refractive index, especially when the connecting means 5b for fixing the conversion element 8th on the semiconductor chip 3 is used. As refractive index increasing components, for example, particles of high refractive glasses such as crown glass, lanthanum glass or tellurite glass may be added. To adapt the thermal expansion coefficient, the connecting means 5 . 5a . 5b a fumed silica additive contains β-eucryptite or ceramic powder. It is also possible to add a radiation-absorbing component such as, for example, colored glass particles, color pigments and / or spinels. A volume fraction of the additive, one of the additives or all additives together is in particular at least 1% and / or at most 50%, at most 30% or at most 15%. A thickness of the bonding agent 5 . 5a . 5b is preferably between 2.5 μm and 750 μm inclusive, in particular between 15 μm and 120 μm inclusive.

Ein Erhitzendes Verbindungsmittels kann über Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung erfolgen. Eine Verarbeitung des Verbindungsmittels 5 beziehungsweise eine Befestigung der Abdeckung 4 an dem Träger 2 erfolgt bevorzugt bei Temperaturen von höchstens 300°C, insbesondere bei Temperaturen von höchstens 200°C. Ist das Verbindungsmittel ein Glaslot mit einem strahlungsabsorbierenden Zusatz, so erfolgt eine Verarbeitung bevorzugt bei Temperaturen von höchstens 350°C.Heating of the bonding agent may be via thermal radiation and / or thermal conduction. A processing of the bonding agent 5 or attachment of the cover 4 on the carrier 2 is preferably carried out at temperatures of at most 300 ° C, in particular at temperatures of at most 200 ° C. If the bonding agent is a glass solder with a radiation-absorbing additive, processing is preferably carried out at temperatures of at most 350 ° C.

Die hier beschriebene 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 invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

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Claims (13)

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit – einem Träger (2), – mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (3), der an einer Trägeroberseite (20) angebracht ist und auf einem anorganischen Halbleitermaterial basiert, – einer strahlungsdurchlässigen Abdeckung (4), die ein Glas umfasst oder aus einem Glas besteht und die dem Halbleiterchip (3) in einer Richtung weg von der Trägeroberseite (20) nachgeordnet ist und/oder die den Halbleiterchip (2) in einer lateralen Richtung umgibt, – einem Verbindungsmittel (5), das den Halbleiterchip (3) rahmenartig umgibt und über das die Abdeckung (4) mechanisch mit dem Träger (2) verbunden ist, wobei das Verbindungsmittel (5) ein Glas, ein Glaslot, ein Wasserglas oder einen Wasserglaskleber umfasst oder hieraus besteht.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) with a support ( 2 ), - at least one optoelectronic semiconductor chip ( 3 ) mounted on a carrier top ( 20 ) and is based on an inorganic semiconductor material, - a radiation-transmissive cover ( 4 ), which comprises a glass or consists of a glass and the semiconductor chip ( 3 ) in a direction away from the carrier top ( 20 ) and / or the semiconductor chip ( 2 ) in a lateral direction, - a connecting means ( 5 ), which the semiconductor chip ( 3 ) surrounds like a frame and over which the cover ( 4 ) mechanically with the carrier ( 2 ), wherein the connecting means ( 5 ) comprises or consists of a glass, a glass solder, a water glass or a glass waterglass adhesive. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verbindungsmittel (5) ein Glaslot des Systems Ag2O-TeO2-V2O5 ist.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to the preceding claim, in which the connecting means ( 5 ) is a glass solder of the system Ag 2 O-TeO 2 -V 2 O 5 . Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungsmittel (5) ein Glaslot ist und ein Ag2O-Gehalt zwischen einschließlich 3 mol-% und 65 mol-% beträgt.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connecting means ( 5 ) is a glass solder and has an Ag 2 O content of between 3 mol% and 65 mol%. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungsmittel (5) ein Glaslot ist und ein V2O5-Gehalt zwischen einschließlich 5 mol-% und 50 mol-% beträgt, und/oder bei dem eine optische Dichte im nahinfraroten Spektralbereich mindestens stellenweise bei zumindest einer Wellenlänge wenigstens 0,1 beträgt.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connecting means ( 5 ) is a glass solder and has a V 2 O 5 content of between 5 mol% and 50 mol%, and / or in which an optical density in the near-infrared spectral range at least in places at least one wavelength is at least 0.1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Anteil von Pb und/oder von Bleioxid an dem Verbindungsmittel (5) höchstens 1000 ppm beträgt.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which a proportion of Pb and / or lead oxide on the connecting means ( 5 ) is at most 1000 ppm. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Gewichtsanteil von Kohlenstoff an dem Verbindungsmittel (5) und/oder an der Abdeckung (4) höchstens 0,5% beträgt.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which a proportion by weight of carbon on the connecting means ( 5 ) and / or on the cover ( 4 ) is not more than 0.5%. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (2) eine Keramik umfasst oder aus einer solchen besteht und bei dem ein Halbleitermaterial des Halbleiterchips (3) mindestens 20 μm von der Trägeroberseite (20) entfernt ist.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the carrier ( 2 ) comprises or consists of a ceramic and in which a semiconductor material of the semiconductor chip ( 3 ) at least 20 microns from the carrier top ( 20 ) is removed. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterchip (1) nicht hermetisch abgeschlossen ist und bei dem das Verbindungsmittel (5) keine geschlossene Bahn bildet oder bei dem die Abdeckung (4) in einer lateralen Richtung mindestens eine Lüftungsöffnung (6) aufweist.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the semiconductor chip ( 1 ) is not hermetically sealed and in which the connecting means ( 5 ) does not form a closed path or in which the cover ( 4 ) in a lateral direction at least one ventilation opening ( 6 ) having. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Konversionselement (8) über eine Schicht des Verbindungsmittels (5b) an einer dem Träger (2) abgewandten Seite des Halbleiterchips (3) an diesem befestigt ist, wobei das Konversionselement (3) dazu eingerichtet ist, eine in dem Halbleiterchip (3) erzeugte Strahlung mindestens teilweise in eine Strahlung mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which a conversion element ( 8th ) over a layer of the bonding agent ( 5b ) on a support ( 2 ) facing away from the semiconductor chip ( 3 ) is attached thereto, wherein the conversion element ( 3 ) is arranged, one in the semiconductor chip ( 3 ) at least partially converted into radiation with a different wavelength. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Konversionselement (3) plättchenartig geformt ist, und bei dem das Verbindungsmittel (5b), über das das Konversionselement (3) an dem Halbleiterchip (3) befestigt ist, eine unstrukturierte, durchgehende Schicht ist.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to the preceding claim, in which the conversion element ( 3 ) is platelet-shaped, and wherein the bonding agent ( 5b ), via which the conversion element ( 3 ) on the semiconductor chip ( 3 ) is an unstructured, continuous layer. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungsmittel (5) mindestens bis zu einer Temperatur von 260°C temperaturbeständig ist.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connecting means ( 5 ) is temperature resistant at least up to a temperature of 260 ° C. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungsmittel (5) wenigstens einen Zusatzstoff enthält, wobei der Zusatzstoff dazu eingerichtet ist, einen optischen Brechungsindex, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder einen Absorptionsquerschnitt für ultraviolette, sichtbare oder infrarote Strahlung des Verbindungsmittels (5) einzustellen.Optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connecting means ( 5 ) contains at least one additive, wherein the additive is adapted to an optical refractive index, a thermal expansion coefficient and / or an absorption cross section for ultraviolet, visible or infrared radiation of the bonding agent ( 5 ). Verwendung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kfz-Schweinwerfer.Use of an optoelectronic semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims in a motor vehicle headlamp.
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