DE102010022561A1 - Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element - Google Patents
Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010022561A1 DE102010022561A1 DE201010022561 DE102010022561A DE102010022561A1 DE 102010022561 A1 DE102010022561 A1 DE 102010022561A1 DE 201010022561 DE201010022561 DE 201010022561 DE 102010022561 A DE102010022561 A DE 102010022561A DE 102010022561 A1 DE102010022561 A1 DE 102010022561A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wavelength conversion
- conversion element
- semiconductor chip
- recess
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 162
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 15
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 4
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 36
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 5
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical class COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 1
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N benzo-alpha-pyrone Natural products C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N chloro(trihydroxy)silane Chemical class O[Si](O)(O)Cl GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 150000004775 coumarins Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000002979 perylenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical class [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Es wird ein Wellenlängenkonversionselement (1) mit einem Matrixmaterial und einem im Matrixmaterial eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff angegeben, wobei das Matrixmaterial schichtförmig mit einer Haupterstreckungsebene (9) ausgebildet ist und eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene (9) in das Wellenlängenkonversionselement (1) ragende Vertiefung (10) aufweist, die von einem entlang der Haupterstreckungsebene (9) zumindest teilweise umlaufenden Rand (11) umgeben ist, wobei das Wellenlängenkonversionselement (1) selbsttragend ist. Weiterhin werden ein optoelektronisches Bauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement auf einem Licht emittierenden Halbleiterchip und ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements angegeben.A wavelength conversion element (1) with a matrix material and a wavelength conversion substance embedded in the matrix material is specified, the matrix material being in the form of a layer with a main plane of extension (9) and a depression (10) protruding perpendicular to the main plane of extension (9) into the wavelength conversion element (1) which is surrounded by an edge (11) at least partially surrounding the main plane of extent (9), the wavelength conversion element (1) being self-supporting. Furthermore, an optoelectronic component with a wavelength conversion element on a light-emitting semiconductor chip and a method for producing a wavelength conversion element are specified.
Description
Es werden ein Wellenlängenkonversionselement, ein optoelektronisches Bauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement und ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements angegeben.A wavelength conversion element, an optoelectronic component with a wavelength conversion element and a method for producing a wavelength conversion element are specified.
Licht emittierende Dioden (LEDs) erzeugen Licht in einem schmalen Wellenlängenbereich, durch den üblicherweise ein einfarbiger Leuchteindruck entsteht. Um einen mehr- oder mischfarbigen Leuchteindruck zu erhalten, werden einer LED üblicherweise Farbstoffe nachgeordnet, die das von der LED abgestrahlte Licht teilweise in Licht mit einer anderen Wellenlänge konvertieren. Durch die Überlagerung des konvertierten Lichts mit dem primär von der LED abgestrahlten Licht kann somit ein breiteres Wellenlängenspektrum erhalten werden, das den mehr- oder mischfarbigen Leuchteindruck erwecken kann.Light-emitting diodes (LEDs) generate light in a narrow wavelength range, which usually produces a monochrome light impression. In order to obtain a multi-colored or mixed-color luminous impression, an LED is usually followed by dyes that partially convert the light emitted by the LED light into light with a different wavelength. By superimposing the converted light with the light emitted primarily by the LED, a broader wavelength spectrum can thus be obtained which can arouse the multicolored or mixed-color luminous impression.
Die Farbstoffe können beispielsweise zusammen mit einem Vergussmaterial über einer bereits montierten und elektrisch angeschlossenen LED angeordnet werden. Es ist auch bekannt, direkt auf einem LED-Chip ein vorgefertigtes Farbstoffplättchen mit den Farbstoffen anzuordnen. Da die Hauptabstrahlfläche einer LED durch ihre Oberseite gebildet wird, hat ein derartiges Farbstoffplättchen üblicherweise Abmessungen, die den Abmessungen der Oberseite der LED entsprechen, und ist zweidimensional und flach ausgebildet. Insbesondere hat ein solches Farbstoffplättchen eine Kantenlänge, die der Kantenlänge der Oberseite des LED-Chips entspricht. Derartige Farbstoffplättchen können beispielsweise mittels Siebdruck herstellbar sein, durch das nur ebene Plättchen produziert werden können. Das Farbstoffplättchen wird üblicherweise mittels einer Klebeschicht auf den Chips befestigt, wobei die Klebeschicht typischerweise eine Dicke von einigen Mikrometern aufweist. Bei der Verwendung derartiger Farbstoffplättchen wurde festgestellt, dass an den Seitenrändern der Klebeschicht die vom LED-Chip primär emittierte Strahlung ausgekoppelt werden kann, ohne das dem LED-Chip nachgeordnete Farbstoffplättchen zu durchqueren und von diesem teilweise konvertiert zu werden. Weiterhin kann bei bekannten LEDs auch beobachtet werden, dass auch an den Seitenrändern der LED-Chips Licht aus dem aktiven, Licht erzeugenden Bereich ausgekoppelt werden kann. In der räumliche Abstrahlcharakteristik solcher konventioneller LED-Chips mit nachgeordnetem Farbstoffplättchen kann man daher einen einfarbigen Randbereich beobachten, der durch die beschriebenen seitlichen Auskopplungen des primär im LED-Chip erzeugten Lichts entsteht und der das eigentlich gewünschte Mischlicht, das durch das Farbstoffplättchen hervorgerufen wird, deutlich erkennbar umgeben kann. Unter relativ zur normalen hohen Abstrahlwinkeln sinkt damit bei konventionellen LED-Chips mit Farbstoffplättchen die Mischlichtqualität dramatisch ab.The dyes can be arranged, for example, together with a potting material over an already mounted and electrically connected LED. It is also known to arrange a ready-made dye plate with the dyes directly on an LED chip. Since the main emission surface of an LED is formed by its top, such a dye plate usually has dimensions corresponding to the dimensions of the top of the LED, and is formed two-dimensional and flat. In particular, such a dye plate has an edge length which corresponds to the edge length of the top of the LED chip. Such dye platelets can be produced for example by means of screen printing, can be produced by the only flat platelets. The dye plate is usually attached to the chips by means of an adhesive layer, the adhesive layer typically having a thickness of a few micrometers. With the use of such dye platelets, it has been found that at the side edges of the adhesive layer, the radiation emitted primarily by the LED chip can be coupled out, without passing through the dye chip arranged downstream of the LED chip and being partially converted by it. Furthermore, it can also be observed in known LEDs that light can also be coupled out of the active, light-generating region at the side edges of the LED chips. In the spatial radiation characteristic of such conventional LED chips with downstream color plate can therefore observe a monochrome edge area, which is caused by the lateral described Auskopplungen the light generated primarily in the LED chip and the actually desired mixed light, which is caused by the dye plate clearly can surround recognizable. Thus, in conventional LED chips with dye platelets, the mixed light quality drops dramatically relative to the normal high radiation angles.
Zur Umgehung dieses Problems können beispielsweise die Seitenflächen des LED-Chips mit einem lichtundurchlässigen und bevorzugt reflektierenden Material bedeckt werden, sodass über die LED-Seitenflächen kein Licht mehr direkt abgestrahlt werden kann. Jedoch sind dafür zusätzliche Prozessschritte in der Herstellung solcher LEDs erforderlich, was deren Herstellungsaufwand und Herstellungskosten erhöht. Weiterhin kann durch eine derartige Abdeckung oder Verspiegelung auf den LED-Seitenflächen auch die Auskopplung von primär in der LED erzeugtem Licht über die Seitenflächen der Klebeschicht zwischen dem LED-Chip und dem Farbstoffplättchen nicht verhindert werden.To circumvent this problem, for example, the side surfaces of the LED chip can be covered with an opaque and preferably reflective material, so that over the LED side surfaces no light can be emitted directly. However, additional process steps in the production of such LEDs are required, which increases their production costs and production costs. Furthermore, by such a cover or mirroring on the LED side surfaces and the coupling of primarily generated in the LED light over the side surfaces of the adhesive layer between the LED chip and the dye plate can not be prevented.
Zumindest eine Aufgabe von einigen Ausführungsformen ist es, ein Wellenlängenkonversionselement anzugeben, das zumindest einige der vorab genannten Nachteile vermeiden kann. Eine weitere Aufgabe von zumindest einigen Ausführungsformen ist es, ein optoelektronisches Bauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement anzugeben. Noch eine weitere Aufgabe von zumindest einigen Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements anzugeben.At least one object of some embodiments is to provide a wavelength conversion element that can avoid at least some of the aforementioned disadvantages. A further object of at least some embodiments is to specify an optoelectronic component with a wavelength conversion element. Yet another object of at least some embodiments is to provide a method of fabricating a wavelength conversion element.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These objects are achieved by objects and a method having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the objects and the method are characterized in the dependent claims and will be apparent from the following description and the drawings.
Ein Wellenlängenkonversionselement gemäß einer Ausführungsform umfasst insbesondere ein Matrixmaterial und einen im Matrixmaterial eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff. Das Matrixmaterial ist schichtförmig mit einer Haupterstreckungsebene ausgebildet und weist eine senkrecht zur Haupterstreckungsebene in das Wellenlängenkonversionselement ragende Vertiefung auf, die von einem entlang der Haupterstreckungsebene zumindest teilweise umlaufenden Rand umgeben ist. Mit anderen Worten kann das Wellenlängenkonversionselement als ebene Schicht mit der Haupterstreckungsebene ausgeführt sein. Die Vertiefung kann in die Schicht hineinragen, sodass das Wellenlängenkonversionselement im Bereich der Vertiefung eine geringere Dicke senkrecht zur Haupterstreckungsebene aufweist als im Bereich des zumindest teilweise die Vertiefung umlaufenden Randes.A wavelength conversion element according to one embodiment comprises, in particular, a matrix material and a wavelength conversion substance embedded in the matrix material. The matrix material is in the form of a layer with a main extension plane and has a recess projecting perpendicularly to the main extension plane into the wavelength conversion element, which recess is surrounded by an edge extending at least partially along the main extension plane. In other words, the wavelength conversion element can be designed as a planar layer with the main extension plane. The depression can protrude into the layer, so that the wavelength conversion element in the region of the depression has a smaller thickness perpendicular to the main extension plane than in the region of the edge which at least partially surrounds the depression.
Das Wellenlängenkonversionselement ist dabei selbsttragend ausgeführt. Selbsttragend heißt dabei hier und im Folgenden, dass das Wellenlängenkonversionselement unabhängig von einem Halbleiterchip herstellbar ist oder hergestellt wird, auf den das Wellenlängenkonversionselement aufgebracht werden kann, und unabhängig vom Halbleiterchip seine Form erhält und behält. Dadurch unterscheidet sich das hier beschriebene Wellenlängenkonversionselement von bekannten Vergussmethoden und von mittels derartiger Methoden hergestellten farbstoffhaltigen Vergüssen, die erst durch das Aufbringen über einem Halbleiterchip ausgeformt und an die Form des Halbleiterchips angepasst werden.The wavelength conversion element is designed to be self-supporting. Self-supporting means Here and in the following, that the wavelength conversion element is independent of a semiconductor chip produced or manufactured, on which the wavelength conversion element can be applied, and regardless of the semiconductor chip receives and retains its shape. As a result, the wavelength conversion element described here differs from known potting methods and dye-containing potting compounds produced by such methods, which are first formed by application over a semiconductor chip and adapted to the shape of the semiconductor chip.
Im Vergleich zu bekannten zweidimensionalen, d. h. flachen, Farbstoffplättchen weist das hier beschriebene Wellenlängenkonversionselement mit der Vertiefung und dem die Vertiefung zumindest teilweise umlaufenden Rand eine dreidimensionale Struktur auf.Compared to known two-dimensional, d. H. flat, dye plate, the wavelength conversion element described here with the recess and the recess at least partially circumferential edge has a three-dimensional structure.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements gemäß einer Ausführungsform erfolgt insbesondere mittels eines dreidimensionalen Formprozesses. Durch einen solchen dreidimensionalen Formprozess ist es möglich, das selbsttragende Wellenlängenkonversionselement schichtförmig mit der Vertiefung und dem die Vertiefung zumindest teilweise umlaufenden Rand herzustellen. Im Gegensatz zu konventionellen beispielsweise mittels Siebdruck hergestellten zweidimensionalen und flachen Farbstoffplättchen ist es mittels des hier beschriebenen Verfahrens somit möglich, durch den dreidimensionalen Formprozess ein Wellenlängenkonversionselement herzustellen, das eine Vertiefung und somit eine dreidimensionale Struktur und Form aufweist.A method for producing a wavelength conversion element according to an embodiment takes place in particular by means of a three-dimensional shaping process. By means of such a three-dimensional shaping process, it is possible to produce the self-supporting wavelength conversion element in a layered manner with the depression and the edge which at least partially surrounds the depression. In contrast to conventional two-dimensional and flat dye platelets produced, for example, by screen printing, it is thus possible, by means of the three-dimensional molding process, to produce a wavelength conversion element having a depression and thus a three-dimensional structure and shape.
Insbesondere kann der dreidimensionale Formprozess mit Vorteil Formpressen (”compression molding”) sein. Dabei wird das zu formende Material, im Falle des Wellenlängenkonversionselements das Matrixmaterial mit dem im Matrixmaterial eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff, in ein Formwerkzeug eingelegt, das eine Negativform des herzustellenden Wellenlängenkonversionselements aufweist. Durch Einwirkung von Wärme und/oder Druck wird das zu formende Material in die gewünschte Form für das Wellenlängenkonversionselement gebracht.In particular, the three-dimensional molding process may advantageously be compression molding. In this case, the material to be formed, in the case of the wavelength conversion element, the matrix material with the wavelength conversion material embedded in the matrix material, is inserted into a molding tool which has a negative mold of the wavelength conversion element to be produced. By the action of heat and / or pressure, the material to be formed is brought into the desired shape for the wavelength conversion element.
Alternativ zum oben beschriebenen Formpressen kann der dreidimensionale Formprozess beispielsweise auch mittels Spritzguss oder Spritzpressen durchführbar sein.As an alternative to the compression molding described above, the three-dimensional molding process, for example, by injection molding or transfer molding can be carried out.
Insbesondere kann Formpressen den Vorteil aufweisen, dass es kaum oder bevorzugt sogar keinen Materialverwurf gibt. Weiterhin kann beim Formpressen etwa im Vergleich zu Siebdruckverfahren eine geringere Farbortstreuung, beispielsweise durch eine unerwünschte inhomogene und ungleichmäßige Verteilung des Wellenlängenkonversionsstoffs im Matrixmaterial, erreicht werden. Im Vergleich zu anderen Verfahren wie etwa Siebdrucken kann weiterhin mit Vorteil durch das weiter unten beschriebene Vereinzelungsverfahren und die in diesem Zusammenhang beschriebenen Trenntechniken eine bessere Kantenqualität erreicht werden. Darüber hinaus sind durch das Formpressen im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden Wellenlängenkonversionselemente mit beliebigen Dicken herstellbar.In particular, compression molding can have the advantage that there is little or preferably even no material throw. Furthermore, in compression molding, for example, in comparison to screen printing methods, a lower chromaticity distribution, for example due to an undesired inhomogeneous and uneven distribution of the wavelength conversion substance in the matrix material, can be achieved. In comparison to other methods such as screen printing, it is furthermore advantageously possible to achieve better edge quality by the singulation method described below and the separation techniques described in this connection. In addition, by means of compression molding in comparison to other production methods wavelength conversion elements can be produced with any thicknesses.
Besonders bevorzugt kann das Wellenlängenkonversionselement einstückig ausgebildet sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Matrixmaterial schichtförmig mit der Vertiefung und dem darum zumindest teilweise umlaufenden Rand derart ausgebildet ist, dass der umlaufende Rand zusammen mit einer die Vertiefung aufweisenden Schicht in einem Stück gefertigt wird, wie dies beispielsweise mittels des vorab genannten Verfahrens möglich ist.Particularly preferably, the wavelength conversion element can be formed in one piece. This may in particular mean that the matrix material is layered with the recess and the edge therefore at least partially encircling edge is formed such that the peripheral edge is made together with a recess having the layer in one piece, as for example by means of the aforementioned method is possible ,
Besonders bevorzugt kann mittels des dreidimensionalen Formprozesses ein zusammenhängender Verbund einer Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen hergestellt werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass beispielsweise eine schichtförmige Platte mit einer Haupterstreckungsebene mittels des dreidimensionalen Formprozesses herstellbar ist, die eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, wobei jede der Vielzahl von Vertiefungen einer Vertiefung für ein einzelnes Wellenlängenkonversionselement entspricht. Zwischen den Vertiefungen sind Stege vorhanden, entlang derer nach dem dreidimensionalen Formprozess eine Vereinzelung durchgeführt wird, sodass Teile der Stege nach dem Vereinzeln den zumindest teilweise um die Vertiefung umlaufenden Rand bilden, wodurch der Verbund in eine Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselemente vereinzelt werden kann. Die Vereinzelung kann beispielsweise mittels Brechen, Ritzen, Sägen, Trennschleifen, Lasertrennen und/oder Wasserstrahlschneiden oder einer Kombination dieser Verfahren erfolgen.Particularly preferably, a coherent composite of a plurality of wavelength conversion elements can be produced by means of the three-dimensional shaping process. This may in particular mean that, for example, a layer-shaped plate having a main extension plane can be produced by means of the three-dimensional forming process, which has a plurality of depressions, wherein each of the plurality of depressions corresponds to a depression for a single wavelength conversion element. Webs are present between the indentations, along which a singulation is carried out along the three-dimensional molding process, so that parts of the webs after singulation form the edge extending at least partially around the indentation, whereby the composite can be singulated into a plurality of wavelength conversion elements. The separation can be done for example by means of breaking, scribing, sawing, cutting, laser cutting and / or water jet cutting or a combination of these methods.
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann insbesondere geeignet sein, primär von einem Halbleiterchip erzeugtes Licht, im Folgenden auch Primärstrahlung genannt, zumindest teilweise zu absorbieren und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich zu emittieren. Die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Dabei können das Spektrum der Primärstrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung schmalbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen einfarbigen oder annähernd einfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen können. Das Spektrum der Primärstrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung kann alternativ auch breitbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen mischfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen kann, wobei der mischfarbige Wellenlängenbereich ein kontinuierliches Spektrum oder mehrere diskrete spektrale Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen aufweisen kann. Beispielsweise kann die Primärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann die Primärstrahlung vorzugsweise einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die Sekundärstrahlung einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann. Alternativ kann das Wellenlängenkonversionselement die Primärstrahlung aus gänzlich in Sekundärstrahlung umwandeln, wobei man in diesem Fall auch von einer so genannten Vollkonversion sprechen kann.The wavelength conversion substance may be suitable, in particular, to at least partially absorb light primarily generated by a semiconductor chip, hereinafter also called primary radiation, and to emit it as secondary radiation having a wavelength range which is at least partially different from the primary radiation. The primary radiation and the secondary radiation may comprise one or more wavelengths and / or wavelength ranges in an infrared to ultraviolet wavelength range, in particular in a visible wavelength range. In this case, the spectrum of the primary radiation and / or the spectrum of the secondary radiation may be narrowband, that is, the primary radiation and / or or the secondary radiation may have a monochrome or approximately monochrome wavelength range. Alternatively, the spectrum of the primary radiation and / or the spectrum of the secondary radiation may also be broadband, that is to say that the primary radiation and / or the secondary radiation may have a mixed-color wavelength range, wherein the mixed-color wavelength range has one continuous spectrum or several discrete spectral components with different wavelengths can. For example, the primary radiation can have a wavelength range from an ultraviolet to green wavelength range, while the secondary electromagnetic radiation can have a wavelength range from a blue to infrared wavelength range. Particularly preferably, the primary radiation and the secondary radiation superimposed can create a white-colored luminous impression. For this, the primary radiation can preferably give rise to a blue-colored luminous impression and the secondary radiation can produce a yellowish-colored luminous impression, which can result from spectral components of the secondary radiation in the yellow wavelength range and / or spectral components in the green and red wavelength ranges. Alternatively, the wavelength conversion element can completely convert the primary radiation into secondary radiation, it also being possible in this case to speak of a so-called full conversion.
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG:Ce3+, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Das Wellenlängenkonversionselement kann als im Matrixmaterial eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff geeignete Mischungen und/oder Kombinationen der genannten Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen. Das Matrixmaterial kann den Wellenlängenkonversionsstoff umgeben oder enthalten oder an den Wellenlängenkonversionsstoff chemisch gebunden sein. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei besonders bevorzugt homogen im Matrixmaterial verteilt sein. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann beispielsweise in Form von Partikeln ausgeformt sein, die eine Größe von kleiner oder gleich 100 μm und bevorzugt von größer oder gleich 2 und kleiner oder gleich 30 μm aufweisen können.The wavelength conversion substance may comprise one or more of the following materials: rare earth and alkaline earth metal garnets, for example YAG: Ce 3+ , nitrides, nitridosilicates, sions, sialones, aluminates, oxides, halophosphates, orthosilicates, sulfides, vanadates and chlorosilicates. Furthermore, the wavelength conversion substance may additionally or alternatively comprise an organic material which may be selected from a group comprising perylenes, benzopyrene, coumarins, rhodamines and azo dyes. The wavelength conversion element can comprise suitable mixtures and / or combinations of the wavelength conversion substances as wavelength conversion substance embedded in the matrix material. The matrix material may surround or contain the wavelength conversion substance or be chemically bonded to the wavelength conversion substance. The wavelength conversion substance may particularly preferably be distributed homogeneously in the matrix material. The wavelength conversion substance may, for example, be shaped in the form of particles which may have a size of less than or equal to 100 μm and preferably greater than or equal to 2 and less than or equal to 30 μm.
Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement als Matrixmaterial ein transparentes Matrixmaterial umfassen, in das der Wellenlängenkonversionsstoffe eingebettet ist. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise Gläser, insbesondere ein formpressbares Glas, Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein.Furthermore, the wavelength conversion element may comprise, as matrix material, a transparent matrix material in which the wavelength conversion substance is embedded. The transparent matrix material may, for example, comprise glasses, in particular a moldable glass, siloxanes, epoxides, acrylates, methyl methacrylates, imides, carbonates, urethanes or derivatives thereof in the form of monomers, oligomers or polymers and also mixtures, copolymers or compounds therewith. For example, the matrix material may comprise or be an epoxy resin, polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate, polyacrylate, polyurethane or a silicone resin such as polysiloxane or mixtures thereof.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Matrixmaterial ein Silikonharz oder ist aus Silikon. Mit Vorteil kann Silikon aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften zum einen durch den dreidimensionalen Formprozess gut verarbeitbar sein und zum anderen eine für ein Wellenlängenkonversionselement erforderliche Strahlungsstabilität sowie erforderliche optische Eigenschaften wie beispielsweise eine Transparenz aufweisen.In a particularly preferred embodiment, the matrix material contains a silicone resin or is made of silicone. Due to its thermoplastic properties, silicone can advantageously be processed well on the one hand by the three-dimensional molding process and, on the other hand, have the radiation stability required for a wavelength conversion element as well as required optical properties, such as, for example, transparency.
Insbesondere kann das den umlaufenden Rand bildende Matrixmaterial einen Teil des Wellenlängenkonversionsstoffs enthalten. Mit anderen Worten kann der Wellenlängenkonversionsstoff im gesamten Wellenlängenkonversionselement, also in der die Vertiefung aufweisenden Schicht und in den die Vertiefung zumindest teilweise umlaufenden Rand, enthalten sein.In particular, the matrix material forming the peripheral edge may contain a part of the wavelength conversion substance. In other words, the wavelength conversion substance can be contained in the entire wavelength conversion element, ie in the layer having the depression and in the edge which at least partially surrounds the depression.
Der umlaufende Rand kann weiterhin die Vertiefung gänzlich umgeben. Das kann bedeuten, dass der umlaufende Rand einen zusammenhängenden Rahmen bildet, der die Vertiefung entlang der Haupterstreckungsebene der das Wellenlängenkonversionselement bildenden Schicht allseitig umgibt.The circumferential edge can further surround the recess entirely. This may mean that the peripheral edge forms a continuous frame which surrounds the depression on all sides along the main extension plane of the layer forming the wavelength conversion element.
Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement eine Aussparung aufweisen, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene durch das Wellenlängenkonversionselement hindurchragen kann. Die Aussparung kann dabei in Form eines Lochs, einer Bohrung oder einer Öffnung ausgeführt sein. Die Aussparung kann dabei innerhalb des umlaufenden Rands angeordnet werden, sodass die Aussparung durch die Schicht des Wellenlängenkonversionselements im Bereich der Vertiefung hindurchragt. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Aussparung im Bereich des umlaufenden Randes liegt, sodass ein Teil des Randes aufgrund der Aussparung fehlen kann und der Rand durch die Aussparung unterbrochen ist.Furthermore, the wavelength conversion element can have a recess which can project through the wavelength conversion element perpendicular to the main extension plane. The recess may be in the form of a hole, a bore or an opening. The recess can be arranged within the peripheral edge, so that the recess protrudes through the layer of the wavelength conversion element in the region of the recess. Furthermore, it may also be possible that the recess is in the region of the peripheral edge, so that a part of the edge may be missing due to the recess and the edge is interrupted by the recess.
Beispielsweise kann das Wellenlängenkonversionselement eine viereckige Form aufweisen, wobei die Aussparung im Bereich einer Ecke des Wellenlängenkonversionselements und im Bereich des Rands angeordnet ist, sodass im umlaufenden Rand diese Ecke fehlt. Wie weiter unten beschrieben ist, kann eine derartige Aussparung geeignet sein, durch das Wellenlängenkonversionselement hindurch einen Halbleiterchip zu kontaktieren.For example, the wavelength conversion element may have a quadrangular shape, wherein the recess is arranged in the region of a corner of the wavelength conversion element and in the region of the edge, so that in encircling edge this corner is missing. As described below, such a recess may be suitable for contacting a semiconductor chip through the wavelength conversion element.
Ein optoelektronisches Bauelement gemäß einer Ausführungsform umfasst insbesondere ein Wellenlängenkonversionselement gemäß einer oder mehrerer der vorgenannten Ausführungsformen. Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement einen Licht emittierenden Halbleiterchip auf, auf dem das Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist. Dabei weist der Halbleiterchip eine Oberseite auf, die zumindest einen Teil einer Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips bildet. Die Oberseite ist in der Vertiefung des Wellenlängenkonversionselements angeordnet, wobei die Oberseite lateral, also entlang der Haupterstreckungsebene des Wellenlängenkonversionselements, vom die Vertiefung umlaufenden Rand des Wellenlängenkonversionselements umgeben ist. Zwischen der Oberseite des Halbleiterchips und dem Wellenlängenkonversionselement ist eine Verbindungsschicht angeordnet, die sich gänzlich innerhalb der Vertiefung befindet. Mit anderen Worten kann die Verbindungsschicht eine Dicke aufweisen, die kleiner als eine Tiefe der Vertiefung des Wellenlängenkonversionselements und damit kleiner als eine Höhe des Rands von einer Bodenfläche der Vertiefung aus ist. Mit anderen Worten kann es möglich sein, dass die Verbindungsschicht nicht aus der Vertiefung herausragt.An optoelectronic component according to one embodiment in particular comprises a wavelength conversion element according to one or more of the aforementioned embodiments. Furthermore, the optoelectronic component has a light-emitting semiconductor chip, on which the wavelength conversion element is arranged. In this case, the semiconductor chip has an upper side which forms at least part of a light output surface of the semiconductor chip. The upper side is arranged in the depression of the wavelength conversion element, the upper side being surrounded laterally, ie along the main extension plane of the wavelength conversion element, by the edge of the wavelength conversion element which runs around the depression. Between the upper side of the semiconductor chip and the wavelength conversion element, a connection layer is arranged, which is located entirely within the depression. In other words, the connection layer may have a thickness that is smaller than a depth of the recess of the wavelength conversion element, and thus smaller than a height of the edge from a bottom surface of the recess. In other words, it may be possible that the connection layer does not protrude from the recess.
Dadurch, dass die Verbindungsschicht gänzlich in der Vertiefung angeordnet ist, wird Licht, das durch Seitenflächen der Verbindungsschicht zwischen dem Halbleiterchip und dem Wellenlängenkonversionselement ausgekoppelt wird, in den die Vertiefung zumindest teilweise umlaufenden Rand eingekoppelt und kann dort zumindest teilweise konvertiert werden. Der im Zusammenhang mit bekannten Farbstoffplättchen oben beschriebene unerwünschte Effekt der direkten Lichtauskopplung über Seitenflächen einer Klebeschicht kann somit bei dem hier beschriebenen optoelektronischen Bauelement mit Vorteil vermieden werden. Dadurch ist es möglich, dass der bei bekannten LEDs unerwünschte einfarbige Randbereich in der räumlichen Abstrahlcharakteristik zumindest vermindert werden kann.Because the connection layer is arranged entirely in the recess, light which is coupled out by side surfaces of the connection layer between the semiconductor chip and the wavelength conversion element is coupled into the edge which at least partially surrounds the recess and can be at least partially converted there. The undesirable effect of direct light extraction via side surfaces of an adhesive layer described above in connection with known dye platelets can thus be advantageously avoided in the case of the optoelectronic component described here. This makes it possible for the monochromatic edge region, which is undesirable in the case of known LEDs, to be at least reduced in the spatial radiation characteristic.
Auf einer dem Halbleiterchip abgewandten Oberseite weist das Wellenlängenkonversionselement eine Außenoberfläche auf, die entlang der Haupterstreckungsebene des Wellenlängenkonversionselements verläuft und deren Abmessungen größer als die Abmessungen der Oberseite des Halbleiterchips sind. In der Vertiefung kann das Wellenlängenkonversionselement eine der Außenoberfläche gegenüberliegende Innenoberfläche entlang der Haupterstreckungsebene aufweisen, die im Wesentlichen den Abmessungen der Oberseite des Halbleiterchips entspricht. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Abmessungen, beispielsweise Kantenlängen, der Innenoberfläche um nicht mehr als 10%, bevorzugt um nicht mehr als 5% und besonders bevorzugt um nicht mehr als 4% größer als entsprechende Abmessungen der Oberseite des Halbleiterchips sein können.On an upper side facing away from the semiconductor chip, the wavelength conversion element has an outer surface which runs along the main extension plane of the wavelength conversion element and whose dimensions are larger than the dimensions of the upper side of the semiconductor chip. In the depression, the wavelength conversion element may have an inner surface opposite the outer surface along the main extension plane, which substantially corresponds to the dimensions of the upper side of the semiconductor chip. This may mean, in particular, that the dimensions, for example edge lengths, of the inner surface can not be greater than corresponding dimensions of the upper side of the semiconductor chip by more than 10%, preferably by not more than 5% and particularly preferably not more than 4%.
Weiterhin kann die Vertiefung hinsichtlich ihrer Form an die Form der Oberseite des Halbleiterchips angepasst sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Oberseite des Halbleiterchips eine dreidimensionale konvexe Form aufweist und die Vertiefung eine dreidimensionale konkave Form aufweist, die an die dreidimensionale konvexe Form des Halbleiterchips an seiner Oberseite angepasst ist. Der Halbleiterchip kann damit an seiner Oberseite im Wesentlichen auf Passung in der Vertiefung montierbar sein, sodass zwischen dem Rand des Wellenlängenkonversionselements und zumindest einer an die Oberseite angrenzenden Seitenfläche des Halbleiterchips innerhalb der Vertiefung ein Spalt auftritt, der nicht größer als 10%, bevorzugt nicht größer als 5% und besonders bevorzugt nicht größer als 4% der Abmessungen entlang der Haupterstreckungsebene der Oberseite ist. Der Halbleiterchip kann an seiner Oberseite dabei beispielsweise eine rechteckige oder quadratische Oberseite aufweisen und im Bereich der Oberseite demzufolge quaderförmig oder kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Halbleiterchip im Bereich der Oberseite Seitenflächen aufweisen, die senkrecht oder schräg zur Oberseite verlaufen, wobei man im letzten Fall auch von sogenannten Mesa-Kanten des Halbleiterchips sprechen kann.Furthermore, the depression can be adapted in terms of its shape to the shape of the upper side of the semiconductor chip. This may mean, in particular, that the top side of the semiconductor chip has a three-dimensional convex shape and the recess has a three-dimensional concave shape, which is adapted to the three-dimensional convex shape of the semiconductor chip on its top side. The semiconductor chip can thus be mounted on its upper side substantially to fit in the recess, so that between the edge of the wavelength conversion element and at least one adjacent to the upper side surface of the semiconductor chip within the recess, a gap occurs not greater than 10%, preferably not greater is greater than 5% and more preferably not greater than 4% of the dimensions along the main plane of extension of the upper side. The semiconductor chip may have, for example, a rectangular or square upper side at its upper side, and thus may be cuboid or frusto-conical or truncated-pyramid-shaped in the region of the upper side. In other words, the semiconductor chip in the region of the upper side have side surfaces which extend perpendicular or obliquely to the upper side, wherein one can speak in the latter case of so-called mesa edges of the semiconductor chip.
Der Licht emittierende Halbleiterchip kann beispielsweise als Licht emittierende Diode mit einer auf einem Arsenid-, Phosphid- und/oder Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialsystem basierenden Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven, Licht erzeugenden Bereich ausgeführt sein. Derartige Halbleiterchips sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter ausgeführt.The light-emitting semiconductor chip can be embodied, for example, as a light-emitting diode with a semiconductor layer sequence based on an arsenide, phosphide and / or nitride compound semiconductor material system with an active, light-generating region. Such semiconductor chips are known to the person skilled in the art and will not be described further here.
Das optoelektronische Bauelement mit dem Halbleiterchip und dem Wellenlängenkonversionselement kann weiterhin beispielsweise auf einem Träger und/oder in einem Gehäuse angeordnet sein und mittels elektrischen Anschlüssen, beispielsweise über einen so genannten Leiterrahmen („lead frame”) elektrisch kontaktierbar sein.The optoelectronic component with the semiconductor chip and the wavelength conversion element can furthermore be arranged, for example, on a support and / or in a housing and be electrically contactable by means of electrical connections, for example via a so-called lead frame.
Weiterhin kann der Halbleiterchip einen Licht erzeugenden Bereich aufweisen, der in der Vertiefung des Wellenlängenkonversionselements angeordnet ist. Das kann insbesondere bedeuten, dass der um die Vertiefung zumindest teilweise umlaufende Rand des Wellenlängenkonversionselements eine derartige Höhe aufweist, dass er nach dem Aufbringen des Wellenlängenkonversionselements auf den Halbleiterchip die Seitenflächen des Halbleiterchips zumindest teilweise derart überdeckt, dass auch der Licht erzeugende Bereich zumindest teilweise überdeckt ist. Dadurch kann mit Vorteil verhindert werden, dass Licht über Seitenflächen des Halbleiterchips direkt aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt werden kann. Weiterhin ist es bei dem hier beschriebenen optoelektronischen Bauelement möglich, dass derartiges seitlich ausgekoppeltes Licht in den Rand des Wellenlängenkonversionselements eingekoppelt wird und dort vom im Rand eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff zumindest teilweise konvertiert werden kann. Dadurch ist es mit Vorteil möglich, dass im Vergleich zu bekannten LEDs mit nur auf deren Oberseite angeordneten ebenen Farbstoffplättchen unerwünschte Farbveränderungen im Randbereich der räumlichen Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements vermieden werden.Furthermore, the semiconductor chip may have a light-generating region which is arranged in the recess of the wavelength conversion element. This may mean, in particular, that the edge of the wavelength conversion element that at least partially surrounds the recess has a height such that it follows the edge Applying the wavelength conversion element to the semiconductor chip, the side surfaces of the semiconductor chip at least partially covered such that the light-generating region is at least partially covered. As a result, it can be advantageously prevented that light can be coupled out directly from the semiconductor chip via side surfaces of the semiconductor chip. Furthermore, with the optoelectronic component described here, it is possible for such laterally coupled-out light to be coupled into the edge of the wavelength conversion element and at least partially converted there by the wavelength conversion substance embedded in the edge. As a result, it is advantageously possible that unwanted color changes in the edge region of the spatial radiation characteristic of the optoelectronic component are avoided in comparison to known LEDs with flat dye platelets arranged only on their upper side.
Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement eine wie oben beschriebene Aussparung aufweisen, die über der Oberseite des Halbleiterchips angeordnet sein kann, und in der ein Kontaktbereich des Halbleiterchips angeordnet ist. Mit anderen Worten kann durch die Aussparung ein Kontaktbereich des Halbleiterchips beispielsweise auf der Oberfläche dieses durch das Wellenlängenkonversionselement hindurch zugänglich sein, sodass der Halbleiterchip durch das Wellenlängenkonversionselement hindurch für eine Drahtkontaktierung, beispielsweise einen Bondkontakt, zugänglich sein kann. Das optoelektronische Bauelement kann weiterhin einen Bonddraht aufweisen, der durch die Aussparung hindurch mit dem Kontaktbereich des Halbleiterchips verbunden ist. Der Kontaktbereich kann dabei in einem Randbereich der Oberseite oder auch in einem vom Rand entfernten Mittelbereich der Oberseite des Halbleiterchips angeordnet sein, wobei dementsprechend auch die Aussparung in einem Randbereich, also insbesondere im Bereich des umlaufenden Randes, oder in einem Mittelbereich innerhalb der Vertiefung des Wellenlängenkonversionselements angeordnet sein kann.Furthermore, the wavelength conversion element can have a recess as described above, which can be arranged above the upper side of the semiconductor chip, and in which a contact region of the semiconductor chip is arranged. In other words, through the recess, a contact region of the semiconductor chip, for example on the surface thereof, can be accessible through the wavelength conversion element, so that the semiconductor chip can be accessible through the wavelength conversion element for wire bonding, for example a bonding contact. The optoelectronic component may further comprise a bonding wire, which is connected through the recess with the contact region of the semiconductor chip. In this case, the contact region can be arranged in an edge region of the upper side or also in a middle region of the upper side of the semiconductor chip remote from the edge, whereby accordingly also the recess in an edge region, ie in particular in the region of the peripheral edge, or in a central region within the depression of the wavelength conversion element can be arranged.
Die Aussparung kann beispielsweise mittels des dreidimensionalen Formprozesses herstellbar sein. Alternativ dazu kann die Aussparung beispielsweise auch nach dem Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements oder eines Verbunds einer Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen mittels Laserablation ausgeformt werden. Dadurch kann es beispielsweise mit Vorteil möglich sein, dass eine Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen mittels ein und desselben dreidimensionalen Formprozesses herstellbar sind, wobei dann anschließend die Aussparung je nach verwendetem Halbleiterchip gesondert in das Wellenlängenkonversionselement eingebracht werden kann.The recess can be produced, for example, by means of the three-dimensional molding process. Alternatively, for example, the recess may also be formed after the production of a wavelength conversion element or a composite of a plurality of wavelength conversion elements by means of laser ablation. As a result, it can be advantageously possible, for example, that a plurality of wavelength conversion elements can be produced by means of one and the same three-dimensional molding process, in which case the recess can then be introduced separately into the wavelength conversion element, depending on the semiconductor chip used.
Weiterhin kann die Verbindungsschicht Silikon enthalten, wodurch die Verbindungsschicht eine hohe Strahlungsstabilität gegenüber der vom Halbleiterchip erzeugten Primärstrahlung sowie erforderliche optische Eigenschaften wie beispielsweise eine Transparenz aufweisen kann.Furthermore, the connection layer may contain silicone, whereby the connection layer may have a high radiation stability with respect to the primary radiation generated by the semiconductor chip as well as required optical properties such as transparency.
Das hier beschriebene Wellenlängenkonversionselement sowie das hier beschriebene optoelektronische Bauelement mit dem Wellenlängenkonversionselement auf einem Halbleiterchip können mit Vorteil beispielsweise in Automotive-, industriellen, Elektrogeräte-, Beleuchtungs-, Medizin-, Verkehrs-, Computergeräte- und/oder Projektionsanwendungen eingesetzt werden. Insbesondere sind das hier beschriebene Wellenlängenkonversionselement und das hier beschriebene optoelektronische Bauelement besonders geeignet für Anwendungen, die über die gesamte räumliche Abstrahlcharakteristik einschließlich des Randbereichs der Abstrahlcharakteristik eine möglichst homogene Lichtabstrahlung mit einem gleichmäßigen Leuchteindruck und Farbeindruck erfordern.The wavelength conversion element described here and the optoelectronic component described here with the wavelength conversion element on a semiconductor chip can advantageously be used, for example, in automotive, industrial, electrical appliance, lighting, medical, traffic, computer equipment and / or projection applications. In particular, the wavelength conversion element described here and the optoelectronic component described here are particularly suitable for applications which require as homogeneous a light emission as possible with a uniform luminous impression and color impression over the entire spatial radiation characteristic including the edge region of the emission characteristic.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den
Es zeigen:Show it:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie beispielsweise Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better representation and / or better understanding exaggerated be shown thick or large.
In den
In einem ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements
Wie in den
Der Verbund
In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß der
In den
Durch den dreidimensionalen Formprozess, also durch das Formpressen im gezeigten Ausführungsbeispiel, ist somit ein dreidimensionales, selbsttragendes Wellenlängenkonversionselement
Der im gezeigten Ausführungsbeispiel rechteckig ausgeführte Querschnitt der Vertiefung senkrecht zur Haupterstreckungsebene
In
Ein Dünnfilm-Halbleiterchip zeichnet sich insbesondere durch eines oder mehrere der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
- – an einer zum Trägersubstrat hin gewandten ersten Hauptfläche der strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert (nicht gezeigt);
- – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke
im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondereim Bereich von 5bis 10 μm auf; und - – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d. h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
- On a first main surface of the radiation-generating epitaxial layer sequence facing the carrier substrate, a reflective layer is applied or formed which reflects back at least part of the electromagnetic radiation generated in the epitaxial layer sequence (not shown);
- The epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 μm or less, in particular in the range of 5 to 10 μm; and
- The epitaxial layer sequence contains at least one semiconductor layer having at least one surface which has a thorough mixing structure which, in the ideal case, leads to an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, ie it has as ergodically stochastic scattering behavior as possible.
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in
Die Halbleiterschichtenfolge
Alternativ dazu können der Halbleiterchip
Die Oberseite
Im Gegensatz dazu sind bekannte Farbstoffschichten, die typischerweise mittels Siebdruck herstellbar sind, nur in Form ebener Schichten herstellbar, die keine dreidimensionale Strukturierung in Form einer Vertiefung
Die Verbindungsschicht
In
In
Das Wellenlängenkonversionselement
Alternativ dazu kann der Kontaktbereich
Das hier beschriebene Wellenlängenkonversionselement ermöglicht mit Vorteil durch seine dreidimensionale, selbsttragende Form eine Abstrahlung von unkonvertiertem, direkt vom Halbleiterchip abgestrahlten Licht, wobei mittels einer geeigneten Aussparung auch eine Kontaktierung der Oberseite des Halbleiterchips möglich ist.The wavelength conversion element described here advantageously allows by its three-dimensional, self-supporting shape radiation of unconverted, directly emitted from the semiconductor chip light, by means of a suitable recess and a contacting of the top of the semiconductor chip is possible.
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 invention is not limited by the description based on the embodiments of these. 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 [0051] I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174-2176 [0051]
Claims (15)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010022561 DE102010022561A1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element |
TW100116276A TW201208145A (en) | 2010-06-02 | 2011-05-10 | Wavelength conversion element, optoelectronic component having a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element |
PCT/EP2011/057801 WO2011151156A1 (en) | 2010-06-02 | 2011-05-13 | Wavelength conversion element, optoelectronic component comprising a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010022561 DE102010022561A1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010022561A1 true DE102010022561A1 (en) | 2011-12-08 |
Family
ID=44262827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201010022561 Withdrawn DE102010022561A1 (en) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010022561A1 (en) |
TW (1) | TW201208145A (en) |
WO (1) | WO2011151156A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013140291A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Singulation of light emitting devices before and after application of phosphor |
DE102012207593A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Producing components, comprises applying molding material comprising recesses, on lead frame, providing predetermined breaking points between recesses, separating connecting lines intersecting breaking points, and breaking molding material |
DE102013207564A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Wavelength-converting element, optoelectronic component and printing template |
WO2015011124A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Production of a layer element for an optoelectronic semiconductor chip |
US9312452B2 (en) | 2010-10-22 | 2016-04-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion lamina and conversion lamina |
DE102016122213A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | METHOD FOR PRODUCING A WAVELENGTH CONVERTING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND WAVELENGTH CONVERTING ELEMENT |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6755090B2 (en) * | 2014-12-11 | 2020-09-16 | シチズン電子株式会社 | Light emitting device and manufacturing method of light emitting device |
JP6729525B2 (en) * | 2017-09-14 | 2020-07-22 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing light emitting device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050093430A1 (en) * | 2003-02-26 | 2005-05-05 | Cree, Inc. | Composite white light source and method for fabricating |
US20050274967A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-15 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Semiconductor light emitting device with pre-fabricated wavelength converting element |
DE102005012953A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic element production comprises coating body with layer comprising sol-gel material and luminescence conversion material |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020063520A1 (en) * | 2000-11-29 | 2002-05-30 | Huei-Che Yu | Pre-formed fluorescent plate - LED device |
US7029935B2 (en) * | 2003-09-09 | 2006-04-18 | Cree, Inc. | Transmissive optical elements including transparent plastic shell having a phosphor dispersed therein, and methods of fabricating same |
DE202005011805U1 (en) * | 2005-07-27 | 2005-10-20 | Unity Opto Technology Co., Ltd., San Chung | White illuminating diode used in electronics comprises a support with a chip emitting an ultraviolet light and a flat thin plate |
US7863642B2 (en) * | 2005-08-24 | 2011-01-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light emitting diodes and lasers diodes with color converters |
US7863635B2 (en) * | 2007-08-07 | 2011-01-04 | Cree, Inc. | Semiconductor light emitting devices with applied wavelength conversion materials |
DE102008021436A1 (en) * | 2008-04-29 | 2010-05-20 | Schott Ag | Optic converter system for (W) LEDs |
-
2010
- 2010-06-02 DE DE201010022561 patent/DE102010022561A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-05-10 TW TW100116276A patent/TW201208145A/en unknown
- 2011-05-13 WO PCT/EP2011/057801 patent/WO2011151156A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050093430A1 (en) * | 2003-02-26 | 2005-05-05 | Cree, Inc. | Composite white light source and method for fabricating |
US20050274967A1 (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-15 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Semiconductor light emitting device with pre-fabricated wavelength converting element |
DE102005012953A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic element production comprises coating body with layer comprising sol-gel material and luminescence conversion material |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9312452B2 (en) | 2010-10-22 | 2016-04-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion lamina and conversion lamina |
US9691946B2 (en) | 2010-10-22 | 2017-06-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion lamina and conversion lamina |
US10164157B2 (en) | 2010-10-22 | 2018-12-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion lamina and conversion lamina |
WO2013140291A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Singulation of light emitting devices before and after application of phosphor |
US10276758B2 (en) | 2012-03-19 | 2019-04-30 | Lumileds Llc | Singulaton of light emitting devices before and after application of phosphor |
US10825965B2 (en) | 2012-03-19 | 2020-11-03 | Lumileds Llc | Singulation of light emitting devices before and after application of phosphor |
DE102012207593A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Producing components, comprises applying molding material comprising recesses, on lead frame, providing predetermined breaking points between recesses, separating connecting lines intersecting breaking points, and breaking molding material |
DE102013207564A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Wavelength-converting element, optoelectronic component and printing template |
US9515233B2 (en) | 2013-04-25 | 2016-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Wavelength-converting element, optoelectronic component and printing stencil |
WO2015011124A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Production of a layer element for an optoelectronic semiconductor chip |
DE102016122213A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | METHOD FOR PRODUCING A WAVELENGTH CONVERTING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND WAVELENGTH CONVERTING ELEMENT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201208145A (en) | 2012-02-16 |
WO2011151156A1 (en) | 2011-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010053362B4 (en) | Method for producing a radiation-emitting semiconductor chip, radiation-emitting semiconductor chip and radiation-emitting component | |
DE102010022561A1 (en) | Wavelength conversion element, optoelectronic component with a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element | |
EP2638575B1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method for producing the same | |
DE102011114641B4 (en) | Optoelectronic semiconductor component and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
DE102011102350A1 (en) | Optical element, optoelectronic component and method for the production of these | |
EP2901479B1 (en) | Optoelectronic component | |
DE112014004933T5 (en) | A wavelength conversion element, a method of manufacturing, and a semiconductor light emitting device having the same | |
WO2007025516A1 (en) | Optoelectronic component | |
DE102014107472A1 (en) | Semiconductor device and lighting device | |
DE102013207308B4 (en) | Method for manufacturing an optoelectronic assembly and optoelectronic assembly | |
DE102014114372A1 (en) | Process for the production of optoelectronic semiconductor components and optoelectronic semiconductor component | |
DE102009039982A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
DE102008029191A1 (en) | Illumination device for backlighting a display and a display with such a lighting device | |
DE102012101892B4 (en) | Wavelength conversion element, light-emitting semiconductor component and display device therewith as well as method for producing a wavelength conversion element | |
DE102017104144B4 (en) | Process for the production of light emitting diodes | |
DE102014117892A1 (en) | Optoelectronic component and optoelectronic component | |
DE102011111917A1 (en) | Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed | |
DE102017120385B4 (en) | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component | |
WO2018172354A1 (en) | Method for producing a wavelength conversion element and a light-emitting component, wavelength conversion element, and light-emitting component | |
DE102011012264A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component for use as flash light source in e.g. camera, has wavelength conversion element converting parts of UV light into conversion light with spectral components in specific wavelength range | |
DE102016100723B4 (en) | optoelectronic component | |
DE102008018353A1 (en) | Radiation-emitting optoelectronic component and method for producing a radiation-emitting component | |
WO2013041465A1 (en) | Wavelength conversion element and light-emitting semiconductor component comprising wavelength conversion element | |
DE102017124155A1 (en) | Light-emitting device and method for producing a light-emitting device | |
DE102014116080A1 (en) | Optoelectronic component and method for its production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150101 |