DE102012110668A1 - Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement - Google Patents

Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement Download PDF

Info

Publication number
DE102012110668A1
DE102012110668A1 DE102012110668.1A DE102012110668A DE102012110668A1 DE 102012110668 A1 DE102012110668 A1 DE 102012110668A1 DE 102012110668 A DE102012110668 A DE 102012110668A DE 102012110668 A1 DE102012110668 A1 DE 102012110668A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nanoparticles
converter
converter material
pores
wavelength range
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Withdrawn
Application number
DE102012110668.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Ion Stoll
Britta Göötz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102012110668.1A priority Critical patent/DE102012110668A1/de
Priority to DE112013005312.8T priority patent/DE112013005312A5/de
Priority to US14/441,154 priority patent/US10297727B2/en
Priority to PCT/EP2013/072941 priority patent/WO2014072255A1/de
Publication of DE102012110668A1 publication Critical patent/DE102012110668A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/56—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing sulfur
    • C09K11/562—Chalcogenides
    • C09K11/565—Chalcogenides with zinc cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • 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
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • 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
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • 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
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • 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
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein Konvertermaterial (5) mit einem porösen anorganischen Matrixmaterial (3) angegeben, das eine Vielzahl an Poren (4) aufweist, auf deren Oberfläche eine Vielzahl an anorganischen Nanopartikeln (1, 1’) aufgebracht ist. Die Nanopartikel (1, 1’) sind dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konvertermaterials und ein optoelektronisches Bauelement mit einem solchen Konvertermaterial angegeben.

Description

  • Es werden ein Konvertermaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und ein optoelektronisches Bauelement mit einem Konvertermaterial angegeben.
  • Konvertermaterialien sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben: DE 10 2011 113 962 , C. Dang et al., "A wafer-level integrated white light emitting diode incorporating colloidal quantum dots as a nanocomposite luminescent material", Advanced Materials, 2012, published online (DOI: 10.1002/adma.201202354).
  • Es soll ein Konvertermaterial mit anorganischen lichtkonvertierenden Nanopartikeln mit einer geringen Temperaturabhängigkeit der Konversionseffizienz angegeben werden. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konvertermaterials und ein optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen Konvertermaterial angegeben werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Konvertermaterial mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 15 und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des Konvertermaterials, des Verfahren und des optoelektronischen Bauelements sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Konvertermaterial weist ein poröses anorganisches Matrixmaterial mit einer Vielzahl an Poren auf. Auf den Oberflächen der Poren ist eine Vielzahl an anorganischen Nanopartikeln aufgebracht. Die Nanopartikel verleihen dem Konvertermaterial bevorzugt wellenlängenkonvertierende Eigenschaften. Mit anderen Worten sind die Nanopartikel bevorzugt dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Das anorganische Matrixmaterial ist besonders bevorzugt frei von wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
  • Es versteht sich von selbst, dass nicht nur eine einzige Sorte an Nanopartikeln von dem Konvertermaterial umfasst sein kann, sondern dass in die Poren des anorganischen Matrixmaterials mehrere voneinander verschieden Sorten an Nanopartikeln eingebracht sein können.
  • Besonders bevorzugt sind die anorganischen Nanopartikel in direktem Kontakt auf die Oberfläche des anorganischen Matrixmaterials aufgebracht. Mit anderen Worten stehen die Nanopartikel besonders bevorzugt in direktem Kontakt mit dem anorganischen Matrixmaterial. Auf diese Art und Weise ist die Wärmeabfuhr von den Nanopartikeln während des Einsatzes des Konvertermaterials mit Vorteil gegenüber Nanopartikeln in einem Harz verbessert. Die verbesserte Wärmeabfuhr von den Nanopartikeln hat vorteilhafterweise eine erhöhte stabile Konversionseffizienz zur Folge.
  • Durch die Anordnung der Nanopartikel in den Poren des anorganischen Matrixmaterials kann weiterhin mit Vorteil die Aggregatbildung der Nanopartikel untereinander überwiegend verhindert werden, wie sie bei der Verwendung reiner Nanopartikel in der Regel stattfindet.
  • Bei den Poren des anorganischen Matrixmaterials handelt es sich in der Regel um Hohlräume in dem anorganischen Matrixmaterial. Die Hohlräume können geordnet oder ungeordnet in dem anorganischen Matrixmaterial ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Konvertermaterials weisen die Poren des anorganischen Matrixmaterials einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer auf. Derartige anorganische Materialien werden auch als mesoporöse anorganische Materialien bezeichnet.
  • Der mittlere Durchmesser der Poren des anorganischen Matrixmaterials kann beispielsweise mit einer der folgenden Methoden bestimmt werden: Wasserporosimetrie, Quecksilberporosimetrie, Gasadsorption oder optische Methoden, wie beispielsweise die Bestimmung mittels eines Mikroskops.
  • Das anorganische Matrixmaterial ist beispielsweise unter anderem durch seine Gesamtporosität gekennzeichnet. Die Gesamtporosität ist das Verhältnis von dem Volumen der Poren zu dem Gesamtvolumen des anorganischen Matrixmaterials. Die Gesamtporosität des anorganischen Matrixmaterials setzt sich hierbei aus der offenen Porosität und der geschlossenen Porosität zusammen. Die offene Porosität bezeichnet hierbei das Verhältnis zwischen dem Volumen der Poren, die untereinander und mit dem das Matrixmaterial umgebenden Medium in Kontakt stehen, zu dem Gesamtvolumen des anorganischen Matrixmaterials. Die geschlossene Porosität hingegen bezeichnet das Verhältnis aus dem Volumen der abgeschlossenen Poren des anorganischen Matrixmaterials zu dem Gesamtvolumen des anorganischen Matrixmaterials.
  • Das anorganische Matrixmaterial weist bevorzugt eine offene Porosität zwischen einschließlich 0,05 und einschließlich 0,75 auf. Besonders bevorzugt weist das anorganische Matrixmaterial eine offene Porosität zwischen einschließlich 0,1 und einschließlich 0,3 auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Konvertermaterials weisen die Poren des anorganischen Matrixmaterials einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer auf. Derartige anorganische Materialien werden auch als mesoporöse anorganische Materialien bezeichnet.
  • Das anorganische Matrixmaterial kann beispielsweise ein Oxid eines der folgenden Materialien oder ein Oxid einer Mischung der folgenden Materialien aufweisen: Silizium, Aluminium, Tantal, Titan, Zirkonium, Cer, Zinn, Niob. Es ist auch möglich, dass das anorganische Matrixmaterial aus einem Oxid dieser Materialien oder aus einem Oxid einer Mischung dieser Materialien besteht.
  • Die anorganischen Nanopartikel können beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Zinksulfid, Kadmiumsulfid, Zinkselenid, Zinkoxid, Kadmiumselenid, Kadmiumoxid, Indiumphosphid, Kupferindiumsulfid, Bleisulfid.
  • Die anorganischen Nanopartikel weisen beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer auf. Besonders bevorzugt weisen die anorganischen Nanopartikel einen Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 10 Nanometer auf.
  • Weiterhin kann jedes Nanopartikel eine organische Außenhülle aufweisen, die in der Regel die Außenfläche des Nanopartikel ausbildet. Die Außenhülle weist beispielsweise ein organisches Material auf, das Phosphat- oder Sulfid-basiert ist. Die organische Außenhülle ist dazu vorgesehen, ein agglomerieren der Nanopartikel zumindest zu verringern. Die oben genannten Werte für den Durchmesser der Nanopartikel verstehen sich als Werte für den Durchmesser ohne die organische Außenhülle.
  • Weiterhin kann es sich bei den anorganischen Nanopartikeln auch um Core-Shell-Nanopartikel handeln. Core-Shell-Nanopartikel weisen in der Regel einen Kern (Core) auf, der von einer Hülle (Shell) umgeben ist. Der Kern und die Hülle sind hierbei in der Regel aus zwei verschiedenen Materialien gebildet. Der Kern ist bevorzugt aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise einem III-V-Halbleitermaterial wie Indiumphosphid, gebildet. Der Kern weist in der Regel wellenlängenkonvertierende Eigenschaften auf, das heißt, der Kern ist in der Regel dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Die Hülle der Core-Shell-Nanopartikel kann beispielsweise ebenfalls ein Halbleitermaterial, insbesondere ein III-V-Halbleitermaterial, aufweisen oder aus einem derartigen Material bestehen. Beispielsweise ist eines der folgenden Materialien für die Hülle geeignet: Zinksulfid, Zinkselenid, Zinkoxid.
  • Besonders bevorzugt sind die Nanopartikel jeweils beabstandet voneinander auf der Oberfläche der Poren angeordnet. Mit anderen Worten liegt zwischen den Nanopartikeln jeweils ein Teilbereich der Oberfläche der Poren frei und ist nicht mit Nanopartikeln bedeckt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es in der Regel lediglich technisch machbar ist, dass ein möglichst großer Teil der Nanopartikel beabstandet voneinander auf der Oberfläche der Poren angeordnet ist, während ein sehr kleiner Teil der Nanopartikel in direktem Kontakt miteinander steht. Besonders bevorzugt sind mindestens 95 % der Nanopartikel beabstandet voneinander auf der Oberfläche der Poren angeordnet.
  • Durch die beabstandete Anordnung der Nanopartikel auf der Oberfläche der Poren kann insbesondere eine Verringerung der Konversionseffizienz der Nanopartikel aufgrund von Konzentrationsquenchen der Nanopartikel untereinander zumindest verringert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Konvertermaterials ist auf der Oberfläche der Poren eine weitere Vielzahl an Nanopartikeln aufgebracht, die dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Mit anderen Worten ist das anorganische Matrixmaterial mit einer weiteren Vielzahl an Nanopartikel beladen, deren wellenlängenkonvertierende Eigenschaften von den wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften der anderen Vielzahl an Nanopartikeln verschieden ist. Beispielsweise sind die einen Nanopartikel dazu geeignet, blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs in grünes Licht des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, während die weiteren Nanopartikel dazu geeignet sind, blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs in rotes Licht des dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Der erste Wellenlängenbereich, der zweite Wellenlängenbereich und der dritte Wellenlängenbereich sind besonders bevorzugt verschieden voneinander, wobei hierbei nicht ausgeschlossen ist, dass die Wellenlängenbereiche teilweise überlappen.
  • Der erste Wellenlängenbereich kann beispielsweise blaues Licht umfassen oder aus blauem Licht gebildet sein. Der zweite Wellenlängenbereich kann beispielsweise gelbes Licht umfassen oder aus gelbem Licht gebildet sein. Insbesondere wenn das Konvertermaterial zwei verschiedene Sorten an Nanopartikeln aufweist, so umfasst der zweite Wellenlängenbereich besonders bevorzugt grünes Licht oder ist aus grünem Licht gebildet und der dritte Wellenlängenbereich umfasst besonders bevorzugt rotes Licht oder ist aus rotem Licht gebildet. Auf diese Art und Weise kann ein Konvertermaterial erzeugt werden, das bei der Anregung mit blauem Licht, das beispielsweise von einem Halbleiterköper ausgesandt wird, weißes Licht abstrahlt.
  • Das Konvertermaterial kann beispielsweise als eine Vielzahl an Konverterpartikeln vorliegen. Die Konverterpartikel weisen beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 50 Mikrometer auf. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Konverterpartikel einen Durchmesser zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer aufweisen. Konverterpartikel mit einem Durchmesser zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer weisen insbesondere mit Vorteil eine geringe Streuung von Licht auf.
  • Liegt das Konvertermaterial in Form von Konverterpartikeln vor, so weist dies den Vorteil auf, dass das Konvertermaterial mittels einer der folgenden Verfahren weiterverarbeitet werden kann: Vergießen, Drucken, elektrophoretische Abscheidung, Spraycoating, Molding, Sol-Gel-Prozess.
  • Beim Vergießen, Drucken, Spraycoaten und Molden werden die Konverterpartikel in der Regel zuerst in ein Harz, wie ein Silikon, ein Epoxid oder eine Mischung dieser Materialen, eingebracht und dann weiterverarbeitet. Die Mischung kann neben dem Harz und den Konverterpartikeln weitere Stoffe enthalten, die in der Regel auf das jeweils verwendete Verfahren zur Weiterverarbeitung abgestimmt sind.
  • Beim Vergießen wird die Mischung aus Harz und Konverterpartikel in der Regel um einen Halbleiterkörper herum positioniert und dann ausgehärtet. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper in einer Kavität angeordnet, die mit der Mischung aus Harz und Konverterpartikel gefüllt wird.
  • Die Mischung aus Harz und Konverterpartikeln kann auch durch Drucken, insbesondere durch Siebdrucken, weiterverarbeitet werden. Beim Siebdrucken wird die Mischung von Harz und Konverterpartikel in der Regel mit Hilfe eines Siebs in einer gewünschten Form, beispielsweise in Form der Strahlungsaustrittsfläche eines Halbleiterkörpers, auf eine Folie aufgebracht. Anschließend wird das Harz ausgehärtet, so dass ein harzbasiertes Konverterplättchen entsteht. Das fertige harzbasierte Konverterplättchen kann auf der Strahlungsaustrittsfläche eines Halbleiterkörpers aufgebracht werden, beispielsweise durch ein Pick-and-Place-Verfahren.
  • Bei dem Verfahren „Spraycoaten“ umfasst die Mischung mit dem Harz und den Konverterpartikeln in der Regel weiterhin ein organisches Lösungsmittel. Diese Mischung wird durch Sprühen auf einer gewünschten Fläche, beispielsweise auf einer Strahlungsaustrittsfläche eines Halbleiterkörpers, aufgebracht.
  • Bei dem Verfahren „Molden“ wird die Mischung mit dem Harz und den Konverterpartikeln mit Hilfe eines Werkzeugs in die gewünschte Form gebracht.
  • Bei der elektrophoretischen Abscheidung werden die Konverterpartikel in ein Elektrophoresebad eingebracht. Die Konverterpartikel tragen in dem Elektrophoresebad elektrische Ladungen auf ihrer Oberfläche. Auch die Oberfläche, auf der die Konverterpartikel abgeschieden werden sollen, wird in dem Elektrophoresebad bereitgestellt.
  • Anschließend werden die Konverterpartikel durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das Elektrophoresebad derart beschleunigt, dass sie sich auf der zu beschichtenden Oberfläche anlagern. In der Regel bildet hierbei die Oberfläche, auf der die Konverterpartikel abgeschieden werden, eine Elektrode aus, über die die Spannung an das Elektrophoresebad angelegt wird. Während der Dauer der elektrophoretischen Abscheidung, das heißt, während der Zeit, die die Spannung an das Elektrophoresebad angelegt ist, lagern sich immer mehr Konverterpartikel auf der zu beschichtenden Oberfläche ab. In der Regel werden die in einer Schicht abgeschiedenen Konverterpartikel mit Hilfe eines Binders, beispielsweise einem organischen Harz, fixiert.
  • Zur Weiterverarbeitung mit einem Sol-Gel-Prozess werden die Konverterpartikel in der Regel in ein Sol eingebracht, aus dem durch Altern ein Gel entsteht. Das Gel wird in der Regel durch Sintern zu einer Keramik oder einem Glas weiterverarbeitet.
  • Weiterhin kann das Konvertermaterial auch als planes Plättchen, als kuppelförmiges Plättchen oder als Plättchen mit einer Freifläche beliebiger Form ausgebildet sein. Eine Kantenlänge des planen Plättchens, des kuppelförmigen Plättchens oder des Plättchens mit einer Freifläche beliebiger Form liegt besonders bevorzugt zwischen einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 10 Zentimeter.
  • Ein derartiges Konvertermaterial umfasst besonders bevorzugt ein anorganisches Matrixmaterial, das als planes Plättchen, als kuppelförmiges Plättchen oder als Plättchen gemäß einer Freifläche beliebiger Form ausgebildet ist und dessen Porenoberflächen mit den Nanopartikeln beladen, also teilweise bedeckt, sind.
  • Ein Konvertermaterial, das als Plättchen ausgebildet ist, unabhängig davon, ob das Plättchen plan, kuppelförmig oder gemäß einer Freifläche beliebiger Form ausgebildet ist, weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 10 Mikrometern und einschließlich 1 Millimetern auf. Besonders bevorzugt weist ein derartiges Konvertermaterial eine Dicke zwischen einschließlich 50 Mikrometern und einschließlich 200 Mikrometern auf.
  • Ein Konvertermaterial, das als planes Plättchen ausgebildet ist, kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, auf die Strahlungsaustrittsfläche eines Halbleiterkörpers aufgebracht zu werden, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs aussendet. Hierbei ist es in der Regel zweckmäßig, wenn eine Hauptfläche des planen Plättchens die gleiche oder eine ähnliche Form der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers aufweist. Beispielsweise ist die Hauptfläche des planen Plättchens rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Weiterhin kann die Hauptfläche des planen Plättchens als Rechteck oder als Quadrat ausgebildet sein, wobei eine Aussparung für ein Bondpad des Halbleiterkörpers vorgesehen ist. Die Aussparung für das Bondpad ist hierbei bevorzugt in einer Ecke des Rechtecks oder des Quadrats angeordnet.
  • Ein Konvertermaterial, das als kuppelförmiges Plättchen ausgebildet ist, weist besonders bevorzugt eine kuppelförmige Form mit einer runden Grundfläche, beispielsweise einem Kreis, einer Ellipse oder einem Oval auf. Als Kantenlänge eines derartigen Konvertermaterials kann beispielsweise die Seitenlänge eines Rechtecks oder eines Quadrats bezeichnet werden, dem die Grundfläche einbeschrieben ist.
  • Das kuppelförmige Konvertermaterial ist weiterhin bevorzugt rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse ausgebildet. Als Kantenlänge eines derartigen Konversionsmaterials kann auch der Achsenabschnitt auf der Rotationsachse bezeichnet werden, der der Höhe der Kuppel entspricht.
  • Auch ein Konvertermaterial, das eine Hauptfläche entsprechend einer Freifläche beliebiger Form aufweist, ist bevorzugt rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse ausgebildet. Weiterhin ist es zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass eine Grundfläche des Konvertermaterials in Form der Freifläche punktsymmetrisch ausgebildet ist.
  • Mit dem Begriff „Kantenlänge“ eines Konversionsmaterials, das als Plättchen mit einer Freifläche beliebiger Form vorliegt, kann beispielsweise die Seitenlänge eines Rechtecks oder eines Quadrats bezeichnet werden, in das die Grundfläche einbeschrieben ist. Weiterhin kann auch der Abschnitt auf einer Rotationsachse, der der Höhe der Freifläche entspricht, als Kantenlänge des Konversionsmaterials bezeichnet werden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials umfasst bevorzugt die folgenden Schritte:
    • – Bereitstellen eines porösen anorganischen Matrixmaterials mit einer Vielzahl an Poren,
    • – Einbringen einer Vielzahl an Nanopartikeln in die Poren, und
    • – Adsorbieren der Nanopartikel auf einer Oberfläche der Poren.
  • Beispielsweise können die Nanopartikel aus einem Lösungsmittel auf der Oberfläche der Poren adsorbiert werden. Hierzu wird bevorzugt zuerst eine Suspension der Nanopartikel in dem Lösungsmittel gebildet. Neben den Nanopartikeln und dem Lösungsmittel kann die Suspension auch noch weitere Stoffe enthalten, wie beispielsweise Hilfsstoffe, die das Aggregieren der Nanopartikel in dem Lösungsmittel verringern. In einem nächsten Schritt wird das anorganische Matrixmaterial in die Suspension eingebracht. Beispielsweise wird das anorganische Matrixmaterial in der Suspension gebadet. Das Lösungsmittel mit den anorganischen Nanopartikeln füllt hierbei besonders bevorzugt die Poren des anorganischen Matrixmaterials möglichst vollständig aus. Die Nanopartikel in dem Lösungsmittel adsorbieren hierbei in der Regel im Laufe der Zeit auf der Oberfläche der Poren. Nach dem Adsorbieren der Nanopartikel auf der Oberfläche der Poren wird das Lösungsmittel wieder aus den Poren entfernt, beispielsweise durch einen Trocknungsprozess. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Nanopartikel beim Trocknungsprozess auf der Oberfläche der Poren adsorbieren.
  • Durch das Einbringen der Nanopartikel über das Lösungsmittel in das poröse Matrixmaterial kann in der Regel mit Vorteil eine Aggregation der Nanopartikel verhindert werden. Besonders bevorzugt liegen die Nanopartikel in dem Lösungsmittel verdünnt vor und füllen die Hohlräume des anorganischen Matrixmaterials gleichmäßig zusammen mit den Lösungsmittelmolekülen. Die die Nanopartikel umgebenden Lösungsmittelmoleküle verhindern so eine Aggregation der Nanopartikel untereinander. Weiterhin kann mit einer vergleichsweise niedrigen Konzentration an Nanopartikel in dem Lösungsmittel in der Regel eine beabstandete Anordnung der Nanopartikel auf der Oberfläche der Poren des fertigen Konvertermaterials erzielt werden.
  • Bevorzugt weisen die Nanopartikel in dem Lösungsmittel eine Konzentration auf, die nicht größer als 150 mg/ml ist. Besonders bevorzugt weisen die Nanopartikel in dem Lösungsmittel eine Konzentration auf, die nicht größer als 10 mg/ml ist.
  • Als Lösungsmittel kann beispielsweise einer der folgenden Stoffe verwendet werden: Toluol, Xylol, Pentan.
  • Ein optoelektronisches Bauelement umfasst insbesondere:
    • – einen Halbleiterkörper, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer Strahlungsaustrittsfläche aussendet,
    • – ein Konvertermaterial, das dazu geeignet ist, die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die von dem Halbleiterkörper ausgesendet wird, zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Insbesondere ist das hier bereits beschriebene Konvertermaterial dazu geeignet, in Kombination mit einem Halbleiterkörper verwendet zu werden, wobei der Halbleiterkörper dazu eingesetzt wird, blaues Licht auszusenden. Dies weist den Vorteil auf, dass die Nanopartikel, die die Umwandlung der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung zumindest eines anderen Wellenlängenbereichs bewirken, ein kontinuierliches Absorptionsspektrum im blauen Spektralbereich aufweisen. Dies hat mit Vorteil zur Folge, dass bei der Herstellung einer Vielzahl an Bauelementen keine Farbortsteuerung des optoelektronischen Bauelements aufgrund abweichender Emissionsspektren der Halbleiterkörper durchgeführt werden muss.
  • Es versteht sich von selbst, dass nicht nur eine einzige Sorte Konvertermaterial von dem optoelektronischen Bauelement umfasst sein kann, sondern dass das optoelektronische Bauelement mehrere unterschiedliche Konvertermaterialien aufweisen kann.
  • Das Konvertermaterial befindet sich besonders bevorzugt im Strahlengang des Halbleiterkörpers. Mit anderen Worten ist das Konvertermaterial dem Halbleiterkörper bevorzugt in dessen Abstrahlrichtung nachgeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Konvertermaterial in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper, besonders bevorzugt in direktem Kontakt mit der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers, angeordnet. Beispielsweise kann das Konvertermaterial in Form einer Schicht direkt auf die Strahlungsaustrittsfläche aufgebracht sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Konvertermaterial räumlich beabstandet von dem Halbleiterkörper angeordnet (remote-phosphor-Konfiguration). Beispielsweise kann das Konvertermaterial als planes Plättchen, als kuppelförmiges Plättchen oder als Plättchen mit einer Freifläche beliebiger Form ausgebildet sein und beabstandet von dem Halbleiterkörper im Strahlengang des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Anhand der schematischen Darstellungen der 1 bis 4 wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Konvertermaterials beschrieben.
  • Die 5 und 6 zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Konvertermaterials gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel.
  • Die 7 bis 11 zeigen schematische Schnittdarstellungen eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 wird in einem ersten Schritt eine Vielzahl an anorganischen Nanopartikeln 1 in einem Lösungsmittel 2 bereitgestellt, wobei die Nanopartikel 1 dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln (1).
  • Die Nanopartikel 1 und das Lösungsmittel 2 bilden in der Regel eine Suspension aus. Die Nanopartikel 1 sind hierbei dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Die Nanopartikel 1 weisen beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Nanometer und einschließlich 50 Nanometern auf. Beispielsweise können die Nanopartikel 1 eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Zinksulfid, Kadmiumsulfid, Zinkselenid, Zinkoxid, Kadmiumselenid, Kadmiumoxid, Indiumphosphid, Kupferindiumsulfid, Bleisulfid. Weiterhin kann es sich bei den Nanopartikeln 1 auch um Core-Shell-Nanopartikel handeln.
  • Als Lösungsmittel 2 ist beispielsweise Toluol, Xylol oder Pentan geeignet. Die Nanopartikel 1 sind besonders bevorzugt verdünnt in dem Lösungsmittel 2 enthalten. Besonders bevorzugt weisen die Nanopartikel 1 in dem Lösungsmittel 2 eine Konzentration auf, die nicht größer als 10 mg/ml ist.
  • Weiterhin wird ein poröses anorganisches Matrixmaterial 3 mit einer Vielzahl an Poren 4 bereitgestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt das anorganische Matrixmaterial 4 als Partikel vor, die bevorzugt einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 50 Mikrometer aufweisen (2).
  • 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines der Partikel der 2 und insbesondere eine Vergrößerung der Poren 4 des anorganischen Matrixmaterials 3. Die Poren 4 des anorganischen Matrixmaterials weisen beispielsweise einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer auf. Weiterhin ist auch ein anorganisches Matrixmaterial 3 geeignet, dessen Poren 4 größer sind und beispielsweise einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer aufweisen (3).
  • In einem nächsten Schritt wird das Lösungsmittel 2 mit den Nanopartikeln 1 gemäß 1 in die Poren 4 des anorganischen Matrixmaterials 3 eingebracht. Hierzu werden die Partikel des anorganischen porösen Matrixmaterials 3 beispielsweise in der Suspension mit den Nanopartikeln 1 gebadet. Beim Baden der Partikel des anorganischen Matrixmaterials 3 in der Suspension dringen sowohl das Lösungsmittel 2 als auch die Nanopartikel 1 in die Poren 4 ein (4). Die Suspension füllt hierbei besonders bevorzugt die Poren 4 der Partikel des anorganischen Matrixmaterials 3 möglichst vollständig aus.
  • Die Nanopartikel 1 können nun auf einer Oberfläche der Poren 4 adsorbieren. Anschließend wird das Lösungsmittel 2 wieder aus den Poren 4 entfernt, beispielsweise durch einen Trocknungsprozess.
  • 5 zeigt nun schematisch ein Konvertermaterial 5, das als Endprodukt des Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 entsteht.
  • Das Konvertermaterial 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 ist als Konverterpartikel ausgebildet und weist ein poröses anorganisches Matrixmaterial 3 auf. Auf der Oberfläche der Poren 4 des anorganischen Matrixmaterials 3 ist eine Vielzahl an anorganischen Nanopartikeln 1 aufgebracht, die dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Die Nanopartikel 1 sind hierbei beabstandet voneinander auf der Oberfläche der Poren 4 aufgebracht. Mit anderen Worten steht der überwiegende Teil der Nanopartikel 1 nicht in direktem Kontakt miteinander.
  • Bei dem Konvertermaterial 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 ist im Unterschied zu dem Konvertermaterial 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 eine weitere Vielzahl an Nanopartikel 1’ auf der Oberfläche der Poren 4 des anorganischen Matrixmaterials 3 aufgebracht. Die weitere Vielzahl an Nanopartikeln 1’ ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Der erste, der zweite und der dritte Wellenlängenbereich sind hierbei verschieden voneinander.
  • Der erste Wellenlängenbereich weist besonders bevorzugt blaues Licht auf oder ist aus blauem Licht gebildet, der zweite Wellenlängenbereich weist besonders bevorzugt grünes Licht auf oder ist aus grünem Licht gebildet. Der dritte Wellenlängenbereich weist besonders bevorzugt rotes Licht auf oder ist aus rotem Licht gebildet.
  • Insbesondere ist das Konvertermaterial 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 dazu geeignet, blaues Licht, das von einem Halbleiterkörper (nicht dargestellt) ausgesandt wird, teilweise in grünes Licht und teilweise in rotes Licht umzuwandeln, während ein weiterer Teil des blauen Lichts das Konvertermaterial 5 unkonvertiert durchläuft. Ein derartiges Konvertermaterial 5 ist insbesondere dazu geeignet, in Verbindung mit einem Halbleiterkörper, der blaues Licht aussendet, weißes Licht zu erzeugen.
  • Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist ein Bauelementgehäuse 6 mit einer Ausnehmung 7 aus. Auf einen Boden der Ausnehmung 7 ist ein Halbleiterkörper 8 montiert, der dazu geeignet ist, im Betrieb blaues Licht von einer Strahlungsaustrittsfläche 9 auszusenden. Der Halbleiterkörper 8 ist weiterhin vorderseitig mit einem Bonddraht 10 elektrisch leitend kontaktiert.
  • Die Ausnehmung 7 des Bauelementgehäuses 6 ist mit einem Verguss 11 gefüllt. Der Verguss 11 umfasst ein organisches Harz, beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid oder eine Mischung dieser beiden Materialien, in das partikelförmiges Konvertermaterial 5, wie es beispielsweise anhand der 5 und 6 bereits beschrieben wurde, eingebracht ist.
  • Sind Konverterpartikel 5 mit einer Sorte Nanopartikel 1 in den Verguss eingebracht, wie beispielsweise anhand von 5 beschrieben, so sind diese beispielsweise dazu geeignet, die blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 8, die von dessen Strahlungsaustrittsfläche 9 ausgesandt wird, teilweise in gelbe Strahlung umzuwandeln. Das optoelektronische Bauelement sendet mischfarbiges weißes Licht aus, das konvertiertes gelbes Licht des zweiten Wellenlängenbereichs und unkonvertiertes blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs umfasst.
  • Sind Konverterpartikel 5 mit zwei Sorten Nanopartikel 1, 1’ in dem Verguss 11 enthalten, wie beispielsweise anhand von 6 beschrieben, so ist die eine Sorte Nanopartikel 1 beispielsweise dazu geeignet, die blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 8, die von dessen Strahlungsaustrittsfläche 9 ausgesandt wird, teilweise in grüne Strahlung umzuwandeln, während die andere Sorte Nanopartikel 1’ dazu geeignet ist, die blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 8 teilweise in rote Strahlung umzuwandeln. Ein weiterer Teil der blauen Strahlung des Halbleiterkörpers 8 durchläuft den Verguss 11 unkonvertiert. Das optoelektronische Bauelement sendet dann mischfarbiges weißes Licht aus, das konvertiertes grünes und rotes Licht des zweiten und des dritten Wellenlängenbereichs sowie unkonvertiertes blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs umfasst.
  • Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 8 weist ebenfalls ein Bauelementgehäuse 6 mit einer Ausnehmung 7 auf, auf deren Boden ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper 8 montiert ist. Der Halbleiterkörper 8 ist wiederum dazu geeignet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs auszusenden. Weiterhin umfasst das Bauelement gemäß der 8 ein Konvertermaterial 5, das dazu geeignet ist, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Das Konvertermaterial 5 ist hierbei im Strahlengang des Halbleiterkörpers 8 angeordnet. Die Strahlung des Halbleiterkörpers 8 tritt im Wesentlichen vollständig durch das Konvertermaterial 5 hindurch.
  • Das Konvertermaterial 5 weist wie die Konvertermaterialien 5 gemäß den 5 und 6 Poren auf, auf deren Oberfläche eine Vielzahl an Nanopartikeln 1 aufgebracht ist (nicht dargestellt). Die Nanopartikel 1 verleihen dem Konvertermaterial vorliegend die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften. Mit anderen Worten sind die Nanopartikel 1 dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Das Konvertermaterial 5 ist vorliegend als planes Plättchen ausgebildet. Das plane Plättchen füllt eine obere Öffnung 12 der Ausnehmung 7 des Bauelementgehäuses 7 bevorzugt vollständig aus und schließt die Ausnehmung 7 ab. Das Konverterplättchen 5 weist besonders bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 10 Mikrometern und einschließlich 1 Millimeter auf.
  • Die geometrische Form einer Hauptfläche des planen Plättchens 5 ist bevorzugt entsprechend der geometrischen Form der Öffnung 12 der Ausnehmung 7 ausgebildet. Beispielsweise kann die Öffnung 12 rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein. In diesem Fall ist auch das Konverterplättchen 5 bevorzugt rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Eine Seitenlänge des Quadrats beziehungsweise des Rechtecks liegt besonders bevorzugt zwischen einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 10 Zentimeter.
  • Das Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 weist wie die Bauelemente gemäß den Ausführungsbeispielen der 7 und 8 ein Bauelementgehäuse 6 mit einer Ausnehmung 7 auf, auf deren Boden ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper 8 aufgebracht ist. Der Halbleiterkörper 8 ist wiederum dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  • Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement Konverterpartikel 5 wie sie beispielsweise anhand der 5 oder 6 bereits beschrieben wurden. Die Konverterpartikel 5 sind hierbei in ein Harz eingebracht, das ebenfalls in Form eines planen Plättchens ausgebildet ist. Das harzbasierte Konverterplättchen ist im Strahlengang des Halbleiterkörpers 8 angeordnet.
  • Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 umfasst einen Träger 13, auf dem ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper 8 aufgebracht ist. Der Halbleiterkörper 8 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von seiner Strahlungsaustrittsfläche 9 auszusenden.
  • Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement ein kuppelförmiges Konvertermaterial 5, das auf dem Träger 13 aufgebracht ist. Das kuppelförmige Konvertermaterial 5 umgibt hierbei den Halbleiterkörper 8 und ist derart ausgebildet und positioniert, dass es sich zumindest überwiegend im Strahlengang des Halbleiterkörpers 8 befindet.
  • Das kuppelförmige Konvertermaterial 5 kann beispielsweise ein kuppelförmiges anorganisches Matrixmaterial 3 mit einer Vielzahl an Poren 4 aufweisen. Auf die Oberfläche der Poren 4 ist wiederum eine Vielzahl an Nanopartikeln 1, 1’ aufgebracht, wie beispielsweise bereits anhand der 5 und 6 beschrieben.
  • Auch das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 umfasst wie das optoelektronische Bauelement gemäß der 10 einen Träger 13, auf den ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper 8 aufgebracht ist, und ein kuppelförmiges Konverterelement. Das kuppelförmige Konverterelement ist jedoch, wie bei dem optoelektronischen Bauelement gemäß der 9 harzbasiert. Das kuppelförmige Konverterelement bei dem optoelektronischen Bauelement gemäß der 11 weist Konverterpartikel 5 auf, wie sie beispielsweise bereits in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben wurden, die in ein kuppelförmig ausgebildetes Harz eingebracht sind. Ein derartiges Konverterelement kann beispielsweise mittels Molden erzeugt werden.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011113962 [0002]

Claims (20)

  1. Konvertermaterial (5) mit: einem porösen anorganischen Matrixmaterial (3) mit einer Vielzahl an Poren (4), auf deren Oberfläche eine Vielzahl an anorganischen Nanopartikeln (1, 1’) aufgebracht ist, wobei die Nanopartikel (1, 1’) dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  2. Konvertermaterial (5) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Poren (4) einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer aufweisen.
  3. Konvertermaterial (5) nach Anspruch 1, bei dem die Poren einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer aufweisen.
  4. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Nanopartikel (1, 1’) einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer aufweisen.
  5. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Nanopartikel (1, 1’) beabstandet voneinander auf der Oberfläche der Poren (4) angeordnet sind.
  6. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem auf die Oberfläche der Poren (4) einer weitere Vielzahl an Nanopartikeln (1’) aufgebracht ist, die dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  7. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, das als Vielzahl an Konverterpartikel vorliegt.
  8. Konvertermaterial (5) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Konverterpartikel einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 50 Mikrometer aufweisen.
  9. Konvertermaterial (5) nach Anspruch 7, bei dem die Konverterpartikel einen Durchmesser zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer aufweisen.
  10. Konvertermaterial (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das als plane Plättchen, als kuppelförmiges Plättchen oder als Plättchen mit einer Freifläche beliebiger Form ausgebildet ist.
  11. Konvertermaterial (5) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem eine Kantenlänge der Freifläche, der Kuppel oder der planen Fläche zwischen einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 10 Zentimeter liegt.
  12. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das anorganische Matrixmaterial (3) ein Oxid eines der folgenden Materialien oder einer Mischung der folgenden Materialien aufweist: Silizium, Aluminium, Tantal, Titan, Zirkonium, Cer, Zinn, Niob.
  13. Konvertermaterial (5) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die anorganischen Nanopartikel (1, 1’) eines der folgenden Materialien aufweisen: Zinksulfid, Kadmiumsulfid, Zinkselenid, Zinkoxid, Kadmiumselenid, Kadmiumoxid, Indiumphosphid, Kupferindiumsulfid, Bleisulfid.
  14. Konvertermaterial (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die anorganischen Nanopartikel (1, 1’) Core-Shell-Nanopartikel sind.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials (5) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines porösen anorganischen Matrixmaterials (3) mit einer Vielzahl an Poren (4), – Einbringen einer Vielzahl an Nanopartikeln (1, 1’) in die Poren (4), und – Adsorbieren der Nanopartikel (1, 1’) auf einer Oberfläche der Poren (4).
  16. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem – die Nanopartikel (1, 1’) in ein Lösungsmittel (2) eingebracht werden, – das Lösungsmittel (2) mit den Nanopartikeln (1, 1’) in die Poren (4) des anorganischen Matrixmaterials (3) eingebracht wird, – die Nanopartikel (1, 1’) auf der Oberfläche der Poren (4) adsorbieren, und – das Lösungsmittel (2) wieder aus den Poren (4) entfernt wird.
  17. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Nanopartikel (1, 1’) in dem Lösungsmittel (2) eine Konzentration aufweisen, die nicht größer als 150 mg/ml ist.
  18. Verfahren zur Weiterverarbeitung der Partikel des Konvertermaterials (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem eines der folgenden Verfahren verwendet wird: Vergießen, Drucken, elektrophoretische Abscheidung, Spraycoating, Molding, Sol-Gel-Prozess.
  19. Optoelektronisches Bauelement mit: – einem Halbleiterkörper (8), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer Strahlungsaustrittsfläche (9) aussendet, – einem Konvertermaterial (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, das dazu geeignet ist, die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die von dem Halbleiterkörper (8) ausgesendet wird, zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  20. Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das Konvertermaterial (5) in Form von Konverterpartikel in einem Verguss vorliegt.
DE102012110668.1A 2012-11-07 2012-11-07 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement Withdrawn DE102012110668A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012110668.1A DE102012110668A1 (de) 2012-11-07 2012-11-07 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement
DE112013005312.8T DE112013005312A5 (de) 2012-11-07 2013-11-04 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement
US14/441,154 US10297727B2 (en) 2012-11-07 2013-11-04 Converter material, method for producing a converter material, and optoelectronic component
PCT/EP2013/072941 WO2014072255A1 (de) 2012-11-07 2013-11-04 Konvertermaterial, verfahren zur herstellung eines konvertermaterials und optoelektronisches bauelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012110668.1A DE102012110668A1 (de) 2012-11-07 2012-11-07 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012110668A1 true DE102012110668A1 (de) 2014-05-08

Family

ID=49517520

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012110668.1A Withdrawn DE102012110668A1 (de) 2012-11-07 2012-11-07 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement
DE112013005312.8T Withdrawn DE112013005312A5 (de) 2012-11-07 2013-11-04 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013005312.8T Withdrawn DE112013005312A5 (de) 2012-11-07 2013-11-04 Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10297727B2 (de)
DE (2) DE102012110668A1 (de)
WO (1) WO2014072255A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014108282A1 (de) 2014-06-12 2015-12-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement, Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie Lichtquelle mit einem optoelektronischen Halbleiterbauelement
DE102014116778A1 (de) 2014-11-17 2016-05-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements, Konversionselement sowie optoelektronisches Bauelement mit einem solchen Konversionselement
DE102014117764A1 (de) 2014-12-03 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017104133A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102017104127A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
EP3653686A1 (de) * 2015-09-10 2020-05-20 Merck Patent GmbH Lichtkonvertierendes material
WO2020099319A1 (de) * 2018-11-15 2020-05-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung eines konversionselements, konversionselement und strahlungsemittierendes bauelement

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9574135B2 (en) * 2013-08-22 2017-02-21 Nanoco Technologies Ltd. Gas phase enhancement of emission color quality in solid state LEDs
US10281400B2 (en) * 2015-07-13 2019-05-07 Sony Corporation Method for enhancing luminescence, substance detection method, substance detection apparatus, and luminescence enhancer
EP3188260B1 (de) * 2015-12-31 2020-02-12 Dow Global Technologies Llc Nanostrukturmaterialstrukturen und verfahren
WO2017197392A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Osram Sylvania Inc. Wavelength converters including a porous matrix, lighting devices including the same, and methods of forming the same
US11705542B2 (en) * 2020-08-25 2023-07-18 Creeled, Inc. Binder materials for light-emitting devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006008879A1 (de) * 2006-02-27 2007-08-30 Merck Patent Gmbh Verfahren zum Einbau von Nanophosphoren in mikrooptische Strukturen
DE102010042217A1 (de) * 2010-10-08 2012-04-12 Osram Ag Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102011113962A1 (de) 2011-09-21 2013-03-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Keramisches Konversionselement, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7042020B2 (en) * 2003-02-14 2006-05-09 Cree, Inc. Light emitting device incorporating a luminescent material
TW201341440A (zh) * 2004-06-08 2013-10-16 Sandisk Corp 奈米結構之沉積後包封：併入該包封體之組成物、裝置及系統
US20060083694A1 (en) * 2004-08-07 2006-04-20 Cabot Corporation Multi-component particles comprising inorganic nanoparticles distributed in an organic matrix and processes for making and using same
DE102005062514A1 (de) 2005-09-28 2007-03-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
KR100901947B1 (ko) * 2006-07-14 2009-06-10 삼성전자주식회사 반도체 나노결정을 이용하는 백색 발광 다이오드 및 그의제조방법
US8003012B2 (en) * 2007-01-17 2011-08-23 General Electric Company Method for producing a palette of colors for persistent phosphors and phosphors made by same
US20120181919A1 (en) * 2008-08-27 2012-07-19 Osram Sylvania Inc. Luminescent Ceramic Composite Converter and Method of Making the Same
US20100224831A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Kyoungja Woo Nanoparticle-doped porous bead and fabrication method thereof
GB0916700D0 (en) * 2009-09-23 2009-11-04 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-based materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006008879A1 (de) * 2006-02-27 2007-08-30 Merck Patent Gmbh Verfahren zum Einbau von Nanophosphoren in mikrooptische Strukturen
DE102010042217A1 (de) * 2010-10-08 2012-04-12 Osram Ag Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102011113962A1 (de) 2011-09-21 2013-03-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Keramisches Konversionselement, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014108282A1 (de) 2014-06-12 2015-12-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement, Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie Lichtquelle mit einem optoelektronischen Halbleiterbauelement
US10505085B2 (en) 2014-06-12 2019-12-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor device package with conversion layer and method for producing the same
DE102014116778A1 (de) 2014-11-17 2016-05-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements, Konversionselement sowie optoelektronisches Bauelement mit einem solchen Konversionselement
DE102014117764A1 (de) 2014-12-03 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2016087444A1 (de) 2014-12-03 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zu dessen herstellung
EP3653686A1 (de) * 2015-09-10 2020-05-20 Merck Patent GmbH Lichtkonvertierendes material
DE102017104133A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102017104127A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
US10847684B2 (en) 2017-02-28 2020-11-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method of manufacturing an optoelectronic component
US11011683B2 (en) 2017-02-28 2021-05-18 Osram Oled Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
WO2020099319A1 (de) * 2018-11-15 2020-05-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung eines konversionselements, konversionselement und strahlungsemittierendes bauelement
US12062741B2 (en) 2018-11-15 2024-08-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing a conversion element, conversion element, and radiation-emitting component

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014072255A1 (de) 2014-05-15
US10297727B2 (en) 2019-05-21
US20150255688A1 (en) 2015-09-10
DE112013005312A5 (de) 2015-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012110668A1 (de) Konvertermaterial, Verfahren zur Herstellung eines Konvertermaterials und optoelektronisches Bauelement
DE102010053362B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips, strahlungsemittierender Halbleiterchip und strahlungsemittierendes Bauelement
DE112014005954B4 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
WO2014023617A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil, konversionsmittelplättchen und verfahren zur herstellung eines konversionsmittelplättchens
WO2016119973A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE102010045403A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
DE102013215382A1 (de) Leuchtstoff-LED
DE102011113962B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements
WO2019145422A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip, optoelektronisches bauelement und dessen verfahren zur herstellung
WO2014139834A1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements
DE102018111595A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
EP2989666B1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE102016104616A1 (de) Halbleiterlichtquelle
DE102018113363A1 (de) Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
DE102013212247A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102011105010A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102004052456B4 (de) Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005012953A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
WO2016198577A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement und dessen herstellungsverfahren
WO2016087444A1 (de) Strahlungsemittierendes optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zu dessen herstellung
DE102017121185A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102008048653A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102014100542A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer lateral strukturierten Schicht und optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer solchen Schicht
WO2019052891A1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements
WO2018095836A1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority