DE102012112307A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements Download PDF

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Markus Richter
Hans-Christoph Gallmeier
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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) angegeben, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (5) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (1), ein mit einer Krümmung versehenes Konversionselement (4) und ein Abstandselement (3), das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (1) und dem Konversionselement (4) angeordnet ist und eine dem Konversionselement (4) zugewandte gekrümmte Oberfläche (3A) aufweist, wobei das Konversionselement (4) mit der gekrümmten Oberfläche (3A) in direktem Kontakt steht.

Description

  • Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement angegeben, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert.
  • Beispielsweise ist in der WO 2010/022699 ein optoelektronisches Bauelement beschrieben, das mischfarbige Strahlung emittiert. Hierfür weist das Bauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Konversionselement auf, das den Halbleiterchip überspannt. Ein derartiges Konversionselement, das entfernt vom Halbleiterchip angeordnet ist und eine dreidimensionale Struktur aufweist, wird als „Remote-Phosphor“-Element bezeichnet. Ein solches Bauelement weist aufgrund der dreidimensionelen Struktur zwar eine relativ hohe Konversionseffizienz, aber deutlich größere Ausmaße als der Halbleiterchip auf.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, ein kompaktes optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das im Betrieb auf effiziente Weise Primärstrahlung in Sekundärstrahlung konvertiert. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optoelektronischen Halbleiterbauelements anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, der im Betrieb Primärstrahlung erzeugt. Der Primärstrahlung lässt sich eine erste (Peak-)Wellenlänge oder ein erster Wellenlängenbereich, insbesondere im sichtbaren Bereich, zuordnen.
  • Vorzugsweise umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung der Primärstrahlung. Die aktive Zone kann einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) umfassen.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Zone weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten sowie Kombinationen daraus. Die Halbleiterschichtenfolge kann mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise aus einem Material auf Basis von InxGayAl1-x-yN gebildet sein, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 gilt. In diesem Fall ist die Halbleiterschichtenfolge zur Emission von kurzwelliger sichtbarer, insbesondere von grüner bis blauer, Primärstrahlung geeignet.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine Strahlungsaustrittsfläche und mindestens eine Seitenfläche auf, die quer zur Strahlungsaustrittsfläche verläuft. Die Seitenfläche verläuft vorzugsweise senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche. Die „mindestens eine Seitenfläche“ ist insbesondere so zu verstehen, dass der Halbleiterchip eine Seitenfläche hat, wenn er eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist. Ist der Halbleiterchip quaderförmig ausgebildet, weist er vier Seitenflächen auf.
  • Weiterhin weist das optoelektronische Halbleiterbauelement vorzugsweise ein mit einer Krümmung versehenes Konversionselement auf, das zur Wellenlängenkonversion zumindest eines Teils der Primärstrahlung in Sekundärstrahlung vorgesehen ist. Der Sekundärstrahlung lässt sich ein zweiter Wellenlängenbereich oder eine zweite (Peak-)Wellenlänge zuordnen, die insbesondere größer ist als die erste (Peak-)Wellenlänge. Das Konversionselement ist also zur sogenannten „Down Conversion“ vorgesehen, bei der von kurzwelligerem Licht die Erzeugung von langwelligerem Licht angeregt wird.
  • Das Konversionselement ist vorzugsweise auf dem optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet.
  • Das Konversionselement weist insbesondere zumindest einen oder mehrere Konversionsstoffe auf, die zur Wellenlängenkonversion geeignet sind. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip blaues Licht emittieren, das von dem Konversionselement zumindest teilweise in grünes und/oder rotes und/oder gelbes Licht umgewandelt wird, so dass das Halbleiterbauelement im Betrieb weißes Licht abstrahlen kann. Das Konversionselement kann beispielsweise in Form von Partikeln aufgebracht werden, die in einem Matrixmaterial wie beispielsweise einem Kunststoff, etwa Silikon, eingebettet sind.
  • Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement mit Vorteil ein Abstandselement, das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Konversionselement angeordnet ist. Eine dem Konversionselement zugewandte Oberfläche des Abstandselements ist vorzugsweise gekrümmt ausgebildet. Das Konversionselement steht mit der gekrümmten Oberfläche in direktem Kontakt. Dies verleiht dem Konversionselement eine entsprechende Krümmung. Vorzugsweise ist die gekrümmte Oberfläche des Abstandselements konvex gekrümmt. Beispielsweise kann die gekrümmte Oberfläche wie die Oberfläche eines Kugelsegments ausgebildet sein. Entspechend ist eine dem Abstandselement zugewandte Grenzfläche des Konversionselements wie die Oberfläche eines Kugelsegments ausgebildet.
  • Bei einem mit einer Krümmung versehenen Konversionselement herrscht aufgrund der nicht-planaren Geometrie am Ort der Konversion vorteilhafterweise eine verringerte Strahlungsdichte vor, was sich in einer höheren Konversionseffizienz der Konversionsstoffe auswirkt. Zugleich weist das Bauelement, bei dem das Konversionselement auf dem Halbleiterchip angeordnet ist, eine kompakte Größe auf, da es kaum größere Ausmaße aufweist als der Halbleiterchip.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der optoelektronische Halbleiterchip ein Oberflächenemitter. Der optoelektronische Halbleiterchip emittiert damit einen Großteil der Primärstrahlung durch die Strahlungsaustrittsfläche.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht die dreidimensionale Struktur des mit einer Krümmung versehenen Konversionselements auch bei einem Oberflächenemitter eine vergleichsweise homogene Abstrahlcharakteristik, das heißt der Farbort der vom Halbleiterbauelement emittierten mischfarbigen Strahlung schwankt wenig in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel.
  • Vorzugsweise ist der optoelektronische Halbleiterchip ein Dünnfilmchip, der in guter Näherung ein Lambert´scher Oberflächenstrahler ist. Ein Dünnfilmchip ist insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat. Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Schicht gleichmäßiger Dicke auf die gekrümmte Oberfläche aufgebracht. Vorteilhafterweise führt die gleichmäßig dicke Konversionsschicht dazu, dass die Weglängen im Konversionselement und damit die Konversionsanteile abhängig vom Winkel in etwa gleich sind. Die Schicht kann aus einer einzigen Schicht gebildet sein oder mehrere Teilschichten aufweisen. Eine minimale Schichtdicke einer Teilschicht kann hierbei durch eine Partikelgröße der Konverterpartikel bestimmt werden und beträgt insbesondere etwa 5 μm.
  • Beispielsweise kann das Konversionselement auf die gekrümmte Oberfläche des Abstandselements aufgesprüht (Englisch: Spray-Coating) werden. Es ist auch denkbar, dass das Konversionselement mittels eines Siebdruckverfahrens, mittels Aufschleuderns oder Aufrakelns aufgebracht wird. Ferner ist es möglich, dass die Konverterpartikel mittels Elektrophorese auf die gekrümmte Oberfläche aufgebracht werden. Anschließend können die Konverterpartikel durch Einbettung in ein Matrixmaterial an der gekrümmten Oberfläche befestigt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die dem Konversionselement zugewandte gekrümmte Oberfläche des Abstandselements von dem Konversionselement vollständig bedeckt. Das Konversionselement weist also insbesondere keine Materialunterbrechungen im Bereich der gekrümmten Oberfläche auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die mindestens eine Seitenfläche des Halbleiterchips von dem Konversionselement bedeckt. Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung des Konversionselements wird, um den Herstellungsaufwand gering zu halten, auf eine gezielte Aufbringung, bei der zum Beispiel mittels einer Maske nur ein begrenzter Bereich beschichtet wird, verzichtet. Dies hat zur Folge, dass das Konversionselement auch auf die mindestens eine Seitenfläche und gegebenenfalls auf einen Anschlussträger, auf welchem der Halbleiterchip befestigt ist, gelangen kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht das Abstandselement mit der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips in direktem Kontakt. Das Abstandselement kann direkt auf die Strahlungsaustrittsfläche aufgebracht werden. Insbesondere ist das Abstandselement nur auf der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet. Vorzugsweise ist die mindestens eine Seitenfläche von dem Abstandselement unbedeckt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Abstandselement für die Primärstrahlung durchlässig. Insbesondere ist das Abstandselement aus einem klarsichtigen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Silikon, gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauelement ein optisches Element auf, das auf dem Konversionselement angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist das optische Element eine zur Strahlformung vorgesehene Linse. Insbesondere ist das optische Element zur Strahlbündelung der mischfarbigen Strahlung, die sich aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung zusammensetzt, vorgesehen. Vorteilhafterweise ist das optische Element für die Primärstrahlung und Sekundärstrahlung durchlässig.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optische Element dem Halbleiterchip ausgehend von diesem an der Strahlungsaustrittsfläche und der mindestens einen Seitenfläche nachgeordnet. Insbesondere überspannt das optische Element den Halbleiterchip, so dass dieser auf der mindestens einen Seitenfläche und der Strahlungsaustrittsfläche von dem optischen Element bedeckt ist. Vorteilhafterweise dient das optische Element als Verkapselung für den mit Abstandselement und Konversionselement versehenen Halbleiterchip. Dadurch kann auf ein zusätzliches Gehäuse verzichtet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Anschlussträger, auf welchem der optoelektronische Halbleiterchip angeordnet ist. Insbesondere ist der optoelektronische Halbleiterchip am Anschlussträger befestigt. Weiterhin kann der Halbleiterchip mittels des Anschlussträgers elektrisch angeschlossen werden. Beispielsweise weist der Anschlussträger einen Grundkörper und elektrische Anschlussbereiche auf, die in und/oder auf dem Grundkörper angeordnet sind. Beispielsweise ist der Grundkörper aus Keramik gebildet, was eine gute Wärmeabfuhr der im Betrieb entstehenden Wärme ermöglicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines wie oben beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert, wird in einem ersten Verfahrensschritt ein optoelektronischer Halbleiterchip mit einer Strahlungsaustrittsfläche und mindestens einer quer zur Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden Seitenfläche bereitgestellt, der im Betrieb Primärstrahlung durch die Strahlungsaustrittsfläche emittiert. In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein Materialvolumen auf der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet und dadurch ein Abstandselement ausgebildet. Eine Oberflächenspannung des Materialvolumens trägt vorteilhafterweise zur Entstehung einer gekrümmten Oberfläche bei. Die Krümmung der Oberfläche kann durch die Größe des Materialvolumens bestimmt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Konversionsmaterial auf die gekrümmte Oberfläche des Abstandselements aufgebracht und dadurch ein gekrümmtes Konversionselement ausgebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zur Ausbildung des Abstandselements verwendete Materialvolumen flüssig aufgetragen. Vorzugsweise dient hierbei eine die Strahlungsaustrittsfläche begrenzende Chipkante des Halbleiterchips als Stoppkante für das Materialvolumen. Das heißt, die Chipkante verhindert, dass sich das Materialvolumen über die Chipkante hinweg zum Beispiel auch auf die mindestens eine Seitenfläche ausbreitet. Vorzugsweise wird das Materialvolumen mittels einer Nadel auf die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Konversionsmaterial mittels Aufsprühen (Englisch: Spray-Coating) auf das Abstandselement aufgebracht. Vorzugsweise wird das Konversionsmaterial aus einem Sprühmittel gebildet, das ein Matrixmaterial und Konverterpartikel enthält. Insbesondere umgibt das Matrixmaterial die Konverterpartikel bereits im Sprühmittel. Die Konverterpartikel sind zum Beispiel im Matrixmaterial verteilt und allseitig vom Matrixmaterial umgeben. Das Matrixmaterial kann nach dem Aufbringen für eine gute Haftung zwischen dem Abstandselement und den Konverterpartikeln sorgen. Beispielsweise kann ein harzbasiertes oder Silikon enthaltendes Matrixmaterial verwendet werden.
  • Ferner enthält das Sprühmittel vorzugsweise ein Lösungsmittel, das die Mischung aus Konverterpartikeln und Matrixmaterial verdünnt und damit ein Aufsprühen des Konversionsmaterials erleichtert. Beispielsweise kann ein Heptan als Lösungsmittel verwendet werden. Ein Heptan ist insbesondere bei der Verwendung eines Silikon enthaltenden Matrixmaterials geeignet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Sprühmittel aus einer Düse einer Sprühvorrichtung auf das Abstandselement aufgesprüht. Das Sprühmittel kann in mehreren Schichten auf den Halbleiterchip aufgebracht werden. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Aufbringung des Konversionsmaterials. Beispielsweise kann zur Herstellung einer ersten Schicht ein erster Sprühstoß erzeugt werden. Zur Herstellung einer zweiten Schicht kann ein zweiter Sprühstoß erzeugt werden. Zwischen den Sprühstößen kann eine Pause eingelegt werden, wobei sich das Sprühmittel in der Pause zu einer dünnen Schicht verfestigen kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird an den mit dem Konversionselement und dem Abstandselement versehenen Halbleiterchip ein optisches Element angeformt. Das optische Element kann aus einer Formmasse gebildet werden. Insbesondere wird die Formmasse auf den mit dem Konversionselement und dem Abstandselement versehenen Halbleiterchip formschlüssig aufgebracht. Dies kann in einem Formprozess, beispielsweise mittels Spritzens, Gießens oder Drückens, erfolgen. Die Formmasse enthält vorzugsweise ein klarsichtiges Kunststoffmaterial wie Silikon.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 3 und 4 eine schematische Seitenansicht verschiedener Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, und
  • 1 bis 4 verschiende Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
  • In 1 ist ein erster Verfahrensschritt zur Herstellung eines optoelektrischen Halbleiterbauelements dargestellt, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert. Hierbei wird ein optoelektronischer Halbleiterchip 1 mit einer Strahlungsaustrittsfläche 1A und mehreren quer, insbesondere senkrecht, zur Strahlungsaustrittsfläche 1A verlaufenden Seitenflächen 1B bereitgestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Primärstrahlung (nicht dargestellt). Weiterhin ist der optoelektronische Halbleiterchip 1 mit elektrischen Kontakten versehen (nicht dargestellt), so dass er elektrisch betrieben werden kann.
  • Der Halbleiterchip 1 wird auf einem Anschlussträger 2 angeordnet. Insbesondere wird der Halbleiterchip 1 am Anschlussträger 2 befestigt. Vorzugsweise umfasst der Anschlussträger 2 elektrische Anschlussbereiche (nicht dargestellt), die mit den elektrischen Kontakten des Halbleiterchips 1 in Kontakt stehen. Weiterhin kann der Anschlussträger 2 einen Grundkörper umfassen, in und/oder auf welchem die Anschlussbereiche angeordnet sind (nicht dargestellt). Beispielsweise kann der Grundkörper aus Keramik gebildet sein.
  • In 2 ist ein zweiter Verfahrensschritt dargestellt. Hierbei wird auf der Strahlungsaustrittsfläche 1A des Halbleiterchips 1 ein Materialvolumen angeordnet und ein Abstandselement 3 ausgebildet. Eine Oberflächenspannung des insbesondere flüssig aufgetragenen Materialvolumens trägt zur Entstehung einer gekrümmten Oberfläche 3A bei. Das Materialvolumen wird vorzugsweise gezielt derart dosiert, dass die Oberfläche 3A eine gewünschte Krümmung aufweist. Das Materialvolumen kann mittels einer Nadel gezielt dosiert auf die Strahlungsaustrittsfläche 1A aufgebracht werden. Insbesondere stoppt eine Chipkante des Halbleiterchips 1 ein Übertreten des Materialvolumens auf die Seitenflächen 1B. Das so gebildete Abstandselement 3 weist insbesondere eine konvex gekrümmte Oberfläche 3A auf. Die Oberfläche 3A kann wie die Oberfläche eines Kugelsements ausgebildet sein. Ein Bereich des Abstandselements 3, welcher dem Halbleiterchip 1 direkt benachbart ist, kann hingegen planare Oberflächen 3B aufweisen.
  • In 3 ist ein dritter Verfahrensschritt dargestellt, bei welchem ein Konversionsmaterial auf die gekrümmte Oberfläche 3A des Abstandselements aufgebracht und ein gekrümmtes Konversionselement 4 ausgebildet wird. Eine der gekrümmten Oberfläche 3A zugewandte Grenzfläche (nicht gekennzeichnet) des Konversionselements 4 weist hierbei insbesondere dieselbe Krümmung auf wie die Oberfläche 3A.
  • Das Konversionsmaterial wird gleichmäßig in Form einer oder mehrerer Schichten auf die gekrümmte Oberfläche 3A aufgebracht. Insbesondere wird das Konversionsmaterial wie oben beschrieben aufgesprüht.
  • Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung des Konversionselements 4 wird, um den Herstellungsaufwand gering zu halten, auf eine gezielte Aufbringung, bei der zum Beispiel mittels einer Maske nur ein begrenzter Bereich beschichtet wird, verzichtet. Dies hat zur Folge, dass das Konversionselement 4 auch auf die Seitenflächen 1B und den Anschlussträger 2 gelangt.
  • Durch das in Verbindung mit den 1 bis 3 beschriebene Verfahren wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 5 hergestellt, das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert.
  • Das Halbleiterbauelement 5 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 1, der im Betrieb Primärstrahlung 6A durch die Strahlungsaustrittsfläche 1A emittiert. Weiterhin weist das Halbleiterbauelement 5 ein mit einer Krümmung versehenes Konversionselement 4 auf, das auf dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 angeordnet und zur Wellenlängenkonversion zumindest eines Teils der Primärstrahlung 6A in Sekundärstrahlung 6B vorgesehen ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 ist vorzugsweise ein Oberflächenemitter und emittiert damit einen Großteil der Primärstrahlung 6A durch die Strahlungsaustrittsfläche 1A.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht die dreidimensionale Struktur des mit einer Krümmung versehenen Konversionselements 4 auch bei einem Oberflächenemitter eine vergleichsweise homogene Abstrahlcharakteristik, das heißt der Farbort der vom Halbleiterbauelement 5 emittierten mischfarbigen Strahlung schwankt wenig in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel.
  • Weiterhin umfasst das Halbleiterbauelement 5 ein Abstandselement, das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 und dem Konversionselement 4 angeordnet ist und eine dem Konversionselement 4 zugewandte gekrümmte Oberfläche aufweist, wobei das Konversionselement 4 mit der gekrümmten Oberfläche in direktem Kontakt steht. Außerdem umfasst das Halbleiterbauelement 5 einen Anschlussträger 2, auf dem der Halbleiterchip 1 angeordnet ist. Ferner ist der Halbleiterchip 1 mittels des Anschlussträgers 2 elektrisch anschließbar.
  • Ein wie in 3 dargestelltes optoelektronisches Halbleiterbauelement 5 kann noch um ein Gehäuse ergänzt werden (nicht dargestellt).
  • Wie in 4 dargestellt ist, kann in einem vierten Verfahrensschritt ein optisches Element 7 an den mit dem Abstandselement und dem Konversionselement 4 versehenen Halbleiterchip 1 angeformt werden. Das optische Element 7 kann aus einer Formmasse gebildet werden, die formschlüssig auf den mit dem Konversionselement 4 und dem Abstandselement versehenen Halbleiterchip 1 aufgebracht wird. Dies kann in einem Formprozess, beispielsweise mittels Spritzens, Gießens oder Drückens, erfolgen.
  • Das optische Element 7 ist auf dem Anschlussträger 2 angeordnet. Ferner ist es dem Halbleiterchip 1 ausgehend von diesem an der Strahlungsaustrittsfläche 1A und den Seitenflächen 1B nachgeordnet. Das optische Element 1 bildet eine Verkapselung für den mit dem Abstandselement und dem Konversionselement 4 versehenen Halbleiterchip 1, so dass kein zusätzliches Gehäuse benötigt wird.
  • Das optische Element 7 ist für die Primärstrahlung 6A und die Sekundärstrahlung 6B durchlässig. Vorzugsweise enthält das optische Element 7 ein klarsichtiges Kunststoffmaterial wie Silikon. Das optische Element 7 ist eine zur Strahlformung vorgesehene Linse. Insbesondere ist das optische Element 7 zur Strahlbündelung der von dem Halbleiterbauelement 5 emittierten mischfarbigen Strahlung, die sich aus der Primärstrahlung 6A und der Sekundärstrahlung 6B zusammensetzt, vorgesehen.
  • 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
    • WO 2010/022699 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 [0017]

Claims (15)

  1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5), das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert, umfassend – einen optoelektronischen Halbleiterchip (1) mit einer Strahlungsaustrittsfläche (1A) und mindestens einer quer zur Strahlungsaustrittsfläche (1A) verlaufenden Seitenfläche (1B), der im Betrieb Primärstrahlung (6A) durch die Strahlungsaustrittsfläche (1A) emittiert, – ein mit einer Krümmung versehenes Konversionselement (4), das auf dem optoelektronischen Halbleiterchip (1) angeordnet und zur Wellenlängenkonversion zumindest eines Teils der Primärstrahlung (6A) in Sekundärstrahlung (6B) vorgesehen ist, und – ein Abstandselement (3), das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (1) und dem Konversionselement (4) angeordnet ist und eine dem Konversionselement (4) zugewandte gekrümmte Oberfläche (3A) aufweist, wobei das Konversionselement (4) mit der gekrümmten Oberfläche (3A) in direktem Kontakt steht.
  2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Konversionselement (4) eine auf die gekrümmte Oberfläche (3A) aufgebrachte Schicht gleichmäßiger Dicke ist.
  3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dem Konversionselement (4) zugewandte gekrümmte Oberfläche (3A) des Abstandselements (3) von dem Konversionselement (4) vollständig bedeckt ist.
  4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Seitenfläche (1B) von dem Konversionselement (4) bedeckt ist.
  5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dem Konversionselement (4) zugewandte gekrümmte Oberfläche (3A) des Abstandselements (3) konvex gekrümmt ist.
  6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstandselement (3) mit der Strahlungsaustrittsfläche (1A) in direktem Kontakt steht.
  7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Seitenfläche (1B) von dem Abstandselement (3) unbedeckt ist.
  8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstandselement (3) für die Primärstrahlung (6A) durchlässig ist.
  9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein optisches Element (7) aufweist, das auf dem Konversionselement (4) angeordnet ist.
  10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach Anspruch 9, wobei das optische Element (7) ausgehend vom Halbleiterchip (1) dem Halbleiterchip (1) an der Strahlungsaustrittsfläche (1A) und der mindestens einen Seitenfläche (1B) nachgeordnet ist.
  11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das optische Element (7) eine zur Strahlformung vorgesehene Linse ist.
  12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (1) ein oberflächenemittierender Dünnfilm-Halbleiterchip ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (5), das im Betrieb mischfarbige Strahlung emittiert, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (1) mit einer Strahlungsaustrittsfläche (1A) und mindestens einer quer zur Strahlungsaustrittsfläche (1A) verlaufenden Seitenfläche (1B), der im Betrieb Primärstrahlung (6A) durch die Strahlungsaustrittsfläche (1A) emittiert, – Anordnen eines Materialvolumens auf der Strahlungsaustrittsfläche (1A) zur Ausbildung eines Abstandselements (3), wobei eine Oberflächenspannung des Materialvolumens zur Entstehung einer gekrümmten Oberfläche (3A) beiträgt, – Aufbringen eines Konversionsmaterials auf die gekrümmte Oberfläche (3A) des Abstandselements (3) zur Ausbildung eines gekrümmten Konversionselements (4).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Konversionsmaterial mittels Aufsprühen auf die gekrümmte Oberfläche (3A) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei an den mit dem Konversionselement (4) und dem Abstandselement (3) versehenen Halbleiterchip (1) ein optisches Element (7) angeformt wird.
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