DE102012206101A1 - Light-emitting semiconductor device - Google Patents
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement mit einer Schichtstruktur (1) und mit mindestens einem Abstandshalter (40) bereitgestellt. Die Schichtstruktur (1) weist mindestens eine optisch funktionelle Schicht (12) zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung und mindestens eine elektrisch leitende Schicht (10, 14) auf. Der Abstandshalter (40) ist zum Vorgeben eines Abstands (32, 36) zu der elektrisch leitenden Schicht (10, 14) angeordnet. Der Abstandshalter (40) ist mit der Schichtstruktur (1) gekoppelt. Ein von der Schichtstruktur (1) abgewandter Rand (34, 38) des Abstandshalters (40) hat den vorgegebenen Abstand (32, 36) zu der elektrisch leitenden Schicht (10, 14).In various embodiments, a semiconductor light-emitting device having a layered structure (1) and at least one spacer (40) is provided. The layer structure (1) has at least one optically functional layer (12) for generating electromagnetic radiation and at least one electrically conductive layer (10, 14). The spacer (40) is arranged to provide a gap (32, 36) to the electrically conductive layer (10, 14). The spacer (40) is coupled to the layer structure (1). An edge (34, 38) of the spacer (40) facing away from the layer structure (1) has the predetermined distance (32, 36) from the electrically conductive layer (10, 14).
Description
Die Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement mit einer Schichtstruktur. Die Schichtstruktur weist mindestens eine optisch funktionelle Schicht zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung und mindestens eine elektrisch leitende Schicht auf.The invention relates to a light-emitting semiconductor component with a layer structure. The layer structure has at least one optically functional layer for generating electromagnetic radiation and at least one electrically conductive layer.
Bei Leuchten und/oder Lampen gibt es Normen, die gesetzlich vorgegeben und bei der Konstruktion oder dem Design der Leuchten bzw. Lampen einzuhalten sind. Eine dieser Normen definiert beispielsweise einen Sicherheitsabstand, der zu Elementen von Lichtquellen der Leuchte bzw. der Lampe eingehalten werden muss, die beispielsweise während oder nach dem Betrieb der Leuchte bzw. Lampe unter Spannung stehen können. Beispielsweise ist in Deutschland bei Leuchten ab einer Spannung von 25 V eine Luft- und Kriechstrecke (LKS) als Sicherheitsabstand einzuhalten. Dies dient zum Schutz eines Nutzers der Leuchte vor einem Stromschlag und ist beispielsweise in Normen wie der
Bei Licht emittierenden Halbleiter-Bauelementen wird bei der Entwicklung und der Herstellung eine optimale Ausnutzung des die emittierenden Schichten tragenden Substrats angestrebt. Dies kann dazu beispielsweise dazu beitragen, eine relativ hohe Ausbeute pro Substrat zu erreichen, was zu relativ geringen Produktionskosten beitragen kann. Eine optimale Ausnutzung des Substrat kann beispielsweise erreicht werden, indem alle Schichten, insbesondere auch stromführende oder unter Spannung stehende Elemente und/oder Schichten von Licht emittierenden Halbleiter-Bauelementen, grundsätzlich bis zu einem äußeren Rand des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements ausgebildet werden. Der Sicherheitsabstand muss dann bei der Leuchte bzw. Lampe berücksichtigt werden, in die das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement eingebaut wird.In the case of light-emitting semiconductor components, optimal development of the substrate carrying the emitting layers is sought during development and production. This may, for example, help to achieve a relatively high yield per substrate, which can contribute to relatively low production costs. Optimum utilization of the substrate can be achieved, for example, by forming all layers, in particular also current-carrying or voltage-carrying elements and / or layers of light-emitting semiconductor components, in principle up to an outer edge of the light-emitting semiconductor component. The safety margin must then be taken into account in the luminaire or lamp in which the light-emitting semiconductor component is installed.
Ferner sind Leuchtvorrichtungen bekannt, in denen Licht emittierenden Halbleiter-Bauelemente genutzt werden und bei denen kein Sicherheitsabstand eingehalten werden muss. Auch bei diesen Leuchtvorrichtungen werden Licht emittierende Halbleiter-Bauelemente genutzt, bei denen das Substrat optimal ausgenutzt ist. Das Vorsehen des Sicherheitsabstands beim Ausbilden der Schichtstruktur des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements ist somit bei diesen Leuchtvorrichtungen nicht notwendig und kann bezüglich der Lichtausbeute sogar nachteilig sein.Furthermore, lighting devices are known in which light-emitting semiconductor components are used and in which no safety distance must be maintained. These light-emitting devices also use light-emitting semiconductor components in which the substrate is optimally utilized. The provision of the safety margin in forming the layer structure of the semiconductor light-emitting device is therefore not necessary in these light-emitting devices and may even be disadvantageous in terms of the luminous efficacy.
Es ist bekannt, das Problem des nötigen Sicherheitsabstands dadurch zu umgehen, eine maximale Spannung, die in jeglichem Falle (z.B. im Betrieb oder im Fehlerfall) an leitfähigen Teilen anliegen kann, derart zu beschränken, dass kein Sicherheitsabstand erforderlich ist, z.B. kleiner als 25V. beispielsweise können mehrere Licht emittierende Halbleiter-Bauelemente in einzelne Abschnitte unterteilt sein, bei denen die Einzelspannungen jeweils von der Spannungsversorgung technisch auf Werte begrenzt sind, dass für diese kein Sicherheitsabstand einzuhalten ist. Alternativ oder zusätzlich ist es bekannt, die Licht emittierenden Halbleiter-Bauelemente mit isolierenden Gehäusen zu umgeben.It is known to circumvent the problem of the necessary safety distance by limiting a maximum voltage that can be applied to conductive parts in any case (for example during operation or in the event of a fault) in such a way that no safety distance is required, e.g. less than 25V. For example, a plurality of light-emitting semiconductor components may be subdivided into individual sections, in which the individual voltages are each technically limited to values by the voltage supply, that no safety distance must be maintained for them. Alternatively or additionally, it is known to surround the light-emitting semiconductor components with insulating housings.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement bereitgestellt, das auf einfache und/oder kostengünstige Weise dazu beiträgt, dass bei Verwendung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements ein vorgegebener Abstand, beispielsweise ein Sicherheitsabstand, eingehalten wird.In various exemplary embodiments, a semiconductor light-emitting component is provided which contributes in a simple and / or cost-effective manner to a predetermined distance, for example a safety margin, being maintained when the light-emitting semiconductor component is used.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement mit einer Schichtstruktur bereitgestellt. Die Schichtstruktur weist mindestens eine optisch funktionelle Schicht zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung und mindestens eine elektrisch leitende Schicht auf. Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement weist mindestens einen Abstandshalter zum Vorgeben eines Abstands zu der elektrisch leitenden Schicht auf. Der Abstandshalter ist mit der Schichtstruktur gekoppelt und ein vor der Schichtstruktur abgewandter Rand des Abstandshalters hat den vorgegebenen Abstand zu der elektrisch leitenden Schicht.In various embodiments, a semiconductor light-emitting device having a layered structure is provided. The layer structure has at least one optically functional layer for generating electromagnetic radiation and at least one electrically conductive layer. The semiconductor light-emitting device has at least one spacer for setting a distance to the electrically-conductive layer. The spacer is coupled to the layer structure and an edge of the spacer facing away from the layer structure has the predetermined distance from the electrically conductive layer.
Das Anordnen des Abstandshalters bei dem Licht emittierenden Halbleiter-Bauelement trägt auf einfache und/oder kostengünstige Weise dazu bei, dass bei Verwendung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements, beispielsweise in einer Leuchte oder Lampe, der vorgegebene Abstand zu der elektrisch leitenden Schicht eingehalten wird. Der vorgegebene Abstand kann beispielsweise ein gesetzlich vorgegebener Sicherheitsabstand sein. Der vorgegebene Abstand kann auch größer als der gesetzlich vorgegeben Sicherheitsabstand sein. Der Abstandshalter bildet einen um die Schichtstruktur angeordneten Überstand, durch den kein Gehäuse und/oder kein anderes Bauteil den vorgegebenen Abstand unterschreiten kann. Der Abstandshalter stellt somit auf einfach Weise die Einhaltung des vorgegeben Abstands, beispielsweise des Sicherheitsabstands, beispielsweise der LKS, sicher. Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement kann in unterschiedlichen Leuchten, Leuchtmitteln, Lampen, Applikationen und Modulen verwendet werden. Arranging the spacer in the light-emitting semiconductor component contributes in a simple and / or cost-effective manner to the fact that the predetermined distance from the electrically conductive layer is maintained when using the light-emitting semiconductor component, for example in a lamp or lamp. The predetermined distance may be, for example, a legally prescribed safety distance. The specified distance can also be greater than the legally prescribed safety distance. The spacer forms a projection arranged around the layer structure, through which no housing and / or no other component can fall below the predetermined distance. The spacer thus ensures compliance with the predetermined distance, for example, the safety distance, for example, the LKS, in a simple way. The light-emitting semiconductor device can be used in different lights, bulbs, lamps, applications and modules.
Dass die elektrisch leitende Schicht elektrisch leitend ist, bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schicht grundsätzlich elektrisch leitfähig ist und/oder dass die Schicht zum Anlegen einer Spannung und/oder zum Leiten von Strom vorgesehen ist. Beispielsweise kann die elektrisch leitende Schicht vor, während oder nach einem Betrieb des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements, bei dem die elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, unter Spannung stehen. Beispielsweise kann die elektrisch leitende Schicht dazu dienen, die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. In this context, the fact that the electrically conductive layer is electrically conductive means that the layer is fundamentally electrically conductive and / or that the layer is provided for applying a voltage and / or for conducting current. For example, the electrically conductive layer may be under voltage before, during or after an operation of the semiconductor light-emitting device in which the electromagnetic radiation is generated. For example, the electrically conductive layer can serve to generate the electromagnetic radiation.
Alternativ dazu kann die elektrisch leitende Schicht auch eine Schicht sein, an der funktionsbedingt eine Spannung anliegt. Dass der Rand des Abstandshalters von der Schichtstruktur abgewandt ist, heißt im Wesentlichen, dass der Rand der Schichtstruktur nicht zugewandt ist. In anderen Worten ist der Abstandshalter ein Körper, der einen, zwei oder mehr Ränder aufweist, wobei eine erste Menge der Ränder, beispielsweise einer, zwei oder mehr, der Schichtstruktur zugewandt ist und wobei alle übrigen Ränder von der Schichtstruktur abgewandt sind. Der Abstandshalter kann einstückig ausgebildet sein oder der Abstandshalter kann mehrere miteinander verbundene oder voneinander unabhängige Teilstücke aufweisen. Ferner kann ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement mehrere Abstandshalter aufweisen. Der Abstandshalter weist elektrisch isolierendes Material auf. Beispielsweise kann der Abstandshalter im Wesentlichen oder vollständig aus elektrisch isolierendem Material gebildet sein. Beispielsweise kann der Abstandshalter Keramik, eine Glasplatte und/oder Acryl aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der Abstandshalter im Wesentlichen aus elektrisch isolierendem Material gebildet sein und ansonsten vereinzelt elektrisch leitende Abschnitte, beispielsweise Kontaktmittel und/oder Leiterbahnen, aufweisen.Alternatively, the electrically conductive layer may also be a layer to which a voltage is applied due to the function. The fact that the edge of the spacer is remote from the layer structure essentially means that the edge of the layer structure is not facing. In other words, the spacer is a body having one, two or more edges, with a first set of edges, for example one, two or more, facing the layer structure and with all remaining edges facing away from the layer structure. The spacer may be integrally formed or the spacer may have a plurality of interconnected or independent sections. Further, a semiconductor light-emitting device may include a plurality of spacers. The spacer has electrically insulating material. For example, the spacer may be substantially or completely formed of electrically insulating material. For example, the spacer may comprise or be formed of ceramic, a glass plate and / or acrylic. By way of example, the spacer can essentially be formed from electrically insulating material and otherwise occasionally have electrically conductive sections, for example contact means and / or conductor tracks.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen erstreckt sich der Abstandshalter zumindest teilweise in Richtung parallel zu den Schichten und in Richtung weg von der Schichtstruktur. Ein von der Schichtstruktur abgewandter erster Rand des Abstandshalters hat in Richtung parallel zu den Schichten einen vorgegebenen ersten Abstand zu der elektrisch leitenden Schicht. Dies trägt auf einfache Weise dazu bei, dass bei Verwendung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements in Richtung parallel zu der Schichtstruktur der vorgegebene Abstand eingehalten wird. Der erste Rand kann beispielsweise einer der vorstehend erläuterten Ränder des Abstandhalters sein. Der vorgegebene erste Abstand kann beispielsweise der vorstehend erläuterte Abstand sein. According to various embodiments, the spacer extends at least partially in the direction parallel to the layers and in the direction away from the layer structure. A first edge of the spacer facing away from the layer structure has a predetermined first distance to the electrically conductive layer in the direction parallel to the layers. This contributes in a simple way to the fact that, when the light-emitting semiconductor component is used in the direction parallel to the layer structure, the predetermined distance is maintained. The first edge may be, for example, one of the above-explained edges of the spacer. The predetermined first distance may be, for example, the distance explained above.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen erstreckt sich der Abstandshalter in Richtung senkrecht zu den Schichten und in Richtung weg von der Schichtstruktur. Ein von der Schichtstruktur abgewandter zweiter Rand des Abstandshalters hat in Richtung senkrecht zu den Schichten einen vorgegebenen zweiten Abstand zu der elektrisch leitenden Schicht. Dies trägt dazu bei, dass bei Verwendung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements der vorgegebene Abstand senkrecht zu der Schichtstruktur eingehalten wird. Der vorgegebene zweite Abstand kann dem vorgegebenen ersten Abstand entsprechen oder von diesem unterschiedlich sein. Der sich parallel zu den Schichten erstreckende Abstandshalter kann derselbe Abstandshalter sein wie der, der sich senkrecht zu den Schichten erstreckt. In anderen Worten kann sich der Abstandshalter senkrecht und/oder parallel zu den Schichten erstrecken und entsprechend senkrecht und/oder parallel zu den Schichten den jeweiligen Abstand vorgeben. Alternativ dazu können auch zwei oder mehr Abstandshalter angeordnet sein, wobei sich ein, zwei oder mehr der Abstandshalter parallel zu den Schichten erstrecken und wobei sich ein, zwei oder mehr der Abstandshalter senkrecht zu den Schichten erstrecken.According to various embodiments, the spacer extends in the direction perpendicular to the layers and in the direction away from the layer structure. A second edge of the spacer facing away from the layer structure has a predetermined second distance to the electrically conductive layer in the direction perpendicular to the layers. This contributes to the fact that, when the light-emitting semiconductor component is used, the predetermined distance perpendicular to the layer structure is maintained. The predetermined second distance may correspond to the predetermined first distance or be different from this. The spacer extending parallel to the layers may be the same spacer as that extending perpendicular to the layers. In other words, the spacer may extend perpendicularly and / or parallel to the layers and correspondingly define the respective spacing perpendicularly and / or parallel to the layers. Alternatively, two or more spacers may also be arranged with one, two or more of the spacers extending parallel to the layers and with one, two or more of the spacers extending perpendicular to the layers.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die elektrisch leitende Schicht eine Elektrodenschicht zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die optische funktionelle Schicht. Beispielsweise kann die Schichtstruktur zwei elektrisch leitende Schichten aufweisen, die als Elektrodenschichten, beispielsweise als Anodenschicht und als Kathodenschicht ausgebildet sind. Die optische funktionelle Schicht kann dann beispielsweise zwischen den beiden Elektrodenschichten angeordnet sein und mit Hilfe einer an die Elektrodenschichten angelegten Spannung zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung angeregt werden. Der Abstandshalter trägt dann einfach dazu bei, bei Verwendung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements den vorgegebenen Abstand zu der bzw. den Elektrodenschichten des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements einzuhalten.According to various embodiments, the electrically conductive layer is an electrode layer for applying an electrical voltage to the optical functional layer. By way of example, the layer structure may comprise two electrically conductive layers, which are formed as electrode layers, for example as anode layer and as cathode layer. The optical functional layer can then be arranged, for example, between the two electrode layers and excited by means of a voltage applied to the electrode layers for generating the electromagnetic radiation. The spacer then simply helps to maintain the predetermined distance to the electrode layer (s) of the light-emitting semiconductor device when using the light-emitting semiconductor device.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der vorgegebene Abstand ein gesetzlich vorgegebener Sicherheitsabstand. Beispielsweise können der vorgegebene erste Abstand und der vorgegebenen zweite Abstand dem gesetzlich vorgegebenen Sicherheitsabstand entsprechend. Beispielsweise können für den vorgegebenen ersten Abstand und für den vorgegebenen zweiten Abstand gleiche oder jeweils unterschiedliche gesetzlich vorgegebene Sicherheitsabstände gelten. Der vorgegebene erste bzw. zweite Abstand ist dann entsprechend ausgebildet.According to various embodiments, the predetermined distance is a legally prescribed safety distance. For example, the predetermined first distance and the predetermined second distance corresponding to the legally prescribed safety distance. For example, identical or different statutory clearances may apply for the given first distance and for the given second distance. The predetermined first or second distance is then designed accordingly.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement eine erste Seite und eine von der ersten Seite abgewandte zweite Seite auf. Die elektromagnetische Strahlung verlässt das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement mindestens auf der ersten Seite. Der Abstandshalter ist mindestens auf der zweiten Seite angeordnet. Dies kann auf dazu beitragen, den Abstandshalter auf einfache Weise an der Schichtstruktur zu befestigen. Ferner kann der Abstandshalter dazu verwendet werden, das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement zu befestigen. Ferner kann der Abstandshalter einen Schutz für die Rückseite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements bilden beispielsweise gegenüber mechanischen Einwirkungen. Beispielsweise ist die erste Seite eine Vorderseite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements, wobei dann das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement auch als Top-Emitter bezeichnet werden kann. Der Abstandshalter ist dann mindestens auf einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements angeordnet. According to various embodiments, the semiconductor light emitting device has a first side and a second side remote from the first side. The electromagnetic radiation leaves the light-emitting semiconductor component at least on the first side. The spacer is at least on the second Page arranged. This can help to easily secure the spacer to the layer structure. Further, the spacer may be used to mount the semiconductor light-emitting device. Furthermore, the spacer can provide protection for the backside of the semiconductor light-emitting device, for example against mechanical effects. For example, the first side is a front side of the semiconductor light-emitting device, in which case the semiconductor light-emitting device may also be referred to as a top emitter. The spacer is then arranged at least on a side facing away from the front back of the light-emitting semiconductor device.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verlässt die elektromagnetische Strahlung das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement mindestens auf der ersten Seite und der Abstandshalter ist mindestens auf der ersten Seite angeordnet. Dies ermöglicht, den Abstandshalter auf einfache Art und Weise an der Schichtstruktur zu befestigen. Beispielsweise ist die erste Seite eine Vorderseite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements, wobei dann das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement auch als Top-Emitter bezeichnet werden kann. Der Abstandshalter kann dann dazu genutzt werden, die elektromagnetische Strahlung zu beeinflussen, beispielsweise zu streuen, zu konvertieren oder in eine Richtung zu richten. Ferner kann der Abstandshalter einen Schutz für die Vorderseite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements bilden beispielsweise gegenüber mechanischen Einwirkungen. According to various embodiments, the electromagnetic radiation leaves the semiconductor light-emitting device at least on the first side and the spacer is arranged at least on the first side. This makes it possible to fasten the spacer in a simple manner to the layer structure. For example, the first side is a front side of the semiconductor light-emitting device, in which case the semiconductor light-emitting device may also be referred to as a top emitter. The spacer can then be used to influence, such as scatter, convert, or unidirect electromagnetic radiation. Furthermore, the spacer can provide protection for the front side of the semiconductor light-emitting device, for example against mechanical effects.
Der Abstandshalter an der ersten Seite kann zusätzlich oder alternativ zu dem Abstandshalter auf der zweiten Seite angeordnet sein. Ferner kann das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement ein Bottom-Emitter sein und der bzw. die Abstandshalter können auf der ersten und/oder zweiten Seite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements angeordnet sein. Außerdem kann das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement ein Top- und Bottom-Emitter sein, beispielsweis eine transparente OLED, und der bzw. die Abstandshalter können auf der ersten und/oder zweiten Seite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements angeordnet sein.The spacer on the first side may be arranged additionally or alternatively to the spacer on the second side. Further, the semiconductor light-emitting device may be a bottom emitter and the spacer (s) may be disposed on the first and / or second sides of the semiconductor light-emitting device. In addition, the semiconductor light-emitting device may be a top and bottom emitter, for example, a transparent OLED, and the spacer (s) may be disposed on the first and / or second sides of the semiconductor light-emitting device.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Abstandshalter eine Aufnahmeausnehmung auf. Die Schichten und/oder weitere Schichten der Schichtstruktur und/oder eine mit der Schichtstruktur gekoppelte Wärmesenke sind zumindest teilweise in der Aufnahmeausnehmung angeordnet. Beispielsweise können eine Trägerschicht, ein Träger und/oder ein Substrat der Schichtstruktur durch die Aufnahmeausnehmung hindurch oder in die Aufnahmeausnehmung ragen. Die Wärmesenke kann beispielsweise eine Graphit- oder Aluminiumschicht sein, die beispielsweise auf der Rückseite der Schichtstruktur aufgebracht ist. Über die Wärmesenke kann eine Wärmeankopplung der Schichtstruktur erfolgen, so dass während des Betriebs des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements entstehende Wärme schnell und effektiv aus dem Licht emittierenden Halbleiter-Bauelement abgeführt werden kann. In anderen Worten kann eine Wärmekopplung des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements über die Aufnahmeausnehmung des Abstandhalters erfolgen. Die Wärmesenke kann auch zur Wärmespreizung und/oder zur Wärmeverteilung, beispielsweise zu einer gleichmäßigen Wärmeverteilung dienen und/oder beitragen.According to various embodiments, the spacer has a receiving recess. The layers and / or further layers of the layer structure and / or a heat sink coupled to the layer structure are arranged at least partially in the receiving recess. For example, a carrier layer, a carrier and / or a substrate of the layer structure can project through the receiving recess or into the receiving recess. The heat sink can be for example a graphite or aluminum layer, which is applied, for example, on the back of the layer structure. The heat sink can be used to heat-couple the layer structure, so that heat arising during operation of the light-emitting semiconductor component can be dissipated quickly and effectively from the light-emitting semiconductor component. In other words, a heat coupling of the light-emitting semiconductor device via the receiving recess of the spacer can be carried out. The heat sink can also serve for heat spreading and / or heat distribution, for example, to a uniform heat distribution and / or contribute.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Abstandshalter zum Koppeln mit der Schichtstruktur mindestens eine Koppelausnehmung auf. Die Koppelausnehmung ist beispielsweise dazu ausgebildet, dass durch sie ein Mittel zum Koppeln des Abstandshalters mit der Schichtstruktur geführt werden kann. Beispielsweise kann über die Koppelausnehmung Lötzinn zwischen den Abstandshalter und die Schichtstruktur geführt werden, so dass der Abstandshalter mit der Schichtstruktur über eine Lötverbindung gekoppelt ist. Die Koppelausnehmung kann in diesem Zusammenhang auch als Löt-Auge oder als Löt-Via bezeichnet werden. Die Lötverbindung kann zur mechanischen Kopplung von Abstandshalter an Schichtstruktur und/oder zur elektrischen Kopplung der Schichtstruktur über den Abstandshalter dienen. Alternativ oder zusätzlich zu der dem Herstellen der Lötverbindung über die Koppelausnehmung kann die Lötverbindung auch seitlich beispielsweise mit Hilfe einer flachen Lötspitze hergestellt werden. Optional kann dann auf die Koppelausnehmung verzichtet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Schichtstruktur mindestens eine Kontaktleiste auf, mit der Abstandshalter gekoppelt ist. Die Kontaktleiste dient beispielsweise zum Kontaktieren der Schichtstruktur, beispielsweise zum Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Schicht, beispielsweise die Elektrodenschichten. Der Abstandshalter kann rein zur mechanischen Befestigung des Abstandshalters mit der Kontaktleiste gekoppelt sein und/oder der Abstandshalter kann zur elektrischen Ankopplung der Kontaktleiste mit der Kontaktleiste über den Abstandshalter gekoppelt sein.According to various embodiments, the spacer for coupling with the layer structure has at least one coupling recess. The coupling recess is designed, for example, such that a means for coupling the spacer to the layer structure can be guided through it. For example, solder can be guided between the spacers and the layer structure via the coupling recess, so that the spacer is coupled to the layer structure via a solder connection. The coupling recess can be referred to in this context as a soldering eye or as a soldering via. The solder joint can serve for the mechanical coupling of spacers to the layer structure and / or for the electrical coupling of the layer structure via the spacer. Alternatively or in addition to the production of the solder joint via the coupling recess, the solder joint can also be produced laterally, for example with the aid of a flat soldering tip. Optionally can then be dispensed with the coupling recess. According to various embodiments, the layer structure has at least one contact strip with which spacers are coupled. The contact strip serves, for example, for contacting the layer structure, for example for applying a voltage to the electrically conductive layer, for example the electrode layers. The spacer may be coupled purely for mechanical attachment of the spacer with the contact strip and / or the spacer may be coupled to the electrical connection of the contact strip with the contact strip on the spacer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Abstandshalter eine Leiterplatte auf. Die Leiterplatte kann beispielsweise keramische Isolationsmaterialien, Kunststoff und/oder ein Kunstharz aufweisen. Beispielsweise kann die Leiterplatte eine Metallkernplatine sein, die zumindest teilweise in eine elektrisch isolierende Keramik eingebettet ist. Ferner können Fasermatten in den Kunststoff bzw. das Kunstharz eingebettet sein. Beispielsweise weist der Abstandshalter eine FR4-Leiterplatte oder eine FR5-Leiterplatte auf. Dies kann dazu beitragen, den Abstandshalter einfach und kostengünstige herzustellen. Ferner kann dies dazu beitragen, die Kontaktleisten und/oder die Schichtstruktur auf einfache Weise kontaktieren zu können.According to various embodiments, the spacer has a printed circuit board. The circuit board may for example comprise ceramic insulation materials, plastic and / or a synthetic resin. For example, the circuit board may be a metal core board that is at least partially embedded in an electrically insulating ceramic. Furthermore, fiber mats can be embedded in the plastic or the synthetic resin. For example, the Spacer a FR4 board or a FR5 board on. This can help to make the spacer simple and inexpensive. Furthermore, this can contribute to be able to contact the contact strips and / or the layer structure in a simple manner.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Leiterplatte mindestens eine Leiterbahn auf, die mit der Kontaktleiste gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Leiterbahn über die Koppelausnehmung mit der Kontaktleiste gekoppelt sein. Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement kann dann über die Leiterbahn der Leiterplatte einfach kontaktiert werden. Dies kann dazu beitragen, das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement bei seiner Verwendung einfach in einer übergeordneten Vorrichtung anzuordnen und anzuschließen.According to various embodiments, the circuit board has at least one conductor track which is coupled to the contact strip. For example, the conductor can be coupled via the coupling recess with the contact strip. The light-emitting semiconductor component can then be easily contacted via the conductor track of the printed circuit board. This may help to easily locate and connect the semiconductor light-emitting device in use in a higher-level device.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weisen die Schichtstrukturen der Abstandshalter mindestens je eine Orientierungsmarke auf. Die Orientierungsmarken sind einander zugeordnet. Dies kann auf einfach Weise zu einem einfachen und/oder präzisen Herstellen des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements beitragen. Durch die Orientierungsmarken ist der Abstandshalter so bezüglich der Schichtstruktur ausgerichtet, dass die Leiterplatte bestimmungsgemäß zu der Kontaktleiste ausgerichtet ist. In anderen Worten geben die Orientierungsmarken eine relative Orientierung der Schichtstruktur, insbesondere der Kontaktleiste auf der Schichtstruktur, zu dem Abstandshalter beim Herstellen des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements vor. Beispielsweise können die körperlichen Strukturen der Schichtstruktur und des Abstandshalters so ausgebildet sein, dass grundsätzlich unterschiedliche relative Orientierung des Abstandshalters zu der Schichtstruktur möglich sind. Die Orientierungsmarken können dann dazu beitragen, dass die Schichtstruktur und der Abstandshalter dennoch eine eindeutige Orientierung zueinander haben. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn eine nicht bestimmungsgemäße Orientierungen beispielsweise zu einer falschen Kontaktierung (Verpolung) der Schichtstruktur führen. According to various embodiments, the layer structures of the spacers have at least one orientation mark each. The orientation marks are assigned to each other. This can easily contribute to a simple and / or precise production of the light-emitting semiconductor component. By the orientation marks of the spacer is aligned with respect to the layer structure that the circuit board is properly aligned with the contact strip. In other words, the orientation marks indicate a relative orientation of the layer structure, in particular the contact strip on the layer structure, to the spacer in the production of the semiconductor light-emitting component. By way of example, the physical structures of the layer structure and of the spacer can be designed in such a way that essentially different relative orientation of the spacer to the layer structure is possible. The orientation marks can then contribute to the fact that the layer structure and the spacer still have a clear orientation to each other. This can be advantageous, for example, if an improper orientation leads, for example, to incorrect contacting (reverse polarity) of the layer structure.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Abstandshalter eine optische Schicht auf. Die optische Schicht wirkt sich auf die elektromagnetische Strahlung aus, die in der optisch funktionellen Schicht erzeugt wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Abstandshalter auf der Seite des Licht emittierenden Halbleiter-Bauelements angeordnet ist, auf der die elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Die elektromagnetische Strahlung tritt dann durch den Abstandshalter und kann von diesem auf vorgegebene Art und Weise beeinflusst werden.According to various embodiments, the spacer has an optical layer. The optical layer affects the electromagnetic radiation generated in the optically functional layer. This is advantageous in particular when the spacer is arranged on the side of the light-emitting semiconductor component on which the electromagnetic radiation is emitted. The electromagnetic radiation then passes through the spacer and can be influenced by it in a predetermined manner.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die optische Schicht eine Streuschicht und/oder Konversionsschicht. Die Streuschicht dient dazu, die in der optisch funktionellen Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung zu streuen. Die Konversionsschicht dient dazu, die elektromagnetische Strahlung zu konvertieren und beispielsweise die Wellenlängen der erzeugten elektromagnetischen Strahlung hin zu längeren oder kürzeren Wellenlängenbereichen zu verschieben. In anderen Worten kann der Abstandshalter als Konversionselement dienen, wie es beispielsweise aus Remote-Phosphor- und/oder LARP-Anwendungen bekannt ist.According to various embodiments, the optical layer is a scattering layer and / or conversion layer. The scattering layer serves to scatter the electromagnetic radiation generated in the optically functional layer. The conversion layer serves to convert the electromagnetic radiation and, for example, to shift the wavelengths of the generated electromagnetic radiation toward longer or shorter wavelength ranges. In other words, the spacer can serve as a conversion element, as it is known for example from remote phosphor and / or LARP applications.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement eine mit der Schichtstruktur gekoppelte Wärmesenke auf. Der Abstandshalter ist dann beispielsweise so ausgebildet, dass durch ihn mindestens der vorgegebene erste Abstand zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der Wärmesenke vorgegeben ist.According to various embodiments, the light-emitting semiconductor component has a heat sink coupled to the layer structure. The spacer is then designed, for example, such that at least the predetermined first distance between the electrically conductive layer and the heat sink is predetermined by it.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of this specification, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als eine Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) oder eine organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) oder als ein Licht emittierender Transistor oder organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiter-Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.A light-emitting semiconductor device may be formed in various embodiments as a light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED) or as a light emitting transistor or organic light emitting transistor. The light emitting semiconductor device may be part of an integrated circuit in various embodiments. Furthermore, a plurality of light-emitting semiconductor components may be provided, for example housed in a common housing.
Die Schichtstruktur
Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Licht emittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Lichts hierbei gestreut werden kannThe term "translucent" or "translucent layer" may in various embodiments be understood to mean that a layer is transparent to light, for example for the light generated by the light-emitting component, for example one or more wavelength ranges, for example for light in a wavelength range of visible light (for example at least in a partial region of the wavelength range from 380 nm to 780 nm). By way of example, the term "translucent layer" in various exemplary embodiments is to be understood as meaning that substantially all of the amount of light coupled into a structure (for example a layer) is coupled out of the structure (for example layer), whereby part of the light can be scattered in this case
Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein Spezialfall von „transluzent“ anzusehen.The term "transparent" or "transparent layer" can be understood in various embodiments that a Layer is permeable to light (for example, at least in a partial region of the wavelength range from 380 nm to 780 nm), wherein in a structure (for example, a layer) coupled light substantially without scattering or light conversion from the structure (for example, layer) is coupled out. Thus, "transparent" in various embodiments is to be regarded as a special case of "translucent".
Für den Fall, dass beispielsweise ein Licht emittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes elektronisches Halbleiter-Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optisch transluzente Schichtstruktur zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist.In the event, for example, that a light-emitting monochrome or emission-limited electronic semiconductor component is to be provided, it is sufficient for the optically translucent layer structure to be translucent at least in a partial region of the wavelength range of the desired monochrome light or for the limited emission spectrum.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode (oder auch allgemein das bzw. die Licht emittierenden Halbleiter-Bauelemente gemäß den oben oder noch im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen) als ein Top- und/oder Bottom-Emitter eingerichtet sein. Ein Top- und Bottom-Emitter kann auch als optisch transparentes Bauelement, beispielsweise eine transparente organische Leuchtdiode, bezeichnet werden. Bei einem Top-Emitter emittiert das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement das Licht an der Vorderseite und bei einem Bottom-Emitter emittiert das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement das Licht an der Rückseite. Bei einem Top- und Bottom-Emitter emittiert das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement das Licht an der Vorderseite und an der Rückseite.In various embodiments, the organic light-emitting diode (or also generally the light-emitting semiconductor component or components according to the exemplary embodiments described above or below) may be configured as a top and / or bottom emitter. A top and bottom emitter can also be referred to as an optically transparent component, for example a transparent organic light-emitting diode. In a top emitter, the semiconductor light-emitting device emits the light at the front, and in a bottom emitter, the semiconductor light-emitting device emits the light at the back. For a top and bottom emitter, the semiconductor light emitting device emits the light at the front and at the back.
Die Schichtstruktur
Die Schichtstruktur
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der Barriereschicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Elektrodenschicht
Die erste Elektrodenschicht
Die erste Elektrodenschicht
Der elektrisch aktive Bereich
Die optisch funktionelle Schicht
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem Licht emittierenden Halbleiter-Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en)
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein. Ferner können alternativ oder zusätzlich andere geeignete Emittermaterialien vorgesehen sein.The emitter materials may be suitably embedded in a matrix material. Furthermore, alternatively or additionally, other suitable emitter materials may be provided.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en)
Die optisch funktionelle Schicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch funktionelle Schicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch funktionelle Schicht
Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten
Auf oder über der optisch funktionellen Schicht
Die zweite Elektrodenschicht
Die zweite Elektrodenschicht
Die zweite Elektrodenschicht
Auf oder über der zweiten Elektrodenschicht
Unter einer „Barrierendünnschicht“ bzw. einem „Barriere-Dünnfilm“
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht
Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen. Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer Barrierendünnschicht
Die Barrierendünnschicht
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barrierendünnschicht
Die Barrierendünnschicht
Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der Barrierendünnschicht
In die Schicht des Klebstoffs (auch bezeichnet als Kleberschicht) können in verschiedenen Ausführungsbeispielen Licht streuende Partikel eingebettet sein, die zu einer weiteren Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen können. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können als Licht streuende Partikel beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z.B. Siliziumoxid (SiO2), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga2Oa) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.In the layer of the adhesive (also referred to as adhesive layer) light-scattering particles can be embedded in various embodiments, which can lead to a further improvement of the color angle distortion and the Auskoppeleffizienz. In various embodiments, scattering particles may be provided as scattering particles, for example, as scattering dielectric particles, such as metal oxides, e.g. Silicon oxide (SiO 2), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO 2), indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), gallium oxide (
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten Elektrodenschicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff derart eingerichtet sein, dass er selbst einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf einen Klebstoff
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann die Abdeckung
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit einer Verkapselung, beispielsweise der Barrierendünnschicht
Das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement weist einen Abstandshalter
Der Abstandshalter
In
Ferner erstreckt sich der Abstandshalter
Beispielsweise zwischen der Schichtstruktur
Der Abstandshalter
Der Abstandshalter
Der Abstandshalter
Bei dem in
Der Abstandshalter
Ferner kann das Licht emittierende Halbleiter-Bauelement mit dem Abstandshalter
Der Abstandshalter
Bei allen vorstehend gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Abstandshalter
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann der Abstandshalter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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