DE102012208932A1

DE102012208932A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes

Info

Publication number: DE102012208932A1
Application number: DE201210208932
Authority: DE
Inventors: Matthias Sabathil; Ion Stoll
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-05
Also published as: KR101690672B1; US10091890B2; CN104395507A; CN104395507B; US20150122785A1; WO2013178618A3; US10091889B2; KR20150015018A; WO2013178618A2; US20180220535A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Bereitstellen eines Substrates mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche; wobei die Oberfläche einen ersten elektrisch autonomen Bereich und einen zweiten elektrisch autonomen Bereich aufweist; Ausbilden einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich; und Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich; wobei mittels der elektrischen Potentialdifferenz der elektrisch autonome Bereich und/oder die Menge des aufgebrachten elektrisch geladenen Stoffs oder des elektrisch geladenen Stoffgemisches eingestellt werden.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt.
Das Bilden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge wird Wellenlängenkonversion genannt. Wellenlängenkonversion wird in optoelektronischen Bauelementen für die Farbumwandlung verwendet, beispielsweise zum Vereinfachen des Erzeugens von weißem Licht beispielsweise in weißen Leuchtdioden-Blitzleuchten oder weißen Leuchtdioden-Lampen. Dabei wird beispielsweise ein blaues Licht, beispielsweise einer Leuchtdiode (light emitting diode LED), in ein grünes bis rotes Licht konvertiert. Die Farbmischung aus blauem Licht und grünem bis rotem Licht kann weißes Licht bilden.
Die Wellenlängenkonversion kann beispielsweise mittels eines Leuchtstoffes realisiert werden, der im Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet ist, beispielsweise auf oder über der LED ausgebildet ist.
Als Leuchtstoff kann dabei ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung einer anderen (längeren) Wellenlänge umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, und/oder mittels Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge proportional zur Energiedifferenz umgewandelt werden.
Das Aufbringen des Leuchtstoffes auf oder über das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise mittels elektrophoretischen Abscheidens realisiert werden. Dazu kann das optoelektronische Bauelement, beispielsweise eine LED in einem Gehäuse (Package) oder auf einem Panel elektrisch kontaktiert werden und in eine Suspension getaucht werden. Die Suspension kann in einem Lösungsmittel suspendierte Phosphor-Partikel aufweisen, wobei Phosphor-Partikel als eine Art Leuchtstoff verstanden werden können. Das elektrisch kontaktierte, optoelektronische Bauelement bildet dabei eine Elektrode aus. An anderer Stelle der Suspension kann eine weitere Elektrode ausgebildet sein. Die weitere Elektrode kann dabei auch als Gegenelektrode bezeichnet werden.
Die Phosphor-Partikel können in der Suspension eine elektrische Ladung an der Oberfläche der Partikel aufweisen. Die Phosphor-Partikel können sich dadurch in einem elektrischen Feld in Richtung des optoelektronischen Bauelementes bewegen und als Phosphorschicht auf dem optoelektronischen Bauelement abgeschieden werden. Das elektrische Feld kann dabei mittels Anlegens einer Potentialdifferenz zwischen elektrisch kontaktiertem optoelektronischen Bauelement und Gegenelektrode ausgebildet werden.
Bei dem elektrophoretischen Abscheiden kann Phosphor gleichzeitig auf allen elektrisch leitfähigen und kontaktierten Bereichen der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes abgeschieden werden. Auf oder über elektrisch isolierte Oberflächen, des optoelektronischen Bauelementes kann daher kein Phosphor abgeschieden werden.
Eine herkömmliche Methode zum Aufbringen von Leuchtstoffen, beispielsweise Phosphor, auf elektrisch isolierte Bereiche der Oberflächen von optoelektronischen Bauelementen kann das Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf die elektrisch isolierten Bereich der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes sein, bevor das optoelektronische Bauelement in die Suspension getaucht wird. Herkömmlich können dafür dünne Metallschichten, beispielsweise Aluminiumschichten, mit einer Dicke in einem Bereich von 100 nm bis 200 nm auf die Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes aufgedampft oder aufgesprüht (sputtern) werden.
Nach dem elektrophoretischen Abscheiden der Leuchtstoff-Schicht, beispielsweise einer Phosphorschicht, auf die elektrisch leitfähige Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes kann das Aluminium nasschemisch mit einer basischen, wässrigen Lösung von der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes entfernt werden. Das Aluminium kann dabei in ein Aluminiumsalz umgesetzt werden. Die Leuchtstoff-Schicht kann dabei auf der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes zurückbleiben.
Das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht auf die Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes mittels Aufdampfens oder Sputterns hat jedoch zur Folge, dass die gesamte elektrisch leitfähige Oberfläche mit Leuchtstoff beschichtet wird. Eine Beschichtung der gesamten Metallbeschichten Oberfläche mit Leuchtstoff ist jedoch nur für wenige Anwendungen gewünscht.
In einer herkömmlichen Methode zum Strukturieren der elektrisch leitfähigen Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes kann die elektrisch leitfähige Schicht fotolithografisch strukturiert werden. Dazu kann eine Fotolackschicht vor Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht auf die Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes aufgebracht werden und anschließend mittels einer fotolithografischen Maske selektiv belichtet werden. Die belichteten oder unbelichteten Bereiche der Lackschicht können dann, je nach Lack, nasschemisch entfernt werden.
Danach kann die elektrisch leitfähige Schicht auf der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes abgeschieden werden.
Die elektrisch leitfähige Schicht auf oder über der Lackschicht kann dann nasschemisch mittels Ablösens des Lackes von der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes entfernt werden.
Die chemischen Eigenschaften des Fotolackes und der elektrisch leitfähigen Schicht sollten dabei derart ausgebildet sein, dass sich das Metall nicht gleichzeitig mit dem Fotolack löst. Andernfalls könnte auch das Metall auf den Bereichen der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes ohne Fotolack entfernt werden. Mittels der erforderlichen Verträglichkeit der Löslichkeit der Stoffe von elektrisch leitfähiger Schicht und Lackschicht, kann die Auswahl verwendbarer Lacke und elektrisch leitfähiger Schichten eingeschränkt sein. Weiterhin sollten bezüglich der Abmessung der Maske des fotolithografischen Verfahrens die Abmessungen des optoelektronischen Bauelementes nur eine geringe Abweichung aufweisen. Sonst könnten Bereiche der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes strukturiert werden, die nicht strukturiert werden sollten, beispielsweise Bereiche die als Reflektoren, Überspannungsschutzdioden, Kontaktpads oder als Teile des Gehäuses eingerichtet sind.
Diese geringe Toleranz kann bei mehreren optoelektronischen Bauelementen auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einem Paneel, häufig nicht erreicht werden. Mit anderen Worten, die optoelektronischen Bauelemente auf einem Paneel kann in der Summe eine zu große Abweichung in den Abmessungen aufweisen. Daher können fotolithografische Verfahren für ein gleichzeitiges Strukturieren einer elektrisch leitfähigen Schicht auf oder über mehreren optoelektronischen Bauelementen nur eingeschränkt geeignet sein und verwendet werden.
In einer weiteren herkömmlichen Methode für ein Strukturieren einer elektrisch leitfähigen Schicht wird eine Maske im Partikel-Strahl beim Aufsprühen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der Oberfläche eines optoelektronischen Bauelementes verwendet, beispielsweise eine Schattenmaske. Dadurch kann in den Bereichen ohne Maske eine elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet werden. Diese Methode kann jedoch sehr ungenau sein und kann für unterschiedliche optoelektronische Bauelemente unterschiedliche Masken erfordern.
In verschiedenen Ausführungsformen werden daher ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich die elektrophoretische Abscheidung auf definierte Bereiche der Oberfläche eines Bauelementes zu begrenzen.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem anorganischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung ohne Kohlenstoff oder einfacher Kohlenstoffverbindung verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen die Kohlenstoff enthalten und frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff“ alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff, und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, deren Bestandteile beispielsweise sehr fein verteilt sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff(en), einem oder mehreren anorganischen Stoff(en) oder einem oder mehreren hybrid Stoff(en) zu verstehen. Der Begriff „Material“ kann synonym zum Begriff „Stoff“ verwendet werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem geladenen Stoff ein Stoff verstanden werden, der eine elektrische Ladung aufweist, d.h. wenigstens temporär, nicht elektrisch neutral ist. Die elektrische Ladung kann dabei mittels Polarisation oder Ionisation ausgebildet werden.
Der geladene Stoff kann beispielsweise in Form von Partikeln ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Bereitstellen eines Substrates mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche; wobei die Oberfläche einen ersten elektrisch autonomen Bereich und einen zweiten elektrisch autonomen Bereich aufweist; Ausbilden einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich und Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich und/oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich; wobei mittels der elektrischen Potentialdifferenz der elektrisch autonome Bereich und/oder die Menge des aufgebrachten elektrisch geladenen Stoffs oder des elektrisch geladenen Stoffgemisches eingestellt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Bereitstellen des Substrates mit elektrisch leitfähiger Oberfläche das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf oder über einer elektrisch isolierenden Oberfläche des Substrates aufweisen.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff oder einen organischanorganischen Hybridstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem anorganischen Stoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Magnesium, Titan, Platin, Nickel, Zinn, Zink, Silizium, Germanium, α-Zinn, Bor, Selen, Tellur; Indium, Gallium, Arsen, Phosphor, Antimon, Zink, Cadmium, Beryllium und beispielsweise als eine Aluminiumschicht oder Indiumzinnoxid-Schicht (ITO) ausgebildet sein.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem organischen Stoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Tetracen, Pentacen, Phthalocyanine, Polythiophen, PTCDA, MePTCDI, Chinacridon, Acridon, Indanthron, Flavanthron, Perinon, Alq3.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem organischanorganischen Hybridstoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Polyvinylcarbazol, TCNQ Komplexe.
Die Auswahl des Stoffes oder des Stoffgemisches der elektrisch leitfähigen Schicht kann anhand des konkreten Bauelementes und der Verträglichkeit des Entfernens der elektrisch leitfähigen Schicht und dem aufzubringenden, elektrisch geladenen Stoff, getroffen werden, beispielsweise die Verträglichkeit des Trägers, des Leuchtstoffes und/oder anderen Bauelementteilen mit einer wässrigen, basischen Lösung, oder im Falle von organischen Stoffen oder hybrid Stoffen auch ein andere Lösungsmittel.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 500 µm aufweisen.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann auf alle Bereiche der Oberfläche des Substrates aufgebracht werden.
Der elektrisch leitfähige Stoff kann auf die Oberfläche des Substrates beispielsweise aufgedampft oder aufgesprüht (sputtern) werden.
Die Oberfläche des Substrates kann vor dem Ausbilden der elektrisch leitfähigen Schicht bereits Bereiche aufweisen, die elektrisch leitfähig sind, beispielsweise Kontaktpads. Vor dem Ausbilden der elektrisch leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Substrates kann daher eine elektrisch isolierende Schicht auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet werden. Mit anderen Worten: es kann eine vollständig elektrisch isolierende Oberfläche auf der Oberfläche des Substartes ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrisch isolierende Oberfläche des Substrates mittels eines Ausbildens einer elektrisch isolierenden Schicht auf oder über einer teilweise oder vollständig elektrisch isolierenden Oberfläche des Substrates ausgebildet werden.
Beim später folgenden Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches zwischen den elektrisch autonomen Bereichen könnte es sonst mit elektrisch leitfähigen Bereichen auf der Oberfläche des Substrates im körperlichen Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Schicht zu einem elektrischen Kurzschluss kommen, d.h. das Ausbilden elektrisch autonomer
Bereich könnte ohne die elektrisch isolierende Schicht auf der nur teilweise elektrisch isolierenden Substratoberflächen verhindert werden.
Die elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise SiO₂ oder Al₂O₃ aufweisen oder daraus gebildet sein. Die elektrisch isolierende Schicht kann jedoch auch ein anderes isolierendes Metalloxid, Halbmetalloxide, Metallnitrid, und/oder Halbmetallnitrid aufweisen oder daraus gebildet sein. Die elektrisch isolierende Schicht kann jedoch auch ein elektrisch isolierendes Polymer und/oder ein Silikon aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Stoff oder das Stoffgemisch der elektrisch isolierenden Schicht kann auf die Oberfläche des Substrates beispielsweise aufgedampft oder aufgesputtert werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Substrat einen Träger und wenigstens ein elektronisches Bauelement aufweisen, beispielsweise eine Diode oder beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, eine organische Leuchtdiode, eine Solarzelle oder ein Fotodetektor.
Mit anderen Worten: das Substrat kann als Bauelement verstanden werden, das einen Träger mit einem oder mehreren elektronischen Bauelementen aufweisen kann, beispielsweise optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdiode, beispielsweise eine GaN-Dioden, eine InGaN-Dioden oder eine InGaAlP-Diode.
Der Träger kann dabei beispielsweise ein Panel, Chip-Wafer oder ein Leiterrahmen (Leadframe) sein.
Das Substrat kann jedoch auch als ein Bauelement mit einem Träger ohne ein elektronisches Bauelement verstanden werden, beispielsweise als ein Gehäuse.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Bereitstellen des Substrates ein Ausbilden der elektrisch autonomen Bereiche aufweisen, wobei das Ausbilden der elektrisch autonomen Bereiche ein Ausbilden eines elektrisch isolierenden Bereiches in der Oberfläche des elektrisch leitfähigen Substrates, im Bereich zwischen den elektrisch autonomen Bereichen, aufweist.
Die Form des elektrisch isolierenden Bereiches und der elektrisch autonomen Bereiche in der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, können beispielsweise an die Form der Strukturen unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angepasst sein, beispielsweise der Form elektronischer Bauelement auf einem Träger, beispielsweise ungefähr kongruent sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches zwischen den elektrisch autonomen Bereichen ein Entfernen der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, im Bereich des elektrisch isolierenden Bereiches aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches ein mechanisches Entfernen des Stoffs oder Stoffgemisches der elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweisen, beispielsweise ein Ritzen.
Ein Ritzen der elektrisch leitfähigen Oberfläche kann beispielsweise mit einer spitzen Vorrichtung ausgebildet sein. Die spitze Vorrichtung kann beispielsweise ein Diamanten aufweisen oder daraus gebildet sein, wobei die spitze Vorrichtung Computer-gesteuert bewegt werden kann.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches ein ballistisches Entfernen des Stoffs oder Stoffgemisches der elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweisen, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise ein Beschuss mit Partikeln, Molekülen, Atomen, Ionen, Elektronen und oder Photonen, beispielsweise eine Laserablation.
Ein Beschuss der elektrisch leitfähigen Oberfläche mit Photonen kann beispielsweise als Laserablation oder Laserdesoption ausgebildet sein, mit einem Laser mit einer Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1500 nm ausgebildet sein, beispielsweise fokussiert mit einem Fokusdurchmesser in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 2000 µm, beispielsweise mit einer Leistung von ungefähr 50 mW bis ungefähr 1000 mW, beispielsweise mit einer Leistungsdichte von 100 kW/cm² bis ungefähr 10 GW/cm², beispielsweise als Dauerstrichlaser oder beispielsweise als gepulster Laser, beispielsweise mit einer Pulsdauer im Bereich von ungefähr 100 fs bis ungefähr 0,5 ms, und beispielsweise mit einer Repititionsrate in einem Bereich von ungefähr 100 Hz bis ungefähr 1000 Hz.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches zwischen den elektrisch autonomen Bereichen ein chemisches Vernetzen oder ein chemisches Degradieren der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, aufweisen.
Das chemische Vernetzen oder Degradieren einer organischen oder organisch-anorganischen elektrisch leitfähigen Schicht kann beispielsweise ein Aufbrechen von Mehrfachbindungen oder Ringöffnungsreaktion aufweisen und/oder eine chemische Addition, chemischen Eliminierung, chemischen Substitution oder chemischen Umlagerung aufweisen, beispielsweise mittels UV-Strahlung.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der elektrisch isolierende Bereich ein Gas, beispielsweise Luft, oder ein elektrisch isolierendes Polymer aufweisen, beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Polymer, das mit UV-Strahlung elektrisch isolierend eingerichtet wird.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich das Verbinden wenigstens eines elektrisch autonomen Bereiches mit einer Spannungsquelle aufweisen oder mit anderen Worten: das Ausbilden des Bauelementes zu wenigstens einer ersten Elektrode aufweisen.
Die Spannungsquelle kann dabei eine statische oder zeitlich modulierte Spannung an der ersten Elektrode ausbilden, beispielsweise eine zeitlich gepulste Spannung.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich das elektrostatische Aufladen wenigstens eines Bereiches aufweisen.
Die elektrische Potentialdifferenz kann derart ausgebildet sein, dass sich elektrisch geladene Partikel eines elektrisch geladenen Stoffs oder elektrisch geladenen Stoffgemischs nur an einem der elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, anlagern können.
Bei elektrisch positiv geladenen Partikeln kann der erste elektrisch autonome Bereich beispielsweise eine negative elektrische Ladung aufweisen und der zweite elektrisch autonome Bereich beispielsweise keine elektrische Ladung aufweisen. Wobei in dieser Ausgestaltung der elektrisch geladene Stoff oder das elektrisch geladene Stoffgemisch als Partikel ausgebildet ist und von dem ersten elektrisch autonomen Bereich elektrisch angezogen wird.
Anstelle keiner elektrischen Ladung kann der zweite elektrisch autonome Bereich jedoch auch eine positive elektrische Ladung aufweisen, d.h. die elektrisch positiv geladenen Partikel werden zusätzlich, zu der Anziehung vom ersten elektrisch autonomen Bereich, von dem elektrisch positiv geladenen zweiten elektrisch autonomen Bereichen elektrostatisch abgestoßen.
Die Spannungsquelle kann beispielsweise einen Spannungswert aufweisen in einem Bereich von ungefähr –1000 V bis ungefähr +1000 V.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste elektrisch geladene Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch in einem ersten Lösungsmittel gelöst werden und eine erste Suspension bilden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann zum Aufbringen des ersten elektrisch geladenen Stoffs oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich ein körperlicher Kontakt des ersten elektrisch autonomen Bereiches und/oder des zweiten elektrisch autonomen Bereiches mit der ersten Suspension ausgebildet werden, wobei in der ersten Suspension eine zweite Elektrode eingerichtet sein kann.
Mit anderen Worten: Nach dem Ausbilden der Potentialdifferenz zwischen den elektrisch autonomen Bereichen kann das Substrat in eine Suspension aus einem ersten Lösungsmittel und einem ersten elektrisch geladenen Stoff oder einem ersten elektrisch geladenen Stoffgemisch getaucht werden, wobei der erste geladene Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch als Partikel ausgebildet sein kann, beispielsweise als erste Leuchtstoff-Partikel.
Zusätzlich kann in die erste Suspension eine Gegenelektrode getaucht sein oder werden. Die elektrische Ladung des ersten elektrisch geladenen Stoffs oder ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches kann dabei auch erst mittels einer über die Elektroden angelegten Spannung eingerichtet werden.
Die elektrischen Felder zwischen den Elektroden, d.h. zwischen den elektrisch autonomen Bereichen und der Gegenelektrode und/oder zwischen den elektrisch autonomen Bereichen, können ein elektrophoretisches Abscheiden der ersten elektrisch geladenen Partikel der ersten Suspension ermöglichen. Dadurch kann eine erste elektrophoretische Schicht auf dem ersten elektrisch autonomen Bereich und/oder dem zweiten elektrisch autonomen Bereich ausgebildet werden, beispielsweise als erste Leuchtstoffschicht. Das elektrische Feld zwischen Bauelement und Gegenelektrode in der Suspension kann dabei ein flächiges elektrophoretisches Abscheiden auf den elektrisch autonomen Bereichen ermöglichen. Ein elektrophoretisches Abscheiden kann dabei nur auf dem elektrisch autonomen Bereich ausgebildet sein, an denen das elektrische Potential derart eingerichtet ist, dass sich die elektrisch geladenen Partikel abscheiden können, beispielsweise nicht elektrostatisch abgestoßen werden. Die elektrisch geladenen Partikel können sich daher beispielsweise nicht in dem elektrisch isolierenden Bereich zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich abscheiden. Dadurch können gut definierte Übergänge, d.h. Grenzflächen, der elektrophoretischen Schichten im Bereich der elektrisch autonomen Bereiche, ausgebildet werden.
Die ersten, elektrisch geladenen Partikel können beispielsweise einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Leuchtstoff kann dabei als ersten elektrisch geladenen Stoff oder erstes elektrisch geladenes
Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN3:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat.
Die ersten elektrisch geladenen Partikel können jedoch auch einen anderen elektrisch geladenen Stoff oder stöchiometrische Verbindungen daraus aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise einen elektromagnetische Strahlung reflektierenden Stoff und/oder streuenden Stoff, beispielsweise TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO₂, Au oder ähnliches.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Elektrode als Stoff oder Stoffgemisch den ersten elektrisch geladenen Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch aufweisen, wobei der erste elektrisch geladene Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch mittels der Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in der Suspension gelöst wird, d.h. galvanisch frei gesetzt wird.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann nach dem Aufbringen des ersten elektrisch geladenen Stoffs oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich; ein zweiter elektrisch geladener Stoff oder ein zweites elektrisch geladenes Stoffgemisch auf oder über den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich aufgebracht werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können weitere elektrisch geladene Stoffe oder weitere elektrisch geladene Stoffgemische auf oder über den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich aufgebracht werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das weitere Aufbringen eines zweiten oder weiteren elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches das Ändern eines oder mehrerer Parameter aufweisen aus der Gruppe der Parameter: die elektrische Potentialdifferenz; der elektrisch geladene Stoff oder das elektrisch geladene Stoffgemisch; das Lösungsmittel der Suspension; und/oder die Schichtdicke, des aufgebrachten weiteren, elektrisch geladenen Stoffs oder elektrisch geladenen Stoffgemisches.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht aufweisen, beispielsweise ein nasschemisch Entfernen, beispielsweise mittels einer wässrigen, basischen Lösung, beispielsweise einer wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Bauelement mit wenigstens einem wellenlängenkonvertierten optoelektronischen Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise eine wellenlängenkonvertierte Leuchtdiode.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Bauelement mit mehreren wellenlängenkonvertierten optoelektronischen Bauelementen als mehrfarbig emittierendes oder absorbierendes optoelektronisches Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise eine mehrfarbige Leuchtdiode oder eine mehrfarbig absorbierende Solarzelle.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann auf den ersten elektrisch autonomen Bereich ein Leuchtstoff und auf den zweiten elektronisch autonomen Bereich ein Reflektor aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt, die Vorrichtung aufweisend: einen Substrathalter, wobei das Substrat eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche einen ersten elektrisch autonomen Bereich und einen zweiten elektrisch autonomen Bereich aufweist; einen Schaltkreis zum Ausbilden einer ersten elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich; eine Einrichtung zum Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich und/oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich; einen Steuerschaltkreis zum Steuern der elektrisch autonomen Bereiche und/oder der Menge des aufgebrachten elektrisch geladenen Stoffs oder des elektrisch geladenen Stoffgemisches mittels der ersten elektrischen Potentialdifferenz.
In einer Ausgestaltung kann der Substrathalter derart eingerichtet sein, dass flächige Substrate und/oder geometrisch gewölbte Substrate während des Verfahrens fixiert werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der Substrathalter elektrische Anschlüsse aufweisen, wobei die elektrischen Anschlüsse derart eingerichtet sind, dass wenigstens ein elektrisch autonomer Bereich elektrisch mit dem Schaltkreis zum Ausbilden einer ersten elektrischen Potentialdifferenz elektrisch verbunden ist, wobei der der wenigstens eine elektrisch verbundene elektrisch autonome Bereich mittels der elektrischen Verbindung eine erste Elektrode ausbildet.
In noch einer Ausgestaltung kann der Schaltkreis zum Ausbilden der ersten elektrischen Potentialdifferenz wenigstens eine Spannungsquelle aufweisen, wobei die wenigstens eine Spannungsquelle zum Ausbilden wenigstens einer elektrischen Potentialdifferenz eingerichtet ist.
In noch einer Ausgestaltung kann der Schaltkreis zum Ausbilden der ersten elektrischen Potentialdifferenz derart eingerichtet sein, dass die wenigstens eine Spannungsquelle mittels einer elektrischen Verbindung mit wenigstens einem elektrisch autonomen Bereich elektrisch verbunden ist, beispielsweise mittels einer Klemme.
In noch einer Ausgestaltung kann der Schaltkreis zum Ausbilden der ersten elektrischen Potentialdifferenz derart eingerichtet sein, dass der Steuerschaltkreis den Stromfluss zwischen der wenigstens einen Spannungsquelle und dem wenigstens einen elektrisch verbundenen, elektrisch autonomen Bereich steuert.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis den zeitlichen Verlauf der ersten elektrischen Potentialdifferenz zwischen zwei oder mehr elektrisch autonomen Bereich steuern.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis eine zeitlich konstante, erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich einrichten.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis eine zeitlich veränderlich, erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich einrichten.
In noch einer Ausgestaltung kann die erste elektrische Potentialdifferenz zeitlich gepulst eingerichtet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Einrichtung zum Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder elektrisch geladenen Stoffgemisches einen Behälter mit einer Suspension und einer zweiten Elektrode aufweisen, wobei die Suspension und die zweite Elektrode im Inneren des Behälters eingerichtet sind.
In noch einer Ausgestaltung kann der Behälter die zweite Elektrode aufweisen oder als zweite Elektrode eingerichtet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Behälter geerdet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Schaltkreis zum Ausbilden der ersten elektrischen Potentialdifferenz derart eingerichtet sein, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine zweite elektrische Potentialdifferenz ausgebildet wird.
In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode den Stoff oder das Stoffgemisch des ersten elektrisch geladenen Stoffes oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode derart eingerichtet sein, dass der Stoff oder das Stoffgemisch des ersten elektrisch geladenen Stoffes oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches mittels einer zweiten elektrischen Potentialdifferenz zwischen erster Elektrode und zweiter Elektrode in die Suspension gelöst wird.
In noch einer Ausgestaltung kann die Suspension den Stoff oder das Stoffgemisch des ersten elektrisch geladenen Stoffes oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Behälter derart eingerichtet sein, dass der wenigstens eine elektrisch autonome Bereich des Substrates, der mit dem Schaltkreis zum Ausbilden einer elektrischen Potentialdifferenz elektrisch verbunden ist, in dem Behälter vollständig von der Suspension umgeben wird, wobei das Substrat vom Substrathalter in der Suspension fixiert wird.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis derart eingerichtet sein, dass der Steuerschaltkreis die zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode steuert.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis eine zeitlich konstante, zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode einrichten.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis eine zeitlich veränderlich, zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode einrichten.
In noch einer Ausgestaltung kann die zweite elektrische Potentialdifferenz zeitlich gepulst eingerichtet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis derart eingerichtet sein, dass der zeitliche Verlauf der zweiten elektrischen Potentialdifferenz mit dem zeitlichen Verlauf der ersten elektrischen Potentialdifferenz gekoppelt ist.
In noch einer Ausgestaltung kann der Substrathalter derart eingerichtet sein, dass die elektrische Verbindung der elektrischen Anschlüssen des Substrathalters mit den elektrisch autonomen Bereichen des Substrates elektrisch ausgebildet wird, beispielsweise mittels Öffnens und Schließens von Klammern.
In noch einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis das Ausbilden der elektrischen Verbindungen der elektrischen Anschlüsse des Substrathalters mit dem wenigstens einen elektrisch autonomen Bereich steuern, beispielsweise die Anzahl der elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche und/oder die Auswahl der elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche.
In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung zum Ausbilden einer Leuchtstoffschicht und/oder einer Reflektorschicht auf oder über einem optoelektronischen Bauelement eingerichtet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Diagramm zu einem Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen;
2 ein Diagramm zu einem Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen;
3 eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß einer Ausgestaltung;
4 eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen;
5 eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen; und
6 eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen;
7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen 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 beispielhaften Ausführungsformen 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.
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.
1 zeigt ein Diagramm zu einem Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
Das Verfahren kann ein Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf oder über einem Substrat aufweisen. Die elektrisch leitfähige Schicht kann ein organischen Stoff, einen anorganischen Stoff oder ein organisch-anorganischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf ein Substrat kann im Rahmen dieser Beschreibung als Metallisieren 102 eines Substrates verstanden werden, ohne dabei eine Einschränkung bezüglich der Stoffauswahl der elektrisch leitfähigen Schicht zu treffen, d.h. ein Substrat kann im Rahmen dieser Beschreibung auch mit einem organischen, elektrisch leitfähigen Stoff „metallisiert“ werden.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem anorganischen Stoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Magnesium, Titan, Platin, Nickel, Zinn, Zink, Silizium, Germanium, α-Zinn, Bor, Selen, Tellur; Indium, Gallium, Arsen, Phosphor, Antimon, Zink, Cadmium, Beryllium und beispielsweise als eine Aluminiumschicht oder Indiumzinnoxid-Schicht (ITO) ausgebildet sein.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem organischen Stoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Tetracen, Pentacen, Phthalocyanine, Polythiophen, PTCDA, MePTCDI, Chinacridon, Acridon, Indanthron, Flavanthron, Perinon, Alq3.
Eine elektrisch leitfähige Schicht aus einem organischanorganischen Hybridstoff kann als Stoff einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Polyvinylcarbazol, TCNQ Komplexe.
Die Auswahl des Stoffes oder des Stoffgemisches der elektrisch leitfähigen Schicht kann anhand des konkreten Bauelementes und der Verträglichkeit des Entfernens der elektrisch leitfähigen Schicht mit dem Bauelement getroffen werden, beispielsweise die Verträglichkeit des Trägers, des Leuchtstoffes und/oder anderen Systemkomponenten mit einer wässrigen, basischen Lösung.
Das Substrat kann als ein Bauelement verstanden werden, das einen Träger mit einem oder mehreren elektronischen Bauelement aufweisen kann, beispielsweise Dioden oder beispielsweise optoelektronische Bauelemente, beispielsweise eine Leuchtdiode, beispielsweise eine GaN-Diode, eine InGaN-Diode oder eine InGaAlP-Diode. Das Substrat kann jedoch auch als ein Bauelement mit einem Träger ohne ein elektronisches Bauelement verstanden werden, beispielsweise ein Gehäuse.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 500 µm aufweisen.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann auf alle Bereiche der Oberfläche des Substrates aufgebracht werden.
Der elektrisch leitfähige Stoff kann auf die Oberfläche des Substrates beispielsweise aufgedampft oder abgeschieden (beispielsweise gesputtert) oder auch beispielsweise aufgesprüht werden.
Die Oberfläche des Substrates kann vor dem Metallisieren 102 bereits Bereiche aufweisen, die elektrisch leitfähig sind. Vor dem Metallisieren 102 der Oberfläche des Substrates kann dann eine elektrisch isolierende Schicht auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet werden. Die elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise SiO₂ oder Al₂O₃ aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Stoff oder das Stoffgemisch der isolierenden Schicht kann auf die Oberfläche des Substrates aufgedampft oder aufgesputtert werden.
Vor dem Metallisieren 102 des Substrates können die elektrisch leitfähigen Bereiche des Substrates mittels der elektrisch isolierenden Schicht bezüglich der elektrisch leitfähigen Schicht, die mittels des Metallisierens 102 auf der Oberfläche des Substrates ausgebildet wird, elektrisch isoliert werden.
In einem nächsten Schritt kann das Verfahren ein Strukturieren 104 der elektrisch leitfähigen Schicht nach dem Metallisieren 102 der Oberfläche des Substrates aufweisen.
Beim Strukturieren 104 der elektrisch leitfähigen Schicht kann die elektrisch leitfähige Schicht von Bereichen der Oberfläche des Substrates entfernt werden derart, dass elektrisch unabhängige Bereiche in der elektrisch leitfähigen Oberfläche, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, ausgebildet werden. Elektrisch unabhängige Bereiche in der elektrisch leitfähigen Schicht können beispielsweise mittels Entfernens der elektrisch leitfähigen Schicht zwischen zwei elektrisch unabhängigen Bereichen realisiert werden. Die elektrisch unabhängigen Bereiche können daher auch als elektrisch autonome Bereiche verstanden werden, d.h. zwischen den elektrisch unabhängigen Bereichen bzw. elektrisch autonomen Bereichen ist keine elektrische Verbindung ausgebildet.
Die Form der elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht kann an die Strukturen unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht, auf der Oberfläche des Substrates angepasst sein. Beispielsweise kann die Form der elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht an die Form optoelektronischer Bauelemente angepasst sein, beispielsweise an die Form von InGaN-Dioden auf einem Panel oder einem Leiterrahmen (Leadframe) als Substrat der elektrisch leitfähigen Schicht.
Das Strukturieren 104 der elektrisch leitfähigen Schicht kann beispielsweise einen mechanischen Prozess und/oder einen ballistischen Prozess aufweisen.
Ein mechanischer Prozess kann beispielsweise als ein Ritzen der elektrisch leitfähigen Oberfläche, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, mit einer spitzen Vorrichtung ausgebildet sein, wobei die spitze Vorrichtung Computergesteuert bewegt werden kann.
Ein ballistischer Prozess kann beispielsweise eine Beschusses der elektrisch leitfähigen Oberfläche, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, mit Partikeln, Molekülen, Atomen, Ionen, Elektronen und oder Photonen aufweisen, beispielsweise eine Laserablation oder Laserdesoption der elektrisch leitfähigen Schicht.
Eine Laserablation kann beispielsweise mit einem Laser eingerichtet sein, der eine Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1500 nm aufweist, beispielsweise fokussiert ist, mit einem Fokusdurchmesser in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 2000 µm, beispielsweise mit einer Leistung von ungefähr 50 mW bis ungefähr 1000 mW, beispielsweise mit einer Leistungsdichte von 100 kW/cm² bis 2ungefähr 10 GW/cm², beispielsweise als Dauerstrichlaser oder beispielsweise als gepulster Laser, beispielsweise mit einer Pulsdauer im Bereich von ungefähr 100 fs bis ungefähr 0,5 ms, und beispielsweise eine Repititionsrate in einem Bereich von ungefähr 100 Hz bis ungefähr 1000 Hz aufweist.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches zwischen den elektrisch autonomen Bereichen ein chemisches Vernetzen oder ein chemisches Degradieren der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates aufweisen, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise aus einem organischen, elektrisch leitfähigen Stoff.
Das chemische Vernetzen oder Degradieren kann beispielsweise ein Aufbrechen von Mehrfachbindungen oder Ringöffnungsreaktion aufweisen und zu einer chemischen Addition, chemischen Eliminierung, chemischen Substitution und/oder chemischen Umlagerung führen, beispielsweise mittels UV-Strahlung.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der elektrisch isolierende Bereich ein Gas, beispielsweise Luft, oder ein elektrisch isolierendes Polymer aufweisen.
Nach dem Strukturieren 104 der elektrisch leitfähigen Schicht kann das Verfahren ein erstes elektrisches Kontaktieren 106 der elektrisch autonomen Bereiche beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht aufweisen.
Mittels der vollständig isolierenden Oberfläche des Substrates unter der elektrisch leitfähigen Schicht und wenigstens einem elektrisch isolierenden Bereich zwischen den elektrisch autonomen Bereichen der elektrisch leitfähigen Schicht kann zwischen den elektrisch autonomen Bereichen keine elektrische Verbindung ausgebildet sein. Mit anderen Worten: der erste elektrisch autonome Bereich kann in Richtung des Substrat mittels der elektrisch isolierenden Oberfläche des Substrates und lateral mittels des wenigstens einen elektrisch isolierenden Bereiches von dem zweiten elektrisch autonomen Bereich elektrisch isoliert sein. Ein Stromfluss zwischen den elektrisch autonomen Bereichen kann daher nicht mehr möglich sein.
Dadurch können die elektrisch autonomen Bereiche unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert werden. Das erste elektrische Kontaktieren 106 der elektrisch leitfähigen Schicht kann daher als ein elektrisches Kontaktieren 106 wenigstens eines elektrisch autonomen Bereiches verstanden werden.
Das erste elektrische Kontaktieren 106 kann das elektrische Verbinden der elektrisch autonomen Bereiche mit einer Spannungsquelle oder mehreren Spannungsquellen aufweisen.
Die elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche können eine elektrische Potentialdifferenz bezüglich einer Gegenelektrode aufweisen, beispielsweise in einer Suspension.
Die elektrische Potentialdifferenz kann dabei derart ausgebildet sein, dass sich elektrisch geladene Partikel nur an einem der elektrisch autonomen Bereiche anlagern können oder an mehreren elektrisch autonomen Bereichen, aber mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.
Als eine erste elektrische Potentialdifferenz kann eine Potentialdifferenz zwischen zwei elektrisch autonomen Bereichen verstanden werden. Die erste elektrische Potentialdifferenz kann ein elektrisches Kontaktieren 106 des ersten elektrisch autonomen Bereiches und/oder des zweiten elektrisch autonomen Bereiches aufweisen.
Die gleichzeitig elektrisch kontaktieren, elektrisch autonomen Bereiche können dabei untereinander eine elektrische Potentialdifferenz aufweisen oder auch nicht.
Auf der Oberfläche eines Substrates können mehr als zwei elektrisch autonome Bereiche ausgebildet sein. Von den mehr als zwei elektrisch autonomen Bereichen können wenigstens zwei elektrisch autonome Bereiche gleichzeitig elektrisch kontaktiert sein. Die gleichzeitig elektrisch kontaktieren, elektrisch autonomen Bereiche können dabei keine elektrische Potentialdifferenz untereinander aufweisen.
Die gleichzeitig elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche ohne elektrische Potentialdifferenz untereinander können im Rahmen dieser Beschreibung als ein erster elektrisch autonomer Bereich verstanden werden. Die nicht elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche können demnach als ein zweiter elektrisch autonomer Bereich verstanden werden.
Die zwei oder mehr gleichzeitig elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche ohne elektrische Potentialdifferenz untereinander können beispielsweise an unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche des Substrates ausgebildet sein. Auf oder über diese Bereiche an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche des Substrates können beispielsweise der gleiche erste elektrisch geladene Stoff oder das gleiche erste elektrisch geladene Stoffgemisch, mit gleicher Schichtdicke ausgebildet werden.
Eine elektrische Potentialdifferenz der gleichzeitig elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche untereinander kann eine unterschiedliche Geschwindigkeit des elektrophoretischen Abscheidens bezüglich einer Gegenelektrode ausbilden. Dadurch können unterschiedliche Dicken der elektrophoretisch abgeschiedenen Schichten auf den gleichzeitig elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereichen mit elektrischer Potentialdifferenz untereinander realisiert werden.
Die elektrische Potentialdifferenz der elektrisch autonomen Bereiche untereinander kann jedoch bezüglich des elektrophoretischen Abscheidens auch zu einer Auswahl eines elektrisch autonomen Bereiches der gleichzeitig elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche eingerichtet sein.
Bei elektrisch positiv geladenen Partikeln kann der erste elektrisch autonome Bereich beispielsweise eine negative elektrische Ladung aufweisen und der zweite elektrisch autonome Bereich keine elektrische Ladung aufweisen. Die elektrisch positiv geladenen Partikel können dann von dem ersten elektrisch autonomen Bereich elektrisch angezogen werden.
Anstelle keiner elektrischen Ladung kann der zweite elektrisch autonomen Bereich jedoch auch eine positive elektrische Ladung aufweisen, d.h. die elektrisch positiv geladenen Partikel werden zusätzlich von dem elektrisch positiv geladenen zweiten elektrisch autonomen Bereich elektrostatisch abgestoßen.
Die Spannungsquelle kann einen Spannungswert aufweisen in einem Bereich von ungefähr –1000 V bis ungefähr +1000 V.
Nach dem ersten elektrischen Kontaktieren 106 der elektrisch autonomen Bereiche, beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht, kann das Substrat in eine erste Suspension getaucht werden. Die Suspension kann ein erstes Lösungsmittel und einen ersten elektrisch geladenen Stoff oder einen erstes elektrisch geladenes Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein. Der erste elektrisch geladene Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch kann beispielsweise als elektrisch geladene Partikel ausgebildet sein. Die erste Suspension kann beispielsweise einen ersten Leuchtstoff aufweisen. Zusätzlich kann in die erste Suspension eine Gegenelektrode getaucht sein.
Abhängig von dem elektrischen Potential elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht kann ein erstes elektrophoretisches Abscheiden 108 der ersten geladenen Partikel der ersten Suspension zu einer ersten elektrophoretischen Schicht auf einem der elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht erfolgen, beispielsweise als erste Leuchtstoffschicht.
Ein erstes elektrophoretisches Abscheiden 108 kann dabei nur auf dem elektrisch autonomen Bereichen der elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet sein, an dem das elektrische Potential derart eingerichtet ist, dass sich die ersten, elektrisch geladenen Partikel auf dem elektrisch autonomen Bereich abscheiden können. Die ersten elektrisch geladenen Partikel können sich daher beispielsweise nicht in dem elektrisch isolierenden Bereich zwischen den elektrisch autonomen Bereichen abscheiden.
Ein erstes elektrophoretisches Abscheiden 108 kann jedoch auch auf beiden elektrisch autonomen Bereichen gleichzeitig ausgebildet sein. Die Potentialdifferenz zwischen den elektrisch autonomen Bereichen kann dabei derart ausgebildet sein, dass unterschiedliche elektrophoretische Diffusionsgeschwindigkeiten der ersten elektrisch geladenen Partikel beim ersten elektrophoretischen Abscheiden 108 ausgebildet werden. Dadurch können gleichzeitig stofflich gleiche elektrophoretische Schichten auf den elektrisch autonomen Bereichen ausgebildet werden, die jedoch unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.
Die ersten, elektrisch geladenen Partikel können beispielsweise einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Leuchtstoff kann dabei als Stoff oder
Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat.
Die ersten elektrisch geladenen Partikel können jedoch auch einen anderen elektrisch geladenen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise einen reflektierenden Stoff und/oder einen streuenden Stoff, beispielsweise TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO_2, Au oder ähnliches.
Das erste Lösungsmittel der ersten Suspension kann als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Wasser, ein Alkohol, ein Keton, ein Aldehyd, ein aromatischer und/oder aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein Amin, ein Dimethylsulfoxid.
Nach dem ersten elektrophoretischen Abscheiden 108 der ersten Leuchtstoff-Schicht auf der elektrisch leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Substrates, kann das Verfahren ein Entfernen 110 der elektrisch leitfähigen Schicht aufweisen, insofern das Substrat zuvor metallisiert (102) wurde. Das Entfernen 110 der elektrisch leitfähigen Schicht kann beispielsweise ein nasschemisches Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht von der Oberfläche des Substrates aufweisen, beispielweise mit einer basischen, wässrigen Lösung, beispielsweise einer Kaliumhydroxid-Lösung. Das Metall kann dabei in ein Metallsalz umgesetzt werden und die Leuchtstoff-Schicht auf der Oberfläche des Substrates zurückbleiben. Wesentlich dafür kann eine unterschiedliche Löslichkeit des Stoffes der elektrisch leitfähigen Schicht zur Löslichkeit des Stoffes der elektrophoretischen Schicht sein.
2 zeigt ein Diagramm zu einem Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
Abweichend zu den Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Beschreibung der 1, kann das Verfahren in weiteren Ausgestaltungen wenigstens ein weiteres elektrophoretisches Abscheiden 204 eines elektrisch geladenen Stoffs oder Stoffgemisches auf der Oberfläche des Substrates aufweisen. Das weitere elektrophoretische Abscheiden 204 kann dabei vor dem Entfernen der Metallisierung 110 ausgebildet sein, wobei die Oberfläche des Substrates beispielsweise nur ein Strukturieren 104 der elektrisch leitfähigen Schicht aufweisen kann.
Nach dem ersten elektrophoretischen Abscheiden 106 kann die elektrische Potentialdifferenz der elektrisch autonomen Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht verändert werden, beispielsweise indem bei einem zweiten elektrischen Kontaktieren 202 elektrisch autonomer Bereiche, der elektrisch autonome Bereiche mit einer Spannungsquelle elektrisch verbunden wird, der beim ersten elektrischen Kontaktieren 106 nicht mit der Spannungsquelle verbunden wurde.
In einem zweiten elektrophoretischen Abscheiden 204 in einer zweiten Suspension kann dann eine zweite elektrophoretische Schicht auf elektrisch autonome Bereiche der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates ausgebildet werden. Dadurch können zusätzlich zu dem elektrisch autonomen Bereich der Ausgestaltungen aus 1 weitere elektrisch autonome Bereiche der Oberfläche des Substrates beschichtet werden. Die zweite Suspension kann dabei zweite Art elektrisch geladener Partikel und ein zweites Lösungsmittel aufweisen.
Das zweite Lösungsmittel kann dabei stofflich ähnlich oder gleich dem ersten Lösungsmittel eingerichtet sein.
Die zweiten elektrisch geladenen Partikel können gleich dem ersten elektrisch geladenen Partikel ausgebildet sein, beispielsweise wenn auf dem Substrat eine erste elektrophoretische Schicht mit Bereichen unterschiedlicher Schichtdicke ausgebildet werden soll.
Die zweiten elektrisch geladenen Partikel können jedoch auch beispielsweise einen anderen Leuchtstoff aufweisen als die ersten, elektrisch geladenen Partikel. Die zweiten, elektrisch geladenen Leuchtstoff-Partikel können dabei als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat.
Die zweiten elektrisch geladenen Partikel können jedoch auch einen anderen elektrisch geladenen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise einen reflektierenden und/oder streuenden Stoff, beispielsweise TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO_2, Au oder ähnliches.
Nach dem zweiten elektrophoretischen Abscheiden 204 oder weiteren elektrophoretischen Abscheiden 204 kann das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht 110 ausgebildet sein.
Mit zwei oder mehr elektrophoretischen Abscheide-Prozessen können auf dem Substrat mittels eines Strukturierens 104 und eines Entfernens 110 der elektrisch leitfähigen Schicht unterschiedliche Strukturen ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Oberfläche nach dem Verfahren zwei oder mehr unterschiedliche Arten Leuchtstoff-Schichten-Bereiche aufweisen. Zusätzlich oder anstatt kann die Oberfläche zwischen den Leuchtstoff-Schichten-Bereichen eine Reflektorschicht aufweisen. Von der Reflektorschicht kann dann beispielsweise die von den Leuchtstoff-Schichten in Richtung des Substrates emittierte elektromagnetische Strahlung reflektiert werden.
Eine Art Leuchtstoff-Schichten-Bereich kann dabei als lateral abgegrenzter Bereich auf der Oberfläche des Substrates verstanden werden, wobei der Bereich eine Schicht mit einer Art eines Leuchtstoffes aufweisen.
Zwei oder mehr unterschiedliche Arten Leuchtstoff-Schichten-Bereiche auf einem Substrat können zum Ausbilden einer Multi-LED eingerichtet sein, beispielsweise eine Multichip-LED in einer Mischung aus einem Phosphorkonvertierten Chip, beispielsweise Mint-Farbend, und einem nicht Phosphor-Konvertierten Chip, beispielsweise vorzugsweise rot.
3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß einer Ausgestaltung.
Schematisch dargestellt ist im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes eine Ausgestaltung 300 eines Bauelementes, gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist in 3 eine Ausgestaltung eines Bauelementes dargestellt, wobei das Bauelement ein Träger 302 aufweist und auf dem Träger 302 mehrere optoelektronische Bauelemente 306 ausgebildet sind. Die optoelektronischen Bauelemente 306 können dabei mittels elektrischer Verbindungen 304 teilweise miteinander elektrisch verbunden sein.
Ein Teil der Oberfläche des Substrates 300 kann elektrisch leitfähig sein, beispielsweise die elektrischen Verbindungen.
Die optoelektronischen Bauelemente 306 können beispielsweise als InGaN-Dioden eingerichtet sein.
Vor dem Metallisieren 102 des Substrates sollte deshalb eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht werden, beispielsweise eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 20 nm.
Anschließend kann mittels Metallisierens 102 eine elektrisch leitfähige Schicht 308 auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht werden, beispielsweise eine Indiumzinnoxid-Schicht 308 bzw. ITO-Schicht 308 mit einer Dicke von ungefähr 100 nm.
Mittels Strukturierens 104 kann ein Teil 318 der Metall-Schicht 308 entfernt werden, sodass die elektrisch isolierende Schicht freiliegt.
Mittels Strukturierens 104 können in der elektrisch leitfähigen Schicht 308 elektrisch autonome Bereiche 308, 310, 312, 314, 316 ausgebildet werden. Die elektrisch autonomen Bereiche 310, 312, 314, 316 können beispielsweise über oder auf den optoelektronischen Bauelementen 306 und elektrischen Verbindungen 304 ausgebildet sein.
Das elektrische Kontaktieren 106 der elektrisch autonomen Bereiche 310, 312, 314, 316 kann beispielsweise das Ausbilden einer ersten elektrischen Potentialdifferenz 320 zwischen den elektrisch autonomen Bereichen 310, 312, 314, 316 und der elektrisch leitfähigen Schicht 308 ermöglichen.
Die erste elektrische Potentialdifferenz 320 kann mittels einer Spannungsquelle 322 erzeugt werden, die mittels elektrischer Anschlüsse 324 mit den elektrisch autonomen Bereichen 310, 312, 314, 316 elektrisch verbunden ist.
Die Spannungsquelle 322 kann beispielsweise einen statischen Spannungswert aufweisen von ungefähr 400 V.
Nach dem elektrischen Kontaktieren 106 kann das Substrat 300 in eine Leuchtstoff-Suspension mit einer Gegenelektrode getaucht werden. Dabei kann es zum elektrophoretischen Abscheiden 108 des Leuchtstoffes 326 auf den strukturierten, elektrisch unabhängigen Bereiche 310, 312, 314, 316 kommen.
Die Leuchtstoff-Suspension kann beispielsweise eine wässrige Lösung mit YAG sein, mit einem Massenanteil des Leuchtstoffes an der Suspension von ungefähr 10 %.
Gemäß den Ausgestaltungen der Beschreibung der 2 kann der abgeschiedene Leuchtstoff 326 auch als erste elektrophoretische Schicht 326 bezeichnet werden.
Nach dem elektrophoretischen Abscheiden 108 des Leuchtstoffes 326 kann die elektrisch leitfähige Schicht 308 nasschemisch, beispielsweise mittels einer wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung entfernt werden (110). Die wässrige Kaliumhydroxid-Lösung kann dabei einen Massenanteil an Kaliumhydroxid bezüglich der Gesamtmasse der wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung von ungefähr 5 % aufweisen.
Nach Entfernen 110 der elektrisch leitfähigen Schicht 308 vom Substrat 300 können über oder auf den optoelektronischen Bauelementen 306 Leuchtstoff-Schichten-Bereiche 326 ausgebildet sein. Die Leuchtstoff-Schichten-Bereich 326 können beispielsweise eine Dicke von ungefähr 25 µm bis ungefähr 50 µm aufweisen.
Der Träger 302 kann mittels des Verfahrens nach Entfernen 110 der elektrisch leitfähigen Schicht 308 vom Substrat 300 frei von elektrisch leitfähiger Schicht 302 und Leuchtstoff 326 sein.
4 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
In 4 sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Bauelementes der Beschreibung der 3 dargestellt, gemäß Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Beschreibung der 2.
In einer weiteren Ausgestaltung 400 des Bauelementes aus 3 kann an Stelle des elektrischen Kontaktierens 106 der elektrisch autonomen Bereiche 310, 312, 314, 316 ein elektrisches Kontaktieren 106 der elektrisch leitfähigen Schicht 302 realisiert sein. Dadurch kann der Bereich zwischen den elektrisch autonomen Bereichen 310, 312, 314, 316, d.h. in dieser Ausgestaltung die elektrisch leitfähige Schicht 302, elektrophoretisch beschichtet werden. Die optoelektronischen Bauelemente 306 und die elektrischen Verbindungen können in dieser Ausgestaltung des Verfahrens beispielsweise unbeschichtet ausgebildet werden. Dadurch kann nach Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht 110 in den Bereichen zwischen den optoelektronischen Bauelementen 306 und elektrischen Verbindungen 304 eine zweite elektrophoretische Schicht 402 auf oder über dem Träger 102 ausgebildet werden. Die zweite elektrophoretische Schicht 402 kann beispielsweise als eine TiO₂-Reflektorschicht 402 ausgebildet sein.
Das Substrat 300 kann dazu in einer zweiten Suspension elektrophoretisch beschichtet werden, wobei die zweite Suspension als eine wässrige Lösung mit TiO₂-Partikeln eingerichtet ist. Der Massenanteil der TiO₂-Partikel an der Suspension kann ungefähr 0.1 % bis ungefähr 1 % aufweisen.
5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann an dem Substrat 300 gemäß der Beschreibung der Ausgestaltung in 3 nach dem elektrophoretischen Abscheiden 108 und vor dem Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht 110 eine zweite elektrische Potentialdifferenz ausgebildet werden. Beispielsweise können die elektrischen Verbindungen 324 von den strukturierten, elektrisch unabhängigen Bereichen 310, 312, 314, 316 gelöst und an die elektrisch leitfähige Schicht 308 angelegt werden. Auf der elektrisch leitfähigen Schicht kann dann in einer zweiten Suspension beispielsweise gemäß der Ausgestaltung 400 eine TiO₂-Reflektorschicht 402 ausgebildet werden.
Nach Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht 110 kann die Ausgestaltung 500 über oder auf den optoelektronischen Bauelementen 306 und elektrischen Verbindungen 304 einen Leuchtstoff 326 aufweisen, während zwischen den Leuchtstoff-Schichten-Bereichen 326 eine TiO₂-Reflektorschicht 402 ausgebildet ist.
6 zeigt eine schematische Draufsicht eines Bauelementes im Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann an das Substrat 300 gemäß der Beschreibung der Ausgestaltung in 3 nach dem Ausbilden der strukturierten, elektrisch unabhängigen Bereiche 310, 312, 314, 316 und vor dem elektrophoretischen Abscheiden 108 vor dem Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht 110 nur bei einigen der elektrisch autonomen Bereiche 310, 312, 314, 316 eine erste Potentialdifferenz ausgebildet werden. Auf diesen Bereichen, beispielsweise die Bereiche 312 und 316, kann dann eine erste elektrophoretische Schicht 326 gemäß der Beschreibung der 1 und 3 ausgebildet werden. Mit anderen Worten: die elektrisch autonomen Bereiche 310, 312 können in dem Verfahren als ein erster elektrisch autonomer Bereich und die elektrisch autonomen Bereiche 308, 314, 316 als ein zweiter die elektrisch autonomer Bereich verstanden werden.
Vor dem Entfernen 110 der elektrisch leitfähigen Schicht 308 kann dann an den elektrisch autonomen Bereiche 310, 314 eine zweite elektrische Potentialdifferenz ausgebildet und in körperlichen Kontakt mit einer zweiten Suspension gebracht werden. Gemäß der Beschreibung der 2 kann dann auf oder über die elektrisch autonomen Bereiche 310, 314 eine zweite elektrophoretische Schicht 602 elektrophoretisch aufgebracht werden. Die zweite elektrophoretische Schicht kann dabei einen zweiten Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 2.
In einer Ausgestaltung kann nach dem Ausbilden des zweiten Leuchtstoff-Schicht-Bereiches 602 die elektrisch leitfähige Schicht 308 entfernt werden. Dadurch können unterschiedlich dicke Leuchtstoff-Schichtdicken und/oder unterschiedliche Leuchtstoffe auf einem Substrat ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann bei einem weiteren elektrophoretischen Abscheiden (nicht dargestellt) beispielsweise auf oder über der elektrisch leitfähigen Schicht 308, zwischen dem ersten Leuchtstoff-Schicht-Bereich und dem zweiten Leuchtstoff-Schicht-Bereich, eine TiO₂-Reflektorschicht 402 ausgebildet werden, gemäß der Ausgestaltung der 5.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
Dargestellt ist ein Substrat mit elektrisch autonomen Bereichen 720, 722 einer elektrisch leitfähigen Schicht.
Die elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 können mittels eines isolierenden Bereiches 728 und einem elektrisch isolierenden Substrat unter der elektrisch leitfähigen Schicht elektrisch voneinander isoliert sein.
Das Substrat kann beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibungen der 1–6 ausgebildet sein.
Das Substrat ist auf einem Substrathalter 714 fixiert und in einen Behälter 718 mit einer ersten Suspension oder ersten Dispersion getaucht.
Die erste Suspension oder erste Dispersion kann dabei gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibungen der 1–6 eingerichtet sein.
Der Substrathalter 714 ist nur stark vereinfacht und schematisch dargestellt, da unterschiedlich geformte Substrate unterschiedliche Substrathalter erfordern können.
Die Suspension kann ein erstes Lösungsmittel 726 und einen ersten elektrisch geladenen Stoff 716 oder ein erstes elektrisch geladenes Stoffgemisch 716 aufweisen, wobei der erste elektrisch geladene Stoff 716 oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch 716 als elektrisch geladene Partikel 716 ausgebildet sein können.
Das Substrat ist derart in die erste Suspension oder erste Dispersion getaucht, dass die elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 teilweise oder vollständig von der Suspension oder Dispersion umgeben sind.
Die elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 können im elektrischen und körperlichen Kontakt mit elektrischen Anschlüssen 724 sein. Die elektrischen Anschlüsse 724 können dabei Teil des Substrathalters 714 sein und elektrisch isoliert zum Substrathalter 714 eingerichtet sein.
Die elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 können mittels elektrischer Anschlüsse 724 des Substrathalters 714 und elektrischen Verbindungen 710, 712 elektrisch mit einem Steuerschaltkreis 704 verbunden sein.
Der Steuerschaltkreis 704 kann mittels einer elektrischen Verbindung 706 mit einem Schaltkreis 702 elektrisch verbunden sein oder als ein Teil eines Schaltkreises 702 ausgebildet sein.
Der Steuerschaltkreis 704 kann weiterhin mittels einer elektrischen Verbindung 708 mit einer zweiten Elektrode, beispielsweise dem Behälter 718, elektrisch verbunden sein.
Der Schaltkreis 702 kann wenigstens eine Spannungsquelle aufweisen, beispielsweise eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle, beispielsweise mit einem Potentiometer geregelt, beispielsweise mit einer maximalen Spannung von 230 V.
Der Schaltkreis 702 kann die erste elektrische Potentialdifferenz und/oder die zweite elektrische Potentialdifferenz der Vorrichtung bereitstellen. Der zeitliche Verlauf der ersten elektrischen Potentialdifferenz und/oder der zweiten elektrischen Potentialdifferenz kann mittels des Steuerschaltkreises 704 eingestellt werden, beispielsweise zeitlich moduliert werden.
Die erste elektrische Potentialdifferenz kann dabei zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich 720 und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich 722 ausgebildet werden.
Die zweite elektrische Potentialdifferenz kann zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich 720 und dem Behälter 718 und/oder zwischen dem zweiten elektrisch autonomen Bereich 722 und dem Behälter 718 ausgebildet werden.
Das Ausbilden einer ersten elektrischen Potentialdifferenz und/oder einer zweiten Potentialdifferenz kann auch als elektrisches Verbinden der elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 mit dem Schaltkreis 702 verstanden werden.
Das elektrische Verbinden kann manuell oder maschinell, d.h. elektrisch, mittels Öffnens oder Schließens der Anschlüsse 724 eingerichtet werden.
Die Anschlüsse 724 können dabei beispielsweise als Klemmen oder Stifte (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Klemmen können geöffnet und geschlossen werden, wobei in einem der Zustände, beispielsweise „geschlossen“ ein körperlicher und elektrischer Kontakt mit einem elektrisch autonomen Bereich ausgebildet wird.
Stifte können beispielsweise abgesenkt oder angehoben werden, wobei ein körperlicher und elektrischer Kontakt mit einem elektrisch autonomen Bereich beispielsweise mittels eines abgesenkten Stiftes eingerichtet werden kann.
Das Öffnen und/oder das Schließen eines Anschlusses 724 kann/können beispielsweise elektrisch ausgebildet sein, beispielsweise mittels eines Elektromotors.
Das Absenken bzw. Schließen eines Anschlusses 724 kann weiterhin beispielsweise mittels des. Steuerschaltkreis 704 gesteuert werden.
Eine elektrische und körperliche Verbindung der elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 mit den elektrischen Anschlüssen 724 kann mit dem ersten elektrisch autonomen Bereich 720 und/oder dem zweiten elektrisch autonomen Bereich 722 ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der Steuerschaltkreis 704 einen Wechselstrom des Schaltkreises 702 mittels eines Gleichrichters (nicht dargestellt) in einen Gleichstrom umwandeln. Der Gleichstromkreis kann dann beispielsweise mittels Schalter und/oder Potentiometer (nicht dargestellt) im Steuerschaltkreis 704 zwischen einem der elektrisch autonomen Bereiche 720, 722 und dem Behälter 718 geschlossen werden.
Der Steuerschaltkreis 704 kann beispielsweise ein zeitlich konstantes zweites elektrisches Potential ausbilden, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr –50 V bis ungefähr +50 V.
Der Behälter 718 kann beispielsweise geerdet sein.
Bei positiv elektrisch geladenen Partikeln 716, beispielsweise-Phosphor-Partikel 716 gelöst in Wasser 726, kann beispielsweise über dem Behälter 718 und dem ersten elektrisch leitfähigen Bereich 720 eine negative elektrische Spannung mit einem Wert von ungefähr –20 V ausgebildet sein. Mittels des zweiten elektrischen Potentials können die positiv elektrisch geladenen Phosphor-Partikel 716 zu dem ersten elektrisch autonomen Bereich 720 diffundieren und sich auf der der Oberfläche des ersten elektrisch autonomen Bereiches 720 abscheiden.
Das Einstellen des ersten elektrischen Potentials und des zweiten elektrischen Potentials kann jedoch auch Computergesteuert, d.h. mit grafischer Benutzeroberfläche, eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist die elektrophoretische Abscheidung eines Stoffes oder eines Stoffgemisches auf definierte Bereiche der Oberfläche eines Bauelementes zu begrenzen. Das Ausbilden der definierten Bereiche der Oberfläche des Bauelementes kann mit Laser- und Ritzprozessen schneller und kostengünstiger realisiert werden als mit Fotolithografie-Prozessen. Das Strukturieren von elektrisch leitfähigen Oberflächen mittels eines Lasers kann schnell und auf einfache Weise an unterschiedliche Formen der Bauelemente angepasst werden. Weiterhin brauchen Laser- und Ritzprozess nicht vor der Vereinzelung von Bauelementen, beispielsweise optoelektronischen Bauelementen (Frontend), durchgeführt werden. Das elektrophoretische Abscheiden ist mittels der definierten Bereiche selbstjustierend. Dadurch können die Anforderungen an das Bauelement für das Abscheiden von beispielsweise Leuchtstoff reduziert werden, d.h. das Bauelement kann auch noch bearbeitet werden, nachdem es beispielsweise mit einem Silikon in Kontakt gekommen ist. Weiterhin können mit dem Verfahren auf einfache Weise mehrfarbige optoelektronische Bauelemente oder optoelektronische Bauelemente mit Reflektormaterial zwischen den optoelektronischen Bauelementen ausgebildet werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes, das Verfahren aufweisend: – Bereitstellen eines Substrates mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche; wobei die Oberfläche einen ersten elektrisch autonomen Bereich und einen zweiten elektrisch autonomen Bereich aufweist; – Ausbilden einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich; und – Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich und/oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich; – wobei mittels der elektrischen Potentialdifferenz der elektrisch autonome Bereich und/oder die Menge des aufgebrachten elektrisch geladenen Stoffs oder des elektrisch geladenen Stoffgemisches eingestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bereitstellen des Substrates mit elektrisch leitfähiger Oberfläche das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf oder über einer elektrisch isolierenden Oberfläche des Substrates aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die elektrisch isolierende Oberfläche des Substrates mittels eines Ausbildens einer elektrisch isolierenden Schicht auf oder über einer teilweise oder vollständig elektrisch isolierenden Oberfläche des Substrates ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bereitstellen des Substrates ein Ausbilden der elektrisch autonomen Bereiche aufweist, wobei das Ausbilden der elektrisch autonomen Bereiche ein Ausbilden eines elektrisch isolierenden Bereiches in der Oberfläche des elektrisch leitfähigen Substrates, zwischen den elektrisch autonomen Bereichen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Ausbilden des elektrisch isolierenden Bereiches zwischen den elektrisch autonomen Bereichen ein Entfernen, ein chemisches Vernetzen oder ein chemisches Degradieren des Stoffs oder des Stoffgemisches der elektrisch leitfähigen Oberfläche des Substrates aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ausbilden der Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich das Verbinden wenigstens eines elektrisch autonomen Bereiches mit einer Spannungsquelle aufweist und eine erste Elektrode ausbildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zum Aufbringen des ersten elektrisch geladenen Stoffs oder des ersten elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich ein körperlicher Kontakt des ersten elektrisch autonomen Bereiches und/oder des zweiten elektrisch autonomen Bereiches mit einer Suspension ausgebildet wird, wobei die Suspension den ersten elektrisch geladenen Stoff oder das erste elektrisch geladene Stoffgemisch in einem ersten Lösungsmittel aufweist und wobei in der Suspension eine zweite Elektrode eingerichtet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend ein Aufbringen eines weiteren elektrisch geladenen Stoffs oder eines weiteren elektrisch geladenen Stoffgemisches auf oder über den ersten elektrisch autonomen Bereich oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das weitere Aufbringen eines weiteren elektrisch geladenen Stoffs oder eines weiteren elektrisch geladenen Stoffgemisches das Ändern eines oder mehrerer Parameter aufweist aus der Gruppe der Parameter: – die elektrische Potentialdifferenz; – der elektrisch geladene Stoff oder das elektrisch geladene Stoffgemisch; – das Lösungsmittel der Suspension; und/oder – die Schichtdicke, des aufgebrachten weiteren, elektrisch geladenen Stoffs oder elektrisch geladenen Stoffgemisches.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bauelement mit wenigstens einem wellenlängenkonvertierten optoelektronischen Bauelement ausgebildet wird, insbesondere eine wellenlängenkonvertierte Leuchtdiode.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Bauelement mit mehreren wellenlängenkonvertierten optoelektronischen Bauelementen als mehrfarbig emittierendes oder absorbierendes optoelektronisches Bauelement ausgebildet wird, insbesondere eine mehrfarbige Leuchtdiode.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei auf den ersten elektrisch autonomen Bereich ein Leuchtstoff und auf den zweiten elektronisch autonomen Bereich ein Reflektor aufgebracht wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelementes, die Vorrichtung aufweisend: – einen Substrathalter (714), wobei das Substrat eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche einen ersten elektrisch autonomen Bereich (720) und einen zweiten elektrisch autonomen Bereich (722) aufweist; – einen Schaltkreis (702) zum Ausbilden einer ersten elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrisch autonomen Bereich (720) und dem zweiten elektrisch autonomen Bereich (722); – eine Einrichtung zum Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs oder eines elektrisch geladenen Stoffgemisches auf den ersten elektrisch autonomen Bereich (720) oder den zweiten elektrisch autonomen Bereich (722); – einen Steuerschaltkreis (704) zum Steuern der elektrisch autonomen Bereiche (720, 722) und/oder der Menge des aufgebrachten elektrisch geladenen Stoffs (716) oder des elektrisch geladenen Stoffgemisches (716) mittels der ersten elektrischen Potentialdifferenz.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis das Ausbilden der elektrischen Verbindung mit dem wenigstens einen elektrisch autonomen Bereich (720, 722) steuert, insbesondere die Anzahl der elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche (720, 722) und/oder die Auswahl der elektrisch kontaktierten, elektrisch autonomen Bereiche (720, 724).