DE102015101671A1

DE102015101671A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente

Info

Publication number: DE102015101671A1
Application number: DE102015101671.0A
Authority: DE
Inventors: Robert Schulz; Anton Vogl; Roland Zeisel
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-08-11
Also published as: DE112016000626A5; TWI590354B; TW201637108A; WO2016124367A1; US10288671B2; US20180024185A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überprüfung mindestens einer auf einem Anschlussträger (100) angeordneten optoelektronischen Komponente (10) beschrieben. Das Verfahren umfasst Anregen eines elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39), welcher durch die optoelektronische Komponente (10) und den Anschlussträger (100) gebildet ist, so dass die optoelektronische Komponente (10) zur Emission elektromagnetischer Strahlung (70) angeregt wird. Das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39) umfasst Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis (38, 39) durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes (40) durch eine Flachspule (52) oder eine Doppelspule (42, 44).

Description

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung einer auf einem Anschlussträger angeordneten optoelektronischen Komponente angegeben.
Die Messung elektrooptischer Eigenschaften optoelektronischer Komponenten erfolgt gemäß dem Stand der Technik gewöhnlich durch Anlegen einer Gleichspannung an die optoelektronische Komponente. Mitunter liegen optoelektronische Komponenten zumindest zwischenzeitlich in einer Form vor, in der ihre Anschlüsse kurzgeschlossen sind, das heißt, in der zwischen ihren Anschlüssen ein vernachlässigbarer ohmscher Widerstand besteht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn optoelektronische Komponenten auf einem Anschlussträger angeordnet sind, beispielsweise während der Fertigung optoelektronischer Komponenten. Beispielsweise werden optoelektronische Komponenten in einem metallischen Leiterrahmenverbund (Leadframeverbund) montiert, wodurch die Kontakte der optoelektronischen Komponenten in Bezug auf Gleichspannungen kurzgeschlossen sind. Diese können somit nicht mit Gleichstrom betrieben werden, um zur Prozesskontrolle und/oder Prozesssteuerung ihre elektrooptischen Eigenschaften zu bestimmen.
Während die optoelektronischen Komponenten am Ende des Fertigungsprozesses vereinzelt und mit einzeln kontaktierbaren Anschlüssen versehen werden, kann es vorteilhaft sein, sie zumindest während Teilschritten des Fertigungsprozesses noch nicht zu vereinzeln und/oder noch nicht einzeln kontaktierbar zu machen. Es ist jedoch wünschenswert, auch in einem solchen Zustand elektrooptische Eigenschaften der optoelektronischen Komponenten messen oder zumindest beobachten zu können, beispielsweise um die optoelektronischen Komponenten vorzusortieren oder zu optimieren und/oder um weitere Fertigungsschritte an die gemessenen elektrooptischen Eigenschaften anzupassen. Dadurch wird der Ausschuss reduziert, und es ergibt sich eine Zeit- und Kostenersparnis.
Insbesondere kann die Zeit, die langwierige Fertigungsschritte wie beispielsweise das Aushärten eines Konversionsmaterials erfordern, besser genutzt werden. Bei der Erzeugung von Leuchtdioden, beispielsweise von Leuchtdioden, die aufgrund von Volumenkonversion weißes Licht emittieren, unterliegt die Konzentration und Füllmenge des Konversionsmaterials aufgrund derzeitiger Fertigungsverfahren unterschiedlich starken Schwankungen. Derzeit wird stichprobenartig eine optoelektronische Komponente nach dem Vergießen und Ausheizen des Materials vereinzelt und vermessen und kann für weitere Fertigungsschritte wie beispielsweise einen Galvanisierungsschritt nicht mehr verwendet werden.
Aus der DE 10 2013 102 322.3 ist ein Verfahren zur Vermessung mindestens einer auf einem Anschlussträger angeordneten optoelektronischen Komponente bekannt, welches das Anregen mindestens eines elektromagnetischen Schwingkreises, welcher durch die mindestens eine optoelektronische Komponente und den Anschlussträger gebildet ist, so dass die mindestens eine optoelektronische Komponente zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt wird, sowie Messen mindestens einer elektrooptischen Eigenschaft der mindestens einen optoelektronischen Komponente, umfasst. Das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises kann durch Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes erfolgen. Die induktive Anregung hat hierbei den Vorteil, dass die Anregung kontaktlos erfolgen kann. Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Wechselfeld kann beispielsweise durch ein induktives Element, insbesondere eine Spule mit einer oder mehreren Windungen erzeugt werden.
Mittels des in der DE 10 2013 102 322.3 beschriebenen Verfahrens können kurzgeschlossene optoelektronische Komponenten im Leiterrahmenverbund zum Leuchten angeregt werden. Sind nun aber wie für viele Bauformen typisch viele optoelektronischen Komponenten parallel verbunden, so leuchten bei einer induktiven Anregung mit einem klassischen Spulendesign mehrere optoelektronische Komponenten gleichzeitig. Eine selektive Messung, z.B. der Farbe, einzelner optoelektronischer Komponenten ist somit nicht möglich.
Bei anderen Bauformen sind die zu vermessenden optoelektronischen Komponenten vergleichsweise kleinen Bereichen zugeordnet, in denen mittels des in der DE 10 2013 102 322.3 beschriebenen Verfahrens ein elektromagnetischer Schwingkreis induziert werden kann. Hierbei werden vergleichsweise hohe Magnetfelddichten benötigt, um die einzelnen optoelektronischen Komponenten zur Lichtemission anzuregen. Mit Drahtspulen, die im Hinblick auf ihre Wicklung eine konventionelle Geometrie aufweisen, kann die benötigte Felddichte in vielen Fällen nur sehr schwer erreicht werden. Außerdem ist ein Spulendesign gewünscht, bei welchem die Spulen auch bei nur geringen Stückzahlen reproduzierbar und günstig gefertigt werden können.
Es ist daher zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung einer auf einem Anschlussträger angeordneten optoelektronischen Komponente anzugeben, bei welchen eine selektive Anregung von optoelektronischen Komponenten im Vergleich zum Stand der Technik verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch zwei Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des ersten Verfahrens zur Überprüfung mindestens einer auf einem Anschlussträger angeordneten optoelektronischen Komponente umfasst das Verfahren Anregen mindestens eines elektromagnetischen Schwingkreises, welcher durch die mindestens eine optoelektronische Komponente und den Anschlussträger gebildet ist, so dass die mindestens eine optoelektronische Komponente zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt wird. Hierbei umfasst das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises ein Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes durch eine erste Spule und durch eine zweite Spule.
Dadurch, dass das Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes durch eine erste Spule und durch eine zweite Spule erfolgt, wird vorteilhaft eine Verbesserung der selektiven Anregung von optoelektronischen Komponenten im Vergleich zur Verwendung einer einfachen Drahtspule, die im Hinblick auf ihre Wicklung eine konventionelle Geometrie aufweist, erreicht. Der Abstand zwischen dem Anschlussträger und den beiden Spulen kann bei Anwendung des Verfahrens variieren, wird jedoch bevorzugt konstant gehalten. Beispielsweise können die beiden Spulen in einem konstanten Abstand vom Anschlussträger über Bereiche verschiedener optoelektronischer Komponenten geführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das Anregen eines einzigen elektromagnetischen Schwingkreises mit einer einzigen optoelektronischen Komponente beschränkt. Vielmehr kann der angeregte elektromagnetische Schwingkreis auch zwei oder mehrere optoelektronische Komponenten umfassen, deren elektrooptische Eigenschaft gemessen oder beobachtet werden kann. Außerdem können mehrere elektromagnetische Schwingkreise mit jeweils einer einzigen optoelektronischen Komponente oder mehrere elektromagnetische Schwingkreises mit jeweils mehreren optoelektronischen Komponenten angeregt werden. Die elektromagnetische Schwingkreise können unabhängig voneinander oder auch miteinander gekoppelt sein. Auch ist nicht erforderlich, dass die Anregung des elektromagnetischen Schwingkreises bzw. der elektromagnetischen Schwingkreise in unmittelbarer örtlicher Nähe der optoelektronischen Komponente oder Komponenten erfolgt. Vielmehr können die Bereiche der Anregung und der Emission elektromagnetischer Strahlung durch die optoelektronische Komponente(n) auch voneinander beabstandet sein. Eine optoelektronische Komponente kann hierbei insbesondere ein optoelektronisches Bauelement sein oder ein Element, welches nach Ausführung weiterer Fertigungsschritten als ein optoelektronisches Bauelement vorliegt. Die optoelektronische Komponente umfasst mindestens ein Bauteil, welches zur Emission von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere aufgrund von Lumineszenz oder Phosphoreszenz, angeregt werden kann. Bevorzugt werden die beiden Spulen in Bezug auf den Anschlussträger verfahren, d.h. relativ zu diesem bewegt, um selektiv verschiedene auf dem Anschlussträger angeordnete optoelektronische Komponenten anzuregen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die optoelektronische Komponente eine Leuchtdiode (LED), eine Laserdiode, eine Halbleiterdiode oder ein Halbleiterchip, oder sie umfasst eine Leuchtdiode (LED), eine Laserdiode, eine Halbleiterdiode oder ein Halbleiterchip. Bei einer Laserdiode handelt es sich um eine Halbleiterdiode, welche Laserstrahlung emittiert. Die Emission elektromagnetischer Strahlung in der optoelektronischen Komponente erfolgt vorzugsweise aufgrund von Lumineszenz oder Phosphoreszenz.
Bei einem elektromagnetischen Schwingkreis handelt es sich um einen Stromkreis, welcher induktive und/oder kapazitive Elemente umfasst. Die Gesamtimpedanz eines solchen Stromkreises ist im Allgemeinen komplexwertig. Insbesondere kann ein elektromagnetischer Schwingkreis sowohl induktive als auch kapazitive Elemente umfassen. In diesem Fall nimmt der Absolutbetrag der Gesamtimpedanz bei Anregung mit einer bestimmten Frequenz ein Minimum an. Der elektromagnetische Schwingkreis kann vorzugsweise mit dieser bestimmten Frequenz angeregt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die optoelektronische Komponente eine Halbleiterschichtenfolge. Vorzugsweise enthält die optoelektronische Komponente ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. III-V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (Al_xIn_yGa_1-x-yN) über den sichtbaren (Al_xIn_yGa_1-x-yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Al_xIn_yGa_1-x-yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Al_xIn_yGa_1-x-yAs) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem Anschlussträger um einen Leiterrahmenverbund, insbesondere um einen Metallrahmenverbund. Auf dem Anschlussträger kann eine Vielzahl optoelektronischer Komponenten angeordnet sein. Der Anschlussträger kann mindestens einen Anschlussleiterbereich umfassen, wobei in jedem Anschlussleiterbereich jeweils eine optoelektronische Komponente angeordnet sein kann. Bei einem Anschlussleiterbereich handelt es sich um einen Bereich, in dem Anschlussleiter ausgebildet sind. Insbesondere können in dem Anschlussleiterbereich Anschlussleiter ausgebildet sein, die während eines Herstellungsprozesses der optoelektronischen Komponente und/oder nach Fertigstellung der optoelektronischen Komponente als Anschlüsse zur elektrischen Verschaltung der optoelektronischen Komponente dienen können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens eine elektrooptische Eigenschaft der mindestens einen optoelektronischen Komponente gemessen. Beispielsweise handelt es sich bei der elektrooptischen Eigenschaft der optoelektronischen Komponente um die Helligkeit, den Farbort oder das Spektrum der von der optoelektronischen Komponente emittierten elektromagnetischen Strahlung. Aufgrund der gemessenen elektrooptischen Eigenschaft können weitere Eigenschaften der optoelektronischen Komponente bestimmt werden. Beispielsweise kann mindestens eine Lebensdauer mindestens einer Art von Ladungsträgern in der optoelektronischen Komponente oder in mindestens einem Teil der optoelektronischen Komponente bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Spule und die zweite Spule lateral voneinander beabstandet angeordnet sind. Unter einer lateralen Richtung wird hierbei insbesondere eine Richtung senkrecht zu einer Symmetrieachse der ersten und/oder zweiten Spule und insbesondere zu einer Symmetrieachse eines von der ersten und/oder zweiten Spule erzeugten Magnetfelds verstanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen einer Mittelachse der ersten Spule und einer Mittelachse der zweiten Spule in lateraler Richtung zwischen 1mm und 10 cm, bevorzugt zwischen 1 cm und 5 cm, beträgt. Bevorzugt fallen die beiden Mittelachsen jeweils mit den Symmetrieachsen der beiden Spulen zusammen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein die erste Spule durchfließender Strom proportional zu einem die zweite Spule durchfließenden Strom ist. Bevorzugt sind die erste Spule und die zweite Spule miteinander in Serie geschaltet, so dass der die erste Spule durchfließende Strom gleich dem die zweite Spule durchfließenden Strom ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Spule und die zweite Spule jeweils durch einen Wechselstrom durchflossen wird. Beispielsweise wird an die beiden Spulen jeweils eine Wechselspannung angelegt. Vorzugsweise ist die Wechselspannung eine Hochfrequenzspannung. Die Frequenz der Hochfrequenzspannung beträgt beispielsweise 1 MHz bis 10 GHz, bevorzugt 10 MHz bis 1 GHz, und besonders bevorzugt 25 MHz bis 500 MHz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Magnetfeld im Inneren der ersten Spule antiparallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule gerichtet ist. Diese Eigenschaft kann auf bestimmte begrenzte Zeitintervalle beschränkt sein. Bevorzugt ist das Magnetfeld im Inneren der ersten Spule während mehr als 90 % einer zeitlichen Periode des in den beiden Spulen verwendeten Wechselstroms, besonders bevorzugt während der gesamten Periode, d.h. zu jedem Zeitpunkt während der Ausführung des Verfahrens, antiparallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule gerichtet. Bevorzugt wird hierdurch durch die erste Spule ein im Vergleich zur zweiten Spule gegenphasiger Anteil des elektromagnetischen Wechselfelds erzeugt. Hierdurch werden von den beiden Spulen im Anschlussträger zwei gegenläufige Ströme, bevorzugt zwei Ströme mit entgegengesetztem Drehsinn, induziert. Dabei wird ein elektromagnetischer Schwingkreis bzw. werden elektromagnetische Schwingkreise lediglich in einem reduzierten Flächenbereich des Anschlussträgers angeregt. Bevorzugt weisen die erste und zweite Spule in dieser Ausführungsform die gleiche Zahl von Wicklungen auf.
Durch das örtlich begrenzte Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises wird erreicht, dass eine elektrooptische Eigenschaft einer einzelnen optoelektronischen Komponente gemessen oder beobachtet werden kann, ohne dass benachbarte optoelektronische Komponenten, die beispielsweise auf demselben Anschlussträger angeordnet sind, ebenfalls zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt werden. Durch geeignete Platzierung der beiden Spulen kann insbesondere erreicht werden, dass sich die durch die beiden Spulen induzierten Spannungen gerade so addieren, dass genau eine optoelektronische Komponente zum Leuchten gebracht werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Magnetfeld im Inneren der ersten Spule parallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule gerichtet ist. Auch diese Eigenschaft kann auf bestimmte begrenzte Zeitintervalle beschränkt sein. Bevorzugt ist das Magnetfeld im Inneren der ersten Spule während mehr als 90 % einer zeitlichen Periode des in den beiden Spulen verwendeten Wechselstroms, besonders bevorzugt während der gesamten Periode, d.h. zu jedem Zeitpunkt während der Ausführung des Verfahrens, parallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule gerichtet. Bevorzugt wird hierdurch in der ersten Spule ein im Vergleich zur zweiten Spule gleichphasiger Anteil des elektromagnetischen Wechselfelds erzeugt. Hierdurch werden von den beiden Spulen im Anschlussträger zwei synchron verlaufende Ströme, bevorzugt zwei Ströme mit gleichem Drehsinn, induziert. Dabei wird ein elektromagnetischer Schwingkreis bzw. werden elektromagnetische Schwingkreise in einem vergrößerten Flächenbereich des Anschlussträgers mit Ausnahme eines zentralen Bereichs angeregt. In dem zentralen Bereich wird kein elektromagnetischer Schwingkreis angeregt bzw. lediglich ein solcher, der einen unzureichend hohen Strom aufweist, um eine im zentralen Bereich angeordnete optoelektronische Komponente zur Emission elektromagnetischer Strahlung anzuregen. In dieser Ausführungsform können die erste und zweite Spule eine unterschiedliche Zahl von Wicklungen aufweisen.
Durch das örtlich begrenzte Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises wird erreicht, dass eine elektrooptische Eigenschaft mehrerer, beispielsweise ringförmig angeordneter, optoelektronischen Komponenten gemessen oder beobachtet werden kann, während mindestens eine zentral angeordnete Komponente gezielt inaktiv bleibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein erster Anteil des zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes, welcher durch die erste Spule erzeugt wird, und ein zweiter Anteil des zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes, welcher durch die zweite Spule erzeugt wird, jeweils nicht geeignet ist, um die optoelektronische Komponente bzw. ein der optoelektronischen Komponenten zur Emission elektromagnetischer Strahlung anzuregen. Beispielsweise kann die jeweils von einer der beiden Spulen induzierte Spannung geringer als eine Flusspannung der optoelektronischen Komponente sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des zweiten Verfahrens zur Überprüfung mindestens einer auf einem Anschlussträger angeordneten optoelektronischen Komponente umfasst das Verfahren Anregen mindestens eines elektromagnetischen Schwingkreises, welcher durch die mindestens eine optoelektronische Komponente und den Anschlussträger gebildet ist, so dass die mindestens eine optoelektronische Komponente zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt wird. Hierbei umfasst das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises ein Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes durch eine Flachspule.
Die Flachspule weist typischerweise zumindest bereichsweise die Form einer archimedischen Spirale auf. Bevorzugt weist die Flachspule mindestens zwei Wicklungen, besonders bevorzugt mindestens fünf Wicklungen auf. Die Flachspule kann beispielsweise eine Fläche von mehr als 1 cm², bevorzugt von mehr als 10 cm² aufweisen. Optional kann die Flachspule einen Ferritkern aufweisen.
Durch die Verwendung einer Flachspule lassen sich höhere Feldstärken und eine bessere Bündelung des zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes erreichen. Es können somit optisch elektronische Komponenten induktiv zur Lichtemission angeregt werden, für die die Feldstärken und -dichten von Spulen mit einer konventionellen Wicklungsgeometrie nicht ausreichend sind. Ebenso kann durch die stärkere Feldbündelung eine Reduktion der erforderlichen Anregungsleistung erreicht werden, in vielen Fällen auf etwa 10%.
Die Flachspule kann durch einen gewickelten Metalldraht gebildet sein. Alternativ kann sie durch eine strukturierte Leiterplatte gebildet sein. Flachspulen auf Leiterplattenbasis sind einfacher in der Fertigung, lassen sich günstig auch in kleineren Stückzahlen fertigen und sind individueller auf die Geometrie des Anschlussträgers, insbesondere des Leiterrahmenverbunds anpassbar. Des Weiteren ist die Reproduzierbarkeit deutlich höher als bei handgewickelten Spulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens eine elektrooptische Eigenschaft der mindestens einen optoelektronischen Komponente gemessen. Beispielsweise handelt es sich bei der elektrooptischen Eigenschaft der optoelektronischen Komponente um die Helligkeit, den Farbort oder das Spektrum der von der optoelektronischen Komponente emittierten elektromagnetischen Strahlung. Aufgrund der gemessenen elektrooptischen Eigenschaft können weitere Eigenschaften der optoelektronischen Komponente bestimmt werden. Beispielsweise kann mindestens eine Lebensdauer mindestens einer Art von Ladungsträgern in der optoelektronischen Komponente oder in mindestens einem Teil der optoelektronischen Komponente bestimmt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Optimierung einer optoelektronischen Komponente. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Ausführen eines der beiden erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente, Vergleichen der mindestens einen gemessenen elektrooptischen Eigenschaft der optoelektronischen Komponente mit einem Sollwert sowie Modifizieren der optoelektronischen Komponente aufgrund des Vergleichs. Das Modifizieren kann insbesondere Anpassen der elektrooptischen Eigenschaft an den Sollwert umfassen. Wahlweise oder zusätzlich kann das Verfahren Sortieren optoelektronischer Bauteile aufgrund der gemessenen elektrooptischen Eigenschaft umfassen.
Wahlweise oder zusätzlich kann das Verfahren ferner Anpassen eines Fertigungsschrittes aufgrund des Vergleichs der gemessenen elektrooptischen Eigenschaft mit dem Sollwert umfassen. Bei dem Fertigungsschritt kann es sich insbesondere um das Aufbringen eines Konversionsmaterials auf eine LED, insbesondere weißes Licht erzeugende LED handeln. Die LED kann beispielsweise ein Gehäuse, einen blauen Halbleiterchip, ein Konversionsmaterial und gegebenenfalls weitere Vergussmaterialien umfassen.
Dabei ist die elektrooptische Eigenschaft der optoelektronischen Komponente vorzugsweise der Farbort der von der optoelektronischen Komponente emittierten elektromagnetischen Strahlung. Vorzugsweise wird beim Aufbringen des Konversionsmaterials die Menge des Konversionsmaterials und/oder die Konzentration eines darin enthaltenen Konversionsstoffes in Abhängigkeit von dem gemessenen Farbort angepasst, um gewünschte Farbeigenschaften der fertigen LED zu erreichen und/oder eine engere Farbverteilung zu realisieren. Obgleich das Spektrum der von einer LED emittierten elektromagnetischen Strahlung eine leichte Temperaturabhängigkeit aufweist und sich die LED aufgrund der Anregung mit einer Hochfrequenzspannung erwärmt, kann der Farbort durch das erfindungsgemäße Verfahren hinreichend genau bestimmt werden. Nach dem Aufbringen des Konversionsmaterials kann die optoelektronische Komponente beispielsweise mit einem Gehäuse oder einem optischen Element versehen werden. Sind mehrere optoelektronische Komponenten auf dem Anschlussträger angeordnet, so kann anschließend der Verbund aus Anschlussträger und optoelektronischen Komponenten vereinzelt werden. Hierbei wird der gemeinsame Anschlussträger in mehrere Anschlussträger zerteilt, so dass die fertigen optoelektronischen Komponenten jeweils einen Anschlussträger aufweisen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Anschlussträger, auf dem mindestens eine optoelektronische Komponente angeordnet ist, sowie Mittel zum Anregen eines elektromagnetischen Schwingkreises, der den Anschlussträger und die mindestens eine optoelektronische Komponente umfasst. Hierbei umfassen die Mittel eine Flachspule oder eine erste Spule und eine zweite Spule.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung außerdem eine Messvorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine elektrooptische Eigenschaft der optoelektronischen Komponente zu messen.
Die beschriebenen Vorrichtungen sind zur Ausführung der weiter oben beschriebenen Verfahren besonders geeignet. Im Zusammenhang mit den Verfahren ausgeführte Merkmale können daher auch für die Vorrichtungen herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Anschlussträgers, auf den ein Verfahren zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente anwendbar ist,
2 eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Anschlussträgers, auf den ein Verfahren zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente anwendbar ist,
3 eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente,
4 eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente,
die 5 und 6 die von zwei Spulen erzeugten Anteile eines Magnetfelds,
die 7 und 8 jeweils eine Flachspule zur Verwendung bei einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente,
die 9 bis 11 weitere Ausführungsformen der Flachspule.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Ein mit einem Kreis umschlossenes Kreuz in einer Zeichnung zeigt ein Magnetfeld an, welches zu einem bestimmten Zeitpunkt in die Zeichnungsebene hinein gerichtet ist. Die vorliegend eingesetzten Magnetfelder sind jedoch zeitlich veränderlich, und ein zu einem bestimmten Zeitpunkt in die Zeichnungsebene hinein gerichtetes Magnetfeld kann zu einem anderen Zeitpunkt aus der Zeichnungsebene heraus gerichtet sein. Nur die maßgeblich beteiligten Magnetfeldlinien sind dargestellt.
1 zeigt eine Draufsicht eines insgesamt mit 100 bezeichneten ersten Ausführungsbeispiels eines Anschlussträgers, auf den ein Verfahren zur Überprüfung einer opoelektronischen Komponente anwendbar ist. Auf dem Anschlussträger 100, der beispielsweise ein Leiterrahmenverbund aus Metall ist, sind optoelektronische Komponenten 10 angeordnet. Der Anschlussträger 100 umfasst drei Anschlussleiterbereiche 12, die in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind und jeweils dieselbe Struktur und Ausrichtung aufweisen. Jeder der Anschlussleiterbereiche 12 umfasst einen mittleren Bereich 14 sowie erste bis vierte Anschlussleiter 16, 18, 20, 22, welche jeweils dieselbe Breite aufweisen, wobei jeweils der erste Anschlussleiter 16 und der zweite Anschlussleiter 18 auf einer ersten Seite des mittleren Bereichs 14 angeordnet sind und der dritte Anschlussleiter 20 und der vierte Anschlussleiter 22 auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des mittleren Bereichs 14 angeordnet sind. Zwischen den ersten und zweiten Anschlussleitern 16, 18 auf der ersten Seite des mittleren Bereichs 14 besteht jeweils ein erster Zwischenraum 24, und zwischen den dritten und vierten Anschlussleitern 20, 22 auf der zweiten Seite des mittleren Bereichs 14 besteht jeweils ein zweiter Zwischenraum 26, welcher dieselbe Breite aufweist wie der erste Zwischenraum 24. In jedem Anschlussleiterbereich 12 ist ferner jeweils der vierte Anschlussleiter 22 auf der zweiten Seite des mittleren Bereichs 14 durch einen dritten Zwischenraum 28 von dem mittleren Bereich 14 getrennt; die ersten bis dritten Anschlussleiter 16, 18, 20 schließen jeweils unmittelbar an den mittleren Bereich 14 an.
Die Anschlussleiterbereiche 12 sind ingesamt durch vierte Zwischenräume 30 voneinander getrennt. Die Breite der dritten Zwischenräume 28 ist geringer als die Breite der ersten und zweiten Zwischenräume 24, 26, und die Breite der ersten und zweiten Zwischenräume 24, 26 ist geringer als die Breite der vierten Zwischenräume 30. Der Anschlussträger 100 umfasst ferner einen ersten Überbrückungsbereich 32 und einen zweiten Überbrückungsbereich 34, die auf gegenüberliegenden Seiten der Anschlussleiterbereiche 12 angeordnet sind. Bei jedem Anschlussleiterbereich 12 sind jeweils der erste und zweite Anschlussleiter 16, 18 auf der ersten Seite des mittleren Bereichs 14 mit dem ersten Überbrückungsbereich 32 verbunden, und der dritte und vierte Anschlussleiter 20, 22 auf der zweiten Seite des mittleren Bereichs 14 sind mit dem zweiten Überbrückungsbereich 34 verbunden. Die ersten und zweiten Überbrückungsbereiche 32, 34 bilden somit eine leitende Verbindung zwischen den Anschlussleiterbereichen 12.
Auf dem mittleren Bereich 14 jedes Anschlussleiterbereichs 12 ist jeweils eine optoelektronische Komponente 10 angeordnet, dessen einer Anschluss in direktem elektrischem Kontakt mit dem mittleren Bereich 14 steht. Der mittlere Bereich 14 wirkt somit als ein erster Anschlussbereich für den Anschluss der optoelektronischen Komponente 10. Ein zweiter Anschluss der optoelektronischen Komponente 10 ist jeweils durch einen Bonddraht 36 über den dritten Zwischenraum 28 hinweg mit dem vierten Anschlussleiter 22 verbunden. Der vierte Anschlussleiter 22 wirkt somit als ein zweiter Anschlussbereich für den Anschluss der optoelektronischen Komponente 10. Somit bilden jeweils die optoelektronische Komponente 10, der Bonddraht 36, der vierte Anschlussleiter 22, ein Teil des zweiten Überbrückungsbereichs 34, der dritte Anschlussleiter 20 und ein Teil des mittleren Bereichs 14 einen elektromagnetischen Schwingkreis 38. Dadurch, dass der elektromagnetische Schwingkreis 38 um den zweiten Zwischenraum 26 herum ausgebildet ist, wird die in der Umgebung des zweiten Zwischenraums 26 vorhandene Induktivität und Kapazität für den elektromagnetischen Schwingkreis 38 genutzt. Durch ein in dem zweiten Zwischenraum 26 vorhandenes zeitlich veränderliches Magnetfeld 40 kann in dem elektromagnetischen Schwingkreis 38 eine elektrische Wechselspannung induziert werden.
In 1 ist außerdem rein exemplarisch ein zweiter elektromagnetischer Schwingkreis 39 eingezeichnet, welcher durch einen weiteren Bereich des Anschlussträgers 100 gebildet wird, welcher zwei benachbarte optoelektronische Komponenten 10 einschließt. Dadurch soll kenntlich gemacht werden, dass abhängig von der Geometrie des Anschlussträgers 100 und der darauf angeordneten optoelektronischen Komponenten 10 einerseits und der räumlichen Verteilung der Magnetfeldstärke sowie der Frequenz des Wechselfeldes andererseits mehrere optoelektronische Komponenten 10 zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt werden können. Hierbei kann die Intensität der jeweils emittierten Strahlung zwischen den optoelektronischen Komponenten 10 stark variieren. Beispielsweise kann der elektromagnetische Schwingkreis 39 durch mehrere Anschlussleiter und Teile der Überbrückungsbereiche gebildet sein. Ähnlich wie bei dem elektromagnetischen Schwingkreis 38 wird die in der (weiteren) Umgebung des zweiten Zwischenraums 26 vorhandene Induktivität und Kapazität für den elektromagnetischen Schwingkreis 39 genutzt. Durch ein in dem zweiten Zwischenraum 26 vorhandenes zeitlich veränderliches Magnetfeld 40 kann in dem elektromagnetischen Schwingkreis 39 wiederum eine elektrische Wechselspannung induziert werden. Hierdurch können die beiden eingeschlossenen benachbarten optoelektronischen Komponenten 10 zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt werden.
2 zeigt eine Draufsicht eines insgesamt mit 100 bezeichneten zweiten Ausführungsbeispiels eines Anschlussträgers, auf den das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. Auf dem Anschlussträger 100, der ebenfalls ein Leiterrahmenverbund beispielsweise aus Metall ist, sind wiederum optoelektronische Komponenten 10 angeordnet. Im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Anschlussträger 100 eine andere Geometrie auf. Genauer umfasst jeder der Anschlussleiterbereiche 12 zwei Anschlussleiter 16, 18, welche als lateral voneinander beabstandete Leiterrahmen ausgebildet sind. Der Randbereich des Anschlussträgers, welcher beispielsweise rahmenförmig ausgebildet sein kann, ist in 2 nicht dargestellt. Dieser kann jedoch ebenfalls Teil des Schwingkreises sein, d.h. es kann Stromfluss durch ihn hindurch stattfinden.
3 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente. Sie zeigt den in 2 dargestellten Anschlussträger 100, über oder unter welchem eine Doppelspule angeordnet ist, welche eine erste Spule 42 und eine zweite Spule 44 umfasst. Die Anordnung der Doppelspule 42, 44 ist lediglich schematisch dargestellt. Die Doppelspule 42, 44 erzeugt ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches Wechselfeld, welches eine elektrische Wechselspannung in einem lokalen Bereich des Anschlussträgers 100 induziert und hierdurch einen elektromagnetischen Schwingkreis anregt. Die Anregung des elektromagnetischen Schwingkreises erfolgt hierbei ähnlich wie bereits in Verbindung mit der 1 erläutert. Die erste Spule 42 und die zweite Spule 44 sind lateral voneinander beabstandet, genauer in einer Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Anschlussträgers 100 und senkrecht zu den Mittelachsen bzw. Symmetrieachsen der beiden Spulen 42, 44. Ein Abstand zwischen der Mittelachse der ersten Spule 42 und der Mittelachse der zweiten Spule 44 in lateraler Richtung beträgt hierbei zwischen 1 mm und 10 cm, bevorzugt zwischen 1 cm und 5cm.
Die erste Spule 42 und die zweite Spule 44 sind miteinander in Reihe geschaltet und werden im Betrieb jeweils durch den gleichen Wechselstrom durchflossen. Optional sind die erste Spule 42 und die zweite Spule 44 jeweils um einen Ferritkern gewickelt, um eine bessere Magnetfeldbündelung zu erreichen (nicht dargestellt).
Bevorzugt entspricht der Abstand zwischen der Mittelachse der ersten Spule 42 und der Mittelachse der zweiten Spule 44 im Wesentlichen dem Doppelten einer Breite B eines der Anschlussleiterbereiche 12. Hierdurch ist es möglich, die beiden Spulen 42, 44 unter zwei Anschlussleiterbereichen 12 derart anzuordnen, dass ein dazwischen angeordneter Anschlussleiterbereich in der Mitte zwischen den beiden Spulen 42, 44 liegt. Die darin angeordnete optoelektronische Komponente kann somit selektiv zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt oder selektiv inaktiv sein, je nachdem, ob ein Magnetfeld im Inneren der ersten Spule 42 parallel oder antiparallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule 44 gerichtet ist.
4 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente. Bei dieser Ausführungsform sind zusätzlich zu den Spulen 42, 44 elektrische Kontakte 46, beispielsweise Nadelkontakte oder Federkontakte, vorgesehen, welche derart angeordnet sind, dass Kurzschlusspfade im Anschlussträger 100 erzeugt werden. Hierdurch werden definierte Strompfade erhalten und beispielsweise ungewünschte Leckstrompfade reduziert.
Die 5 und 6 zeigen schematisch die von den beiden Spulen 42, 44 erzeugten Anteile des Magnetfelds 43, 45. Die beiden Spulen 42, 44 sind in einem einander entgegengesetzten Drehsinn gewickelt, sodass das Magnetfeld 43 im Inneren der ersten Spule 42 stets antiparallel zum Magnetfeld 45 im Inneren der zweiten Spule 44 gerichtet ist. Hierdurch werden von den beiden Spulen im Anschlussträger zwei Spannungen 48, 50 mit einander entgegengesetztem Drehsinn induziert, welche sich in einem Bereich in der Mitte zwischen den beiden Spulen 42, 44 addieren. Dabei wird ein elektromagnetischer Schwingkreis bzw. werden elektromagnetische Schwingkreise lediglich in einem reduzierten Flächenbereich des Anschlussträgers angeregt bzw. nur dort mit induzierten Spannungen, die geeignet sind, die optoelektronischen Komponenten zur Emission elektromagnetischer Strahlung anzuregen.
7 zeigt schematisch eine Flachspule 52 zur Verwendung bei einer dritten Ausführungsform eines Verfahrens zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente. Die Flachspule 52 ist durch einen gewickelten Metalldraht gebildet, weist die Form einer archimedischen Spirale auf und hat im vorliegenden Fall vier Wicklungen. Durch eine höhere Anzahl von Wicklungen kann eine noch bessere Feldbündelung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vergrößerung der erzeugten Feldstärke auch durch die Anordnung eines Ferritkerns 54 im Zentrum der Flachspule 52 erreicht werden (siehe 8).
Die 9 bis 11 zeigen Ausführungsformen, in welchen die Flachspule 52 durch eine strukturierte Leiterplatte gebildet ist. Eine solche Anordung kann insbesondere durch photochemisches Ätzen einer Leiterplatte hergestellt wurden. Je nach Bauteilgröße und verfügbaren Platz ist auch die Verwendung eines ferromagnetischen Elements zur zusätzlichen Feldbündelung denkbar.
Die 10 und 11 zeigen hierbei besondere Ausführungsformen, in denen eine selektive Anregung eines oder weniger optoelektronischer Komponenten auf dem Anschlussträger dadurch ermöglicht wird, dass zwei Flachspulen 52-1 und 52-2 durch die strukturierte Leiterplatte gebildet sind. Die Wicklungen können hierbei eine kreisförmige oder rechteckige Grundform aufweisen. Je nach Drehsinn der Wicklungen der Flachspulen 52-1 und 52-2 und dem Stromfluss durch sie während des Betriebes können beispielsweise entweder zueinander parallele oder antiparallele Magnetfelder in ihrem Inneren erzeugt werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013102322 [0005, 0006, 0007]

Claims

Verfahren zur Überprüfung mindestens einer auf einem Anschlussträger (100) angeordneten optoelektronischen Komponente (10), umfassend Anregen mindestens eines elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39), welcher durch die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) und den Anschlussträger (100) gebildet ist, so dass die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt wird, wobei das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39) Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis (38, 39) durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes (40) durch eine erste Spule (42) und durch eine zweite Spule (44) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Spule (42) und die zweite Spule (44) lateral voneinander beabstandet angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand zwischen einer Mittelachse der ersten Spule (42) und einer Mittelachse der zweiten Spule (44) in lateraler Richtung zwischen 1 mm und 10 cm beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein die erste Spule (42) durchfließender Strom proportional zu einem die zweite Spule (44) durchfließenden Strom ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Spule (42) und die zweite Spule (44) durch einen Wechselstrom durchflossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Magnetfeld im Inneren der ersten Spule (42) antiparallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule (44) gerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Magnetfeld im Inneren der ersten Spule (42) parallel zu einem Magnetfeld im Inneren der zweiten Spule (44) gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Anteil des zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes, welcher durch die erste Spule (42) erzeugt wird, und ein zweiter Anteil des zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes, welcher durch die zweite Spule (44) erzeugt wird, jeweils nicht geeignet ist, um die optoelektronische Komponente zur Emission elektromagnetischer Strahlung anzuregen.
Verfahren zur Überprüfung mindestens einer auf einem Anschlussträger (100) angeordneten optoelektronischen Komponente (10), umfassend – Anregen mindestens eines elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39), welcher durch die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) und den Anschlussträger (100) gebildet ist, so dass die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeregt wird, und – Messen mindestens einer elektrooptischen Eigenschaft der mindestens einen optoelektronischen Komponente (10), wobei das Anregen des elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39) Induzieren einer elektrischen Wechselspannung in dem elektromagnetischen Schwingkreis (38, 39) durch Erzeugen eines zeitlich veränderlichen elektromagnetischen Wechselfeldes (40) durch eine Flachspule (52) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Flachspule (52) zumindest bereichsweise die Form einer archimedischen Spirale aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Flachspule (52) mindestens zwei Wicklungen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüch 9 bis 11, wobei die Flachspule (52) einen Ferritkern aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüch 9 bis 12, wobei die Flachspule (52) durch einen gewickelten Metalldraht gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüch 9 bis 13, wobei die Flachspule (52) durch eine strukturierte Leiterplatte gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine elektrooptische Eigenschaft der mindestens einen optoelektronischen Komponente (10) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die elektrooptische Eigenschaft der optoelektronischen Komponente (10) eine Helligkeit, ein Farbort oder ein Spektrum der von der optoelektronischen Komponente (10) emittierten elektromagnetischen Strahlung ist.
Vorrichtung zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente (10), umfassend – einen Anschlussträger (100), auf dem die zu vermessende optoelektronische Komponente (10) angeordnet ist, und – Mittel (42, 44, 52) zum Anregen eines elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39), der den Anschlussträger (100) und die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) umfasst, wobei die Mittel eine erste Spule (42) und eine zweite Spule (44) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Spule (42) und die zweite Spule (44) jeweils als Flachspule ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Überprüfung einer optoelektronischen Komponente (10), umfassend – einen Anschlussträger (100), auf dem die zu vermessende optoelektronische Komponente (10) angeordnet ist, und – Mittel (42, 44, 52) zum Anregen eines elektromagnetischen Schwingkreises (38, 39), der den Anschlussträger (100) und die mindestens eine optoelektronische Komponente (10) umfasst, wobei die Mittel eine Flachspule (52) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die erste Spule (42) und die zweite Spule (44) oder die Flachspule (52) durch eine strukturierte Leiterplatte gebildet ist/sind.