DE102016122532A1 - Opto-electric component and method for producing an optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip, einem Konversionselement und einem Körper. Das Konversionselement ist oberhalb einer lichtemittierenden Seite des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet und in den Körper eingebettet. Auf einer von dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite des Konversionselements bedeckt eine Schicht des Körpers das Konversionselement.The invention relates to an optoelectronic component having a light-emitting semiconductor chip, a conversion element and a body. The conversion element is arranged above a light-emitting side of the light-emitting semiconductor chip and embedded in the body. On a side of the conversion element facing away from the light-emitting semiconductor chip, a layer of the body covers the conversion element.
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.The invention relates to an optoelectronic component and to a method for producing an optoelectronic component.
Bei optoelektronischen Bauelementen, die weißes Licht abgeben und auf lichtemittierenden Halbleiterchips basieren, ist es wünschenswert, einen weißen Farbeindruck des Bauelements zu erzeugen. Dies kann durch die Einbettung in ein weißes Gehäuse verwirklicht werden. Das weiße Licht wird dabei durch Konversion von blauem Licht in einem Konversionsleuchtstoff erzeugt. Dieser Konversionsleuchtstoff kann nicht weiß ausgeführt werden, sondern hat eine leicht gelbliche Färbung. Ein solches Bauelement kann beispielsweise als Blitz für eine Handy-Kamera vorgesehen sein.In opto-electronic devices that emit white light and are based on light-emitting semiconductor chips, it is desirable to produce a white color impression of the device. This can be achieved by embedding in a white housing. The white light is generated by conversion of blue light in a conversion luminescent material. This conversion luminescent material can not be made white, but has a slightly yellowish color. Such a device can be provided for example as a flash for a mobile phone camera.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, welches bessere optische Eigenschaften beziehungsweise ein besseres Aussehen aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für solch ein optoelektronisches Bauelement anzugeben.An object of the invention is to provide an optoelectronic component which has better optical properties or a better appearance. Another object of the invention is to provide a manufacturing method for such an optoelectronic component.
Diese Aufgabe wird mit dem optoelektronischen Bauelement und dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved with the optoelectronic component and the method for producing an optoelectronic component of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen lichtemittierenden Halbleiterchip, ein Konversionselement und einen Körper auf. Das Konversionselement ist oberhalb einer lichtemittierenden Seite des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet. Vom lichtemittierenden Halbleiterchip emittiertes Licht kann durch das Konversionselement absorbiert und in Licht mit einer größeren Wellenlänge umgewandelt werden. Das Konversionselement ist in den Körper eingebettet. Auf einer dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite des Konversionselements ist eine Schicht des Körpers vorgesehen, wobei die Schicht des Körpers das Konversionselement bedeckt. Die Schicht weist dabei eine Dicke von maximal 55 Mikrometer auf.An optoelectronic component has a light-emitting semiconductor chip, a conversion element and a body. The conversion element is arranged above a light-emitting side of the light-emitting semiconductor chip. Light emitted from the light-emitting semiconductor chip can be absorbed by the conversion element and converted into light having a longer wavelength. The conversion element is embedded in the body. On a side facing away from the light-emitting semiconductor chip side of the conversion element, a layer of the body is provided, wherein the layer of the body covers the conversion element. The layer has a maximum thickness of 55 microns.
Dadurch, dass das Konversionselement auf der dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite die Schicht des Körpers aufweist, ist der optische Eindruck des gesamten optoelektronischen Bauelements uniform und ein Betrachter erkennt keinen farblichen Unterschied zwischen Bereichen des optoelektronischen Bauelements, an denen das Konversionselement verbaut ist, verglichen mit den restlichen Bereichen des optoelektronischen Bauelements. Durch die Schichtdicke von maximal 55 Mikrometer wird nur ein geringer Anteil des vom lichtemittierenden Halbleiterchip emittierten Lichts von der Schicht absorbiert, so dass der Hauptanteil des Lichts das optoelektronische Bauelement verlässt. Das Aussehen des optoelektronischen Bauelements wird so insgesamt verbessert.Because the conversion element has the layer of the body on the side facing away from the light-emitting semiconductor chip, the visual impression of the entire optoelectronic component is uniform and a viewer does not recognize a color difference between regions of the optoelectronic component on which the conversion element is installed, compared to FIGS remaining areas of the optoelectronic component. Due to the layer thickness of at most 55 micrometers, only a small proportion of the light emitted by the light-emitting semiconductor chip is absorbed by the layer, so that the majority of the light leaves the optoelectronic component. The appearance of the optoelectronic component is improved as a whole.
In einer Ausführungsform bildet der Körper ein Gehäuse. Dadurch wird eine besonders einfache Herstellung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht.In one embodiment, the body forms a housing. This allows a particularly simple production of the optoelectronic component.
In einer Ausführungsform ist der Körper ein Spritzgusskörper. Dadurch wird die Herstellung des optoelektronischen Bauelements ebenfalls vereinfacht.In one embodiment, the body is an injection molded body. As a result, the production of the optoelectronic component is likewise simplified.
In einer Ausführungsform weist der Spritzgusskörper ein Silikon, ein Epoxid oder ein Hybrid auf, wobei ein Füllstoff in den Spritzgusskörper eingebettet ist. Insbesondere besteht der Körper aus dem Silikon, dem Epoxid oder dem Hybrid mit dem eingebetteten Füllstoff. Der Füllstoff kann dabei aus Partikeln bestehen, welche Licht, das auf das optoelektronische Bauelement fällt, streuen und so einen weißen Farbeindruck erzeugen können. Dadurch wird vorteilhafterweise ein weiß aussehendes optoelektronisches Bauelement erreicht.In one embodiment, the injection-molded body comprises a silicone, an epoxy or a hybrid, wherein a filler is embedded in the injection-molded body. In particular, the body consists of the silicone, the epoxy or the hybrid with the embedded filler. The filler may consist of particles which scatter light which falls on the optoelectronic component and can thus produce a white color impression. As a result, a white-looking optoelectronic component is advantageously achieved.
In einer Ausführungsform ist das Silikon ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon. Diese beiden Silikonarten eignen sich besonders gut zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.In one embodiment, the silicone is a cast silicone or an injection molded silicone. These two types of silicone are particularly suitable for the production of an optoelectronic component.
In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Titandioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Aluminiumoxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Siliziumdioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Aluminiumoxid-Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff vorgesehen sein.In one embodiment, the filler comprises titanium dioxide particles with a diameter between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles. In one embodiment, the filler comprises alumina particles having a diameter of between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these particles. In one embodiment, the filler comprises silicon dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles. Likewise, a combination of titanium dioxide particles, aluminum oxide particles and silicon dioxide particles consisting of two or three of the particle types mentioned can be provided as a filler.
In einer Ausführungsform beträgt das Gewicht des Füllstoffs zwischen 10 Prozent und 90 Prozent des Gewichts des Spritzgusskörpers. Je geringer das anteilige Gewicht des Füllstoffes ist, desto geringer ist die Streuung des durch das optoelektronische Bauelement emittierten Lichts innerhalb des Spritzgusskörpers. Andererseits ist ein gewisses Mindestmaß an Streuung notwendig, damit das von außen auf das optoelektronische Bauelement fallende Licht ausreichend gestreut wird, um den weißen Farbeindruck zu erzeugen. Ein Gewichtsanteil des Füllstoffs am Spritzgusskörper zwischen 10 Prozent und 90 Prozent ist geeignet, beide Randbedingungen, also sowohl die ausreichende Streuung des von außen einfallenden Lichts als auch die Reduzierung der Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen. Je größer der Anteil des Füllstoffes am Spritzgusskörper ist, desto dünner kann die das Konversionselement bedeckende Schicht ausgeführt werden.In one embodiment, the weight of the filler is between 10 percent and 90 percent of the weight of the injection molding. The lower the proportionate weight of the filler, the lower the scattering of the light emitted by the optoelectronic component within the injection-molded body. On the other hand, a certain minimum of scattering is necessary so that the light falling from outside onto the optoelectronic component is sufficiently scattered to the white one To produce color impression. A weight fraction of the filler on the injection molded body between 10 percent and 90 percent is suitable for achieving both boundary conditions, ie both the sufficient scattering of the light incident from the outside and the reduction of the scattering of the light emitted by the optoelectronic component. The greater the proportion of the filler on the injection-molded body, the thinner the layer covering the conversion element can be made thinner.
In einer Ausführungsform ist die Schicht, die das Konversionselement auf der dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite bedeckt, zwischen 15 und 55 Mikrometer dick. Eine solche Schichtdicke ist geeignet, sowohl ausreichend Streuung des von außen einfallenden Lichts als auch eine möglichst kleine Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen. Sollte der Körper als Spritzgusskörper aus Silikon mit einem Füllstoff ausgeführt sein, ist bei einer 15 bis 25 Mikrometer dicken Schicht ein Füllstoff-Anteil von 90 Prozent vorteilhaft, während bei einer 45 bis 55 Mikrometer dicken Schicht ein Füllstoff-Anteil von 15 Prozent vorteilhaft ist. Je dicker die Schicht ist, desto geringer sollte also der Anteil des Füllstoffs am Gewicht des Spritzgusskörpers sein.In one embodiment, the layer covering the conversion element on the side facing away from the light-emitting semiconductor chip is between 15 and 55 micrometers thick. Such a layer thickness is suitable for achieving both sufficient scattering of the light incident from the outside and the smallest possible scattering of the light emitted by the optoelectronic component. If the body is designed as an injection-molded silicone body with a filler, with a 15 to 25 micrometer thick layer, a filler content of 90 percent is advantageous, while in a 45 to 55 micrometer thick layer, a filler content of 15 percent is advantageous. The thicker the layer, the lower should therefore be the proportion of the filler in the weight of the injection-molded body.
In einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements werden die folgenden Schritte nacheinander ausgeführt. Zunächst wird ein lichtemittierender Halbleiterchip, welcher ein Konversionselement auf einer lichtemittierenden Seite aufweist, mit dem aufgebrachten Konversionselement in eine Spritzgussform eingebracht. Die Spritzgussform weist dabei eine Folie zum Ausführen eines folienunterstützten Spritzgussprozesses auf. Ferner können zusätzlich zum lichtemittierenden Halbleiterchip weitere Bestandteile, wie beispielsweise Leiterrahmenabschnitte, Vias, Bonddrähte und/oder andere elektronische Bauteile eingebracht werden. Anschließend wird die Spritzgussform derart geschlossen, dass zwischen der Folie und dem Konversionselement ein Spalt bleibt. Hieran anschließend wird der lichtemittierende Halbleiterchip mit einem Spritzgussmaterial zum Formen eines Spritzgusskörpers derart umspritzt, dass der Spalt zwischen dem Konversionselement und der Folie mit dem Spritzgussmaterial aufgefüllt wird. Abschließend wird das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das Bauteil mit dem Spritzgusskörper und dem umspritzten lichtemittierenden Halbleiterchip entnommen. Durch dieses Verfahren wird eine einfache Prozessführung und folglich eine kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht, da nur ein Spritzgussprozess innerhalb der Herstellung des optoelektronischen Bauelements durchgeführt wird.In a method for producing an optoelectronic component, the following steps are carried out successively. First, a light-emitting semiconductor chip, which has a conversion element on a light-emitting side, is introduced with the applied conversion element into an injection mold. The injection mold has a film for performing a film-assisted injection molding process. Furthermore, in addition to the light-emitting semiconductor chip further components, such as leadframe sections, vias, bonding wires and / or other electronic components can be introduced. Subsequently, the injection mold is closed so that a gap remains between the film and the conversion element. Following this, the light-emitting semiconductor chip is encapsulated with an injection-molding material for molding an injection-molded body in such a way that the gap between the conversion element and the film is filled up with the injection-molding material. Finally, the injection mold is opened and removed the component with the injection molded body and the overmolded light-emitting semiconductor chip. By this method, a simple process control and consequently a cost-effective production of the optoelectronic component is made possible, since only one injection molding process is carried out within the production of the optoelectronic component.
In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt der Spalt zwischen der Folie und dem Konversionselement mindestens 15 Mikrometer und höchstens 55 Mikrometer.In one embodiment of the method, the gap between the film and the conversion element is at least 15 microns and at most 55 microns.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Spritzgussmaterial ein Silikon auf, wobei ein Füllstoff in das Silikon eingebettet ist. Dadurch entsteht ein optoelektronisches Bauelement, dessen Aussehen optimiert ist. Insbesondere kann dadurch ein weiß aussehendes optoelektronisches Bauelement erzeugt werden.In one embodiment of the method, the injection-molding material comprises a silicone, wherein a filler is embedded in the silicone. This creates an optoelectronic component whose appearance is optimized. In particular, this can produce a white-looking optoelectronic component.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Silikon ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon. Ein Vergusssilikon ist dabei zunächst flüssig, wird dann innerhalb der Spritzgussform an die gewünschten Stellen um den lichtemittierenden Halbleiterchip und das Konversionselement herum gespritzt und anschließend ausgehärtet. Ein Spritzgusssilikon besteht aus zwei Komponenten, die jeweils fest sind. Durch Mischung der Komponenten verflüssigen diese und können anschließend an die gewünschten Stellen um den lichtemittierenden Halbleiterchip und das Konversionselement herum mittels Spritzgussprozess gebracht werden. Dort härtet das Silikon aufgrund des Aufbaus aus zwei Komponenten schnell aus.In one embodiment of the method, the silicone is a cast silicone or an injection molded silicone. A Vergusssilikon is initially liquid, is then injected within the injection mold at the desired locations around the light-emitting semiconductor chip and the conversion element around and then cured. An injection molded silicone consists of two components, each of which is solid. By mixing the components, they liquefy and can then be brought to the desired locations around the light-emitting semiconductor chip and the conversion element by means of injection molding process. There, the silicone cures quickly due to the structure of two components.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Füllstoff Titandioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Aluminiumoxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Siliziumdioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Aluminiumoxid-Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff vorgesehen sein.In one embodiment of the method, the filler titanium dioxide particles having a diameter between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these particles. In one embodiment, the filler comprises alumina particles having a diameter of between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these particles. In one embodiment, the filler comprises silicon dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles. Likewise, a combination of titanium dioxide particles, aluminum oxide particles and silicon dioxide particles consisting of two or three of the particle types mentioned can be provided as a filler.
In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt das Gewicht des Füllstoffs zwischen 10 Prozent und 35 Prozent des Gewichts des Spritzgussmaterials. Je geringer das anteilige Gewicht des Füllstoffes ist, desto geringer ist die Streuung des durch das optoelektronische Bauelement emittierten Lichts innerhalb des Spritzgusskörpers. Andererseits ist ein gewisses Mindestmaß an Streuung notwendig, damit das von außen auf das optoelektronische Bauelement fallende Licht ausreichend gestreut wird, um den weißen Farbeindruck zu erzeugen. Ein Gewichtsanteil des Füllstoffs am Spritzgusskörper zwischen 10 Prozent und 35 Prozent ist geeignet, beide Randbedingungen, also sowohl die ausreichende Streuung des von außen einfallenden Lichts als auch die Reduzierung der Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen.In one embodiment of the method, the weight of the filler is between 10 percent and 35 percent of the weight of the injection molding material. The lower the proportionate weight of the filler, the lower the scattering of the light emitted by the optoelectronic component within the injection-molded body. On the other hand, a certain minimum of scattering is necessary so that the light falling from the outside onto the optoelectronic component is sufficiently scattered to produce the white color impression. A weight fraction of the filler on the injection molded body between 10 percent and 35 percent is suitable for achieving both boundary conditions, ie both the sufficient scattering of the light incident from the outside and the reduction of the scattering of the light emitted by the optoelectronic component.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
-
1 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement; -
2 einen Querschnitt durch ein weiteres optoelektronisches Bauelement; -
3 einen Querschnitt durch eine Schicht, bestehend aus einem Silikon mit einem Füllstoff; und -
4 einen Querschnitt durch eine Spritzgussform während der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.
-
1 a cross section through an optoelectronic device; -
2 a cross section through another optoelectronic device; -
3 a cross section through a layer consisting of a silicone with a filler; and -
4 a cross-section through an injection mold during the manufacture of an optoelectronic device.
Der lichtemittierende Halbleiterchip
Da das Konversionselement
Der Körper kann eine weiße Farbe aufweisen. Durch die Schicht
Auf der lichtemittierenden Seite
Durch die Schicht
Die Ausführungsbeispiele der
In einem Ausführungsbeispiel bildet der Körper
In einem Ausführungsbeispiel ist das Silikon
Anstelle des Silikons
In einem Ausführungsbeispiel beträgt das anteilige Gewicht des Füllstoffs
In einem Ausführungsbeispiel ist die Schicht
Ein weiterer lichtemittierender Halbleiterchip
Die obere Spritzgussform
Nun können Freiräume
Analog kann auch das optoelektronische Bauelement der
In einem Ausführungsbeispiel ist der Spalt
In einem Ausführungsbeispiel weist das Spritzgussmaterial ein Silikon
In einer Ausführungsform ist das Silikon
Dort härtet das Silikon
In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Optoelektronisches BauelementOptoelectronic component
- 110110
- lichtemittierender Halbleiterchiplight-emitting semiconductor chip
- 111111
- erste Kontaktstellefirst contact point
- 112112
- zweite Kontaktstellesecond contact point
- 113113
- lichtemittierende Seitelight-emitting side
- 120120
- Konversionselementconversion element
- 121121
- dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandte Seitethe light-emitting semiconductor chip side facing away
- 130130
- Körperbody
- 131131
- Schichtlayer
- 132132
- Silikonsilicone
- 133133
- Füllstofffiller
- 141141
- erster Leiterrahmenabschnittfirst ladder frame section
- 142142
- zweiter Leiterrahmenabschnittsecond ladder frame section
- 143143
- Bonddrahtbonding wire
- 151151
- untere Spritzgussformlower injection mold
- 152152
- obere Spritzgussformupper injection mold
- 153153
- Foliefoil
- 154154
- Spaltgap
- 155155
- Freiraumfree space
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