DE102017120385A1 - Licht emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements - Google Patents

Licht emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements Download PDF

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Abstract

Es wird ein Licht emittierendes Bauelement (100) angegeben, das einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einer Lichtauskoppelfläche (10), der lateral von einem ersten reflektierenden Material (2) formschlüssig umgeben ist, ein Folienelement (3) auf der Lichtauskoppelfläche (10) und ein optisches Element (4) auf dem Folienelement (3), das lateral von einem zweiten reflektierenden Material (5) formschlüssig umgeben ist, aufweist, wobei zumindest in einem Teilbereich ein gasgefüllter Spalt (6) zwischen dem Folienelement (3) und dem optischen Element (4) vorhanden ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements (100) angegeben.

Description

  • Es werden ein Licht emittierendes Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements angegeben.
  • Für viele Beleuchtungsanwendungen sind Lichtquellen notwendig, die kompakte Bauformen aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Leuchtdiodenchips erreicht werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, wenn solche Lichtquellen bereits integrierte Linsen aufweisen, die aber zur Erhöhung der optischen Effizienz ohne zu großen Versatz und ohne zu hohe Streulichtabstrahlung über einen Luftspalt optisch an einen Leuchtdiodenchip gekoppelt sein sollten. Zur Oberflächenmontage sollten außerdem gerade im Bereich der Linse Oberflächen für eine Pick-and-Place-Montage geeignete Oberflächen vorhanden sein.
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Bauelement anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Licht emittierendes Bauelement einen Licht emittierenden Halbleiterchip auf. Der Licht emittierende Halbleiterchip weist insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht auf. Der aktive Bereich kann insbesondere eine aktive Schicht aufweisen, in der im Betrieb das Licht erzeugt wird. Besonders bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Die Halbleiterschichtenfolge weist hierdurch Halbleiterschichten auf, die entlang einer Anordnungsrichtung, die durch die Aufwachsrichtung gegeben ist, übereinander angeordnet sind. Senkrecht zur Anordnungsrichtung weisen die Schichten der Halbleiterschichtenfolge jeweils eine Haupterstreckungsebene auf. Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten werden im Folgenden als laterale Richtungen bezeichnet.
  • Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip bereitgestellt. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Licht emittierende Bauelement wie auch für das Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Bauelements.
  • Der Licht emittierende Halbleiterchip weist eine Lichtauskoppelfläche auf, über die das im Betrieb des Licht emittierenden Bauelements erzeugte Licht abgestrahlt wird. Insbesondere kann es sich bei der Lichtauskoppelfläche um eine Hauptoberfläche des Halbleiterchips handeln, die senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Weiterhin weist der Halbleiterchip eine der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegende Rückseite auf. Die Lichtauskoppelfläche und die Rückseite sind über Seitenflächen miteinander verbunden. Zusätzlich zur Abstrahlung von Licht durch die Lichtauskoppelfläche kann das im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte Licht zumindest teilweise auch über Seitenfläche und/oder die Rückseite abgestrahlt werden.
  • Der Licht emittierende Halbleiterchip kann je nach zu erzeugendem Licht eine Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen aufweisen. Für eine langwellige, infrarote bis rote Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAl1-x-yAs geeignet, für rote bis grüne Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAl1-x-yP geeignet und für kurzwelligere sichtbare Strahlung, also insbesondere für grüne bis blaue Strahlung, und/oder für UV-Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAl1-x-yN geeignet, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 gilt.
  • Das Aufwachssubstrat kann ein Isolatormaterial oder ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen oder sein. Insbesondere kann das Aufwachssubstrat Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein. Der Aufwachsprozess kann insbesondere im Waferverbund stattfinden. Mit anderen Worten wird ein Aufwachssubstrat in Form eines Wafers bereitgestellt, auf den großflächig die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen wird.
  • Die aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge kann in einem weiteren Verfahrensschritt in einzelne Halbleiterchips vereinzelt werden, wobei durch die Vereinzelung die Seitenflächen der Halbleiterchips gebildet werden können. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge auf ein Trägersubstrat übertragen werden und das Aufwachssubstrat kann zumindest teilweise oder ganz entfernt werden.
  • Die Halbleiterschichtenfolge des Licht emittierenden Halbleiterchips kann einen aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht aufweisen, beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur). Die Halbleiterschichtenfolge kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip zur elektrischen Kontaktierung auf der der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegenden Rückseite elektrische Kontakte, etwa in Form von Elektrodenschichten, aufweisen. Der Licht emittierende Halbleiterchip kann insbesondere als sogenannter Flip-Chip ausgebildet sein, der mit Kontakten, die auf einer einem Substrat abgewandten Seite angeordnet sind, auf einem Anschlussträger wir beispielsweise einem Gehäuse oder einer Leiterplatte montiert und elektrisch kontaktiert werden kann, so dass die Lichtauskoppelfläche, die bevorzugt durch eine der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Fläche des Substrats gebildet werden kann, vom Anschlussträger weggewandt angeordnet ist. Die hier beschriebenen Strukturen den Licht emittierenden Halbleiterchip betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement ein erstes reflektierendes Material auf, das den Licht emittierenden Halbleiterchip formschlüssig lateral umgibt. Hierzu kann das erste reflektierende Material einen Formkörper bilden, der die Seitenflächen des Halbleiterchips formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das erste reflektierende Material ist insbesondere an den Licht emittierenden Halbleiterchip angeformt und umschließt den Licht emittierenden Halbleiterchip in lateraler Richtung allseitig. Mit anderen Worten kann das erste reflektierende Material einen Formkörper bilden, der in einer Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips um den Halbleiterchip herum angeordnet ist und insbesondere an alle Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips angeformt ist. Insbesondere ist das erste reflektierende Material so ausgebildet, dass die Lichtauskoppelfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips nicht bedeckt ist. Die Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips können bevorzugt ganz mit dem ersten reflektierenden Material bedeckt sein, sodass der durch das erste reflektierende Material gebildete Formkörper eine Oberseite aufweist, die bündig mit der Lichtauskoppelfläche abschließen kann. Weiterhin kann auch die Rückseite des Licht emittierenden Halbleiterchips zumindest teilweise frei vom ersten reflektierenden Material sein, insbesondere können Kontakte zum elektrischen Anschluss des Licht emittierenden Halbleiterchips auf der Rückseite frei sein.
  • Das erste reflektierende Material kann insbesondere ein Matrixmaterial aufweisen, bevorzugt ein Kunststoffmaterial wie Silikon, Epoxid oder ein Epoxid-Silikon-Hybridmaterial Weiterhin kann das erste reflektierende Material Zusatzstoffe wie beispielsweise Partikel im Matrixmaterial aufweisen. Beispielsweise kann das erste reflektierende Material ein mit Partikeln wie etwa TiO2- und/oder SiO2-Partikeln gefülltes Silikon und/oder Epoxid aufweisen oder daraus sein. Durch die Zusatzstoffe im Matrixmaterial ist das erste reflektierende Material zumindest teilweise optisch reflektierend für das im Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Licht ausgebildet. Licht, das an den Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips austritt, kann somit zumindest teilweise vom ersten reflektierenden Material reflektiert werden. Weiterhin kann das erste reflektierende Material, das vom Halbleiterchip abgewandte Seitenflächen aufweist, ein mechanisch stabilisierendes Element bilden, das die Stabilität des Licht emittierenden Bauelements fördert oder auch im Wesentlichen bewirkt.
  • Das erste reflektierende Material kann insbesondere in einem Formprozess („molding process“) hergestellt werden, wobei hier und im Folgenden unter den Begriff Formprozess Verfahren wie beispielsweise Vergießen („casting“), Spritzen, Drücken, Auflaminieren einer Folie und ähnliches fallen können. Beispielsweise kann der Formkörper durch einen Spritzpress-Prozess („transfer molding“), beispielsweise einen Folien-Spritzpress-Prozess, oder einen Formpress-Prozess („compression molding“) oder durch Vergießen („casting“) gebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement auf dem Licht emittierenden Halbleiterchip ein Folienelement auf. Das Folienelement kann insbesondere unmittelbar auf der Lichtauskoppelfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips angeordnet sein. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Folienelement zumindest teilweise mittels Klebekräften auf der Lichtauskoppelfläche haftet. Das Folienelement kann besonders bevorzugt lateral über die Lichtauskoppelfläche hinausragen und auch unmittelbar auf dem ersten reflektierenden Material aufgebracht sein und bevorzugt zumindest teilweise an diesem haften. Insbesondere kann das Folienelement lateral bis zu den dem Licht emittierenden Halbleiterchip abgewandten Seitenflächen des ersten reflektierenden Materials reichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Folienelement ein Kunststoffmaterial auf. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere zumindest teilweise transparent für das im Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Licht sein, so dass das Folienelement entsprechend zumindest teilweise transparent sein kann. Beispielsweise kann das Folienelement optisch klar und somit im Wesentlichen vollständig transparent sein. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus aufweisen oder sein.
  • Weiterhin kann das Folienelement auch als Wellenlängenkonversionselement ausgebildet sein und zumindest einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die geeignet sind, das vom Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb emittierte Licht zumindest teilweise in ein Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln, sodass das Licht emittierende Bauelement ein Mischlicht aus dem primär von dem Halbleiterchip emittierten Licht und dem umgewandelten sekundären Licht oder, bei einem vollständigen Konversion des vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichts, im Wesentlichen das umgewandelte Licht abstrahlen kann. Der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe können beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin können der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe können homogen oder beispielsweise auch in Schichten im Kunststoffmaterial verteilt sein. Entsprechend kann das Folienelement auch mehrschichtig ausgebildet sein und beispielsweise eine Schicht, die einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweist, und eine weitere Schicht, die frei von Wellenlängenkonversionsstoffen ist, aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement ein optisches Element auf dem Folienelement auf. Das optische Element kann beispielsweise ein Linsenelement sein und eine dem Licht emittierenden Halbleiterchip abgewandte Oberseite aufweisen, in der eine Linsenstruktur vorhanden ist. Das optische Element kann beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff aufweisen und besonders bevorzugt optisch klar sein. Das optische Element kann besonders bevorzugt zumindest teilweise unmittelbar auf dem Folienelement aufgebracht sein. Hierbei kann das optische Element weiterhin am Folienelement mittels Klebekräften haften.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Folienelement und dem optischen Element zumindest in einem Teilbereich ein Spalt vorhanden. Insbesondere kann der Spalt gasgefüllt sein, beispielsweise luftgefüllt. Das Folienelement kann eine dem Halbleiterchip abgewandte Oberseite und das optische Element kann eine dem Halbleiterchip zugewandte Unterseite aufweisen, wobei die Oberseite des Folienelements und die Unterseite des optischen Elements unter Bildung des Spalts zumindest teilweise voneinander beabstandet sind. Besonders bevorzugt kann das optische Element hierzu in der Unterseite eine von einem Rand umschlossene Vertiefung aufweisen. Mit dem Rand kann das optische Element auf dem Folienelement aufliegen, insbesondere in unmittelbarem Kontakt, während die Vertiefung den Spalt zwischen dem Folienelement und dem optischen Element bildet. Der Spalt kann insbesondere auch klebstofffrei sein. Durch den gasgefüllten Spalt kann die Lichteinkopplung vom Folienelement in das optische Element verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element einen Kanal auf, der den Spalt mit einer das Licht emittierende Bauelement umgebenden Atmosphäre verbindet. Der Kanal kann somit auch als Belüftungsöffnung bezeichnet werden. Durch den Kanal kann ein Gasaustausch zwischen der Umgebung und dem Spalt gewährleistet werden, so dass die Bildung eines abgeschlossenen Mikroklimas im Spalt vermieden werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement ein zweites reflektierendes Material auf. Das zweite reflektierende Material kann das optische Element formschlüssig lateral umgeben. Hierzu kann das zweite reflektierende Material einen Formkörper bilden, der die Seitenflächen des optischen Elements formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das zweite reflektierende Material ist insbesondere an das optische Element angeformt und umschließt das optische Element in lateraler Richtung allseitig. Mit anderen Worten kann das zweite reflektierende Material einen Formkörper bilden, der in einer Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips und damit auch auf die Oberseite des optischen Elements um das optische Element herum angeordnet ist und insbesondere an alle Seitenflächen des optischen Elements angeformt ist. Das zweite reflektierende Material, das unmittelbar auf dem Folienelement aufgebracht sein kann und das vom optischen Element abgewandte Seitenflächen aufweist, kann insbesondere auch zur Befestigung des optischen Elements auf dem Folienelement ausgebildet und vorgesehen sein. Weiterhin kann das zweite reflektierende Material Merkmale aufweisen, die vorab in Verbindung mit dem ersten reflektierenden Material beschrieben sind. Das erste und zweite reflektierende Material können gleich oder verschieden sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element in einer oder bevorzugt in allen Seitenflächen, die das optische Element in lateraler Richtung begrenzen und an die das zweite reflektierende Material angeformt ist, eine Stufe auf. Die Stufe kann beispielsweise vom zweiten reflektierenden Material bedeckt sein, so dass die Stufe als Verankerungselement wirken kann. Weiterhin kann die Stufe auch als Stoppstruktur ausgebildet sein, die eine Oberkante definiert, bis zu der das zweite reflektierende Material vom Folienelement aus gesehen nach oben reicht.
  • Zur Herstellung des Licht emittierenden Bauelements kann insbesondere eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips bereitgestellt werden, die gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material umformt werden. Hierzu können die Licht emittierenden Halbleiterchips auf einem temporären Träger angeordnet werden. Insbesondere können die Licht emittierenden Halbleiterchips als Flip-Chips ausgebildet sein und mit der mit den Kontakten versehenen Rückseite auf dem Träger angeordnet sein, so dass die Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips vom temporären Träger abgewandt sind. Der temporäre Träger kann beispielsweise ein Halbleiter-, Metall-, Kunststoff- und/oder Keramikträger sein, auf dem die Licht emittierenden Halbleiterchips temporär, also zerstörungsfrei wieder ablösbar, befestigt sind. Beispielsweise kann auf dem temporären Träger hierzu eine Klebefolie aufgebracht sein, auf der die Licht emittierenden Halbleiterchips für die folgenden Verfahrensschritte haften. Durch ein laterales Umhüllen der Licht emittierenden Halbleiterchips mit dem ersten reflektierenden Material, insbesondere mittels eines der vorab beschriebenen Verfahren, kann das erste reflektierende Material an die Licht emittierenden Halbleiterchips lateral angeformt werden, so dass das erste reflektierende Material jeden der Licht emittierenden Halbleiterchips lateral formschlüssig umgibt. Das erste reflektierende Material bildet nach dem Aufbringen und einem Aushärten somit einen zusammenhängenden Körper auf dem temporären Träger, in dem die Licht emittierenden Halbleiterchips angeordnet sind.
  • Anschließend kann ein Aufbringen einer zusammenhängenden Folie auf den Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips erfolgen, so dass die Lichtauskoppelflächen gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material von der zusammenhängenden Folie bedeckt werden. Die zusammenhängende Folie kann insbesondere einen Verbund von Folienelementen bilden, so dass später nach der Fertigstellung des Herstellungsverfahrens auf jeder Lichtauskoppelfläche ein Folienelement angeordnet ist. Die Folie, die entsprechend der obigen Beschreibung für das Folienelement ausgebildet ist, kann beim oder nach dem Aufbringen bevorzugt nicht vollständig ausgehärtet sein. Somit kann die Folie besonders bevorzugt als nicht vollständig ausgehärtete Folie aufgebracht werden und in diesem Zustand klebrig sein. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Folie und damit auch die Folienelemente auf den Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips sowie auch auf dem ersten Licht reflektierenden Material haften.
  • Weiterhin kann eine Mehrzahl von optischen Elementen auf der Folie aufgebracht werden. Insbesondere kann die Folie in diesem Verfahrensschritt wie vorab beschrieben in einem noch nicht vollständig ausgehärteten Zustand sein, so dass die optischen Elemente auf der Folie haften können. Die optischen Elemente können insbesondere derart aufgebracht werden, dass genau einem Licht emittierenden Halbleiterchip genau ein optisches Element zugeordnet ist. Durch die Verwendung der hier beschriebenen Folie kann es möglich sein, die Folie auf den Licht emittierenden Halbleiterchips und die optischen Elemente auf der Folie und damit auf den Folienelementen zumindest temporär zu befestigen, ohne dass ein zusätzlicher Klebstoff verwendet werden muss.
  • Weiterhin kann ein laterales Umhüllen der optischen Elemente mit dem zweiten reflektierenden Material erfolgen, so dass das zweite reflektierende Material jedes der optischen Elemente lateral formschlüssig umgibt. Das zweite reflektierende Material kann hierbei bevorzugt unmittelbar auf der Folie aufgebracht werden, wobei hierzu Verfahrensschritte verwendet werden können, die vorab im Zusammenhang mit dem ersten reflektierenden Material beschrieben sind. Somit kann das zweite reflektierende Material nach dem Aufbringen und einem Aushärten einen zusammenhängenden Körper auf der Folie bilden, in dem die optischen Elemente angeordnet sind. Zusammen mit dem Aushärten des zweiten reflektierenden Materials kann auch ein Aushärten der Folie erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente. Insbesondere kann beim Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials auch die zusammenhängende Folie zur Bildung einer Mehrzahl von Folienelementen durchtrennt werden. Besonders bevorzugt kann das Durchtrennen in einem gemeinsamen Sägeschritt erfolgen, da insbesondere im Hinblick auf das erste und zweite reflektierende Material besonders bevorzugt ein gleiches Material durchtrennt werden kann. Durch das Durchtrennen werden lateral begrenzende Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements gebildet.
  • Diese können von durch das Durchtrennen gebildete Seitenflächen des reflektierenden ersten Materials, des Folienelements und des reflektierenden zweiten Materials gebildet werden.
  • Zusätzlich können weitere Verfahrensschritte folgen, beispielsweise ein Ablösen, beispielsweise thermisches Ablösen („thermal debonding“) der Licht emittierenden Bauelemente vom temporären Träger und/oder Relaminierungs- und Plasmabehandlugnsschritte wie etwa Plasma-Glazing. Darüber hinaus kann ein Testen sowie eine Sortierung der Bauelemente im Folienverbund erfolgen und ein anschließendes übliches sortiertes Anordnen auf Bändern („taping“).
  • Das hier beschriene Licht emittierende Bauelement kann sich aufgrund des beschriebenen Aufbaus durch eine sehr kompakte Bauform auszeichnen, die in einem effizienten Verfahren hergestellt werden kann. Das Licht emittierende Bauelement kann besonders bevorzugt für Anwendungen geeignet sein, bei denen geringe Abmessungen und kompakte Formen vorteilhaft sind. Beispielsweise können dies Blitzlichtanwendung, insbesondere in Mobiltelefonen, sein, also für Front- und Rückseiten-Blitzlichtanwendungen. Weiterhin können dies so genannte Wearable-Anwendungen sein, also Anwendungen in Fitnesstrackern und ähnlichen Bio-Monitoring-Geräten, sowie auch LCD-Hinterleuchtungsanwendungen.
  • Durch das erste und zweite reflektierende Material kann zum einen ein stabilisierender Gehäusekörper des Bauelements gebildet werden, insbesondere mit einer robusten Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem optischen Element. Zum anderen kann verhindert werden, dass seitlich, also in lateraler Richtung, Licht aus dem Licht emittierenden Halbleiterchip und dem optischen Element austreten kann. Weiterhin kann das Bauelement mit Seitenflächen hergestellt werden, die insbesondere im Bereich des optischen Bauelements eben sind, so dass ein Pick-and-Place-Prozess verwendet werden kann. Außerdem kann dadurch, dass kein zusätzlicher Klebstoff zur Befestigung des optischen Elements notwendig ist, leicht gewährleistet werden, dass der Spalt zwischen dem Folienelement und dem optischen Element klebstofffrei bleibt, wodurch sich eine erhöhte optische Effizienz ergeben kann. Darüber hinaus kann ein korrektes Alignement zwischen Halbleiterchip und optischem Element leichter erreicht werden, da eine geringere Gefahr für einen lateralen Versatz des optischen Elements zum Halbleiterchips bestehen kann.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 2A bis 2G schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
    • 3 bis 8 schematische Darstellungen von Licht emittierenden Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, das einen Licht emittierenden Halbleiterchip 1 aufweist. Der Licht emittierende Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterkörper 11 mit einer Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht auf, das über eine Lichtauskoppelfläche 10 abgestrahlt werden kann. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass im Betrieb Licht über die der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegende Rückseite und/oder über die den Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung begrenzende Seitenflächen 13 abgestrahlt werden kann. Der Licht emittierende Halbleiterchip 1 kann je nach zu erzeugendem Licht eine Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen aufweisen, so etwa beispielsweise auf Basis von InAlGaN, InAlGaP und/oder InAlGaAs. Der Licht emittierende Halbleiterchip ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Flip-Chip ausgebildet und weist auf der der Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite Kontakte 12 zur Montage und zum elektrischen Anschluss auf. Die Lichtauskoppelfläche 10 kann beispielsweise eine Oberfläche eines Substrats wie etwa eines Saphirsubstrats sein, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist. Alternativ sind auch andere Chipbauformen möglich.
  • Das Licht emittierende Bauelement 100 weist weiterhin ein erstes reflektierendes Material 2 auf, das den Licht emittierenden Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung formschlüssig umgibt. Hierzu ist das erste reflektierende Material 2 als Formkörper ausgebildet, der die Seitenflächen 13 des Halbleiterchips 1 formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das erste reflektierende Material 2 ist insbesondere an den Licht emittierenden Halbleiterchip 1 angeformt und umschließt den Licht emittierenden Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung allseitig, wobei die Lichtauskoppelfläche 10 frei vom ersten reflektierenden Material 2 ist. Auf der der Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite kann, wie in 1 gezeigt ist, ebenfalls erstes reflektierendes Material 2 vorhanden sein, wobei zumindest die Kontakte 12 derart frei vom ersten reflektierenden Material 2 sind, dass ein elektrischer Anschluss und eine Montage des Licht emittierenden Bauelements 100 möglich ist. Die Seitenflächen 13 des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 sind wie gezeigt bevorzugt ganz mit dem ersten reflektierenden Material 2 bedeckt, sodass der durch das erste reflektierende Material 2 gebildete Formkörper eine Oberseite aufweist, die bevorzugt bündig mit der Lichtauskoppelfläche 10 abschließt.
  • Das erste reflektierende Material 2 weist ein Matrixmaterial auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere Silikon sein kann. Weiterhin weist das erste reflektierende Material 2 Zusatzstoffe in Form von Partikeln im Matrixmaterial auf, mittels derer die Reflektivität des ersten reflektierenden Materials 2 bewirkt oder erhöht werden kann. Insbesondere kann das erste reflektierende Material 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel ein mit TiO2-Partikeln gefülltes Silikon sein.
  • Licht, das im Betrieb des Licht emittierenden Bauelements 100 an den Seitenflächen 13 und/oder an der der Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 austritt, kann durch das erste reflektierende Material 2 gestreut und zumindest teilweise reflektiert werden, so dass in lateraler Richtung austretende Streustrahlung vermindert oder ganz verhindert werden kann. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Dicke des ersten reflektierenden Materials 2 in lateraler Richtung größer oder gleich 200 µm ist.
  • Weiterhin weist das Licht emittierende Bauelement 100 auf dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 ein Folienelement 3 auf, das besonders bevorzugt unmittelbar auf der Lichtauskoppelfläche 10 des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 angeordnet ist. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Folienelement 3 mittels Klebekräften auf der Lichtauskoppelfläche 10 haftet. Das Folienelement ragt lateral über die Lichtauskoppelfläche 10 hinaus und ist somit auch unmittelbar auf dem ersten reflektierenden Material 2 aufgebracht, so dass das Folienelement 3 lateral bis zu den dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 abgewandten Seitenflächen 23 des ersten reflektierenden Materials reicht. Das Folienelement 3 weist in lateraler Richtung begrenzende Seitenflächen 33 auf, die zusammen mit den Seitenflächen 23 einen Teil der lateralen Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 bilden.
  • Das Folienelement 3 weist ein Kunststoffmaterial auf, beispielsweise ein Silikon oder ein Acrylat oder ein anderes oben im allgemeinen Teil genanntes Material. Das Kunststoffmaterial ist zumindest teilweise transparent für das im Licht emittierenden Halbleiterchip 1 im Betrieb erzeugte Licht, so dass das Folienelement 3 entsprechend zumindest teilweise transparent sein kann. Beispielsweise kann das Folienelement 3 optisch klar und somit im Wesentlichen vollständig transparent sein, so dass das Licht emittierende Bauelement 100 im Betrieb im Wesentlichen das vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 erzeugte Licht abstrahlt. Je nach Lichtfarbe des vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 erzeugten Lichts kann eine solche Konfiguration beispielsweise für Wearable-Anwendungen oder auch für Hinterleuchtungsanwendungen vorteilhaft sein.
  • Weiterhin kann das Folienelement 3 auch als Wellenlängenkonversionselement ausgebildet sein und zumindest einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die geeignet sind, das vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 emittierte Licht zumindest teilweise in ein Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. In diesem Fall kann das Licht emittierende Bauelement 100 je nach Konversionsgrad ein Mischlicht abstrahlen, das sich aus dem vom Halbleiterchip 1 direkt erzeugten Licht und dem vom Folienelement 3 durch Konversion eines Teils dieses Lichts erzeugten Konversionslichts zusammensetzen kann. Im Fall von sogenannter Vollkonversion kann auch im Wesentlich alles vom Halbleiterchip 1 erzeugte Licht durch das Folienelement 3 konvertiert werden, so dass in diesem Fall im Betrieb im Wesentlichen nur Konversionslicht vom Licht emittierenden Bauelement 100 abgestrahlt wird. Konfigurationen mit einem als Wellenlängenkonversionselement ausgebildeten Folienelement 3 können beispielsweise für Blitzlicht- und Hinterleuchtungsanwendungen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann der Licht emittierende Halbleiterchip 1 blaues Licht abstrahlen, während das Folienelement 3 als Wellenlängenkonversionsstoff zumindest ein Granat wie etwa Yttriumaluminiumoxid (YAG) und/oder einen Nitrid-Leuchtstoff aufweist, um einen Teil des blauen Lichts in gelbes bis grünes und/oder rotes Licht umzuwandeln, so dass das Licht emittierende Bauelement 100 als Mischlicht weißes Licht abstrahlen kann. Alternativ hierzu sind auch andere im allgemeinen Teil genannte Wellenlängenkonversionsstoffe sowie Kombinationen damit möglich.
  • Das Licht emittierende Bauelement 100 weist weiterhin ein optisches Element 4 auf dem Folienelement 3 auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Linsenelement ausgebildet ist und das eine dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 abgewandte Oberseite 42 mit einer Linsenstruktur aufweist. Das optische Element 4, das einteilig oder mehrteilig sein kann, kann beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff aufweisen und besonders bevorzugt optisch klar sein. Die Linsenstruktur auf der Oberseite 42 kann beispielsweise ein Mikrolinsenarray sein. Weiterhin kann unterhalb der Linsenstruktur beispielsweise eine Folie oder eine Beschichtung mit den einzelnen Linsenelementen zugeordneten Öffnungen vorhanden sein, die als Blenden wirken und die eine Lichtabstrahlung in Vorwärtsrichtung begünstigen. In diesem Fall kann das optische Element bevorzugt einen Substratteil aufweisen, auf dem die Blendenstruktur aufgebracht ist. Die Linsenstruktur kann beispielsweise mittels eines Formprozesses darauf angeordnet sein.
  • Das optische Element 4 weist weiterhin eine dem Folienelement 3 und dem Halbleiterchip 1 zugewandte Unterseite 41 auf und ist zumindest teilweise unmittelbar auf einer dem Halbleiterchip 1 abgewandten Oberseite 32 des Folienelements 3 aufgebracht. Insbesondere kann das optische Element 4 am Folienelement 3 mittels Klebekräften haften.
  • Zwischen dem Folienelement 3 und dem optischen Element 4 ist ein Spalt 6 vorhanden, der gasgefüllt ist. Insbesondere kann der Spalt 6 luftgefüllt sein. Zur Bildung des Spalts 6 sind die Oberseite 32 des Folienelements 3 und die Unterseite 41 des optischen Elements 4 teilweise voneinander beabstandet, da das optische Element 4 in der Unterseite 41 eine von einem rahmenförmigen Rand umschlossene Vertiefung aufweist. Mit dem Rand, der einteilig mit dem übrigen Teil des optischen Elements 4 ausgebildet sein kann oder der beispielsweise auch aufgeklebt oder angeformt sein kann, liegt das optische Element 4 direkt auf dem Folienelement 3 auf. Der Spalt 6 ist durch diese Ausgestaltung klebstofffrei. Durch den gasgefüllten Spalt 6, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest so breit wie der Licht emittierende Halbleiterchips 1 ist, kann die Einkopplung von Licht vom Folienelement 3 in das optische Element 4 verbessert werden.
  • Das optische Element 4 ist an seinen Seitenflächen 43 lateral formschlüssig von einem zweiten reflektierenden Material 5 umgeben. Das zweite reflektierende Material 5 bildet einen Formkörper, der die Seitenflächen 43 des optischen Elements 4 formschlüssig und unmittelbar bedeckt, so dass das zweite reflektierende Material 5 an das optische Element 4 angeformt ist und dieses in lateraler Richtung allseitig umschließt. Das zweite reflektierende Material 5, das auch unmittelbar auf dem Folienelement 3 aufgebracht ist, kann insbesondere auch zur Befestigung des optischen Elements 4 auf dem Folienelement 3 beitragen. Das zweite reflektierende Material 5 kann weitere Merkmale aufweisen, die vorab in Verbindung mit dem ersten reflektierenden Material 2 beschrieben sind. Das erste und zweite reflektierende Material können hierbei gleich oder verschieden sein. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten reflektierenden Material 5 um ein mit TiO2-Partikeln gefülltes Silikon handeln.
  • Das zweite reflektierend Material 5 weist in lateraler Richtung vom optischen Element 4 abgewandte Seitenflächen 53 auf, die zusammen mit den Seitenflächen 23 des ersten reflektierenden Materials 2 und den Seitenflächen 33 des Folienelements 3 die Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 bilden. Diese sind besonders bevorzugt wie in 1 gezeigt plan ausgebildet, so dass das Licht emittierende Bauelement 100 beispielsweise in einem Pick-and-Place-Prozess verarbeitet werden kann.
  • In den 2A bis 2G sind Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Licht emittierenden Bauelements 100 gezeigt. Insbesondere werden hierbei mehrere Licht emittierende Bauelemente 100 gleichzeitig in einem Verbundprozess hergestellt.
  • In einem ersten Verfahrensschritt wird hierzu, wie in 2A gezeigt ist, ein temporärer Träger 90 bereitgestellt. Der temporäre Träger 90 kann beispielsweise ein Halbleiter-, Metall-, Kunststoff- und/oder Keramikträger sein, beispielsweise in einer in der Halbleitertechnologie üblichen Größe mit einem Durchmesser von 4 Zoll, auf dem eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips temporär, also zerstörungsfrei wieder ablösbar, befestigt werden kann.
  • Hierzu kann, wie in 2B gezeigt ist, auf dem temporären Träger 90 eine geeignete Klebefolie 91 aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Klebefolie 91 als beidseitig klebende Folie ausgebildet sein, die auf dem temporären Träger 90 auflaminiert wird und ein späteres zerstörungsfreies Ablösen von Bauelementen erlaubt.
  • Wie in 2C gezeigt ist, werden in einem weiteren Verfahrensschritt Licht emittierenden Halbleiterchips 100 voneinander beabstandet auf einem temporären Träger 90 angeordnet. Insbesondere werden die Licht emittierenden Halbleiterchips 100 mit der mit den Kontakten versehenen Rückseite auf dem Träger 90 beziehungsweise der Klebefolie 91 aufgebracht, so dass die Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips 100 vom temporären Träger 90 abgewandt sind.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Halbleiterchips 100, wie in 2D gezeigt ist, lateral mit dem ersten reflektierenden Material 2 umhüllt, so dass das erste reflektierende Material 2 an die Licht emittierenden Halbleiterchips 100 lateral angeformt wird. Somit werden die Halbleiterchips 100 jeweils vom ersten reflektierenden Material 2 lateral formschlüssig umgeben. Das erste reflektierende Material kann wie vorab beschrieben ein Silikon als Matrixmaterial aufweisen, in dem Partikel wie etwa TiO2-Partikel enthalten sind. Weiterhin sind auch andere, im allgemeinen Teil beschriebene Materialien möglich.
  • Das erste reflektierende Material 2 kann, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, mittels Vergießen, Spritzen, Drücken, Auflaminieren einer Folie oder dergleichen aufgebracht werden. Hierbei kann das erste reflektierende Material 2 auch an den Rückseiten der Halbleiterchips 100 in Zwischenräumen zwischen der Klebefolie 91 und den Halbleiterchips 100 aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen des ersten reflektierenden Materials 2 wird dieses ausgehärtet, so dass das erste reflektierende Material 2 einen zusammenhängenden Körper auf dem temporären Träger 90 bildet, in dem die Licht emittierenden Halbleiterchips 100 angeordnet sind.
  • Auf dem so gebildeten Körper wird, wie in 2E gezeigt ist, eine zusammenhängende Folie 30 auf den Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips 1 aufgebracht, so dass die Halbleiterchips 1 gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material 2 von der zusammenhängenden Folie 30 bedeckt sind. Die zusammenhängende Folie 30 bildet einen Verbund von Folienelementen, so dass später nach der Fertigstellung des Herstellungsverfahrens auf jeder Lichtauskoppelfläche eines Halbleiterchips 1 ein vorab beschriebenes Folienelement angeordnet ist. Die Folie 30, die entsprechend der obigen Beschreibung in Bezug auf das Folienelement des Bauelements in 1 ausgebildet ist, ist beim oder nach dem Aufbringen nicht vollständig ausgehärtet und ist in diesem Zustand klebrig. Dadurch kann die Folie 30 auf den Licht emittierenden Halbleiterchips 1 sowie auch auf dem ersten reflektierenden Material 2 haften. Die Folie 30 kann je nach gewünschter Ausbildung wie oben in Verbindung mit dem Folienelement beschrieben klar durchscheinend sein oder auch einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen.
  • Anschließend wird, wie in 2F gezeigt ist, eine Mehrzahl von optischen Elementen 4 auf der Folie 30 aufgebracht, die auf der noch nicht vollständig ausgehärteten Folie 30 haften und damit zumindest temporär befestigt sein können, ohne dass ein zusätzlicher Klebstoff oder ein anderes Befestigungsmittel verwendet werden müssen. Jedes der optischen Elemente 4 wird genau einem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 zugeordnet.
  • Anschließend erfolgt ein laterales Umhüllen der optischen Elemente 4 mit dem zweiten reflektierenden Material 5, so dass das zweite reflektierende Material 5 jedes der optischen Elemente 4 lateral formschlüssig umgibt. Das zweite reflektierende Material 5 wird bevorzugt unmittelbar auf der Folie 30 aufgebracht, wobei hierzu Verfahrensschritte und Materialien verwendet werden können, die vorab im Zusammenhang mit dem ersten reflektierenden Material 2 beschrieben sind. Entsprechend bildet das zweite reflektierende Material 5 nach dem Aufbringen und einem Aushärten einen zusammenhängenden Körper auf der Folie 30, in dem die optischen Elemente 4 angeordnet sind. Hierbei kann auch die Folie 30 ausgehärtet werden.
  • Wie in 2G gezeigt ist, erfolgt anschließend ein Durchtrennen zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente 100. Insbesondere können hierbei das erste und zweite reflektierende Material 2, 5 zusammen mit der zusammenhängenden Folie 30 in einem gemeinsamen Sägeschritt durchtrennt werden. Der temporäre Träger 90 kann hierzu beispielsweise geeignete Markierungen aufweisen. Durch das Durchtrennen werden die oben in Verbindung mit der 1 beschriebenen lateral begrenzende Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 gebildet, die jeweils durch die Seitenflächen des ersten reflektierenden Materials, des Folienelements und des zweiten reflektierenden Materials gebildet werden.
  • Im Anschluss können weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden, beispielsweise ein thermisches Ablösen der Licht emittierenden Bauelemente 100 vom temporären Träger 90 und/oder Relaminierungs- und Plasmabehandlungsschritte wie etwa Plasma-Glazing zu Reduzierung der Klebrigkeit des Silikons des ersten und zweiten reflektierenden Materials. Darüber hinaus kann ein Testen sowie eine Sortierung der Bauelemente 100 im Folienverbund sowie ein anschließendes Taping erfolgen.
  • In den nachfolgenden Figuren sind weitere Ausführungsbeispiele für Licht emittierende Bauelemente 100 gezeigt, die Modifikationen und Weiterentwicklungen des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels sind und die mit dem in Verbindung mit den 2A bis 2G beschriebenen Verfahren hergestellt werden können. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, bei dem das optische Element 4 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 in lateraler Richtung schmäler ist. Aufgrund des vorab beschriebenen Herstellungsverfahrens werden dadurch die durch das zweite reflektierende Material 5 gebildeten Seitenwände lateral neben dem optischen Element 4 dicker, bevorzugt wie im Fall des ersten reflektierenden Materials 2 mit einer Dicke von größer oder gleich 200 µm, so dass es möglich sein kann, dass der Anteil an Streulicht, der lateral aus dem zweiten reflektierenden Material 5 austritt, weiter reduziert wird. Weiterhin können sich dadurch eine verbesserte Abstrahlung von Licht in Vorwärtsrichtung und/oder eine verbesserte Stabilität ergeben.
  • Wie in 4 gezeigt ist, kann das Folienelement 3 unterschiedlich ausgebildete Bereiche, insbesondere in Form von unterschiedlich ausgebildeten Teilschichten, aufweisen. Rein beispielhaft sind zwei Teilschichten 34, 35 gezeigt, von denen die dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 zugewandte Teilschicht 34 einen Wellenlängenkonversionsstoff aufweist, während die dem optischen Element 4 zugewandte Teilschicht 35 frei von Wellenlängenkonversionsstoffen und damit klar durchscheinend ausgebildet ist. Die Teilschichten 34, 35 können integrale Bestandteile des Folienelements 3 sein. Alternativ hierzu kann das Folienelement 3 durch ein Laminat aus laminierten, durch die Teilschichten 34, 35 gebildeten Folienelementen gebildet sein. Da es möglich sein kann, dass durch den Zusatz von Wellenlängenkonversionsstoffen die Klebrigkeit der Folie abnehmen kann, kann durch eine Teilschicht, die frei von Wellenlängenkonversionsstoffen ist, eine Oberfläche mit einer erhöhten Haftfähigkeit ermöglicht werden.
  • Im in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das optische Element 4 in den Seitenflächen 43 jeweils eine Stufe 44 auf, die mit dem zweiten reflektierenden Material 5 überdeckt ist. Die Stufe 44 kann dadurch als Verankerungselement wirken, durch das die Befestigung des optischen Elements 4 verbessert werden kann.
  • Um die Bildung eines abgeschlossenen Mikroklimas im Spalt 6 zu vermeiden, kann das optische Element 4 einen Kanal 7 aufweisen, der den Spalt 6 mit der Umgebung des Licht emittierenden Bauelements 100, also mit der das Licht emittierende Bauelement 100 umgebenden Atmosphäre, verbindet, so dass ein Gas- und Druckaustausch zwischen der Umgebung und dem Spalt stattfinden kann. Wie in 6 gezeigt ist, kann der Kanal beispielsweise in die Oberseite 42 und damit in den Bereich der Linsenstruktur des optischen Elements 4 münden. Alternativ hierzu kann der Kanal 7 auch in eine Seitenfläche 43 münden, wie in den 7 und 8 gezeigt ist. Die durch den Kanal 7 in der Seitenfläche 43 gebildete Öffnung ist frei von zweiten reflektierenden Material, so dass dieses ebenfalls eine entsprechende Öffnung aufweisen kann oder, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, unterhalb der durch den Kanal 7 gebildeten Öffnung endet. Um die Höhe des zweiten reflektierenden Materials 5 besser kontrollieren zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn das optische Element 4 in den Seitenflächen 43 eine als Stoppstruktur 45 ausgebildete Stufe aufweist, durch die maximale Höhe des zweiten reflektierenden Materials 5 definiert werden kann.
  • Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Licht emittierender Halbleiterchip
    2
    erster reflektierendes Material
    3
    Folienelement
    4
    optisches Element
    5
    zweites reflektierendes Material
    6
    Spalt
    7
    Kanal
    10
    Lichtauskoppelfläche
    11
    Halbleiterkörper
    12
    Kontakt
    13
    Seitenfläche
    23
    Seitenfläche
    30
    Folie
    31
    Unterseite
    32
    Oberseite
    33
    Seitenfläche
    34
    Teilfolie
    35
    Teilfolie
    41
    Unterseite
    42
    Oberseite
    43
    Seitenfläche
    44
    Stufe
    45
    Stoppstruktur
    53
    Seitenfläche
    90
    Träger
    91
    Klebefolie
    100
    Licht emittierendes Bauelement

Claims (18)

  1. Licht emittierendes Bauelement (100), aufweisend - einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einer Lichtauskoppelfläche (10), der lateral von einem ersten reflektierenden Material (2) formschlüssig umgeben ist, - ein Folienelement (3) auf der Lichtauskoppelfläche (10) und - ein optisches Element (4) auf dem Folienelement (3), das lateral von einem zweiten reflektierenden Material (5) formschlüssig umgeben ist, wobei zumindest in einem Teilbereich ein gasgefüllter Spalt (6) zwischen dem Folienelement (3) und dem optischen Element (4) vorhanden ist.
  2. Licht emittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Folienelement (3) eine dem Halbleiterchip (1) abgewandte Oberseite (32) und das optische Element (4) eine dem Halbleiterchip (1) zugewandte Unterseite (41) aufweist und wobei die Oberseite (32) des Folienelements (3) und die Unterseite (41) des optischen Elements (4) unter Bildung des Spalts (6) zumindest teilweise voneinander beabstandet sind.
  3. Licht emittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das optische Element (4) in der Unterseite (41) eine von einem Rand umschlossene Vertiefung aufweist.
  4. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) ein Linsenelement ist.
  5. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste und zweite reflektierende Material (2, 5) gleich sind.
  6. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) einen Kanal (7) aufweist, der den Spalt (6) mit einer das Licht emittierende Bauelement (100) umgebenden Atmosphäre verbindet.
  7. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spalt (6) luftgefüllt ist.
  8. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Licht emittierende Halbleiterchip (1) als Flip-Chip ausgebildet ist und auf einer der Lichtauskoppelfläche (10) gegenüberliegenden Rückseite elektrisch kontaktierbar ist.
  9. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Licht emittierende Bauelement (100) lateral begrenzende Seitenflächen aufweist, die Seitenflächen (23, 33, 53) des ersten reflektierenden Materials (2), des Folienelements (3) und des zweiten reflektierenden Materials (5) aufweist.
  10. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Folienelement (3) einen Wellenlängenkonversionsstoff enthält.
  11. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Folienelement (3) transparent für das vom Licht emittierenden Halbleiterchip (100) im Betrieb erzeugte Licht ist.
  12. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) zumindest eine Seitenfläche (43) mit einer Stufe (44) oder einer Stoppstruktur (45) aufweist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit den Schritten: - Bereitstellung einer Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips (1) auf einem temporären Träger (90) derart, dass die Lichtauskoppelflächen (10) der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) dem temporären Träger (90) abgewandt sind, - laterales Umhüllen der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) mit dem ersten reflektierenden Material (2), so dass das erste reflektierende Material (2) jeden der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) lateral formschlüssig umgibt, - Aufbringen einer zusammenhängenden Folie (30) auf den Lichtauskoppelflächen (10) der Licht emittierenden Halbleiterchips (1), - Anordnen einer Mehrzahl von optischen Elementen (4) auf der Folie (30), - laterales Umhüllen der optischen Elemente (4) mit dem zweiten reflektierenden Material (5), so dass das zweite reflektierende Material (5) jedes der optischen Elemente (4) lateral formschlüssig umgibt, - Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials (2, 5) zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente (100).
  14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die zusammenhängende Folie (30) nach dem Aufbringen die Mehrzahl der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) und das erste reflektierende Material (2) bedeckt.
  15. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem beim Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials (2, 5) auch die zusammenhängende Folie (30) zur Bildung einer Mehrzahl von Folienelementen (3) durchtrennt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Folie (30) beim Aufbringen der optischen Elemente (4) klebrig ist.
  17. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Folie (30) beim Aufbringen der optischen Elemente (4) nicht vollständig ausgehärtet ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das Durchtrennen in einem gemeinsamen Sägeschritt erfolgt.
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