DE102018106465B4 - Optoelektronisches Bauteil - Google Patents

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Abstract

Optoelektronisches Bauteil (100), umfassend:- einen optoelektronischen Halbleiterchip (1), der im bestimmungsgemäßen Betrieb Primärstrahlung erzeugt, die über eine Emissionsseite (10) des Halbleiterchips (1) aus dem Halbleiterchip (1) ausgekoppelt wird;- ein erstes Konversionselement (21) auf der Emissionsseite (10); wobei- das erste Konversionselement (21) ein erstes Matrixmaterial (211) und erste Leuchtstoffpartikel (210) in Form von Quantenpunkten umfasst,- die ersten Leuchtstoffpartikel (210) in dem ersten Matrixmaterial (211) verteilt und eingebettet sind,- das erste Matrixmaterial (211) durch ein Polysiloxan gebildet ist, bei dem der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff kleiner als der Atomprozent-Anteil von Sauerstoff ist.

Description

  • Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil mit einer langen Lebensdauer anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Druckschrift DE 10 2012 104 363 A1 beschreibt ein optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung. Die Druckschrift DE 60 2004 006 610 T2 beschreibt eine FET-Anordnung und eine Methode zur Herstellung einer FET-Anordnung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb Primärstrahlung erzeugt, die über eine Emissionsseite des Halbleiterchips aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt wird.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung. Die Halbleiterschichtenfolge basiert zum Beispiel auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamP, oder um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn1-n-mGamAs oder AlnIn1-n-mGamAsP, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und m + n ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN oder InGaN.
  • Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantentopfstruktur und kann zum Beispiel im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV-Bereich erzeugen. Bevorzugt umfasst der Halbleiterchip eine, insbesondere genau eine, zusammenhängende, insbesondere einfach zusammenhängende, aktive Schicht. Alternativ kann die aktive Schicht auch segmentiert sein.
  • Ein Halbleiterchip entsteht durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Insbesondere weisen Seitenflächen eines Halbleiterchips Spuren aus dem Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf. Ein Halbleiterchip umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich der im Waferverbund gewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet. Die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips, gemessen parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, ist beispielsweise höchstens 1 % oder höchstens 5 % größer als die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht oder der Halbleiterschichtenfolge. Der Halbleiterchip umfasst beispielsweise noch das Aufwachsubstrat, auf dem die gesamte Halbleiterschichtenfolge gewachsen ist.
  • Der Halbleiterchip kann ein so genannter Volumenemitter, insbesondere ein Flip-Chip, sein. In diesem Fall umfasst der Halbleiterchip bevorzugt noch das Aufwachsubstrat, das beispielsweise aus Saphir gebildet ist. Alternativ kann der Halbleiterchip auch ein Oberflächenemitter, insbesondere ein so genannter Dünnfilm-Chip sein. In diesem Fall ist das Aufwachsubstrat beispielsweise abgelöst.
  • Bei der Emissionsseite des Halbleiterchips handelt es sich bevorzugt um eine Hauptseite des Halbleiterchips, also um eine Seite mit der größten lateralen Ausdehnung. Die Emissionsseite verläuft bevorzugt parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips. Über die Emissionsseite werden im Betrieb beispielsweise zumindest 50 % oder zumindest 75 % der aus dem Halbleiterchip ausgekoppelten Primärstrahlung ausgekoppelt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil ein erstes Konversionselement auf der Emissionsseite. Das erste Konversionselement überdeckt die Emissionsseite teilweise oder vollständig. Das erste Konversionselement kann zusammenhängend, insbesondere einfach zusammenhängend ausgebildet sein. Beispielsweise ist das erste Konversionselement auf den Halbleiterchip aufgesprüht. Eine maximale Dicke des ersten Konversionselements, gemessen senkrecht zur Emissionsseite, beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 10 µm und 100 µm. Die minimale Dicke des ersten Konversionselements beträgt beispielsweise zumindest 5 µm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das erste Konversionselement ein erstes Matrixmaterial und erste Leuchtstoffpartikel in Form von Quantenpunkten. Die Quantenpunkte umfassen oder bestehen beispielsweise aus einem Halbleitermaterial. Ein geometrischer Äquivalentdurchmesser der Quantenpunkte beträgt beispielsweise höchstens 50 nm oder höchstens 20 nm oder höchstens 10 nm oder höchstens 5 nm. Bevorzugt beträgt der Äquivalentdurchmesser zumindest 2 nm. Insbesondere werden alle Leuchtstoffpartikel in dem ersten Konversionselement mit einem solchen maximalen Äquivalentdurchmesser als erste Leuchtstoffpartikel beziehungsweise als Quantenpunkte bezeichnet.
  • Üblicherweise weichen die geometrischen Formen von Partikeln eines Leuchtstoffs von einer sphärischen Form ab. Zum Beispiel haben die Partikel eine unregelmäßige Oberfläche und/oder sind länglich oder kantig ausgebildet. Den geometrischen Äquivalentdurchmesser erhält man durch Bestimmung des Durchmessers einer Kugel oder eines Kreises gleicher geometrischer Eigenschaft wie das Partikel. Beispielsweise weist das Partikel eine Oberfläche oder ein Volumen oder eine Projektionsfläche auf. Diese Oberfläche oder dieses Volumen oder diese Projektionsfläche setzt man gleich der Oberfläche oder dem Volumen oder der Projektionsfläche einer Kugel. Der Durchmesser dieser Kugel ist der geometrische Äquivalentdurchmesser.
  • Die Quantenpunkte können eine Verkapselung aufweisen, die den eigentlichen Leuchtstoff, zum Beispiel das Halbleitermaterial, vollständig umgibt. Die Verkapselung kann zum Beispiel Glas oder Tetraethylorthosilicat (TEOS) oder Vinyltriethoxysilan (VTES) umfassen oder daraus bestehen.
  • Die ersten Leuchtstoffpartikel sind dazu eingerichtet, im Betrieb die Primärstrahlung und/oder eine andere in dem Bauteil erzeugte Strahlung teilweise oder vollständig in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs zu konvertieren.
  • Die ersten Leuchtstoffpartikel können alle aus einem einzigen Leuchtstoff bestehen. Alternativ können die ersten Leuchtstoffpartikel aber auch eine Mischung aus Leuchtstoffpartikeln unterschiedlicher Leuchtstoffe sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die ersten Leuchtstoffpartikel in dem ersten Matrixmaterial verteilt und eingebettet. Im Rahmen der Herstellungstoleranz sind die ersten Leuchtstoffpartikel bevorzugt homogen in dem Matrixmaterial verteilt. Die ersten Leuchtstoffpartikel können aber auch in dem ersten Matrixmaterial sedimentiert sein, so dass eine Konzentration der ersten Leuchtstoffpartikel in Richtung hin zur Emissionsseite zunimmt. Das erste Matrixmaterial umgibt vorzugsweise zumindest einige der ersten Leuchtstoffpartikel, zum Beispiel zumindest 50 % der ersten Leuchtstoffpartikel, vollständig. Das erste Matrixmaterial dient bevorzugt zum Schutz der ersten Leuchtstoffpartikel.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Matrixmaterial durch ein Polysiloxan gebildet, bei dem der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff kleiner als der Atomprozent-Anteil von Sauerstoff ist. Das Matrixmaterial besteht also aus diesem Polysiloxan. Beispielsweise ist der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff in dem Polysiloxan höchstens 80 % oder höchstens 50 % oder höchstens 30 % oder höchstens 10 % des Atomprozent-Anteils von Sauerstoff. Mit anderen Worten ist als Polysiloxan für das erste Matrixmaterial ein Polysiloxan mit einem solchen Vernetzungsgrad gewählt, dass der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff kleiner als der Atomprozent-Anteil von Sauerstoff ist. Beispielsweise ist in dem Polysiloxan im Mittel jedes Siliziumatom an zumindest 2,5 oder an zumindest drei Sauerstoffatome über eine kovalente Bindung gebunden. Anders ausgedrückt sind ein Großteil, also zumindest 50 % oder zumindest 75 % oder zumindest 90 %, der Siloxaneinheiten RnSiO(4-n)/2 in dem Polysiloxan tri- oder tetrafunktionell mit n = 3 oder n = 4, wobei R ein organischer Rest ist.
  • Das Polysiloxan des ersten Matrixmaterials kann zum Beispiel aus Polysilazan hergestellt werden, beispielsweise durch Hydrolyse und/oder Oxidation. Mögliche Reaktionsabläufe könnten dabei sein: R3Si-NH-SiR3 + H2O → R3Si-O-SiR3 + NH3 R3Si-H + H-SiR3 + O2 → R3Si-O-SiR3 + H2O
  • Auch die Herstellung aus weniger vernetztem Polysiloxan mittels Hydrolyse und/oder Kondensation ist denkbar. Dabei kann zum Beispiel Ti(IV)(OBu)4 als Katalysator und/oder Reaktand zugegeben werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb Primärstrahlung erzeugt, die über eine Emissionsseite des Halbleiterchips aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt wird. Das optoelektronische Bauteil umfasst weiter ein erstes Konversionselement auf der Emissionsseite. Das erste Konversionselement umfasst ein erstes Matrixmaterial und erste Leuchtstoffpartikel in Form von Quantenpunkten. Die ersten Leuchtstoffpartikel sind in dem ersten Matrixmaterial verteilt und eingebettet. Das erste Matrixmaterial ist durch ein Polysiloxan gebildet, bei dem der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff kleiner als der Atomprozent-Anteil von Sauerstoff ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zu Grunde, dass die Verwendung von Quantenpunkten bei LEDs, insbesondere bei LEDs im Automobilbereich oder in Blitzlichtern für Kameras, bisher nur bedingt möglich ist. Die Quantenpunkte sind besonders hydrolyse- und temperaturempfindlich. Um die Quantenpunkte zu schützen, werden sie üblicherweise in Silikon eingebettet. Allerdings weist Silikon eine verhältnismäßig hohe Permeabilität auf, wodurch es früher oder später zur Hydrolyse kommt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass Polysiloxan mit einem geringen Kohlenstoffanteil, insbesondere einem geringeren Kohlenstoffanteil als üblicherweise verwendetes Silikon, eine geringere Permeabilität als Silikon aufweisen. Dies liegt insbesondere an dem höheren Vernetzungsgrad eines solchen Polysiloxans verglichen mit Silikon. Vor allem weist ein solches Polysiloxan weniger einfache, leicht aufzubrechende C-C Bindungen auf als Silikon.
  • Ein weiterer Vorteil von einem solchen Polysiloxan ist, dass dessen Wärmeleitfähigkeit gegenüber üblicherweise verwendeten Silikonen größer ist, wodurch bei der Konversion entstehende Wärme besser abtransportiert werden kann.
  • Insgesamt werden also durch ein solches Polysiloxan die Quantenpunkte besser geschützt als von üblicherweise verwendeten Silikonen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Siliziumanteil in dem ersten Matrixmaterial zwischen einschließlich 20 und 40 Atomprozent, bevorzugt zwischen einschließlich 24 und 37 Atomprozent.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Kohlenstoffanteil in dem ersten Matrixmaterial höchstens 10 Atomprozent oder höchstens 5 Atomprozent oder höchstens 3 Atomprozent.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Sauerstoffanteil in dem ersten Matrixmaterial zwischen einschließlich 30 und 70 Atomprozent.
  • Die soeben gemachten Atomprozent-Angaben sind dabei so normiert, dass Kohlenstoff, Silizium und Sauerstoff in der Summe 100 Atomprozent ergeben. Der Anteil von Wasserstoff wird also nicht berücksichtigt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Massenanteil des ersten Matrixmaterials in dem ersten Konversionselement zumindest 20 % oder zumindest 30 % oder zumindest 40 %.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Massenanteil an ersten Leuchtstoffpartikeln in dem ersten Konversionselement zumindest 1 % oder zumindest 2 % oder zumindest 3 %. Alternativ oder zusätzlich kann der Massenanteil kleiner 10 % oder kleiner 8 % sein. Bevorzugt liegt der Massenanteil zwischen einschließlich 2,5 % und 6,3%.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil zweite Leuchtstoffpartikel mit einem geometrischen Äquivalentdurchmesser von zumindest 100 nm oder zumindest 500 nm oder zumindest 1 µm. Insbesondere werden alle Leuchtstoffpartikel mit zumindest einem solchen geometrischen Äquivalentdurchmesser als zweite Leuchtstoffpartikel bezeichnet.
  • Die zweiten Leuchtstoffpartikel sind dazu eingerichtet, im Betrieb die Primärstrahlung und/oder eine andere in dem Bauteil erzeugte Strahlung teilweise oder vollständig zu konvertieren.
  • Die zweiten Leuchtstoffpartikel können ein anderes Emissionsspektrum als die ersten Leuchtstoffpartikel aufweisen. Beispielsweise sind die ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in Licht unterschiedlicher Spektralbereiche zu konvertieren.
  • Die zweiten Leuchtstoffpartikel können alle aus einem einzigen Leuchtstoff bestehen. Alternativ können die zweiten Leuchtstoffpartikel aber auch eine Mischung aus Leuchtstoffpartikeln unterschiedlicher Leuchtstoffe sein. Der oder die Leuchtstoffe der zweiten Leuchtstoffpartikel unterscheiden sich bevorzugt von dem oder den Leuchtstoffen der ersten Leuchtstoffpartikel. Die zweiten Leuchtstoffpartikel umfassen beispielsweise ein Granat oder ein Nitrid oder einen organischen Leuchtstoff oder bestehen daraus.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten Leuchtstoffpartikel in dem ersten Matrixmaterial des ersten Konversionselements verteilt, insbesondere homogen verteilt, und eingebettet. Das heißt, das erste Konversionselement umfasst sowohl die ersten als auch die zweiten Leuchtstoffpartikel. Ein Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel in dem ersten Konversionselement beträgt dann zum Beispiel zumindest 20 % oder zumindest 30 % oder zumindest 40 %.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil ein zweites Konversionselement. Das zweite Konversionselement kann unabhängig von dem ersten Konversionselement auf den Halbleiterchip aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, sein. Es kann zwischen dem ersten Konversionselement und dem zweiten Konversionselemente eine Grenzfläche ausgebildet sein.
  • Das zweite Konversionselement kann die Emissionsseite teilweise oder vollständig bedecken. Eine maximale Dicke des zweiten Konversionselements, gemessen senkrecht zur Emissionsseite, beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 10 µm und 100 µm. Die minimale Dicke des zweiten Konversionselements beträgt beispielsweise zumindest 5 µm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das zweite Konversionselement ein zweites Matrixmaterial. Das zweite Matrixmaterial ist bevorzugt von dem ersten Matrixmaterial verschieden. Ein Massenanteil des zweiten Matrixmaterials in dem zweiten Konversionselement beträgt beispielsweise zumindest 20 % oder zumindest 30 % oder zumindest 40 %.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten Leuchtstoffpartikel in dem zweiten Matrixmaterial verteilt, insbesondere homogen verteilt, und eingebettet. Beispielsweise ist in diesem Fall das erste Konversionselement im Rahmen der Herstellungstoleranz frei von den zweiten Leuchtstoffpartikeln. Das zweite Konversionselement kann im Rahmen der Herstellungstoleranz frei von den ersten Leuchtstoffpartikeln sein. Ein Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel in dem zweiten Konversionselement beträgt zum Beispiel zumindest 20 % oder zumindest 30 % oder zumindest 40 %.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das zweite Matrixmaterial aus einem Silikon gebildet, dessen Atomprozent-Anteil an Kohlenstoff größer als in dem ersten Matrixmaterial ist. Zum Beispiel ist in dem zweiten Matrixmaterial der Atomprozent-Anteil an Kohlenstoff größer als der Atomprozent-Anteil an Sauerstoff. Beispielsweise beträgt der Atomprozent-Anteil an Sauerstoff höchstens 80 % des Atomprozent-Anteils an Kohlenstoff. Bei dem zweiten Matrixmaterial ist insbesondere ein Großteil der Siloxaneinheiten RnSiO(4-n)/2 mono- oder difunktionell mit n = 1 oder n = 2.
  • Bevorzugt ist das erste Matrixmaterial ein Polysiloxan mit einem höheren Sauerstoffanteil und einem geringeren Kohlenstoffanteil als das zweite Matrixmaterial.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdecken das erste Konversionselement und das zweite Konversionselement die Emissionsseite zumindest teilweise, wobei das erste Konversionselement zwischen der Emissionsseite und dem zweiten Konversionselement angeordnet ist.
  • In diesem Fall sind die Quantenpunkte des ersten Konversionselements nahe am Halbleiterchip, so dass die durch Konversion entstehende Wärme effizient von den Quantenpunkten weg transportiert werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdecken das erste Konversionselement und das zweite Konversionselement die Emissionsseite zumindest teilweise, wobei das zweite Konversionselement zwischen der Emissionsseite und dem ersten Konversionselement angeordnet ist.
  • In diesem Fall sind die Quantenpunkte weniger oder gar keiner Primärstrahlung des Halbleiterchips ausgesetzt. Zum Beispiel konvertiert das zweite Konversionselement die Primärstrahlung teilweise oder vollständig, so dass die ersten Leuchtstoffpartikel nur noch die konvertierte Strahlung oder nur einen kleinen Anteil an Primärstrahlung konvertieren müssen. Insbesondere wenn es sich bei der Primärstrahlung um blaues Licht oder UV-Licht handelt, kann eine unmittelbare Bestrahlung der Quantenpunkte mit dieser Primärstrahlung zur Degradation der Quantenpunkte führen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die ersten Leuchtstoffpartikel eines der folgenden Materialien oder bestehen daraus: CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, InP. Diese Materialien können den Leuchtstoff der Quantenpunkte bilden.
  • Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
    • 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauteils in Querschnittsansicht.
  • In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 100 in Querschnittsansicht dargestellt. Das optoelektronische Bauteil 100 umfasst einen Träger 3, zum Beispiel einen Keramikträger oder einen Metallträger. Auf dem Träger 3 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 1 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 ist beispielsweise mit dem Träger 3 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise über einen Kontaktdraht (nicht dargestellt). Lateral, in Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips 1 oder des Trägers 3, ist der Halbleiterchip 1 mit einem reflektierenden Material 4 umgeben. Bei dem reflektierenden Material 4 handelt es sich beispielsweise um ein Silikon mit darin eingebetteten TiO2-Partikeln oder um ein mit TiO2 oder SiO2 gefülltes Thermoplast, wie PPA oder PCT.
  • Der Halbleiterchip 1 ist beispielsweise ein GaN-basierter Halbleiterchip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung im blauen Spektralbereich und/oder im UV-Bereich emittiert. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip 1 im Betrieb zumindest 50 % der aus dem Halbleiterchip 1 ausgekoppelten Strahlung über eine dem Träger 3 gegenüberliegende Emissionsseite 10. Der reflektierende Verguss 4 lateral um den Halbleiterchip 1 reduziert den Anteil an Strahlung, der seitlich aus dem Bauteil 100 austritt.
  • Auf den Halbleiterchip 1 ist ein erstes Konversionselement 21 aufgebracht. Das erste Konversionselement 21 kann beispielsweise über Sprühen oder Dispensen oder Jetten aufgebracht sein. Das erste Konversionselement 21 umfasst ein erstes Matrixmaterial 211, in dem erste Leuchtstoffpartikel 210 eingebettet und verteilt sind. Bei den ersten Leuchtstoffpartikeln 210 handelt es sich um Quantenpunkte, beispielsweise aus einem Halbleitermaterial. Bei dem ersten Matrixmaterial 211 handelt es sich um ein Polysiloxan, bei dem der Atomprozent-Anteil an Sauerstoff größer ist als der Atomprozent-Anteil an Kohlenstoff. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Matrixmaterial um ein stark vernetztes Polysiloxan, bei dem ein Großteil der Siloxan-Einheiten tri- oder tetrafunktionell ist. Durch das stark vernetzte Polysiloxan sind die Quantenpunkte besser vor eindringender Feuchtigkeit als in üblichen Silikonen geschützt. Vorliegend machen die ersten Leuchtstoffpartikel 210 und das erste Matrixmaterial 211 beispielsweise zumindest 80 % der Masse des ersten Konversionselements 21 aus.
  • Auf das erste Konversionselement 21 ist ein zweites Konversionselement 22 aufgebracht. Das zweite Konversionselement 22 umfasst ein zweites Matrixmaterial 221 mit darin verteilten und eingebetteten zweiten Leuchtstoffpartikeln 220. Bei den zweiten Leuchtstoffpartikeln 220 handelt es sich beispielsweise um Granat- oder Nitrid-basierte Leuchtstoffpartikel. Ein geometrischer Äquivalentdurchmesser jedes zweiten Leuchtstoffpartikels 220 beträgt beispielsweise zumindest 100 nm.
  • Bei dem zweiten Matrixmaterial 221 handelt es sich um ein Silikon, bei dem der Atomprozent-Anteil an Kohlenstoff größer ist als der an Sauerstoff. Insbesondere ist der Großteil der Siloxan-Einheiten in dem Silikon mono- oder difunktionell. Das zweite Matrixmaterial ist insbesondere ein weniger stark vernetztes Polysiloxan als das erste Matrixmaterial.
  • Durch den in der 1 gezeigten Aufbau sind die ersten Leuchtstoffpartikel 210 nahe am Halbleiterchip 1 angeordnet, wodurch die bei der Konversion entstehende Wärme schnell von den ersten Leuchtstoffpartikeln 210 abtransportiert werden kann.
  • Die ersten Leuchtstoffpartikel 210 sind beispielsweise dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in grünes und/oder gelbes Licht zu konvertieren. Die zweiten Leuchtstoffpartikel 220 sind beispielsweise dazu eingerichtet, die Primärstrahlung und/oder die von den ersten Leuchtstoffpartikeln 210 emittierte Strahlung in rotes und/oder oranges Licht zu konvertieren.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 ist die Reihenfolge der Konversionselemente 21, 22 umgedreht. Das zweite Konversionselement 22 mit dem zweiten Matrixmaterial 221 und den darin eingebrachten zweiten Leuchtstoffpartikeln 220 ist zwischen dem ersten Konversionselement 21 und dem Halbleiterchip 1 angeordnet. Beispielsweise sind die zweiten Leuchtstoffpartikel 220 dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in grünes und/oder gelbes Licht zu konvertieren. Die ersten Leuchtstoffpartikel 210 des ersten Konversionselements 21 sind beispielsweise dazu eingerichtet, die Primärstrahlung und/oder die von den zweiten Leuchtstoffpartikeln 220 emittierte Strahlung in rotes und/oder oranges Licht zu konvertieren.
  • Bei der 2 sind die Quantenpunkte 210 zwar weiter weg vom Halbleiterchip 1 angeordnet, aufgrund des vorgeordneten zweiten Konversionselements 22 trifft dafür aber weniger Primärstrahlung auf die Quantenpunkte 210, was sich ebenfalls positiv auf deren Lebensdauer auswirkt.
  • In der 3 ist auf den Halbleiterchip 1 nur ein erstes Konversionselement 21 aufgebracht. Die ersten Leuchtstoffpartikel 210 und die zweiten Leuchtstoffpartikel 220 sind beide in dem ersten Matrixmaterial 211 des ersten Konversionselements 21 verteilt, beispielsweise homogen verteilt.

Claims (10)

  1. Optoelektronisches Bauteil (100), umfassend: - einen optoelektronischen Halbleiterchip (1), der im bestimmungsgemäßen Betrieb Primärstrahlung erzeugt, die über eine Emissionsseite (10) des Halbleiterchips (1) aus dem Halbleiterchip (1) ausgekoppelt wird; - ein erstes Konversionselement (21) auf der Emissionsseite (10); wobei - das erste Konversionselement (21) ein erstes Matrixmaterial (211) und erste Leuchtstoffpartikel (210) in Form von Quantenpunkten umfasst, - die ersten Leuchtstoffpartikel (210) in dem ersten Matrixmaterial (211) verteilt und eingebettet sind, - das erste Matrixmaterial (211) durch ein Polysiloxan gebildet ist, bei dem der Atomprozent-Anteil von Kohlenstoff kleiner als der Atomprozent-Anteil von Sauerstoff ist.
  2. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei - ein Silizium-Anteil in dem ersten Matrixmaterial (211) zwischen einschließlich 20 und 40 Atomprozent beträgt, - der Kohlenstoff-Anteil in dem ersten Matrixmaterial (211) höchstens 10 Atomprozent beträgt, - der Sauerstoff-Anteil in dem ersten Matrixmaterial (211) zwischen einschließlich 30 und 70 Atomprozent beträgt, - die Atomprozent-Angaben dabei so normiert sind, dass Kohlenstoff, Silizium und Sauerstoff in der Summe 100 Atomprozent ergeben.
  3. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Massenanteil des ersten Matrixmaterials (211) in dem ersten Konversionselement (21) zumindest 20 % beträgt.
  4. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Massenanteil an ersten Leuchtstoffpartikeln (210) in dem ersten Konversionselement (21) zumindest 20 % beträgt.
  5. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend zweite Leuchtstoffpartikel (220) mit einem geometrischen Äquivalentdurchmesser von zumindest 100 nm.
  6. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 5, wobei die zweiten Leuchtstoffpartikel (220) in dem ersten Matrixmaterial (211) des ersten Konversionselements (21) verteilt und eingebettet sind.
  7. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 5, weiter umfassend ein zweites Konversionselement (22), wobei - das zweite Konversionselement (22) ein zweites Matrixmaterial (221) umfasst, - die zweiten Leuchtstoffpartikel (220) in dem zweiten Matrixmaterial (211) verteilt und eingebettet sind, - das zweite Matrixmaterial (221) aus einem Silikon gebildet ist, dessen Atomprozent-Anteil an Kohlenstoff größer ist als in dem ersten Matrixmaterial (211).
  8. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 7, wobei das erste Konversionselement (21) und das zweite Konversionselement (22) die Emissionsseite (10) zumindest teilweise überdecken, wobei das erste Konversionselement (21) zwischen der Emissionsseite (10) und dem zweiten Konversionselement (22) angeordnet ist.
  9. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 7, wobei das erste Konversionselement (21) und das zweite Konversionselement (22) die Emissionsseite (10) zumindest teilweise überdecken, wobei das zweite Konversionselement (22) zwischen der Emissionsseite (10) und dem ersten Konversionselement (21) angeordnet ist.
  10. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Leuchtstoffpartikel (210) eines der folgenden Materialien umfassen oder daraus bestehen: CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, InP.
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