DE102019104967A1

DE102019104967A1 - RADIATION-EMITTING COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A RADIATION-EMITTING COMPONENT

Info

Publication number: DE102019104967A1
Application number: DE102019104967.9A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Streitel; Kathy Schmidtke
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Bauelement mit den folgenden Merkmalen angegeben:
- einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1), und
- einer Fügeschicht (3), die den strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) mit einem Träger (4) mechanisch stabil verbindet, wobei
- die Fügeschicht (3) ein Matrixmaterial aufweist, in das eine Vielzahl an ersten Partikeln (6) eingebracht ist,
- die ersten Partikel (6) einen ersten Durchmesser (d₁) und einen zweiten Durchmesser (d₂) aufweisen, die aufeinander senkrecht stehen,
- der erste Durchmesser (d₁) größer ist als der zweite Durchmesser (d₂), und
- die ersten Partikel entlang des zweiten Durchmessers (d₂) eine größere thermische Leitfähigkeit aufweisen als entlang des ersten Durchmessers (d₁).
Außerdem wird ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben.

A radiation-emitting component is specified with the following characteristics:
- A radiation-emitting semiconductor chip (1), and
- A joining layer (3) which connects the radiation-emitting semiconductor chip (1) to a carrier (4) in a mechanically stable manner, wherein
- the bonding layer (3) has a matrix material into which a large number of first particles (6) are introduced,
- the first particles (6) have a first diameter (d ₁ ) and a second diameter (d ₂ ) which are perpendicular to one another,
- the first diameter (d ₁ ) is greater than the second diameter (d ₂ ), and
- the first particles along the second diameter (d ₂ ) have a greater thermal conductivity than along the first diameter (d ₁ ).
A method for its production is also given.

Description

Es werden ein strahlungsemittierendes Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben.A radiation-emitting component and a method for its production are specified.

Es soll ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einem verbesserten Wärmemanagement angegeben werden. Außerdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements mit verbessertem Wärmemanagement angegeben werden.A radiation-emitting component with improved thermal management is to be specified. In addition, a simple method for producing a radiation-emitting component with improved thermal management is to be specified.

Diese Aufgaben werden durch ein strahlungsemittierendes Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 16 gelöst.These objects are achieved by a radiation-emitting component with the features of patent claim 1 and by a method with the steps of patent claim 16.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Bauelements und des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and developments of the radiation-emitting component and of the method for producing a radiation-emitting component are specified in the dependent claims.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip sendet bevorzugt elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer Strahlungsaustrittsfläche aus. Beispielsweise emittiert der strahlungsemittierende Halbleiterchip ultraviolettes, blaues, grünes oder rotes Licht.According to one embodiment, the radiation-emitting component comprises a radiation-emitting semiconductor chip. The radiation-emitting semiconductor chip preferably emits electromagnetic radiation of a first wavelength range from a radiation exit area. For example, the radiation-emitting semiconductor chip emits ultraviolet, blue, green or red light.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Bauelement eine Fügeschicht. Bevorzugt verbindet die Fügeschicht den strahlungsemittierenden Halbleiterchip mechanisch stabil mit einem Träger. Besonders bevorzugt verbindet die Fügeschicht den strahlungsemittierenden Halbleiterchip stoffschlüssig mit dem Träger. Bevorzugt steht die Fügeschicht vollflächig in direktem Kontakt mit einer Montagefläche des Halbleiterchips, die zur Montage des Halbleiterchips auf den Träger vorgesehen ist.According to a further embodiment, the radiation-emitting component comprises a joining layer. The joining layer preferably connects the radiation-emitting semiconductor chip to a carrier in a mechanically stable manner. The joining layer particularly preferably connects the radiation-emitting semiconductor chip to the carrier in a materially bonded manner. The joining layer is preferably in direct contact over the entire surface with a mounting surface of the semiconductor chip which is provided for mounting the semiconductor chip on the carrier.

Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements handelt es sich bei dem Träger um einen Leiterrahmen. Der Leiterrahmen weist bevorzugt eine Oberfläche auf, die zumindest teilweise durch eine metallische Schicht gebildet ist. Die metallische Schicht weist bevorzugt Silber, Gold, Legierungen mit Silber oder Legierungen mit Gold auf oder besteht aus einem dieser Materialien. Die hier beschriebene Fügeschicht ist insbesondere dazu geeignet, eine besonders gute Haftung zwischen der Montagefläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und einer silberhaltigen oder goldhaltigen Oberfläche zu vermitteln, auch bei einer vergleichsweise geringen Dicke der Fügeschicht.According to one embodiment of the radiation-emitting component, the carrier is a lead frame. The lead frame preferably has a surface that is at least partially formed by a metallic layer. The metallic layer preferably has silver, gold, alloys with silver or alloys with gold or consists of one of these materials. The joining layer described here is particularly suitable for imparting particularly good adhesion between the mounting surface of the radiation-emitting semiconductor chip and a silver-containing or gold-containing surface, even with a comparatively small thickness of the joining layer.

Ein Kernelement des Leiterrahmens, auf den die Beschichtung aufgebracht ist, kann beispielsweise aus Kupfer gebildet sein oder Kupfer aufweisen. Es ist möglich, dass der Leiterrahmen von einem Gehäusekörper umspritzt ist. In diesem Fall bildet der Leiterrahmen einen Teil eines Gehäuses.A core element of the lead frame to which the coating is applied can be formed from copper or can comprise copper. It is possible that the lead frame is encapsulated by a housing body. In this case the lead frame forms part of a housing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist die Fügeschicht ein Matrixmaterial auf, in das eine Vielzahl an ersten Partikeln eingebracht ist. Das Matrixmaterial kann ein Polymer aufweisen oder aus einem Polymer gebildet sein. Beispielsweise weist das Matrixmaterial eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Polysiloxan, Epoxid, Acrylat. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Matrixmaterial eine Mischung von zumindest zwei dieser Materialien aufweist oder aus einer Mischung von zumindest zwei dieser Materialien besteht.According to a further embodiment of the radiation-emitting component, the joining layer has a matrix material into which a multiplicity of first particles is introduced. The matrix material can comprise a polymer or be formed from a polymer. For example, the matrix material has one of the following materials or is formed from one of the following materials: polysiloxane, epoxy, acrylate. Furthermore, it is also possible that the matrix material has a mixture of at least two of these materials or consists of a mixture of at least two of these materials.

Beispielsweise weist das Matrixmaterial ein Polysiloxan auf, das mittels Hydrosilylierung ausgehärtet wird. Die Hydrosilylierung kann hierbei thermisch oder optisch aktiviert werden.For example, the matrix material has a polysiloxane that is cured by means of hydrosilylation. The hydrosilylation can be activated thermally or optically.

Beispielsweise weist das Matrixmaterial eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 0,1 W/m*K und einschließlich 0,2 W/m*K auf.For example, the matrix material has a thermal conductivity between 0.1 W / m * K inclusive and 0.2 W / m * K inclusive.

Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weisen die ersten Partikel einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser auf, die aufeinander senkrecht stehen. Besonders bevorzugt ist der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser. Der erste Durchmesser entspricht bevorzugt einem Durchmesser einer ersten Querschnittsfläche des ersten Partikels, während der zweite Durchmesser bevorzugt einem Durchmesser einer auf der ersten Querschnittsfläche senkrecht stehenden zweiten Querschnittsfläche des ersten Partikels entspricht. Die erste Querschnittsfläche und die zweite Querschnittsfläche weisen bevorzugt einen gemeinsamen Mittelpunkt auf. Der gemeinsame Mittelpunkt der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche ist bevorzugt ein Schwerpunkt und/oder ein Mittelpunkt des ersten Partikels.According to one embodiment of the radiation-emitting component, the first particles have a first diameter and a second diameter which are perpendicular to one another. The first diameter is particularly preferably larger than the second diameter. The first diameter preferably corresponds to a diameter of a first cross-sectional area of the first particle, while the second diameter preferably corresponds to a diameter of a second cross-sectional area of the first particle that is perpendicular to the first cross-sectional area. The first cross-sectional area and the second cross-sectional area preferably have a common center point. The common center point of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area is preferably a center of gravity and / or a center point of the first particle.

Mit anderen Worten weisen die ersten Partikel besonders bevorzugt in einer ersten Haupterstreckungsebene eine größere Ausdehnung auf als in einer zweiten Haupterstreckungsebene. Die erste Haupterstreckungsebene umfasst hierbei besonders bevorzugt die erste Querschnittsfläche. Die zweite Haupterstreckungsebene umfasst bevorzugt die zweite Querschnittsfläche. Die erste Haupterstreckungsebene steht hierbei bevorzugt senkrecht auf der zweiten Haupterstreckungsebene.In other words, the first particles particularly preferably have a greater extent in a first main plane of extent than in a second main plane of extent. The first main plane of extent particularly preferably comprises the first cross-sectional area. The second main plane of extent preferably comprises the second cross-sectional area. The first main plane of extent is preferably perpendicular to the second main plane of extent.

Bevorzugt weisen die ersten Partikel eine Form oder eine Einhüllende mit einer Form auf, die keine Punktsymmetrie zu ihrem Schwerpunkt aufweist. Beispielsweise ist die Form des ersten Partikels oder die Form der Einhüllenden des ersten Partikels ein Ellipsoid, ein Stäbchen, eine Lamelle oder ein Plättchen. The first particles preferably have a shape or an envelope with a shape that has no point symmetry with respect to their center of gravity. For example, the shape of the first particle or the shape of the envelope of the first particle is an ellipsoid, a rod, a lamella or a plate.

Besonders bevorzugt ist der erste Durchmesser deutlich größer als der zweite Durchmesser. Bevorzugt ist der erste Durchmesser ein Vielfaches des zweiten Durchmessers. Besonders bevorzugt ist der erste Durchmesser mindestens viermal, mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie der zweite Durchmesser. Besonders bevorzugt weist der erste Durchmesser einen Wert auf, der zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 20 Mikrometer liegt. Beispielsweise weist der erste Durchmesser ungefähr 10 Mikrometer auf.The first diameter is particularly preferably significantly larger than the second diameter. The first diameter is preferably a multiple of the second diameter. The first diameter is particularly preferably at least four times, at least five times or at least ten times as large as the second diameter. The first diameter particularly preferably has a value which is between 5 micrometers and 20 micrometers inclusive. For example, the first diameter is approximately 10 micrometers.

Besonders bevorzugt weist der zweite Durchmesser einen D50-Wert zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 5 Mikrometer auf. Mit dem Begriff „D50-Wert“ eines Parameters einer Vielzahl an Elementen wird in der Regel der Wert des Parameters bezeichnet, der das Element aufweist, das die Vielzahl an Elementen in zwei gleiche Hälften teilt, wenn die Elemente mit aufsteigendem Wert des Parameters aufgereiht sind. Mit anderen Worten weisen 50 % der betrachteten Elemente einen Parameter auf, dessen Wert kleiner ist als der D50-Wert, während 50 % der betrachteten Elemente einen Parameter aufweisen, dessen Wert größer ist als der D50-Wert.The second diameter particularly preferably has a D50 value between 1 micrometer and 5 micrometers inclusive. The term “D50 value” of a parameter of a large number of elements is generally used to denote the value of the parameter that has the element that divides the large number of elements into two equal halves, if the elements are lined up with increasing value of the parameter . In other words, 50% of the elements considered have a parameter whose value is smaller than the D50 value, while 50% of the elements considered have a parameter whose value is greater than the D50 value.

Besonders bevorzugt weist der zweite Durchmesser einen D90-Wert zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 2 Mikrometer auf. Mit dem Begriff „D90-Wert“ eines Parameters einer Vielzahl an Elementen wird der Wert des Parameters bezeichnet, der das Element aufweist, das die Vielzahl an Elementen in einem Verhältnis 9:1 aufteilt, wenn die Elemente mit aufsteigendem Wert des Parameters nacheinander aufgereiht sind. Mit anderen Worten weisen 90 % der betrachteten Elemente einen Parameter auf, dessen Wert kleiner ist als der D90-Wert, während 10 % der betrachteten Elemente einen Parameter aufweisen, dessen Wert größer ist als der D90-Wert.The second diameter particularly preferably has a D90 value between 1 micrometer and 2 micrometers inclusive. The term “D90 value” of a parameter of a large number of elements denotes the value of the parameter which has the element, which the large number of elements in a ratio 9 : Divided by 1, if the elements are lined up one after the other with increasing value of the parameter. In other words, 90% of the considered elements have a parameter whose value is smaller than the D90 value, while 10% of the considered elements have a parameter whose value is greater than the D90 value.

Besonders bevorzugt ist ein überwiegender Teil der ersten Partikel in der Fügeschicht derart angeordnet, dass sich der erste Durchmesser entlang einer Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt oder ausrichtet. Mit dem Begriff „überwiegender Teil der ersten Partikel“ ist insbesondere gemeint, dass mindestens 80 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % der ersten Partikel in der Fügeschicht derart angeordnet sind, dass sich der erste Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt. Weiterhin ist vorliegend mit dem Begriff „dass sich der erste Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt“ insbesondere gemeint, dass der erste Durchmesser mit der Haupterstreckungsebene einen spitzen Winkel einschließt, der 15° , bevorzugt 10° nicht übersteigt.A predominant part of the first particles is particularly preferably arranged in the joining layer in such a way that the first diameter extends or aligns along a main plane of extent of the joining layer. The term “predominant part of the first particles” means in particular that at least 80% and particularly preferably at least 90% of the first particles are arranged in the joining layer in such a way that the first diameter extends along the main extension plane of the joining layer. Furthermore, the term “that the first diameter extends along the main plane of extent of the joining layer” means in particular that the first diameter includes an acute angle with the main plane of extension that does not exceed 15 °, preferably 10 °.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weisen die ersten Partikel entlang des zweiten Durchmessers eine größere thermische Leitfähigkeit auf als entlang des ersten Durchmessers. Vorliegend werden Elemente und Partikel, die unterschiedliche thermische Leitfähigkeiten entlang unterschiedlicher Raumrichtungen aufweisen, auch als anisotrop thermisch leitend bezeichnet. Die ersten Partikel sind somit besonders bevorzugt anisotrop thermisch leitend ausgebildet, wobei ihre thermische Leitfähigkeit entlang ihrer kleineren Ausdehnung größer ist als entlang ihrer größeren Ausdehnung.According to a particularly preferred embodiment of the radiation-emitting component, the first particles have a greater thermal conductivity along the second diameter than along the first diameter. In the present case, elements and particles which have different thermal conductivities along different spatial directions are also referred to as anisotropically thermally conductive. The first particles are thus particularly preferably designed to be anisotropically thermally conductive, their thermal conductivity being greater along their smaller extent than along their larger extent.

Besonders bevorzugt weisen die ersten Partikel entlang des zweiten Durchmessers eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 20 W/m*K und einschließlich 30 W/m*K auf.Particularly preferably, the first particles along the second diameter have a thermal conductivity between 20 W / m * K and 30 W / m * K inclusive.

Entlang des ersten Durchmessers weisen die ersten Partikel beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 0,2 W/m*K und einschließlich 0,5 W/m*K auf. Weiterhin ist es auch möglich, dass die ersten Partikel entlang des ersten Durchmessers eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 0,2 W/m*K und einschließlich 1 W/m*K aufweisen.Along the first diameter, the first particles have, for example, a thermal conductivity between 0.2 W / m * K inclusive and 0.5 W / m * K inclusive. Furthermore, it is also possible that the first particles along the first diameter have a thermal conductivity between 0.2 W / m * K inclusive and 1 W / m * K inclusive.

Beispielsweise weisen die ersten Partikel ein organisches Material auf oder sind aus einem organischen Material gebildet. Das organische Material weist besonders bevorzugt entlang einer ersten Raumrichtung eine kleinere thermische Leitfähigkeit auf als entlang einer zweiten Raumrichtung. Beispielsweise weisen die ersten Partikel ein Polymermaterial auf oder sind aus einem Polymermaterial gebildet. Ein organisches Polymermaterial mit anisotroper thermischer Leitfähigkeit ist beispielsweise in der Druckschrift US 9,722,159 B1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Insbesondere wird der Offenbarungsgehalt der Druckschrift US 9,722,159 B1 hinsichtlich anisotrop thermisch leitender Polymermaterialien aufgenommen.For example, the first particles have an organic material or are formed from an organic material. The organic material particularly preferably has a lower thermal conductivity along a first spatial direction than along a second spatial direction. For example, the first particles have a polymer material or are formed from a polymer material. An organic polymer material with anisotropic thermal conductivity is for example in the publication US 9,722,159 B1 described, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. In particular, the disclosure content of the document US 9,722,159 B1 added with regard to anisotropically thermally conductive polymer materials.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein überwiegender Teil der ersten Partikel in der Fügeschicht derart angeordnet, dass sich der erste Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt. Gleichzeitig weisen die ersten Partikel eine thermische Leitfähigkeit auf, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene größer ist, bevorzugt deutlich größer, als parallel zur Haupterstreckungsebene. Auf diese Art und Weise wird eine Fügeschicht erzeugt, die ebenfalls eine anisotrope thermische Leitfähigkeit aufweist. Mit Vorteil ist die thermische Leitfähigkeit der Fügeschicht senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene größer als parallel zur Haupterstreckungsebene.According to a particularly preferred embodiment, a predominant part of the first particles in the joining layer is arranged in such a way that the first diameter extends along the main plane of extent of the joining layer. At the same time, the first particles have a thermal conductivity that is perpendicular to the main extension plane is larger, preferably significantly larger, than parallel to the main plane of extent. In this way, a bonding layer is produced which also has anisotropic thermal conductivity. The thermal conductivity of the joining layer is advantageously greater perpendicular to its main plane of extension than parallel to the main plane of extension.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist die Fügeschicht eine Vielzahl an zweiten Partikeln auf, die sich von den ersten Partikeln unterscheiden. Besonders bevorzugt weisen die zweiten Partikel eine isotrope thermische Leitfähigkeit auf. Mit anderen Worten unterscheidet sich die thermische Leitfähigkeit der zweiten Partikel bevorzugt nicht systematisch voneinander entlang zumindest zweier unterschiedlicher Raumrichtungen. Beispielsweise weisen die zweiten Partikel eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 1 W/m*K und einschließlich 3 W/m*K auf.According to a further embodiment of the radiation-emitting component, the joining layer has a multiplicity of second particles that differ from the first particles. The second particles particularly preferably have an isotropic thermal conductivity. In other words, the thermal conductivity of the second particles does not differ systematically from one another along at least two different spatial directions. For example, the second particles have a thermal conductivity between 1 W / m * K inclusive and 3 W / m * K inclusive.

Besonders bevorzugt weisen die zweiten Partikel ein anorganisches Material auf oder sind aus einem anorganischen Material gebildet. Beispielsweise weisen die zweiten Partikel eines der folgenden Materialien auf oder sind aus einem der folgenden Materialien gebildet: Al₂O₃, AlN, BN, ZnO, ZrO.The second particles particularly preferably have an inorganic material or are formed from an inorganic material. For example, the second particles have one of the following materials or are formed from one of the following materials: Al ₂ O ₃ , AlN, BN, ZnO, ZrO.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weisen die zweiten Partikel einen dritten Durchmesser und einen vierten Durchmesser auf, die aufeinander senkrecht stehen. Der dritte Durchmesser und der vierte Durchmesser unterscheiden sich bevorzugt nicht wesentlich voneinander. Beispielsweise weichen der dritte Durchmesser und der vierte Durchmesser nicht mehr als 5 % voneinander ab. Mit anderen Worten weisen die zweiten Partikel bevorzugt eine Form oder eine Einhüllende mit einer Form auf, die zu einem Schwerpunkt und/oder Mittelpunkt des Partikels punktsymmetrisch ist.According to a preferred embodiment of the radiation-emitting component, the second particles have a third diameter and a fourth diameter, which are perpendicular to one another. The third diameter and the fourth diameter preferably do not differ significantly from one another. For example, the third diameter and the fourth diameter do not differ from one another by more than 5%. In other words, the second particles preferably have a shape or an envelope with a shape that is point-symmetrical with respect to a center of gravity and / or center of the particle.

Bei dieser Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weichen der dritte Durchmesser und der vierte Durchmesser nicht mehr als 10 %, bevorzugt nicht mehr als 5 % von dem zweiten Durchmesser der ersten Partikel ab. Mit anderen Worten ist die Ausdehnung der zweiten Partikel in zwei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen nicht mehr als 10 % und bevorzugt nicht mehr als 5 % von der kleineren Ausdehnung der ersten Partikel verschieden. Auf diese Art und Weise kann die Fügeschicht mit Vorteil vergleichsweise dünn ausgebildet werden.In this embodiment of the radiation-emitting component, the third diameter and the fourth diameter do not differ by more than 10%, preferably not more than 5%, from the second diameter of the first particles. In other words, the expansion of the second particles in two mutually perpendicular spatial directions is not more than 10% and preferably not more than 5% different from the smaller expansion of the first particles. In this way, the joining layer can advantageously be made comparatively thin.

Weichen der dritte Durchmesser und der vierte Durchmesser nicht mehr als 10 %, bevorzugt nicht mehr als 5 % von dem zweiten Durchmesser der ersten Partikel ab, so weisen die zweiten Partikel bevorzugt zumindest in einer Raumrichtung eine deutlich geringere Ausdehnung auf als die ersten Partikel. Die zweiten Partikel füllen bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt Lücken innerhalb der Fügeschicht zwischen den ersten Partikeln aus. Dies erhöht die thermische Leitfähigkeit der Fügeschicht mit Vorteil weiter.If the third diameter and the fourth diameter do not differ by more than 10%, preferably not more than 5%, from the second diameter of the first particles, the second particles preferably have a significantly smaller extension than the first particles in at least one spatial direction. In this embodiment, the second particles particularly preferably fill gaps within the joining layer between the first particles. This advantageously further increases the thermal conductivity of the joining layer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist der dritte Durchmesser größer als der vierte Durchmesser. Besonders bevorzugt ist der dritte Durchmesser deutlich größer als der vierte Durchmesser. Bevorzugt ist der dritte Durchmesser ein Vielfaches des vierten Durchmessers. Besonders bevorzugt ist der dritte Durchmesser mindestens viermal, mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie der vierte Durchmesser. Mit anderen Worten können die zweiten Partikel wie die ersten Partikel auch eine größere Ausdehnung in einer ersten Raumrichtung aufweisen als in einer zweiten Raumrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist ein überwiegender Teil der zweiten Partikel bevorzugt derart angeordnet, dass sich der dritte Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt.According to a further embodiment of the radiation-emitting component, the third diameter is larger than the fourth diameter. The third diameter is particularly preferably significantly larger than the fourth diameter. The third diameter is preferably a multiple of the fourth diameter. The third diameter is particularly preferably at least four times, at least five times or at least ten times as large as the fourth diameter. In other words, like the first particles, the second particles can also have a greater extent in a first spatial direction than in a second spatial direction. In this embodiment, a predominant part of the second particles is preferably arranged in such a way that the third diameter extends along the main plane of extent of the joining layer.

Mit dem Begriff „überwiegender Teil der zweiten Partikel“ ist insbesondere gemeint, dass mindestens 80 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % der zweiten Partikel in der Fügeschicht derart angeordnet sind, dass sich der dritte Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt. Weiterhin ist vorliegend mit dem Begriff „dass sich der dritte Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt“ insbesondere gemeint, dass der dritte Durchmesser mit der Haupterstreckungsebene einen spitzen Winkel einschließt, der 15°, bevorzugt 10°, nicht übersteigt.The term “predominant part of the second particles” means in particular that at least 80% and particularly preferably at least 90% of the second particles are arranged in the joining layer in such a way that the third diameter extends along the main extension plane of the joining layer. Furthermore, the term “that the third diameter extends along the main plane of extent of the joining layer” means in particular that the third diameter includes an acute angle with the main plane of extension that does not exceed 15 °, preferably 10 °.

Ist der dritte Durchmesser der zweiten Partikel größer als der vierte Durchmesser und ist der überwiegende Teil der zweiten Partikel derart in der Fügeschicht angeordnet, dass sich der dritte Durchmesser entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht erstreckt, so weicht der vierte Durchmesser der zweiten Partikel bevorzugt nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 %, von dem zweiten Durchmesser der ersten Partikel ab.If the third diameter of the second particle is greater than the fourth diameter and the majority of the second particles are arranged in the joining layer in such a way that the third diameter extends along the main plane of extent of the joining layer, then the fourth diameter of the second particles preferably does not differ by more than 10%, particularly preferably not more than 5%, of the second diameter of the first particles.

Besonders bevorzugt ist die Fügeschicht vergleichsweise dünn ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine Dicke der Fügeschicht nicht größer als 5 Mikrometer. Mit einer vergleichsweise geringen Dicke der Fügeschicht kann mit Vorteil eine besonders gute thermische Anbindung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips an den Träger ermöglicht werden. Auf diese Art und Weise wird Wärme, die im Betrieb in dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip erzeugt wird, besonders gut über die Fügeschicht zu dem Träger abtransportiert.The joining layer is particularly preferably made comparatively thin. A thickness of the joining layer is particularly preferably not greater than 5 micrometers. With a comparatively small thickness of the joining layer, a particularly good thermal connection of the radiation-emitting semiconductor chip to the carrier can advantageously be made possible. In this way, heat that is generated in the radiation-emitting semiconductor chip during operation is generated is transported away to the carrier particularly well via the bonding layer.

Besonders bevorzugt weist die Fügeschicht eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 W/m*K zumindest senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Fügeschicht auf. Eine derartige thermische Leitfähigkeit kann insbesondere durch die hier beschriebene Verwendung und insbesondere Anordnung von ersten Partikeln und gegebenenfalls zweiten Partikeln in dem Matrixmaterial erzielt werden.The joining layer particularly preferably has a thermal conductivity of at least 10 W / m * K at least perpendicular to the main extension plane of the joining layer. Such a thermal conductivity can be achieved in particular through the use described here and in particular the arrangement of first particles and optionally second particles in the matrix material.

Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements ist die Fügeschicht elektrisch isolierend ausgebildet. Insbesondere sind die ersten Partikel und/oder die zweiten Partikel bevorzugt nicht elektrisch leitend ausgebildet und weder dazu eingerichtet noch dazu vorgesehen, eine elektrische Leitfähigkeit der Fügeschicht erhöhen.According to one embodiment of the radiation-emitting component, the joining layer is designed to be electrically insulating. In particular, the first particles and / or the second particles are preferably not electrically conductive and are neither designed nor intended to increase an electrical conductivity of the joining layer.

Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip um einen volumenemittierenden Halbleiterchip.According to one embodiment of the radiation-emitting component, the radiation-emitting semiconductor chip is a volume-emitting semiconductor chip.

Ein volumenemittierender Halbleiterchip weist ein Trägerelement auf, auf dem eine Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen wurde oder auf das die epitaktische Halbleiterschichtenfolge übertragen wurde. Das Trägerelement ist besonders bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung, die in einer aktiven Zone der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge erzeugt wird. Beispielsweise weist das Trägerelement eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem der folgenden Materialien: Saphir, Siliziumcarbid oder Glas. Saphir und Siliziumcarbid sind hierbei in der Regel als Wachstumssubstrat für epitaktische Halbleiterschichtenfolgen basierend auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial geeignet. Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Die aktive Zone einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert oder aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, erzeugt in der Regel ultraviolettes bis blaues Licht.A volume-emitting semiconductor chip has a carrier element on which a semiconductor layer sequence has been grown epitaxially or to which the epitaxial semiconductor layer sequence has been transferred. The carrier element is particularly preferably transparent to electromagnetic radiation that is generated in an active zone of the epitaxial semiconductor layer sequence. For example, the carrier element has one of the following materials or consists of one of the following materials: sapphire, silicon carbide or glass. Sapphire and silicon carbide are generally suitable as growth substrates for epitaxial semiconductor layer sequences based on a nitride compound semiconductor material. Nitride compound semiconductor materials are compound semiconductor materials that contain nitrogen, such as the materials from the system In _x Al _yG a _1-xy N with 0 x 1, 0 y 1 and x + y 1. The active zone of an epitaxial semiconductor _{layer sequence} which is based on a nitride compound semiconductor material or is formed from a nitride compound semiconductor material, generally generates ultraviolet to blue light.

Volumenemittierende Halbleiterchips senden die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung in der Regel nicht nur über eine der Montagefläche gegenüberliegende Hauptfläche aus, sondern auch über Seitenflächen, die zwischen der Montagefläche und der Hauptfläche angeordnet sind. Die Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind hierbei in der Regel im Wesentlichen durch Seitenflächen des Trägerelements gebildet. Mit anderen Worten umfasst die Strahlungsaustrittsfläche eines volumenemittierenden Halbleiterchips neben der der Montagefläche gegenüberliegenden Hauptfläche zumindest auch einen Teil der Seitenflächen.Volume-emitting semiconductor chips generally emit the electromagnetic radiation generated in the active zone not only via a main area opposite the mounting area, but also via side areas which are arranged between the mounting area and the main area. The side surfaces of the radiation-emitting semiconductor chip are here generally formed essentially by side surfaces of the carrier element. In other words, the radiation exit area of a volume-emitting semiconductor chip comprises at least part of the side areas in addition to the main area opposite the mounting area.

Besonders bevorzugt weist der volumenemittierende Halbleiterchip zwei elektrische Kontakte auf der Hauptfläche auf, die der Montagefläche gegenüberliegt. Die elektrischen Kontakte dienen der elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips in dem strahlungsemittierenden Bauelement. Beispielsweise werden die elektrischen Kontakte mit Bonddrähten elektrisch leitend mit elektrischen Anschlussstellen verbunden, die in der Regel von dem Träger umfasst sind.The volume-emitting semiconductor chip particularly preferably has two electrical contacts on the main area which is opposite the mounting area. The electrical contacts are used to make electrical contact with the semiconductor chip in the radiation-emitting component. For example, the electrical contacts are electrically conductively connected with bonding wires to electrical connection points which are usually enclosed by the carrier.

Weiterhin ist es auch möglich, dass auf einer zur Montagefläche weisenden Hauptfläche des Trägerelements eine reflektierende Schicht, beispielsweise ein Braggreflektor, aufgebracht ist. Beispielsweise bildet die reflektierende Schicht die Montagefläche des volumenemittierenden Halbleiterchips aus. Die reflektierende Schicht ist dazu eingerichtet und vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone zu reflektieren. Mit Hilfe der reflektierenden Schicht kann eine Vorzugsrichtung einer Abstrahlcharakteristik des volumenemittierenden Halbleiterchips auf gewünschte Art und Weise eingestellt werden.Furthermore, it is also possible for a reflective layer, for example a Bragg reflector, to be applied to a main surface of the carrier element facing the mounting surface. For example, the reflective layer forms the mounting surface of the volume-emitting semiconductor chip. The reflective layer is set up and provided to reflect electromagnetic radiation from the active zone. With the aid of the reflective layer, a preferred direction of an emission characteristic of the volume-emitting semiconductor chip can be set in the desired manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Fügeschicht transparent ausgebildet. Mit dem Begriff „transparent“ wird hier und im Folgenden besonders bevorzugt ein Element bezeichnet, das mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 %, der elektromagnetischen Strahlung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips transmittiert. Mit einer transparenten Fügeschicht kann die Strahlungsausbeute des strahlungsemittierenden Bauelements mit Vorteil erhöht werden.According to a further embodiment, the joining layer is transparent. The term “transparent” here and below particularly preferably denotes an element which transmits at least 85%, preferably at least 90%, of the electromagnetic radiation of the radiation-emitting semiconductor chip. The radiation yield of the radiation-emitting component can advantageously be increased with a transparent joining layer.

Insbesondere in Verbindung mit volumenemittierenden Halbleiterchips ist eine transparente Fügeschicht von großem Vorteil, da bei volumenemittierenden Halbleiterchips elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone durch das Trägerelement und die Montagefläche des Halbleiterchips zu der Fügeschicht gelangt. Weist die Fügeschicht eine hohe Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone auf, so kann durch die Fügeschicht hindurchtretende elektromagnetische Strahlung mit Vorteil von der metallischen Schicht des Leiterrahmens reflektiert werden.A transparent joining layer is particularly advantageous in connection with volume-emitting semiconductor chips, since in volume-emitting semiconductor chips electromagnetic radiation from the active zone reaches the joining layer through the carrier element and the mounting surface of the semiconductor chip. If the joining layer has a high permeability for electromagnetic radiation of the active zone, then electromagnetic radiation passing through the joining layer can advantageously be reflected by the metallic layer of the lead frame.

Eine dem strahlungsemittierenden Bauelement zugrundeliegende Idee ist es, die ersten Partikel anisotrop thermisch leitend und mit einer größeren Ausdehnung entlang einer Raumrichtung auszubilden. Die ersten Partikel, die unterschiedliche Durchmesser entlang zweier aufeinander senkrecht stehender Raumrichtungen aufweisen, werden bevorzugt so innerhalb der Fügeschicht angeordnet, dass ihr größerer Durchmesser parallel zur Haupterstreckungsebene der Fügeschicht verläuft, während ihre thermische Leitfähigkeit senkrecht zu dem ersten Durchmesser gegenüber der thermischen Leitfähigkeit entlang der Fügeschicht erhöht ist. Auf diese Art und Weise kann mit Vorteil besonders gut eine vergleichsweise dünne Fügeschicht erzielt werden, die darüber hinaus eine verbesserte thermische Leitfähigkeit senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene aufweist. Dies verbessert das Wärmemanagement des strahlungsemittierenden Bauelements gegenüber herkömmlichen Bauelementen, da die Wärme, die im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips entsteht, besonders gut über die Fügeschicht in den Träger abgeführt werden kann.One idea on which the radiation-emitting component is based is to make the first particles anisotropically thermally conductive and with a greater extent along a spatial direction. The first particles, which have different diameters along two mutually perpendicular spatial directions, are preferably arranged within the joining layer in such a way that its larger diameter runs parallel to the main plane of extent of the joining layer, while its thermal conductivity is increased perpendicular to the first diameter compared to the thermal conductivity along the joining layer. In this way, a comparatively thin joining layer can advantageously be achieved particularly well, which furthermore has an improved thermal conductivity perpendicular to its main plane of extent. This improves the thermal management of the radiation-emitting component compared to conventional components, since the heat that arises during operation of the radiation-emitting semiconductor chip can be dissipated particularly well into the carrier via the joining layer.

Das strahlungsemittierende Bauelement kann beispielsweise mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Merkmale und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit dem strahlungsemittierenden Bauelement beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.The radiation-emitting component can be produced, for example, using the method described below. Features and embodiments that are described in connection with the radiation-emitting component can also be embodied in the method and vice versa.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Träger bereitgestellt.According to one embodiment of the method, a carrier is provided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein flüssiges Fügematerial auf den Träger aufgebracht. Das flüssige Fügematerial weist bevorzugt ein flüssiges Matrixmaterial auf, in das eine Vielzahl an ersten Partikeln eingebracht ist. Die ersten Partikel weisen hierbei einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser auf, die aufeinander senkrecht stehen. Der erste Durchmesser ist besonders bevorzugt größer als der zweite Durchmesser. According to a further embodiment of the method, a liquid joining material is applied to the carrier. The liquid joining material preferably has a liquid matrix material into which a large number of first particles are introduced. The first particles here have a first diameter and a second diameter which are perpendicular to one another. The first diameter is particularly preferably larger than the second diameter.

Beispielsweise bildet das flüssige Fügematerial einen Tropfen auf dem Träger aus.For example, the liquid joining material forms a drop on the carrier.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip auf das flüssige Fügematerial aufgesetzt. Hierbei bildet sich bevorzugt eine dünne Schicht des flüssigen Fügematerials zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und dem Träger aus. Gleichzeitig richtet sich ein überwiegender Teil der ersten Partikel in der dünnen Schicht derart aus, dass sich der erste Durchmesser entlang einer Haupterstreckungsebene der dünnen Schicht erstreckt.According to a further embodiment of the method, a radiation-emitting semiconductor chip is placed on the liquid joining material. Here, a thin layer of the liquid joining material is preferably formed between the radiation-emitting semiconductor chip and the carrier. At the same time, a predominant part of the first particles in the thin layer are oriented in such a way that the first diameter extends along a main plane of extent of the thin layer.

Anschließend wird das flüssige Matrixmaterial in der Regel ausgehärtet. Durch das Aushärten bildet sich aus dem flüssigen Fügematerial eine Fügeschicht aus, die den strahlungsemittierenden Halbleiterchip stoffschlüssig und mechanisch stabil mit dem Träger verbindet.The liquid matrix material is then usually cured. As a result of the curing, a joining layer is formed from the liquid joining material, which connects the radiation-emitting semiconductor chip to the carrier in a materially and mechanically stable manner.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Bauelements und des Verfahrens zu seiner Herstellung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Die 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt eine schematische Darstellung des in 3 markierten kreisförmigen Ausschnitts.
Die 6 und 7 zeigen schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen des in 3 markierten kreisförmigen Ausschnitts.
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Fügeschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Partikels gemäß einem Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine schematische Darstellung des in der 3 markierten Ausschnitts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
11 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der thermischen Leitfähigkeit eines ersten Partikels.

Further advantageous embodiments and developments of the radiation-emitting component and the method for its production emerge from the exemplary embodiments described below in connection with the figures.

The 1 to 3 show schematic representations to explain a method for producing a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment.
4th shows a schematic sectional illustration of a radiation-emitting component according to an embodiment.
5 shows a schematic representation of the in 3 marked circular section.
The 6th and 7th show schematic representations of further embodiments of the in 3 marked circular section.
8th shows a schematic plan view of the joining layer according to the embodiment of FIG 7th .
9 shows a schematic representation of a second particle according to an embodiment.
10 shows a schematic representation of the in FIG 3 marked section according to a further embodiment.
11 shows a schematic illustration to explain the thermal conductivity of a first particle.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Identical, identical or identically acting elements are provided with the same reference symbols in the figures. The figures and the proportions of the elements shown in the figures are not to be regarded as being to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better illustration and / or for better understanding.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 wird in einem ersten Schritt ein Träger 4 bereitgestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger 4 um einen Leiterrahmen, der einen Kupferkern aufweist, auf den eine Beschichtung 15 aufgebracht ist, die beispielsweise Silber aufweist oder aus Silber besteht.In the method according to the embodiment of 1 to 3 becomes a carrier in a first step 4th provided. For example, it is the carrier 4th around a lead frame, which has a copper core, on which a coating 15th is applied, which has, for example, silver or consists of silver.

Auf den Träger 4 wird ein Tropfen 11 eines flüssigen Fügematerials aufgebracht (1). Das flüssige Fügematerial weist vorliegend ein flüssiges Matrixmaterial 5 auf, wie beispielsweise ein flüssiges Polysiloxan, in das eine Vielzahl erster Partikel 6 eingebracht ist.On the carrier 4th becomes a drop 11 of a liquid joining material applied ( 1 ). In the present case, the liquid joining material has a liquid matrix material 5 on, such as a liquid polysiloxane, in which a plurality of first particles 6th is introduced.

Die ersten Partikel 6 weisen hierbei einen ersten Durchmesser d₁ und einen zweiten Durchmesser d₂ auf, die aufeinander senkrecht stehen (2). Hierbei ist der erste Durchmesser d₁ größer als der zweite Durchmesser d₂ . Der erste Durchmesser d₁ entspricht vorliegend einem Durchmesser einer ersten Querschnittsfläche des ersten Partikels 6, während der zweite Durchmesser d₂ einem Durchmesser einer auf der ersten Querschnittsfläche senkrecht stehenden zweiten Querschnittsfläche des ersten Partikels 6 entspricht. Die ersten Partikel 6 weisen besonders bevorzugt in einer ersten Haupterstreckungsebene eine größere Ausdehnung auf als in einer zweiten Haupterstreckungsebene. Die erste Haupterstreckungsebene umfasst hierbei besonders bevorzugt die erste Querschnittsfläche. Die zweite Haupterstreckungsebene umfasst bevorzugt die zweite Querschnittsfläche. Die erste Haupterstreckungsebene steht hierbei bevorzugt senkrecht auf der zweiten Haupterstreckungsebene. Außerdem weisen die ersten Partikel 6 entlang des zweiten Durchmessers eine größere thermische Leitfähigkeit auf als entlang des ersten Durchmessers. The first particles 6th have a first diameter d ₁ and a second diameter d ₂ that are perpendicular to each other ( 2 ). Where is the first diameter d ₁ larger than the second diameter d ₂ . The first diameter d ₁ in the present case corresponds to a diameter of a first cross-sectional area of the first particle 6th while the second diameter d ₂ a diameter of a second cross-sectional area of the first particle that is perpendicular to the first cross-sectional area 6th corresponds. The first particles 6th particularly preferably have a greater extent in a first main plane of extent than in a second main plane of extent. The first main plane of extent particularly preferably comprises the first cross-sectional area. The second main plane of extent preferably comprises the second cross-sectional area. The first main plane of extent is preferably perpendicular to the second main plane of extent. In addition, the first particles exhibit 6th along the second diameter has a greater thermal conductivity than along the first diameter.

In einem nächsten Schritt wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 1 auf den Tropfen 11 aufgebracht und an den Träger 4 angedrückt (siehe 3).In a next step, a radiation-emitting semiconductor chip 1 on the drop 11 applied and to the carrier 4th pressed down (see 3 ).

In einem nächsten Schritt wird das flüssige Matrixmaterial 5 ausgehärtet, beispielsweise optisch oder thermisch aktiviert, sodass eine Fügeschicht 3 entsteht, die den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 mechanisch stabil und stoffschlüssig mit dem Träger 4 verbindet.In a next step, the liquid matrix material 5 cured, for example optically or thermally activated, so that a bonding layer 3 arises that the radiation-emitting semiconductor chip 1 mechanically stable and cohesive with the carrier 4th connects.

Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 kann beispielsweise mit dem Verfahren hergestellt werden, wie es anhand der 1 bis 3 beschrieben ist.The radiation-emitting component according to the embodiment of FIG 4th can for example be produced with the method as described with reference to 1 to 3 is described.

Das strahlungsemittierende Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 weist einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 auf. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 weist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge ist vorliegend aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Die aktive Zone ist dazu geeignet, sichtbares blaues Licht zu erzeugen.The radiation-emitting component according to the embodiment of FIG 4th has a radiation-emitting semiconductor chip 1 on. The radiation-emitting semiconductor chip 1 has an epitaxial semiconductor layer sequence with an active zone. In the present case, the epitaxial semiconductor layer sequence is formed from a nitride compound semiconductor material. The active zone is suitable for generating visible blue light.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 weist vorliegend weiterhin ein Trägerelement auf, das transparent ist für die elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge erzeugt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Trägerelement, auf dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen ist, aus Saphir gebildet.The radiation-emitting semiconductor chip 1 In the present case furthermore has a carrier element which is transparent to the electromagnetic radiation which is generated in the active zone of the epitaxial semiconductor layer sequence. In the present exemplary embodiment, a carrier element on which the epitaxial semiconductor layer sequence has grown epitaxially is formed from sapphire.

Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 handelt es sich vorliegend um einen volumenemittierenden Halbleiterchip 1, der nicht nur über eine Hauptfläche 8, die der Montagefläche 2 gegenüberliegt, sondern auch über Seitenflächen des Trägerelements elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, aussendet.In the case of the radiation-emitting semiconductor chip 1 in the present case, it is a volume-emitting semiconductor chip 1 that doesn't just have one main area 8th that of the mounting surface 2 opposite, but also emits electromagnetic radiation generated in the active zone via side surfaces of the carrier element.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 ist über eine Montagefläche 2 mit einer Fügeschicht 3 der Dicke D mechanisch stabil und stoffschlüssig auf einen Träger 4 aufgebracht. Bei dem Träger handelt es sich beispielsweise um einen Leiterrahmen, der einen Kern und eine Beschichtung 15 umfasst. Beispielsweise ist der Kern aus Kupfer gebildet, während die Beschichtung 15 aus Silber gebildet ist.The radiation-emitting semiconductor chip 1 is about a mounting surface 2 with a bonding layer 3 the thick D. mechanically stable and cohesive on a carrier 4th upset. The carrier is, for example, a lead frame that has a core and a coating 15th includes. For example, the core is made of copper, while the coating 15th is formed from silver.

An den Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 bildet das Material der Fügeschicht 3 vorliegend eine Kehle 14 aus. Die Kehle 14 kann hierbei den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 vollständig umlaufen. Die Kehle 14 entsteht in der Regel beim Fügen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 auf den Träger 4. Bei dem Aufdrücken des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 auf den Träger 4 ist es möglich, dass flüssiges Fügematerial seitlich austritt und die Kehle 14 an den Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 ausbildet.On the side surfaces of the radiation-emitting semiconductor chip 1 forms the material of the bonding layer 3 present a throat 14th out. The throat 14th can in this case the radiation-emitting semiconductor chip 1 completely circulate. The throat 14th usually arises when joining the radiation-emitting semiconductor chip 1 on the carrier 4th . When the radiation-emitting semiconductor chip is pressed on 1 on the carrier 4th it is possible that liquid joining material emerges laterally and the throat 14th on the side surfaces of the radiation-emitting semiconductor chip 1 trains.

Die Vielzahl an ersten Partikeln 6 ist in der Fügeschicht 3 derart angeordnet, dass der erste Durchmesser d₁ entlang einer Haupterstreckungsebene der Fügeschicht 3 angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist die thermische Leitfähigkeit der Fügeschicht 3 senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Fügeschicht 3 vergleichsweise hoch.The multitude of first particles 6th is in the joining layer 3 arranged such that the first diameter d ₁ along a main plane of extent of the joining layer 3 is arranged. This is how the thermal conductivity of the bonding layer is 3 perpendicular to the main extension plane of the bonding layer 3 comparatively high.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 weist die Fügeschicht 3 eine Vielzahl erster Partikel 6 auf, die einen ersten Durchmesser d₁ und einen zweiten Durchmesser d₂ aufweisen. Der erste Durchmesser d₁ steht hierbei senkrecht auf dem zweiten Durchmesser d₂ und weist eine größere Ausdehnung auf als der erste Durchmesser d₁ .In the embodiment according to 4th and 5 shows the bonding layer 3 a multitude of first particles 6th on having a first diameter d ₁ and a second diameter d ₂ exhibit. The first diameter d ₁ stands perpendicular to the second diameter d ₂ and has a larger dimension than the first diameter d ₁ .

Die ersten Partikel 6 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 aus einem anisotrop thermisch leitenden Polymermaterial gebildet. Die ersten Partikel 6 weisen bevorzugt entlang des zweiten Durchmessers d₂ eine größere thermische Leitfähigkeit auf als entlang des ersten Durchmessers d₁ . Aufgrund der Ausrichtung der ersten Partikel 6 innerhalb der Fügeschicht3, so dass der erste Durchmesser d₁ der ersten Partikel 6 entlang der Haupterstreckungsebene der Fügeschicht 3 angeordnet ist, weist die Fügeschicht 3 senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene eine größere thermische Leitfähigkeit auf als senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Auf diese Art und Weise kann Wärme, die im Betrieb des Halbleiterchips 1 entsteht, besonders effektiv über die Fügeschicht 3 abgeführt werden.The first particles 6th are in the embodiment according to 4th and 5 formed from an anisotropically thermally conductive polymer material. The first particles 6th preferably point along the second diameter d ₂ a greater thermal conductivity than along the first diameter d ₁ . Due to the orientation of the first particles 6th within the joining layer3 so that the first diameter d ₁ of the first particle 6th along the main extension plane of the joining layer 3 is arranged, has the bonding layer 3 perpendicular to its main plane of extension a greater thermal conductivity than perpendicular to the main plane of extension. In this way heat, those in the operation of the semiconductor chip 1 arises, particularly effectively via the bonding layer 3 be discharged.

Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 weist die Fügeschicht 3 neben den ersten Partikeln 6 eine Vielzahl zweiter Partikel 7 auf. Die zweiten Partikel 7 weisen einen dritten Durchmesser d₃ auf, der auf einem vierten Durchmesser d₄ senkrecht steht und größer ist als der dritte Durchmesser d₃ . Die zweiten Partikel 7 sind also wie die ersten Partikel 6 so ausgebildet, dass ihre Form eine größere Erstreckung in einer ersten Raumrichtung als in einer zweiten Raumrichtung aufweist. Besonders bevorzugt sind die zweiten Partikel 7 aus einem organischen Material gebildet, das eine isotrope thermische Leitfähigkeit aufweist.In the case of the radiation-emitting component according to the exemplary embodiment of FIG 6th shows the bonding layer 3 next to the first particles 6th a multitude of second particles 7th on. The second particle 7th have a third diameter d ₃ on that on a fourth diameter d ₄ is perpendicular and larger than the third diameter d ₃ . The second particle 7th are like the first particles 6th designed so that its shape has a greater extent in a first spatial direction than in a second spatial direction. The second particles are particularly preferred 7th formed from an organic material that has an isotropic thermal conductivity.

Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 bis 9 sind die zweiten Partikel 7 zumindest in einer Raumrichtung deutlich kleiner ausgebildet als die ersten Partikel 6. Die zweiten Partikel 7 weisen hier einen dritten Durchmesser d₃ und einen vierten Durchmesser d₄ auf, die aufeinander senkrecht stehen und ungefähr die gleiche Größe aufweisen. Mit anderen Worten sind die Ausdehnungen der zweiten Partikel 7 in zwei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen in etwa gleich (9). Weiterhin ordnen sich die zweiten Partikel 7 in Lücken 10 zwischen den ersten Partikeln 6 an, wie beispielsweise schematisch in der Draufsicht auf die Fügeschicht 3 in der 8 gezeigt.In the case of the radiation-emitting component according to the exemplary embodiment of FIG 7th to 9 are the second particles 7th at least in one spatial direction made significantly smaller than the first particles 6th . The second particle 7th have a third diameter here d ₃ and a fourth diameter d ₄ which are perpendicular to each other and approximately the same size. In other words, are the dimensions of the second particles 7th in two mutually perpendicular spatial directions roughly the same ( 9 ). Furthermore, the second particles arrange themselves 7th in gaps 10 between the first particles 6th on, for example schematically in the plan view of the bonding layer 3 in the 8th shown.

Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 und 10 sind die ersten Partikel 6, die von der Fügeschicht 3 umfasst sind, als flache Plättchen ausgebildet. Die ersten Partikel 6 weisen damit im Unterschied zu den ersten Partikeln 6 gemäß der 2 in einer Raumrichtung keine wesentliche Wölbung auf. Die ersten Partikel 6 weisen weiterhin einen zweiten Durchmesser d₂ auf, der bevorzugt kleiner oder gleich 5 Mikrometer und besonders bevorzugt zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 2 Mikrometer liegt.In the case of the radiation-emitting component according to the exemplary embodiment of FIG 9 and 10 are the first particles 6th that of the joining layer 3 are included, designed as flat plates. The first particles 6th show in contrast to the first particles 6th according to the 2 no significant curvature in one spatial direction. The first particles 6th still have a second diameter d ₂ which is preferably less than or equal to 5 micrometers and particularly preferably between 1 micrometer and 2 micrometers inclusive.

Die ersten Partikel 6 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem organischen Polymermaterial gebildet. Die thermische Leitfähigkeit TC(in) des ersten Partikels 6 ist hierbei entlang des ersten Durchmessers d₁ kleiner als die thermische Leitfähigkeit TC(out) entlang des zweiten Durchmessers d₂ .The first particles 6th are formed from an organic polymer material in the present exemplary embodiment. The thermal conductivity TC (in) of the first particle 6th is here along the first diameter d ₁ less than the thermal conductivity TC (out) along the second diameter d ₂ .

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.The description based on the exemplary embodiments is not restricted to the invention. Rather, the invention includes any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: strahlungsemittierender Halbleiterchipradiation-emitting semiconductor chip
22: MontageflächeMounting surface
33: FügeschichtJoining layer
44th: Trägercarrier
55: flüssiges Matrixmaterialliquid matrix material
66th: erstes Partikelfirst particle
77th: zweites Partikelsecond particle
88th: HauptflächeMain area
99: elektrischer Kontaktelectric contact
1010: Lückegap
1111: Tropfendrops
1414th: Kehlethroat
1515th: BeschichtungCoating
d₁ d ₁: erster Durchmesserfirst diameter
d₂ d ₂: zweiter Durchmessersecond diameter
d₃ d ₃: dritter Durchmesserthird diameter
d₄ d ₄: vierter Durchmesserfourth diameter
DD.: Dicke der FügeschichtThickness of the bonding layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 9722159 B1 [0022]

Claims

Radiation-emitting component with: - a radiation-emitting semiconductor chip (1), and - a joining layer (3) which connects the radiation-emitting semiconductor chip (1) to a carrier (4) in a mechanically stable manner, wherein - the joining layer (3) has a matrix material into which a plurality of first particles (6) is introduced, - the first particles (6) have a first diameter (d ₁ ) and a second diameter (d ₂ ) which are perpendicular to one another, - the first diameter (d ₁ ) is larger than the second diameter (d ₂ ), and - the first particles along the second diameter (d ₂ ) have a greater thermal conductivity than along the first diameter (d ₁ ).

Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which the first diameter (d ₁ ) is at least four times as large as the second diameter (d ₂ ).

Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which a predominant part of the first particles (6) is arranged in the joining layer (3) such that the first diameter (d ₁ ) extends along a main plane of extension of the joining layer (3).

Radiation-emitting component according to one of the above claims, in which the first particles (6) comprise an organic material.

Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the joining layer (3) has a plurality of second particles (7) which differ from the first particles (6).

Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which the second particles (7) have an isotropic thermal conductivity.

Radiation-emitting component according to one of the Claims 5 to 6th , in which the second particles (7) comprise an inorganic material.

Radiation-emitting component according to one of the Claims 5 to 7th , in which the second particles (7) have one of the following materials: Al ₂ O ₃ , AlN, BN, ZnO, ZrO.

Radiation-emitting component according to one of the Claims 5 to 8th in which - the second particles (7) have a third diameter (d ₃ ) and a fourth diameter (d ₄ ) which are perpendicular to one another, and - the third diameter (d ₃ ) and the fourth diameter (d ₄ ) do not deviate more than 10% from the second diameter (d ₂ ) of the first particles (6).

Radiation-emitting component according to one of the Claims 5 to 8th , in which - the second particles (7) have a third diameter (d ₃ ) and a fourth diameter (d ₄ ) which are perpendicular to one another, and - the third diameter (d ₃ ) is greater than the fourth diameter (d ₄ ).

Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which the third diameter (d ₃ ) is at least four times as large as the fourth diameter (d ₄ ).

Radiation-emitting component according to one of the above claims, in which a thickness (D) of the joining layer (3) is not greater than 5 micrometers.

Radiation-emitting component according to one of the above claims, in which the joining layer (3) has a thermal conductivity of at least 10 W / m * K at least perpendicular to the main plane of extension of the joining layer (3).

Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, in which the matrix material comprises one of the following materials: polysiloxane, epoxy, acrylate.

Radiation-emitting component according to the preceding claim, in which the matrix material comprises a polysiloxane which is cured by means of hydrosilylation which is thermally or optically activated.

Method for producing a radiation-emitting component with the following steps: - providing a carrier (4), - applying a liquid joining material to the carrier (4) which has a liquid matrix material (5) into which a large number of first particles (6) is introduced, which have a first diameter (d ₁ ) and a second diameter (d ₂ ) which are perpendicular to each other, and the first diameter (d ₁ ) is greater than the second diameter (d ₂ ), - placement of a radiation-emitting semiconductor chip (1) onto the liquid joining material, a thin layer of the liquid joining material being formed between the radiation-emitting semiconductor chip (1) and the carrier (4) and a predominant part of the first particles (6) in the thin layer being aligned in such a way that the first diameter (d ₁ ) extends along a main plane of extent of the thin layer, where - the first particles (6) along the second diameter (d ₂ ) have a greater thermal conductivity than along the first diameter (d ₁ ).