DE102019112163A1

DE102019112163A1 - Strahlungsemittierendes element, strahlungsemittierendes bauteil und verfahren zur herstellung einer vielzahl an strahlungsemittierenden elementen

Info

Publication number: DE102019112163A1
Application number: DE102019112163.9A
Authority: DE
Inventors: Luca Haiberger; Daniel Richter; Michael Förster; Matthias Lermer
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Element (1) angegeben, mit:- einem Träger (2) mit einer Deckfläche (2a),- zumindest zwei strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3), die in lateralen Richtungen beabstandet an der Deckfläche des Trägers (2a) angeordnet sind,- einem transparenten Umhüllungskörper (4), der die Halbleiterchips (3) umgibt und die Deckfläche des Trägers (2a) bedeckt, und- einem reflektierenden Umhüllungskörper (5), der stellenweise an einer Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers (4a) angeordnet ist, wobei- der reflektierende Umhüllungskörper (5) die strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) überdeckt.Zusätzlich werden ein strahlungsemittierendes Bauteil (8) und ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen (1) angegeben.

Description

Es wird ein strahlungsemittierendes Element angegeben. Darüber hinaus werden ein strahlungsemittierendes Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierender Elemente angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein strahlungsemittierendes Element anzugeben, das eine besonders hohe Leuchtdichte aufweist. Außerdem sollen ein strahlungsemittierendes Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl solcher strahlungsemittierenden Elemente angegeben werden.
Es wird ein strahlungsemittierendes Element angegeben. Bei dem strahlungsemittierenden Element handelt es sich beispielsweise um ein Element, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, emittiert. Zum Beispiel handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Element um eine Leuchtdiode.
Das strahlungsemittierende Element weist eine Haupterstreckungsebene auf. Die lateralen Richtungen sind hierbei parallel zur Haupterstreckungsebene ausgerichtet und die vertikale Richtung ist senkrecht zur Haupterstreckungsebene ausgerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element einen Träger mit einer Deckfläche. Die Deckfläche des Trägers erstreckt sich beispielsweise in lateralen Richtungen entlang einer Hauptfläche des Trägers.
Der Träger ist beispielsweise mit einem metallischen und/oder keramischen Material gebildet oder besteht daraus. Der Träger ist oder umfasst beispielsweise eine Leiterplatte (englisch „printed circuit board“, PCB) oder einen Anschlussrahmen (englisch „lead-frame“).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element zumindest zwei strahlungsemittierende Halbleiterchips, die in lateralen Richtungen beabstandet zueinander an der Deckfläche des Trägers angeordnet sind. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind jeweils dazu ausgebildet, im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung über eine Emissionsfläche auszusenden. Die Primärstrahlung kann beispielsweise nahultraviolette Strahlung, sichtbares Licht und/oder nahinfrarote Strahlung sein oder umfassen.
Weiterhin ist es möglich, dass zumindest einer der strahlungsemittierenden Halbleiterchips eine Konversionsschicht aufweist, die vom Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung zumindest zum Teil in elektromagnetische Sekundärstrahlung umwandelt. Die Konversionsschicht umfasst zum Beispiel ein erstes Matrixmaterial, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind oder besteht aus einem Leuchtstoffmaterial. Bei dem ersten Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Harz, etwa wie um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln oder um ein keramisches Material. Die Leuchtstoffpartikel oder das Leuchtstoffmaterial verleihen der Konversionsschicht die längenwellenkonvertierenden Eigenschaften.
Bei zumindest einem der strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann es sich beispielsweise um einen Oberflächenemitter handeln, bei dem die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung zum Großteil, zum Beispiel über 80 % der Strahlungsleistung, über eine Emissionsfläche austritt, die durch einen Teil einer Deckfläche des Halbleiterchips gebildet ist. Insbesondere ist die Emissionsfläche vollständig durch die Deckfläche des Halbleiterchips gebildet.
Ferner kann es sich bei zumindest einem der strahlungsemittierenden Halbleiterchips um einen volumenemittierenden, strahlungsemittierenden Halbleiterchip handeln, der die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung nicht nur über eine einzige Deckfläche aussendet, sondern auch über zumindest eine Seitenfläche, die quer zur Deckfläche verläuft. Zum Beispiel treten bei einem solchen volumenemittierenden, strahlungsemittierenden Halbleiterchip wenigstens 30 % Strahlungsleistung der emittierten Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung durch die zumindest eine Seitenfläche aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element einen transparenten Umhüllungskörper, der die Halbleiterchips umgibt und die Deckfläche des Trägers bedeckt. Der transparente Umhüllungskörper ist beispielsweise durchlässig, insbesondere transparent oder klarsichtig transparent, für die von zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung. Der transparente Umhüllungskörper umfasst zum Beispiel ein zweites Matrixmaterial oder ist aus dem zweiten Matrixmaterial gebildet. Bei dem zweiten Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Harz, etwa um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln. Beispielsweise ist das zweite Matrixmaterial frei von Partikeln. Alternativ können strahlungsstreuende Partikel in das zweite Matrixmaterial eingebracht sein.
Der transparente Umhüllungskörper umgibt die strahlungsemittierenden Halbleiterchips beispielsweise in lateralen Richtungen vollständig. Weiterhin bedeckt der transparente Umhüllungskörper beispielsweise die Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips vollständig.
Weiterhin ist es möglich, dass der transparente Umhüllungskörper zwischen sich gegenüberliegenden Seitenflächen der beabstandeten strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet ist. In diesem Fall umgibt der transparente Umhüllungskörper jeweils einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, insbesondere jeweils die Seitenfläche jedes strahlungsemittierenden Halbleiterchips, vollständig in lateralen Richtungen.
Alternativ ist es möglich, dass der Bereich zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenflächen der beabstandeten strahlungsemittierenden Halbleiterchips in lateralen Richtungen frei von dem transparenten Umhüllungskörper ist.
Beispielsweise steht der transparente Umhüllungskörper in direktem Kontakt mit den Deckflächen eines jeden der strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Weiterhin steht der transparente Umhüllungskörper beispielsweise in direktem Kontakt mit den Seitenflächen eines jeden der strahlungsemittierenden Halbleiterchips.
Alternativ ist es möglich, dass der transparente Umhüllungskörper von den Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips in vertikaler Richtung beabstandet ist. Weiterhin ist es möglich, dass der transparente Umhüllungskörper von den Seitenflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips in lateralen Richtungen beabstandet ist.
Der transparente Umhüllungskörper weist in Draufsicht in lateralen Richtungen beispielsweise eine runde, ovale oder elliptische Form auf.
Der transparente Umhüllungskörper weist für die emittierte Primärstrahlung und/oder die emittierte Sekundärstrahlung beispielsweise eine Transmission von wenigstens 90 %, insbesondere von wenigstens 95 %, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element einen reflektierenden Umhüllungskörper, der stellenweise an einer Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers angeordnet ist. Beispielsweise steht der reflektierende Umhüllungskörper mit der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers stellenweise in direktem Kontakt.
Der reflektierende Umhüllungskörper umfasst zum Beispiel ein drittes Matrixmaterial, in das strahlungsreflektierende Partikel eingebracht sind. Bei dem dritten Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Harz, etwa wie um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln. Die strahlungsreflektierenden Partikel verleihen dem reflektierenden Umhüllungskörper die reflektierenden Eigenschaften. Bei den strahlungsreflektierenden Partikeln handelt es sich beispielsweise um Ti02-Partikel und/oder Zr02-Partikel.
Beispielsweise ist der reflektierende Umhüllungskörper diffus reflektierend für die im Betrieb des Halbleiterchips emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung ausgebildet. Vorzugsweise weist der reflektierende Umhüllungskörper eine Reflektivität für die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung von wenigstens 90 %, insbesondere von wenigstens 95 %, auf.
Der reflektierende Umhüllungskörper ist beispielsweise stellenweise an der den Halbleiterchips und dem Träger abgewandte Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers angeordnet. Ein Teil der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers ist beispielsweise frei von dem reflektierenden Umhüllungskörper. Über den Teil der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers, der frei von dem reflektierenden Umhüllungskörper ist, kann Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung aus dem strahlungsemittierenden Element austreten. Der Teil der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers, der frei von dem reflektierenden Umhüllungskörper ist, ist eine Strahlungsdurchtrittsfläche des strahlungsemittierenden Elements und des transparenten Umhüllungskörpers.
Weiterhin ist es möglich, dass weitere elektromagnetische Strahlung, wie beispielsweise Umgebungslicht, die das strahlungsemittierende Element umgibt, durch die Strahlungsdurchtrittsfläche in den transparenten Umhüllungskörper eintreten kann.
Die Strahlungsdurchtrittsfläche weist in Draufsicht in lateralen Richtungen zum Beispiel eine runde, ovale oder elliptische Form auf.
Der reflektierende Umhüllungskörper ist in dieser Ausführungsform formschlüssig mit dem transparenten Umhüllungskörper verbunden. Eine Innenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers weist demnach beispielsweise eine inverse Form der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper die strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Beispielsweise überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper die Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips in lateralen Richtungen teilweise. Damit überlappt der reflektierende Umhüllungskörper in Draufsicht mit den Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips zumindest teilweise in lateralen Richtungen. Weiterhin überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper die Seitenflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips in vertikaler Richtung beispielsweise vollständig.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element einen Träger mit einer Deckfläche, zumindest zwei strahlungsemittierende Halbleiterchips, die in lateralen Richtungen beabstandet an der Deckfläche des Trägers angeordnet sind, einen transparenten Umhüllungskörper, der die Halbleiterchips umgibt und die Deckfläche des Trägers bedeckt, und einen reflektierenden Umhüllungskörper, der stellenweise an einer Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers angeordnet ist. Zusätzlich überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper die strahlungsemittierenden Halbleiterchips.
Eine Idee des hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elements ist unter anderem, dass von den Halbleiterchips emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung an dem reflektierenden Umhüllungskörper vielfach gestreut wird und in den transparenten Umhüllungskörper zurückreflektiert wird. Damit kann sich die von den Halbleiterchips emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung in dem transparenten Umhüllungskörper vorteilhafterweise besonders gut vermischen. Damit kann vorteilhafterweise eine besonders homogene Farbverteilung eines ausgekoppelten Strahlenbündels, umfassend die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung der Halbleiterchips, realisiert sein. Weiterhin kann dadurch eine besonders homogene Winkelverteilung des Strahlenbündels erzielbar sein.
Durch die Größe der Strahlungsdurchtrittsfläche kann weiterhin vorteilhafterweise eine Ausdehnung des ausgekoppelten Strahlenbündels in lateralen Richtungen vorgegeben sein. Auf diese Weise ist also eine Einstellung der Ausdehnung des ausgekoppelten Strahlenbündels in lateralen Richtungen möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper die strahlungsemittierenden Halbleiterchips vollständig. Beispielsweise überlappen die Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der reflektierende Umhüllungskörper in Draufsicht vollständig. Damit werden die strahlungsemittierenden Halbleiterchips in Draufsicht vollständig von dem reflektierenden Umhüllungskörper verdeckt, sodass ein Betrachter die strahlungsemittierenden Halbleiterchips in Draufsicht nicht optisch erfassen kann. Das heißt, vorteilhafterweise sind die strahlungsemittierenden Halbleiterchips für den Betrachter von außen in Draufsicht optisch nicht sichtbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Fläche einer Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörpers kleiner als eine gemeinsame Fläche der Deckflächen der Halbleiterchips. Beispielsweise ist die Fläche der Strahlungsdurchtrittsfläche durch die freiliegende Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers gebildet. Die gemeinsame Fläche der Deckflächen der Halbleiterchips ist durch Summation jeder Deckfläche der Halbleiterchips gebildet. Damit kann vorteilhafterweise eine besonders hohe Leuchtdichte an der Strahlungsdurchtrittsfläche realisiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der transparente Umhüllungskörper im Querschnitt eine nicht regelmäßige hexagonale Form auf. Bei der nicht regelmäßigen hexagonalen Form handelt es sich beispielsweise um ein Sechseck, das unterschiedlich lange Seiten aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich schließen direkt benachbarte Seiten an unterschiedlichen Ecken des Sechsecks beispielsweise unterschiedliche Winkel miteinander ein.
Der Querschnitt erstreckt sich beispielsweise senkrecht zu den lateralen Richtungen. Beispielsweise umfasst der transparente Umhüllungskörper einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich weist beispielsweise eine Querschnittsfläche auf, wobei sich die Querschnittsfläche des ersten Bereichs ausgehend von der Deckfläche des Trägers in Richtung der Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörper aufweitet. Die Querschnittsfläche des ersten Bereichs verläuft hierbei beispielsweise parallel zu den lateralen Richtungen.
Der zweite Bereich ist dem ersten Bereich beispielsweise nachgeordnet. Beispielsweise weist der zweite Bereich ausgehend vom ersten Bereich in Richtung der Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörpers eine sich verjüngende Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche des zweiten Bereichs verläuft beispielsweise parallel zu den lateralen Richtungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der transparente Umhüllungskörper streuende Partikel. Beispielsweise sind die streuenden Partikel in Form von strahlungsstreuenden Partikeln in das zweite Matrixmaterial eingebracht. Bei den strahlungsstreuenden Partikeln handelt es sich beispielsweise um Al₂O₃, SiO₂, TiO₂-Partikel und/oder ZrO₂-Partikel. Alternativ oder zusätzlich können Silikonpartikel in das zweite Matrixmaterial eingebracht sein, die einen vom zweiten Matrixmaterial verschiedenen Brechungsindex aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine reflektierende Schicht zwischen dem reflektierenden Umhüllungskörper und dem transparenten Umhüllungskörper angeordnet. Die reflektierende Schicht ist dazu ausgebildet, die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung zu reflektieren, insbesondere spekular zu reflektieren. Die reflektierende Schicht ist beispielsweise ein metallischer Spiegel. Das heißt, die reflektierende Schicht besteht aus oder enthält ein Metall. Die reflektierende Schicht umfasst beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Silber, Aluminium, Rhodium, Nickel, Kupfer, Gold. Alternativ kann die reflektierende Schicht ein dielektrischer Spiegel sein und mehre Schichten umfassen. In diesem Fall ist die reflektierende Schicht ein Bragg-Spiegel, der abwechselnd angeordnete Schichten eines hoch brechenden und eines niedrig brechenden Materials umfasst.
Weist das strahlungsemittierende Element eine reflektierende Schicht auf, so weist der transparente Umhüllungskörper die streuenden Partikel auf. Die emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung kann beispielsweise an der reflektierenden Schicht spekular reflektiert werden. Die reflektierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung der Halbleiterchips kann nachfolgend an den streuenden Partikeln im transparenten Umhüllungskörper mehrfach gestreut werden, sodass eine besonders gute Durchmischung der Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung der verschiedenen Halbleiterchips erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers einen konvexen oder konkaven Bereich auf, der frei vom reflektierenden Umhüllungskörper ist. Der konvexe oder konkave Bereich bildet die Strahlungsdurchtrittsfläche oder einen Teil der Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörpers. Eine Krümmung des konvexen oder konkaven Bereichs ist insbesondere verschieden von einer Krümmung der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers außerhalb dem konvexen oder konkaven Bereich. Beispielsweise überragt der konvexe oder konkave Bereich den reflektierenden Umhüllungskörper in vertikaler Richtung.
Alternativ ist es möglich, dass ein optischer Körper auf die freiliegende Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers angeordnet ist. Der optische Körper bildet gemäß dieser Ausführungsform den konvexen oder konkaven Bereich. Der optische Körper kann durch eine Linse, insbesondere eine konvexe oder konkave Linse, gebildet sein. Weiterhin kann der optische Körper aus dem gleichen Material wie der transparente Umhüllungskörper gebildet sein.
Mit dem konvexen oder konkaven Bereich ist es möglich, eine Strahlform der austretenden Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung zu formen. Weist die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers einen konvexen Bereich auf, so kann die Strahlform besonders gut aufgeweitet werden. Weist die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers einen konkaven Bereich auf, so kann die Strahlform beispielsweise auf einem vorgegebenen Punkt fokussiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der transparente Umhüllungskörper mittels einer Haftvermittlungsschicht auf dem Träger befestigt. Die Haftvermittlungsschicht vermittelt beispielsweise eine mechanisch stabile Verbindung des transparenten Umhüllungskörpers mit dem Träger. Die Haftvermittlungsschicht ist beispielsweise durchlässig, insbesondere transparent, für die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung. Bei der Haftvermittlungsschicht kann es sich beispielsweise um ein Harz, etwa wie um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln. Beispielsweise ist es möglich, dass die Haftvermittlungsschicht aus dem gleichen Material gebildet ist, wie der transparente Umhüllungskörper.
Die Haftvermittlungsschicht weist beispielsweise für die emittierte Primärstrahlung und/oder die emittierte Sekundärstrahlung eine Transmission von wenigstens 90 %, insbesondere von wenigstens 95 % auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der reflektierende Umhüllungskörper eine dem Halbleiterchip abgewandte Außenfläche der Haftvermittlungsschicht vollständig. In einem äußeren Bereich des transparenten Umhüllungskörpers, der in lateralen Richtungen beabstandet zu den Halbleiterchips ist, ist die Haftvermittlungsschicht beispielsweise zwischen dem transparenten Umhüllungskörper und dem Träger angeordnet. Die dem Halbleiterchip abgewandte Außenfläche der Haftvermittlungsschicht, die in dem äußeren Bereich zwischen dem transparenten Umhüllungskörper und dem Träger angeordnet ist, ist beispielsweise vollständig von dem reflektierenden Umhüllungskörper bedeckt. Weiterhin umgibt der reflektierende Umhüllungskörper beispielsweise die dem Halbleiterchip abgewandte Außenfläche der Haftvermittlungsschicht vollständig. Der reflektierende Umhüllungskörper steht mit der Haftvermittlungsschicht insbesondere in dem äußeren Bereich in direktem Kontakt mit der dem Halbleiterchip abgewandten Außenfläche der Haftvermittlungsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Haftvermittlungsschicht zwischen dem Halbleiterchip und dem transparenten Umhüllungskörper angeordnet.
Ist der transparente Umhüllungskörper von den Deckflächen der Halbleiterchips in vertikaler Richtung beabstandet und ist der transparente Umhüllungskörper von den Seitenflächen der Halbleiterchips in lateralen Richtungen beabstandet, kann ein Zwischenraum zwischen dem transparenten Umhüllungskörper und den Halbleiterchips und dem Träger gebildet sein. Die Haftvermittlungsschicht kann insbesondere in dem Zwischenraum angeordnet sein. Insbesondere füllt die Haftvermittlungsschicht den Zwischenraum vollständig aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die Haftvermittlungsschicht eine dem Träger abgewandte Außenfläche des Halbleiterchips vollständig. Die Haftvermittlungsschicht kann in direktem Kontakt zu den Halbleiterchips und dem Träger stehen. Weiterhin kann die Haftvermittlungsschicht in direktem Kontakt zum transparenten Umhüllungskörper und dem Träger stehen. Die Haftvermittlungsschicht ist weiterhin beispielsweise mit der Außenfläche der Halbleiterchips formschlüssig verbunden. Weiterhin ist die Haftvermittlungsschicht mit einer Innenfläche des transparenten Umhüllungskörpers und der Deckfläche des Trägers formschlüssig verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Halbleiterchips dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängenbereichen auszusenden. Beispielsweise unterscheidet sich die von den Halbleiterchips ausgesendete Primärstrahlung voneinander. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die von den Halbleiterchips ausgesandte Sekundärstrahlung voneinander verschieden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erster Halbleiterchip dazu ausgebildet Licht einer Peakwellenlänge auszusenden, die verschieden von einer Peakwellenlänge eines zweiten Halbleiterchips ist. Der erste Halbleiterchip ist beispielsweise dazu ausgebildet, grünes Licht auszusenden und ein zweiter Halbleiterchip ist beispielsweise dazu ausgebildet, rotes Licht auszusenden. Beispielsweise ist eine erste Primärstrahlung des ersten Halbleiterchips und eine zweite Primärstrahlung des zweiten Halbleiterchips blaues Licht. Der erste Halbleiterchip weist in diesem Fall beispielsweise ein erstes Konversionselement auf, das dazu ausgebildet ist, die erste Primärstrahlung möglichst vollständig in eine erste Sekundärstrahlung zu konvertieren, die beispielsweise grünes Licht ist. Der zweite Halbleiterchip umfasst beispielsweise ein zweites Konversionselement, das dazu ausgebildet ist, die zweite Primärstrahlung möglichst vollständig in zweite Sekundärstrahlung zu konvertieren, die beispielsweise rotes Licht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erster Halbleiterchip dazu ausgebildet, warmweißes Licht auszusenden und ein zweiter Halbleiterchip ist dazu ausgebildet, kaltweißes Licht auszusenden. Beispielsweise ist es möglich, dass die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung jeweils mehrere Wellenlängenbereiche umfassen, die sich voneinander unterschieden. Beispielsweise vermischen sich die erste Primärstrahlung und die erste Sekundärstrahlung zu warmweißem Licht mit einer Farbtemperatur von beispielsweise höchstens 3500 K. Weiterhin können sich die zweite Primärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung zu kaltweißem Licht mit einer Farbtemperatur von beispielsweise mindestens 4000 K vermischen. Vorteilhafterweise kann so ein Blitzlicht realisiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Element drei strahlungsemittierende Halbleiterchips, wobei ein erster Halbleiterchip dazu ausgebildet ist, grünes Licht auszusenden, ein zweiter Halbleiterchip dazu ausgebildet ist, rotes Licht auszusenden und ein dritter Halbleiterchip dazu ausgebildet ist, blaues Licht auszusenden. Beispielsweise ist eine dritte elektromagnetische Primärstrahlung des dritten Halbleiterchips blaues Licht. Der dritte Halbleiterchip weist in diesem Fall kein Konversionselement auf.
Die verschiedenen Halbleiterchips können beispielsweise getrennt voneinander ansteuerbar sein.
Es wird darüber hinaus ein strahlungsemittierendes Bauteil angegeben, das ein hier beschriebenes strahlungsemittierendes Element umfasst. Sämtliche in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Bauteil offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Element offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Bauteil eine Vielzahl an hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elementen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die strahlungsemittierenden Elemente in lateralen Richtungen beabstandet voneinander angeordnet. Die strahlungsemittierenden Elemente sind beispielsweise an Gitterpunkten eines gedachten regelmäßigen Gitters angeordnet. Damit sind die strahlungsemittierenden Elemente matrixartig, das heißt entlang von Spalten und Zeilen, angeordnet. Das gedachte regelmäßige Gitter ist beispielsweise ein Dreiecksgitter, ein quadratisches Gitter oder ein hexagonales Gitter.
Alternativ sind die strahlungsemittierenden Elemente an Gitterpunkten eines gedachten unregelmäßigen Gitters angeordnet. Das gedachte unregelmäßige Gitter kann durch beliebige Gitterlinien mit beliebigen Abständen definiert sein. Beispielsweise erstrecken sich die Gitterpunkte des regelmäßigen Gitters oder des unregelmäßigen Gitters in lateralen Richtungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Außenfläche des Bauteils zu höchstens 10 % durch die transparenten Umhüllungskörper der strahlungsemittierenden Elemente gebildet. Die Außenfläche des Bauteils ist beispielsweise durch eine den strahlungsemittierenden Halbleiterchips abgewandte Außenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers und den freiliegenden Außenflächen der transparenten Umhüllungskörper gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenfläche des Bauteils beispielsweise zu einem großen Teil durch die Außenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers gebildet. „Zu einem großen Teil“ heißt hier, dass die Außenfläche des Bauteils durch mindestens 90 % der Außenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers, insbesondere durch mindestens 95 %, gebildet ist.
Durch eine solche Anordnung können die verschiedenen Strahlungsdurchtrittsflächen der strahlungsemittierenden Elemente einen besonders großen Abstand in lateralen Richtungen aufweisen. Damit weist ein solches strahlungsemittierendes Bauteil vorteilhafterweise einen besonders guten Kontrast auf.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen angegeben. Vorzugsweise eignet sich das Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elementen. Das heißt, ein hier beschriebenes strahlungsemittierendes Element ist mit dem beschriebenen Verfahren herstellbar oder wird mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt. Sämtliche in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Element offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Träger bereitgestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl an transparenten Umhüllungskörpern bereitgestellt, die jeweils eine Kavität aufweisen. Die Vielzahl an transparenten Umhüllungskörpern ist in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise in einem separaten Schritt vorgefertigt. Die Kavität durchdringt den transparenten Umhüllungskörper beispielsweise teilweise, insbesondere nicht vollständig. Das heißt, die Kavität ist beispielsweise durch zumindest eine innere Seitenfläche und eine innere Deckfläche gebildet, die jeweils Teil des transparenten Umhüllungskörpers sind. Die innere Deckfläche erstreckt sich beispielsweise in lateralen Richtungen. Die innere Seitenfläche ist beispielsweise senkrecht zur inneren Deckfläche angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf dem Träger aufgebracht. Die Halbleiterchips können beispielsweise durch Kleben, Bonden oder Löten auf den Träger aufgebracht werden. Diese Verbindungen befestigen den Halbleiterchip beispielsweise mechanisch stabil und/oder elektrisch leitfähig auf dem Träger.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die transparenten Umhüllungskörper auf den Träger aufgebracht, wobei jeweils zumindest zwei Halbleiterchips in einer Kavität angeordnet sind. Der transparente Umhüllungskörper wird beispielsweise mit einer Haftvermittlungsschicht auf dem Träger angeordnet. Die Haftvermittlungsschicht vermittelt dabei eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem transparenten Umhüllungskörper und dem Träger.
Die innere Deckfläche des transparenten Umhüllungskörpers ist beispielsweise in vertikaler Richtung beabstandet zu den Deckflächen der Halbleiterchips. Weiterhin ist die innere Seitenfläche beispielsweise in lateralen Richtungen beabstandet zu den Seitenflächen der Halbleiterchips. Die innere Seitenfläche der Kavität umgibt die Halbleiterchips beispielsweise in lateralen Richtungen vollständig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein reflektierendes Umhüllungsmaterial zwischen den transparenten Umhüllungskörpern aufgebracht. Beispielsweise wird das reflektierende Umhüllungsmaterial so aufgebracht, dass jeweils eine Deckfläche der transparenten Umhüllungskörper frei von dem reflektierenden Umhüllungsmaterial ist. Alternativ wird das reflektierende Umhüllungsmaterial so aufgebracht, dass Außenflächen der transparenten Umhüllungskörper vollständig von dem reflektierenden Umhüllungsmaterial bedeckt sind.
Das reflektierende Umhüllungsmaterial liegt beim Aufbringen beispielsweise in einer fließfähigen Form vor. Das reflektierende Umhüllungsmaterial kann beispielsweise mittels eines Vergussverfahrens, wie Dispensen, Spritzpressen oder Formpressen, oder eines Druckverfahrens, wie Jetten, aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper und dem Träger vereinzelt, wobei das reflektierende Umhüllungsmaterial vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper ausgehärtet wird.
Bedeckt das reflektierende Umhüllungsmaterial die transparenten Umhüllungskörper beispielsweise vollständig, so kann nach dem Aushärten des reflektierenden Umhüllungsmaterials zu dem reflektierenden Umhüllungskörper Material des reflektierenden Umhüllungskörpers abgetragen werden. In diesem Fall wird das Material des reflektierenden Umhüllungskörpers in vertikaler Richtung so weit abgetragen, dass die transparenten Umhüllungskörper teilweise freigelegt werden. Die freigelegten Bereiche bilden beispielsweise die Strahlungsdurchtrittsflächen der strahlungsemittierenden Elemente. Das Abtragen des Materials des reflektierenden Umhüllungskörpers erfolgt beispielsweise durch einen Schleifprozess oder einen Sandstrahlprozess.
Es wird darüber hinaus ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen angegeben. Sämtliche in Verbindung mit dem hier beschriebenen Verfahren offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem weiteren Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des weiteren Verfahrens wird ein Träger bereitgestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des weiteren Verfahrens wird eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf den Träger aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des weiteren Verfahrens wird ein erstes reflektierendes Umhüllungsmaterial auf den Träger aufgebracht, wobei das erste reflektierende Umhüllungsmaterial jeweils zumindest zwei Halbleiterchips in lateralen Richtungen umgibt. Das erste reflektierende Umhüllungsmaterial umgibt beispielsweise jeweils zumindest zwei Halbleiterchips in lateralen Richtungen vollständig. Das reflektierende Umhüllungsmaterial ist beispielsweise entlang von gedachten Gitterlinien eines weiteren gedachten regelmäßigen Gitters angeordnet. Die gedachten Gitterlinien erstrecken sich zwischen den benachbarten Halbleiterchips, sodass das erste reflektierende Umhüllungsmaterial jeweils zumindest zwei Halbleiterchips in lateralen Richtungen umgibt.
Beispielsweise wird das erste reflektierende Umhüllungsmaterial vor dem Aufbringen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf den Träger, auf den Träger aufgebracht. Alternativ kann das erste reflektierende Umhüllungsmaterial nach dem Aufbringen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf den Träger, auf den Träger aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein transparentes Umhüllungsmaterial auf jeweils zumindest zwei Halbleiterchips aufgebracht. Jeweils ein transparentes Umhüllungsmaterial bedeckt beispielsweise zwei Halbleiterchips vollständig. Das heißt, die dem Träger abgewandten Außenflächen der zwei Halbleiterchips sind vollständig von dem transparenten Umhüllungsmaterial bedeckt.
Beispielsweise kann in diesem Verfahrensschritt zunächst ein erstes transparentes Umhüllungsmaterial jeweils auf zwei Halbleiterchips aufgebracht werden. Das erste transparente Umhüllungsmaterial schließt in vertikaler Richtung insbesondere plan mit dem ersten reflektierenden Umhüllungsmaterial ab. In einem weiteren Schritt kann ein zweites transparentes Umhüllungsmaterial auf dem ersten transparenten Umhüllungsmaterial aufgebracht werden.
Das erste transparente Umhüllungsmaterial und das zweite transparente Umhüllungsmaterial liegen beim Aufbringen in einer fließfähigen Form vor. Das transparente Umhüllungsmaterial kann mittels eines Vergussverfahrens, wie Dispensen, Spritzpressen oder Formpressen, oder eines Druckverfahrens, wie Jetten, aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen können das erste transparente Umhüllungsmaterial und das zweite transparente Umhüllungsmaterial zu transparenten Umhüllungskörpern ausgehärtet werden. Beispielsweise entspricht das ausgehärtete erste transparente Umhüllungsmaterial dem ersten Bereich des transparenten Umhüllungskörpers und das ausgehärtete zweite transparente Umhüllungsmaterial dem zweiten Bereich des transparenten Umhüllungskörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein zweites reflektierendes Umhüllungsmaterial zwischen dem transparenten Umhüllungsmaterial aufgebracht. Das transparente Umhüllungsmaterial wird beispielsweise vor dem Aufbringen des zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterials zu einem transparenten Umhüllungskörper ausgehärtet. Beispielsweise wird das zweite reflektierende Umhüllungsmaterial so aufgebracht, dass jeweils eine Deckfläche des zweiten Bereichs des transparenten Umhüllungskörpers frei von dem zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterial ist. Insbesondere schließen eine Deckfläche des zweiten Bereichs des transparenten Umhüllungskörpers und eine Deckfläche des zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterials plan miteinander ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper und dem Träger vereinzelt, wobei das erste reflektierende Umhüllungsmaterial und das zweite reflektierende Umhüllungsmaterial vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper ausgehärtet wird.
Es wird darüber hinaus ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen angegeben. Sämtliche in Verbindung mit dem hier beschriebenen Verfahren offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem weiteren Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Träger bereitgestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf den Träger aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Tropfen eines transparenten Umhüllungsmaterials auf die Halbleiterchips aufgebracht. Eine Außenfläche der Tropfen ist beispielsweise durch eine Viskosität des transparenten Umhüllungsmaterials und/oder durch eine Oberflächenbeschaffenheit des Trägers vorgegeben. Beispielsweise weisen die Tropfen eine konvex gekrümmte Außenfläche auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein reflektierendes Umhüllungsmaterial auf dem Träger aufgebracht, wobei das reflektierende Umhüllungsmaterial eine Außenfläche des transparenten Umhüllungsmaterials vollständig bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das reflektierende Umhüllungsmaterial entfernt, wobei durch das Entfernen das transparente Umhüllungsmaterial an mehreren Stellen freigelegt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper und den Träger vereinzelt, wobei das reflektierende Umhüllungsmaterial vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper ausgehärtet wird.
Die hier beschriebenen Verfahren können insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Im Folgenden werden das hier beschriebene strahlungsemittierende Element sowie die hier beschriebenen Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elements,
2, 3, 4, 5 und 6 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen,
7, 8, 9 und 10 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen,
11, 12, 13 und 14 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen,
15 und 16 schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elements, und
17 schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauteils.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die schematische Schnittdarstellung der 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elements.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst das strahlungsemittierende Element 1 einen Träger 2 mit einer Deckfläche 2a. Auf der Deckfläche des Trägers 2a sind zwei strahlungsemittierende Halbleiterchips 3 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein erster Halbleiterchip 3a beispielsweise dazu ausgebildet, grünes Licht auszusenden und ein zweiter Halbleiterchip 3b ist beispielsweise dazu ausgebildet, rotes Licht auszusenden. Weiterhin sind die Halbleiterchips 3, 3a, 3b in lateralen Richtungen voneinander beabstandet angeordnet.
Das strahlungsemittierende Element 1 umfasst weiterhin einen transparenten Umhüllungskörper 4, der die Halbleiterchips 3, 3a, 3b umgibt und die Deckfläche des Trägers 2a bedeckt. Der transparente Umhüllungskörper 4 ist dazu ausgebildet, das von den Halbleiterchips 3, 3a, 3b emittierte rote und grüne Licht zu transmittieren.
Der transparente Umhüllungskörper 4 umgibt die Halbleiterchips 3, 3a, 3b in lateralen Richtungen vollständig. Weiterhin bedeckt der transparente Umhüllungskörper 4 eine Außenfläche der Halbleiterchips 3d vollständig und formschlüssig. Das heißt, der transparente Umhüllungskörper 4 bedeckt Deckflächen der Halbleiterchips 3 und Seitenflächen der Halbleiterchips 3 vollständig.
Auf dem transparenten Umhüllungskörper 4 ist stellenweise ein reflektierender Umhüllungskörper 5 angeordnet. Der reflektierende Umhüllungskörper 5 ist hierbei stellenweise an einer Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a angeordnet. Ein Teil der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a ist frei von dem reflektierenden Umhüllungskörper 5. Bei dem Teil der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a, der frei von dem reflektierenden Umhüllungskörper 5 ist, handelt es sich um eine Strahlungsdurchtrittsfläche 4c des strahlungsemittierenden Elements 1, durch das das grüne und rote Licht aus dem Element 1 austreten.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Umhüllungskörper 4 im Querschnitt eine nicht regelmäßige hexagonale Form auf. Der transparente Umhüllungskörper ist hierbei durch einen ersten Bereich 4d und einen zweiten Bereich 4e gebildet. Der erste Bereich 4d ist auf dem zweiten Bereich 4e angeordnet. Der erste Bereich 4d weist eine Querschnittsfläche auf, die sich ausgehend von der Deckfläche des Trägers 2a aufweitet. Der zweite Bereich 4e weist eine Querschnittsfläche auf, die sich ausgehend vom ersten Bereich 4d verjüngt.
Damit ist eine Fläche der Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4c gebildet, die kleiner als eine gemeinsame Fläche der Deckflächen der Halbleiterchips 3e ist. Das heißt, eine gemeinsame Fläche, die durch die Deckfläche 3e des ersten Halbleiterchips 3a und die Deckfläche 3e des zweiten Halbleiterchips 3b gebildet ist, ist kleiner als die Fläche der Strahlungsdurchtrittsfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4c.
Weiterhin überdeckt der reflektierende Umhüllungskörper 5 die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3, 3a, 3b. Der reflektierende Umhüllungskörper 5 überlappt hierbei in Draufsicht mit den Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3, 3a, 3b teilweise in lateralen Richtungen.
Die schematischen Schnittdarstellungen der 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen 1.
Zunächst wird ein Träger 2 mit einer Deckfläche 2a bereitgestellt, auf dem eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3, 3a, 3b aufgebracht wird, wie in 2 gezeigt.
In einem weiteren Schritt, wie in 3 dargestellt, wird eine Vielzahl an transparenten Umhüllungskörpern 4 bereitgestellt, die jeweils eine Kavität 11 aufweisen. Die Kavität 11 ist durch zumindest eine innere Seitenfläche 11a und eine innere Deckfläche 11b gebildet, die jeweils Teil des transparenten Umhüllungskörpers 4 sind.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 werden die transparenten Umhüllungskörper 4 in einem weiteren Schritt auf den Träger 2 aufgebracht, wobei jeweils zumindest zwei Halbleiterchips 3, 3a, 3b in der Kavität 11 angeordnet sind. Der transparente Umhüllungskörper wird mit einer Haftvermittlungsschicht 7 auf dem Träger 2 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der transparente Umhüllungskörper 4 von den Außenflächen der Halbleiterchips 3d beabstandet, sodass ein Zwischenraum 12 zwischen dem transparenten Umhüllungskörper 4 und den Halbleiterchips 3, 3a, 3b und dem Träger 2 gebildet ist. Die Haftvermittlungsschicht 7 ist hier in einem äußeren Bereich des transparenten Umhüllungskörpers 4 angeordnet, der in lateralen Richtungen beabstandet zu den Halbleiterchips 3, 3a, 3b ist.
In einem weiteren Schritt wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 ein reflektierendes Umhüllungsmaterial 10 zwischen den transparenten Umhüllungskörpern 4 aufgebracht. Das reflektierende Umhüllungsmaterial 10 wird hierbei so aufgebracht, dass jeweils eine Deckfläche der transparenten Umhüllungskörper 4 frei von dem reflektierenden Umhüllungsmaterial 10 ist. Die freibleibenden Deckflächen bilden jeweils die Strahlungsdurchtrittsflächen 4c.
Nachfolgend wird das reflektierende Umhüllungsmaterial 10 zu einem reflektierenden Umhüllungskörper 5 ausgehärtet.
Weiterhin wird die so erzeugte Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 zu einzelnen strahlungsemittierenden Elementen vereinzelt. Hierbei wird die Anordnung durch den reflektierenden Umhüllungskörper 5 und den Träger 2 durch Schnitte in vertikaler Richtung vollständig durchtrennt.
Die schematischen Schnittdarstellungen der 7, 8, 9 und 10 zeigen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen 1.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 wird ein Träger 2 bereitgestellt, auf dem eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3, 3a, 3b aufgebracht wird. Nachfolgend wird ein erstes reflektierendes Umhüllungsmaterial 10a auf den Träger aufgebracht. Das erste reflektierende Umhüllungsmaterial 10a umgibt jeweils zumindest zwei Halbleiterchips 3, 3a, 3b in lateralen Richtungen. Das erste reflektierende Umhüllungsmaterial 10a überragt die Halbleiterchips 3, 3a, 3b hierbei in vertikaler Richtung.
In einem weiteren Schritt wird ein erstes transparentes Umhüllungsmaterial 9a jeweils auf zwei Halbleiterchips 3, 3a, 3b aufgebracht, die von dem ersten reflektierenden Umhüllungsmaterial 10a umgeben sind, wie in 8 gezeigt. Das erste transparente Umhüllungsmaterial 9a schließt in vertikaler Richtung plan mit dem ersten reflektierenden Umhüllungsmaterial 10a ab.
Nachfolgend wird ein zweites transparentes Umhüllungsmaterial 9b auf dem ersten transparenten Umhüllungsmaterial 9a aufgebracht. Das erste transparente Umhüllungsmaterial 9a und das zweite transparente Umhüllungsmaterial 9b werden nachfolgend zu transparenten Umhüllungskörpern 4 ausgehärtet. Das ausgehärtete erste transparente Umhüllungsmaterial 9a weist die Form des ersten Bereichs des transparenten Umhüllungskörpers 4d gemäß dem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der 1 auf und das ausgehärtete zweite transparente Umhüllungsmaterial 9b weist die Form des zweiten Bereichs des transparenten Umhüllungskörpers 4e gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 auf.
Alternativ kann das erste transparente Umhüllungsmaterial 9a und das zweite transparente Umhüllungsmaterial 9b in einem einzelnen Schritt aufgebracht werden. Das erste transparente Umhüllungsmaterial 9a und das zweite transparente Umhüllungsmaterial 9b werden in diesem Fall mittels Formpressen aufgebracht.
In einem weiteren Schritt wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 ein zweites reflektierendes Umhüllungsmaterial 10b zwischen dem zweiten transparenten Umhüllungsmaterial 9b aufgebracht, das insbesondere zu dem transparenten Umhüllungskörper 4 ausgehärtet ist. Eine Deckfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4 bleibt hierbei frei von dem zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterial 10b, sodass eine Deckfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4 und eine Deckfläche des zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterials 20b plan miteinander abschließen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 wird die Anordnung vereinzelt, wobei das erste reflektierende Umhüllungsmaterial 10a und das zweite reflektierende Umhüllungsmaterial 10b vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper 5 ausgehärtet werden.
Die schematischen Schnittdarstellungen der 11, 12, 13 und 14 zeigen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen 1.
Wie in 11 dargestellt, wird eine Vielzahl von Tropfen eines transparenten Umhüllungsmaterials 9 auf jeweils zumindest zwei Halbleiterchips 3, 3a, 3b aufgebracht. Die Tropfen weisen jeweils eine konvex gekrümmte Außenfläche 9c auf und werden zu transparenten Umhüllungskörpern 4 ausgehärtet.
Nachfolgend wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der 12 ein reflektierendes Umhüllungsmaterial 10 auf den transparenten Umhüllungskörpern 4 aufgebracht, sodass Außenflächen der transparenten Umhüllungskörper 4a vollständig von dem reflektierenden Umhüllungsmaterial 10 bedeckt sind.
In einem weiteren Schritt wird das reflektierende Umhüllungsmaterial 10 zu dem reflektierenden Umhüllungskörper 5 ausgehärtet. Der reflektierende Umhüllungskörper 5 wird gemäß 13 in vertikaler Richtung so weit abgetragen, dass die transparenten Umhüllungskörper 4 teilweise freigelegt werden. Die freigelegten Bereiche bilden beispielsweise die Strahlungsdurchtrittsflächen 4c.
Nachfolgend wird die Anordnung vereinzelt, wie in 14 gezeigt.
Die schematische Schnittdarstellung der 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Elements 1. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt das Ausführungsbeispiel der 15 ein strahlungsemittierendes Element 1, bei dem ein erster Halbleiterchip 3a dazu ausgebildet ist, warmweißes Licht auszusenden und ein zweiter Halbleiterchip 3b dazu ausgebildet ist, kaltweißes Licht auszusenden.
Weiterhin weist die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a einen konvexen Bereich 4b auf, der frei vom reflektierenden Umhüllungskörper 5 ist. Eine Krümmung des konvexen Bereichs 4a ist hier verschieden von einer Krümmung der Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a außerhalb des konvexen Bereichs 4b. Der konvexe Bereich 4b überragt den reflektierenden Umhüllungskörper 5 in vertikaler Richtung.
Die schematische Draufsicht der 16 zeigt ein strahlungsemittierendes Element 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 15. Das strahlungsemittierende Element 1 weist zwei erste Halbleiterchips 3a und zwei zweite Halbleiterchips 3b auf. Weiterhin weist der transparente Umhüllungskörper 4 in Draufsicht in lateralen Richtungen eine runde Form auf. Der reflektierende Umhüllungskörper 5 überlappt hierbei mit den Halbleiterchips 3, 3a, 3b in Draufsicht vollständig.
Die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers 4a weist einen konvexen Bereich 4b auf, der frei vom reflektierenden Umhüllungskörper 5 ist und im Zentrum des strahlungsemittierenden Elements 1 angeordnet ist. Der konvexe Bereich 4b bildet die Strahlungsdurchtrittsfläche 4c.
Die schematische Draufsicht der 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauteils 8, das eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Elemente 1 umfasst. Die strahlungsemittierenden Elemente 1 umfassen jeweils einen ersten Halbleiterchip 3a, der grünes Licht emittiert, einen zweiten Halbleiterchip 3b, der rotes Licht emittiert und einen dritten Halbleiterchip 3c, der blaues Licht emittiert. Die strahlungsemittierenden Elemente 1 sind in lateralen Richtungen beabstandet voneinander angeordnet. Weiterhin sind die strahlungsemittierenden Elemente 1 hier an gedachten Gitterpunkten eines regelmäßigen quadratischen Gitters angeordnet.
Eine Außenfläche des Bauteils 8a ist durch eine den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3, 3a, 3b, 3c abgewandte Außenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers 5a und den freiliegenden Außenflächen der transparenten Umhüllungskörper 4a gebildet. Die Außenfläche des Bauteils 8a ist hier zu höchstens 10 % durch die transparenten Umhüllungskörper 4 der strahlungsemittierenden Elemente 1 gebildet.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: strahlungsemittierendes Element
2: Träger
2a: Deckfläche des Trägers
3: strahlungsemittierende Halbleiterchips
3a: erster Halbleiterchip
3b: zweiter Halbleiterchip
3c: dritter Halbleiterchip
3d: Außenfläche des Halbleiterchips
3e: Deckfläche des Halbleiterchips
4: transparenter Umhüllungskörper
4a: Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers
4b: konvexer Bereich
4c: Strahlungsdurchtrittsfläche
4d: erster Bereich
4e: zweiter Bereich
5: reflektierender Umhüllungskörper
5a: Außenfläche des reflektierenden Umhüllungskörpers
6: reflektierende Schicht
7: Haftvermittlungsschicht
7a: Außenfläche der Haftvermittlungsschicht
8: strahlungsemittierendes Bauteil
8a: Außenfläche des strahlungsemittierenden Bauteils
9: transparentes Umhüllungsmaterial
9a: erstes transparentes Umhüllungsmaterial
9b: zweites transparentes Umhüllungsmaterial
9c: Außenfläche des transparenten Umhüllungsmaterials
10: reflektierendes Umhüllungsmaterial
10a: erstes reflektierendes Umhüllungsmaterial
10b: zweites reflektierendes Umhüllungsmaterial
11: Kavität
11a: innere Seitenfläche
11b: innere Deckfläche
12: Zwischenraum

Claims

Strahlungsemittierendes Element (1) mit: - einem Träger (2) mit einer Deckfläche (2a), - zumindest zwei strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3), die in lateralen Richtungen beabstandet an der Deckfläche des Trägers (2a) angeordnet sind, - einem transparenten Umhüllungskörper (4), der die Halbleiterchips (3) umgibt und die Deckfläche des Trägers (2a) bedeckt, und - einem reflektierenden Umhüllungskörper (5), der stellenweise an einer Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers (4a) angeordnet ist, wobei - der reflektierende Umhüllungskörper (5) die strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) überdeckt.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der reflektierende Umhüllungskörper (5) die strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) vollständig überdeckt.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Fläche einer Strahlungsdurchtrittsfläche (4c) des transparenten Umhüllungskörpers (4c) kleiner ist als eine gemeinsame Fläche der Deckflächen der Halbleiterchips (2a).
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der transparente Umhüllungskörper (4) im Querschnitt eine nicht regelmäßige hexagonale Form aufweist.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der transparente Umhüllungskörper (4) streuende Partikel umfasst.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine reflektierende Schicht (6) zwischen dem reflektierenden Umhüllungskörper (5) und dem transparenten Umhüllungskörper (4) angeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Außenfläche des transparenten Umhüllungskörpers (4a) einen konvexen oder konkaven Bereich (4b) aufweist, der frei vom reflektierenden Umhüllungskörper (5) ist.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der transparente Umhüllungskörper (4) mittels einer Haftvermittlungsschicht (7) auf dem Träger (2) befestigt ist, und - der reflektierende Umhüllungskörper (5) eine dem Halbleiterchip (3) abgewandte Außenfläche der Haftvermittlungsschicht (7a) vollständig bedeckt.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - die Haftvermittlungsschicht (7) zwischen dem Halbleiterchip (3) und dem transparenten Umhüllungskörper (4) angeordnet ist, und - die Haftvermittlungsschicht (7) eine dem Träger (2) abgewandte Außenfläche des Halbleiterchips (3d) vollständig bedeckt.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterchips (3) elektromagnetische Strahlung mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängenbereichen aussenden.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein erster Halbleiterchip (3a) dazu ausgebildet ist Licht einer Peakwellenlänge auszusenden, die verschieden von einer Peakwellenlänge eines zweiten Halbleiterchips (3b) ist.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein erster Halbleiterchip (3a) dazu ausgebildet ist, warmweißes Licht auszusenden und ein zweiter Halbleiterchip (3b) dazu ausgebildet ist, kaltweißes Licht auszusenden.
Strahlungsemittierendes Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit drei strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3), wobei ein erster Halbleiterchip (3a) dazu ausgebildet ist, grünes Licht auszusenden, ein zweiter Halbleiterchip (3b) dazu ausgebildet ist, rotes Licht auszusenden und ein dritter Halbleiterchip (3c) dazu ausgebildet ist, blaues Licht auszusenden.
Strahlungsemittierendes Bauteil (8), mit - einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die strahlungsemittierenden Elemente (1) in lateralen Richtungen beabstandet voneinander angeordnet sind, und - eine Außenfläche des Bauteils (8a) zu höchstens 10 % durch die transparenten Umhüllungskörper (4) der strahlungsemittierenden Elemente (1) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Trägers (2), - Bereitstellen einer Vielzahl an transparenten Umhüllungskörpern (4), die jeweils eine Kavität aufweisen, - Aufbringen einer Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) auf den Träger (2), - Aufbringen der transparenten Umhüllungskörper (4) auf den Träger (2), wobei jeweils zumindest zwei Halbleiterchips (3) in einer Kavität angeordnet sind, - Aufbringen eines reflektierenden Umhüllungsmaterials (10) zwischen den transparenten Umhüllungskörpern (4), und - Vereinzeln der Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper (5) und den Träger (2), wobei - das reflektierende Umhüllungsmaterial (10) vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper (5) ausgehärtet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Trägers, - Aufbringen einer Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) auf den Träger (2), - Aufbringen eines ersten reflektierenden Umhüllungsmaterials (10a) auf den Träger (2), wobei das erste reflektierende Umhüllungsmaterial (10a) jeweils zumindest zwei Halbleiterchips (3) in lateralen Richtungen umgibt, - Aufbringen eines transparenten Umhüllungsmaterials (9) auf jeweils zumindest zwei Halbleiterchips (3), - Aufbringen eines zweiten reflektierenden Umhüllungsmaterials (10b) zwischen dem transparenten Umhüllungsmaterial (9), und - Vereinzeln der Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper (5) und den Träger (2), wobei - das erste reflektierende Umhüllungsmaterial (10a) und das zweite reflektierende Umhüllungsmaterial (10b) vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper (5) ausgehärtet werden.
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Elementen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Trägers (2), - Aufbringen einer Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips (3) auf den Träger (2), - Aufbringen einer Vielzahl von Tropfen eines transparenten Umhüllungsmaterials (9) auf die Halbleiterchips (3), wobei ein Tropfen jeweils zumindest zwei Halbleiterchips (3) bedeckt, - Aufbringen eines reflektierenden Umhüllungsmaterials (10) auf den Träger (2), wobei das reflektierende Umhüllungsmaterial (10) eine Außenfläche des transparenten Umhüllungsmaterials (9c) vollständig bedeckt, - Entfernen des reflektierenden Umhüllungsmaterials (10), wobei durch das Entfernen das transparente Umhüllungsmaterial (9) an mehreren Stellen freigelegt wird, und - Vereinzeln der Anordnung durch einen reflektierenden Umhüllungskörper (5) und den Träger (2), wobei - das reflektierende Umhüllungsmaterial (10) vor dem Vereinzeln zu einem reflektierenden Umhüllungskörper (5) ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.