DE102021116584A1

DE102021116584A1 - Licht emittierendes bauelement

Info

Publication number: DE102021116584A1
Application number: DE102021116584.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwarz; Michael Zitzlsperger; Tobias Gebuhr
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2023274855A1

Abstract

Bei einem Licht emittierenden Bauelement (1) mit zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterelement (3), das an einem Substrat (2) angeordnet und zumindest teilweise von einem ersten Hüllkörper (8, 22) umgeben ist, wobei an der dem Substrat (2) abgewandten Seite des Halbleiterelements (3) ein zweiter Hüllkörper (9, 23) angeordnet ist, wird eine neuartige Struktur innerhalb eines Umgusses angegeben, die als Reflektor oder als Lichtaustrittsöffnung dienen kann, indem der zweite Hüllkörper (9, 23) zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement (3) geformt ist und an der dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite im Wesentlichen eben oder konvex geformt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei so genannten 360° LEDs, die zu allen Seiten gleichmäßig abstrahlen, beispielsweise zur Hinterleuchtung von Displays, Flächen, Signalen, Zierleisten, Symbolen und dergleichen, oder LEDs mit kleinen Lichtaustrittsöffnungen werden Umhüllungen verwendet, die einerseits einen Reflektor bereitstellen sollen und andererseits bereichsweise durchsichtig sind und dem Lichtaustritt und ggf. zur Konversion des abgegebenen Lichts dienen.
360° LED bestehen im Stand der Technik aus einem Substrat und einem drahtkontaktierten Chip. Dieser ist von einer klaren oder konvertierendem Silikon-Verguss umgeben. Um die Strahlung nach oben zu unterbinden, befindet sich darüber ein Reflektor aus weißem Silikon. Die Bauteilform ist herstellungsbedingt ein Quader oder ein Würfel. Darüber hinaus ist bekannt, dass auch Flip-Chips mit einem dielektrischen oder metallischen Spiegel auf der Oberseite ausgestattet sein können, um eine 360° LED zu realisieren. Dieser Aufbau ist besonders dünn, kann aber kein weißes Licht emittieren. Beim Direct Backlighting braucht man immer eine recht hohe Bautiefe. In vielen Anwendungen ist aber ein dünner Aufbau (z. B. bei Displays, bei Fernsehern) vorteilhaft. Im Stand der Technik wird oft wird mit weißem Licht hinterleuchtet. Durch die Konversion kann es aufgrund unterschiedlich langer Wege zu Farbschwankungen kommen.
Bei kleinen LEDs mit kleinen Lichtaustrittsöffnungen ist die Herstellung einer Kavität sehr schwierig bis unmöglich. Ohne eine Kavität erhöht sich der ungewünschte Anteil von Seitenemission relativ stark, weil das Licht an der Seitenfläche zur Seite gebrochen wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Licht emittierendes Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem eine Struktur innerhalb des Umgusses als Reflektor oder als Lichtaustrittsöffnung dienen kann.
Dieses Problem wird durch ein Licht emittierendes Bauelement nach Anspruch 1 sowie ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 40 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch ein Licht emittierendes Bauelement mit zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterelement, das an einem Substrat angeordnet und zumindest teilweise von einem ersten Hüllkörper umgeben ist, wobei an der dem Substrat abgewandten Seite des Halbleiterelements ein zweiter Hüllkörper angeordnet ist, wobei der zweite Hüllkörper zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformt ist und an der dem Halbleiterelement abgewandten Seite im Wesentlichen eben oder konvex geformt ist. Die beiden Hüllkörper sind Teil des Umgusses.
Der erste Hüllkörper ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein im Wesentlichen durchsichtiger Formkörper, wobei der zweite Hüllkörper ein Reflektor ist. Es handelt sich dabei um ein Licht emittierendes Bauelement mit zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterelement, das an einem Substrat angeordnet und zumindest teilweise von einem Formkörper umgeben ist, wobei an der dem Substrat abgewandten Seite des Halbleiterelements ein Reflektor angeordnet ist, wobei der Reflektor zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformt ist und an der dem Halbleiterelement abgewandten Seite im Wesentlichen eben ist. Der Halbleiter ist vorzugsweise ein Volumenemitter, der nach allen Seiten abstrahlt. Der Formkörper kann Konverterpartikel umfassen, die in eine Matrix aus Silikon oder dergleichen eingebettet sind. Es wird so ein besonders dünnes Bauteil durch eine homogene Beleuchtung des Reflektors bereitgestellt. Die Dicke des Reflektors kann an verschiedenen Stellen unterschiedlich groß sein. Dadurch kann das Abstrahlverhalten eingestellt werden. Außerdem kann der Deckel am Rand weggelassen werden, um so auch Strahlung nach oben lenken um das Abstrahlverhalten zu homogenisieren.
Der konvexe Bereich des Reflektors ist in einer Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise als Kugelkalotte geformt, wobei dieser vorzugsweise im Bereich des Halbleiterelements eine größte Schichtdicke aufweist. Der weiße Deckel (Reflektor) auf dem Konverter ist somit konvex gekrümmt und hat die höchste Schichtdicke direkt über dem Chip. Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung mittels Drähten kontaktiert, wobei die Drähte zumindest teilweise innerhalb des Reflektors verlaufen. Die Drahtkontakte verlaufen dabei nicht nur durch den klaren/konvertierenden Verguss, sondern auch durch den weißen Deckel. Durch den Verlauf der Drähte teilweise im weißen Deckel (Reflektor) wird ein besonders dünnes Bauteil erreicht.
Der Reflektor und/oder der Formkörper weist bzw. weisen in einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ebene parallel zum Substrat einen runden Querschnitt auf. Das Bauteil ist damit insgesamt kein Quader, sondern der klare/konvertierende Verguss mit dem weißen Deckel ist ein Zylinder oder Prisma oder eine Kombination oder einen radialsymmetrischen Körper. In der Draufsicht auf das Bauteil ist dadurch nicht nur der weiße Deckel, sondern teilweise auch der klare/konvertierende Verguss zu sehen. Das Bauelement hat besonders geringe Farbschwankungen über 360° durch gleiche Weglängen des blauen Lichtes durch den Konverter durch Verwendung der Zylinderform.
Der Reflektor und/oder der Formkörper weist bzw. weisen in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in einer Ebene parallel zum Substrat im Wesentlichen einen kreisrunden, ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf.
Der konvex geformte Bereich des Reflektors ist in einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ebene parallel zum Substrat von einem Reflektorquader mit konstanter Dicke überdeckt.
Der Formkörper weist in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Anspritzkontur auf, die den Reflektor in einer Ebene parallel zum Substrat nach außen überragt.
Der Formkörper weist in einer Ausführungsform der Erfindung einen Ringbereich auf, der den Reflektor in einer Ebene parallel zum Substrat nach außen überragt. Der Ringbereich ermöglicht eine Lichtabstrahlung nach oben, also auch außerhalb der radialen Ebene. Der Ringbereich weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf oder ist an seiner Außenfläche abgerundet. Durch gezielte Krümmung der Außenwand kann das Abstrahlverhalten zur Seite gesteuert und optimiert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich bei während der Fertigung auf dem Substrat benachbart angeordneten Bauelementen die Formkörper bereichsweise berühren. Dadurch werden Angüsse ermöglicht, die mehrere benachbarte Bauteile beim Umgießen mit Gussmaterial versorgen.
Der zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Reflektor ist in einer Ausführungsform der Erfindung an der dem Halbleiterelement zugewandten Seite bereichsweise abgeflacht. Dies ermöglicht eine besonders flache Bauform mit hoher Effizienz.
Der abgeflachte Bereich ist in einer Ausführungsform der Erfindung in Kontakt mit dem Halbleiterelement, wodurch die Dicke des Bauteils weiter verringert wird.
Der konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Bereich des Reflektors ist in einer Ausführungsform der Erfindung an einem zylindrischen Reflektorelement angeordnet.
Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein oberflächenemittierendes Halbleiterelement. Der konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Bereich des Reflektors überdeckt das Halbleiterelement in einer solchen Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise nur teilweise.
Zwischen dem Halbleiterelement und dem Reflektor ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Konversionselement angeordnet, wobei der Formkörper durchsichtig ist, also ohne Konversion durch Konverterpartikel.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Halbleiterelemente in dem Bauelement angeordnet. Die Halbleiterelemente können dabei unterschiedliche Farben oder Farbspektren aufweisen. Zudem kann jedem der Halbleiterelemente ein konvexer Bereich des Reflektors zugeordnet sein.
Der zweite Hüllkörper ist in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ein im Wesentlichen reflektierender Umhüllkörper, wobei der erste Hüllkörper ein transparenter Einsatz ist, der in einer Kavität in dem Umhüllkörper angeordnet ist. Das Bauteil umfasst eine Kavität mit transparentem Material über dem Chip. Der Durchmesser der Kavität nimmt vorzugsweise nach oben zu. Die Kavität ist mit hochgefüllter Pressmasse umgeben.
Das Halbleiterelement ist zumindest teilweise von einem reflektierenden Umhüllmaterial umgeben, wobei an der dem Substrat abgewandten Seite des Halbleiterelements ein (Kavität) transparenter Einsatz in dem Umhüllmaterial angeordnet ist, wobei der Einsatz zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformt ist und an der dem Halbleiterelement abgewandten Seite im Wesentlichen eben ist.
Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Dünnfilm-Leuchtdiode.
Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung mittels mindestens eines Drahtes kontaktiert, wobei der Draht zumindest teilweise innerhalb des transparenter Einsatzes verläuft.
Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Saphir-Flip-Chip oder ein Saphir-Volumenemitter, wobei zumindest ein Teil des Halbleiterelements von dem transparenten Einsatz umgeben ist.
Das Halbleiterelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung mittels Drähten kontaktiert, wobei die Drähte zumindest teilweise innerhalb des transparenten Einsatzes verlaufen.
Zwischen dem Halbleiterelement und dem transparenten Einsatz ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Konversionselement angeordnet.
Mehrere Halbleiterelemente sind in einer Ausführungsform der Erfindung in dem Bauelement angeordnet.
Der transparente Einsatz ragt in einer Ausführungsform der Erfindung über die Oberfläche des reflektierenden Umhüllmaterials heraus und kann dabei linsenförmig sein, in einen zylindrischen Abschnitt oder einen kegelförmigen Abschnitt übergehen, der aus dem reflektierenden Umhüllmaterial herausragt.
Der transparente Einsatz weist in einer Ausführungsform der Erfindung an seiner dem Halbleiterelement abgewandten Seite eine regelmäßige oder unregelmäßige Aufraustruktur, eine Fresnel-Optik oder Beugungsoptik auf.
Der transparente Einsatz umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein Konversionsmittel mit Konverterpartikeln, beispielsweise auf Phosphorbasis, oder auch ein Material wie CeYAG.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements, umfassend die Schritte

a) Bereitstellen eines Substrats und Anordnen und ggf. bonden eines Halbleiters auf dem Substrat;
b) Herstellen eines zumindest bereichsweise konvex geformten zweiten Hüllkörpers;
c) Positionieren des zweiten Hüllkörpers relativ zu einem Halbleiterelement;
d) Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung eines ersten Hüllkörpers.

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren mit dem durch Verwendung eines Inserts auf dem Substrat zwischen den Mold-Werkzeugen (unten und oben) kleine Reflektoren mit Transfermolding herstellbar sind.
Bei dem Verfahren wird zudem vorzugsweise in Schritt b) der zweite Hüllkörper in der Kavität eines Werkzeugeinsatzes vorzugsweise durch Einbringen einer definierten Menge an Material erzeugt, wobei die Kavität gegenüber der Umgebung offen ist.
Der zweite Hüllkörper wird in einer Ausführungsform der Erfindung in einem zwischen den Schritten c) und d) angeordneten Zwischenschritt c1) zumindest teilweise ausgehärtet. Vorzugsweise wird beim Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung des zweiten Hüllkörpers in dem auszugießenden Volumen zumindest zeitweise ein Unterdruck erzeugt. Dadurch wird gewährleistet, dass das gesamte Volumen ausgegossen wird. Alternativ kann mit höherem Spritzdruck gearbeitet werden.
Das Verfahren umfasst ein Transfermolding mit Insert (dem Werkzeugeinsatz), auf dem vor dem Molding Material für eine spätere Kavität aufgebracht wurde. Das Insert weist Erhebungen oder Senken und ggf. Abstandhalter und Justierstifte auf.
Die Prozessfolge ist vorzugsweise:

- Insert bereitstellen;
- Material für Kavität aufbringen;
- Insert zu Substrat justieren, fügen und Material für Kavität härten;
- Transfer Molding;
- Insert entformen und entfernen;

Das Transfer Molding ist das Umgießen des Bauteils mit dem ersten Hüllkörper.
Der zweite Hüllkörper ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein zumindest bereichsweise konvex geformter Reflektor und der erste Hüllkörper ein den Reflektor zumindest teilweise umgebender Formkörper. Das Verfahren umfasst in der Ausführungsform der Erfindung daher die Schritte

a) Bereitstellen eines Substrats und Anordnen und ggf. bonden eines Halbleiters auf dem Substrat;
b) Herstellen eines zumindest bereichsweise konvex geformten Reflektors;
c) Positionieren des Reflektors relativ zu einem Halbleiterelement;
d) Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung eines Formkörpers.

Der Reflektor wird in Schritt b) in einer Ausführungsform der Erfindung in mindestens einen Kontaktierungsdraht gedrückt.
Der Reflektor wird in einer Ausführungsform der Erfindung in einem zwischen den Schritten c) und d) angeordneten Zwischenschritt c1) zumindest teilweise ausgehärtet.
Beim Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung des Formkörpers wird in einer Ausführungsform der Erfindung in dem auszugießenden Volumen zumindest zeitweise ein Unterdruck erzeugt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zweite Hüllkörper ein bereichsweise konvex geformter transparenter Einsatz und der erste Hüllkörper ein den transparenter Einsatz zumindest teilweise umgebender Umhüllkörper. Das Verfahren umfasst in dieser Ausführungsform der Erfindung also die Schritte

a) Bereitstellen eines Substrats und Anordnen und ggf. bonden eines Halbleiters auf dem Substrat;
b) Herstellen eines zumindest bereichsweise konvex geformten transparenten Einsatzes;
c) Positionieren des Reflektors relativ zu einem Halbleiterelement;
d) Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung eines Umhüllkörpers.

Das Substrat kann zum Beispiel eine Keramik, PCB, flat molded QFN sein. Es ist vorzugsweise hochreflektierend durch Ag-Beschichtungen oder weiße Kunststoffe (Duroplaste, Thermoplaste). Darauf ist mit
transparentem Isolierkleber ein Saphir-Volumenemitter-Chip mit zwei Topkontakten montiert und mit Ag oder Au-Draht kontaktiert. Der Chip ist umgeben von Konversionsmaterial in einer
Silikonmatrix. Über dem Chip befindet sich ein weißer, reflektierender Deckel. Der Deckel enthält eine Kugelkalotte (convex white silicone reflector). Diese ist radialsymmetrisch. Auf ihr befindet sich ein weißer Quader (white silicone). Die Bauteilform nach dem Vereinzeln ist ein Quader.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Licht emittierendes Bauelement in einer Draufsicht;
2 das Ausführungsbeispiel der 1 in einem Querschnitt;
3 Skizzen verschiedener Zwischenstufen eines Licht emittierenden Bauelements während der Fertigung;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä-ßen Licht emittierendes Bauelement mit einem zylindrischen Formkörper in einer räumlichen Ansicht;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä-ßen Licht emittierendes Bauelement in einer Schnittansicht mit zwei alternativen Ringbereichen;
6 das Ausführungsbeispiel der 5 in der Draufsicht;
7 ein Beispiel der Anordnung mehrerer Licht emittierende Bauelemente während der Fertigung in der Draufsicht;
8, 9 eine alternative Ausführung des Ringbereichs der 5 mit einzelnen Segmenten;
10, 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Licht emittierenden Bauelements mit einem linsenförmigen Reflektor;
12 weitere Beispiele für die Kontur des Reflektors in einer Draufsicht;
13 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schnittdarstellungen;
14 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schnittdarstellungen;
15 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä-ßen Licht emittierenden Bauelements im Schnitt;
16 das Ausführungsbeispiel der 15 in der Draufsicht;
17 Skizzen verschiedener Zwischenstufen eines Licht emittierenden Bauelements während der Fertigung;
18 - 23 weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele Licht emittierende Bauelemente, die jeweils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt werden;
24 - 34 Werkzeuge und Verfahrensschritte zur Herstellung erfindungsgemäßer Licht emittierender Bauelemente;

Ein in 1 und 2 gezeigtes Licht emittierendes Bauelement 1 umfasst ein im Wesentlichen quaderförmiges Licht emittierenden Halbleiterelement 3 (Im Folgenden auch Chip), das auf ein Substrat 2 aufgeklebt ist. Das Substrat ist eine Keramik, ein PCB (printed circuit board), flat molded QFN (quad flat nolead) oder dergleichen. Zwei Topkontakte 4, 5 des Licht emittierenden Halbleiterelements 3 sind jeweils mit Kontaktierungsdrähten 6, 7, die aus Silber oder Gold gefertigt sind, mit hier nicht dargestellten Leiterbahnen an oder in dem Substrat 2 kontaktiert. Das Licht emittierende Halbleiterelement 3 ist eingebettet in einen Formkörper 8, der ein Konversionsmaterial in einer Silikonmatrix umfasst. Auf der dem Substrat 2 abgewandten Seite ist ein Reflektor 9 auf dem Formkörper 8 angeordnet. Der Reflektor 9 besteht im Wesentlichen aus weiß eingefärbtem Silikon. Der Reflektor 9 umfasst zwei einstückig miteinander verbundene Teile, eine Kugelkalotte 10 und einen Reflektorquader 11. Die Kugelkalotte ist in Richtung auf das Substrat 2 konvex und ragt in eine entsprechend geformte konkave Ausnehmung 11 des Formkörpers 8. Der Übergang der Kugelkalotte 10 auf den Reflektorquader 11 ist in der Draufsicht kreisförmig, wie in 1 durch eine gestrichelte Linie 12 angedeutet. Die Kontaktierungsdrähte 6, 7 verlaufen durch den Reflektor 9 und den Formkörper 8.
3 zeigt Skizzen verschiedener Zwischenstufen des Licht emittierenden Bauelements 1 während der Fertigung zur Verdeutlichung des Fertigungsverfahrens. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt a) ein Zwischenprodukt umfassend das auf das Substrat 2 aufgeklebte und mittels der Kontaktierungsdrähte 6, 7 gebondete Licht emittierende Halbleiterelement 3 nach an sich bekannten Verfahren hergestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt b) werden die Kugelkalotte 10 des Reflektors 9 und sodann der Formkörper 8 hergestellt. Dazu wird zunächst mittels eines Werkzeugeinsatzes (Matrize) 13 die Kugelkalotte 10 hergestellt. Der Werkzeugeinsatz 13 weist dazu runde Kavitäten 14 auf, wie in 3 b1) gezeigt ist. In diese Kavitäten 14 wird in einem in 3 b2) gezeigten Verfahrensschritt A weißes Silikon dosiert. Dies kann durch Siebdruck, Schablonendruck, Druck-Zeit-Dosierung, Jetting oder dergleichen erfolgen. Das weiße Silikon stoppt an der Kante 15 der Kavität 14. Durch Aufbringen einer genauen, reproduzierbaren Menge bildet sich immer die gleiche Linsenform der Kugelkalotte 10 aus. Auf dem Substrat 2 befinden sich viele Halbleiterelemente 3. Im Werkzeugeinsatz 13 befinden sich viele Kavitäten 14 die mit weißem Silikon gefüllt sind. Von den Kavitäten 14 ist nur eine in 3 gezeigt. Der Werkzeugeinsatz 13 wird in einem in 3b3) gezeigten Verfahrensschritt B zum Substrat 2 justiert und gefügt. Dabei taucht das flüssige Silikon einer jeden Kugelkalotte in die Kontaktierungsdrähte 6, 7 ein. Optional kann das weiße Silikon durch UV-Licht und / oder Temperatur gehärtet oder angehärtet werden. Nach dem zumindest teilweisen Aushärten der Kugelkalotten 10 wird in einem in 3 b4) gezeigten Verfahrensschritt C von der Seite her konvertierendes Silikon zur Ausbildung der Formkörper 8 in den Spalt zwischen Werkzeugeinsatz 13 und Substrat 2 gefüllt. Das kann durch Vakuum, Druck, Kapillarkräfte und hydrostatische Kräfte erfolgen.
Abhängig von der Tiefe der Kavitäten 14 in dem Werkzeugeinsatz 13 wird in Verfahrensschritt C ein zylindrischer Formkörper 8 wie in 4 gezeigt, bei dem die Kugelkalotte 10 den Formkörper 8 vollständig abdeckt, erzeugt oder es wird ein Formkörper 8 erzeugt, der vollständig wie in 5 gezeigt oder bereichsweise wie in den 6 gezeigt lateral, sprich in der Ebene des Substrats 2, über die Kugelkalotte 10 hinausragt. In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel umschließt ein über den Reflektor 9 lateral überstehender Ringbereich 16 den Reflektor 9 vollständig. Durch geeignete Formgebung des Werkzeugeinsatz 13 weist der Ringbereich 16 einen rechteckigen Querschnitt, wie in 5 gezeigt, oder einen konvex abgerundeten Querschnitt, wie in 6, gezeigt auf. Die Formkörper 8 bzw. Ringbereiche 16 benachbarter Licht emittierende Bauelemente 1 berühren sich an Berührpunkten 17, siehe 7. Beim Füllen der Form mit konvertierendem Silikon sind Berührpunkte zwischen den Bauteilen notwendig (injection area) um das Material über das gesamte Substrat verteilen zu können. Vorteilhaft ist ein geringer Druck beim Füllen der Form dieser kann gut durch Vakuum und hydrostatische Kräfte aufgebracht werden. Durch die kleinen Kräfte deformiert sich die weiche PDMS Form kaum. Eine UV-Aushärtung hat gegenüber der Wärme-Härtung den Vorteil, dass geringe Verspannungen entstehen. UV härtende Silikone sind bekannt. Das UV Licht kann unter Umständen nicht alle Bereich des konvertierenden Silikons (z. B. unter dem weißen Deckel der Kugelkalotte 10) erreichen. Eine Nachhärtung im Ofen wird evtl. nach der Entformung nötig.
8 und 9 zeigen eine alternative Ausführung des Ringbereichs 16, der hier nur einzelne Segmente 18 umfasst, die als Angusspunkte für die Formkörper 8 dienen und so angeordnet sind, dass Segmente 18 benachbarter Licht emittierender Bauelemente 1 ineinander übergehen. Wie im Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 weisen die Segmente 18 durch geeignete Formgebung des Werkzeugeinsatz 13 eine rechteckigen oder einen konvex abgerundeten Querschnitt auf.
Die 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem linsenförmigen Reflektor 9. Dieses Beispiel weist keine expliziten „injection areas“ in Form des Ringbereich 16 oder der Segmente 18 auf und ist so besonders kompakt und stahlt besonders homogen ab. Der Abstand von den Chipkanten zum Rand des zylindrischen Formkörpers 8 ist für alle Strahlen ähnlich lang. Farbe über Winkel ist damit recht homogen.
12 zeigt weitere Beispiele für die Kontur des Reflektors 9 in der Draufsicht. Die Kontur kann rund, wie in 12 b, oval, wie in den 12a, e, f und g, oder eckig, wie in den 12 c, d und h sein. Der Reflektor 9 kann dabei zwei gleiche oder zwei unterschiedliche Symmetrieebenen aufweisen. Je nach Chipform (Quadrat, Rechteck, Dreieck, neck) kann es sinnvoll sein, passende Formen für das konvertierende Silikon des Formkörpers 8 zu wählen.
13 zeigt weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schnittdarstellungen. Je nachdem, wieviel TiO₂ Partikel oder andere Streuer in das Silikon des Reflektors 9 eingemischt werden, ist die Reflektivität höher oder niedriger. Auch die Schichtdicke des weißen Silikons des Reflektors 9 bestimmt die Reflektivität. Durch weißes Silikon mit einer Dicke von 50µm und nur 50% TiO₂ können einige Prozent Licht transmittieren. Durch die laterale Größe der Kugelkalotte 10 sowie deren Höhe und durch die Dicke des Reflektorquaders 11 können die Eigenschaften des Licht emittierenden Bauelements 1 sowie dessen Geometrie variiert werden. Das Ausführungsbeispiel der 13 a weist eine Kugelkalotte 10 auf, die an der dem Licht emittierenden Halbleiterelement 3 zugewandten Seite entlang einer Ebene 19 abgeflacht ist und dessen Oberfläche berührt. Die laterale Ausdehnung des Reflektorquaders 11 ist daher groß gegenüber der der Kugelkalotte 10. Dies ermöglicht eine besonders flache Bauform mit hoher Effizienz. Im Ausführungsbeispiel der 13 b ist die laterale Ausdehnung der Kugelkalotte 10 groß, so dass diese nahezu den gesamten Reflektorquader 11 überdeckt. Dies bewirkt ein effizienteres Bauteil, weil das nach oben emittierte Licht besser genutzt werden kann
Das Ausführungsbeispiel der 13 c ist eine Zwischenform der beiden zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele. Dabei kann mehr Strahlung durch die dünne Deckschicht neben dem Chip 3 nach oben entweichen.
Im Ausführungsbeispiel der 13 d ist die Kugelkalotte 10 an einem zylindrischen Reflektorelement 20 des Reflektors 9 angeordnet und umschließt den Chip 3 teilweise. Die Kugelkalotte 10 ist dazu soweit auf das Halbleiterelement 3 aufgedrückt, dass letzteres in die Kugelkalotte 9 hineinragt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann besonders wenig Strahlung direkt über und neben dem Chip nach oben gelangen.
14 zeigt weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. 14 a zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem oberflächenemittierenden Chip 3, wobei die Kugelkalotte 10 diesem gegenüber versetzt angeordnet ist. Teile des Chips 3 ragen in die Kugelkalotte 10. Der Formkörper 8 ist aus Silikon mit TiO₂ Partikeln zur Konversion gefertigt. Beim Ausführungsbeispiel der 14 b ist der Formkörper 8 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 14 a aus Silikon ohne farbliche Beimengung gefertigt und ohne Konversion. Beim Ausführungsbeispiel der 14 c ist oberhalb des Chips 3 ein Konversionselement 21 aus Silikon mit Konverter-Beimengung angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel der 14 d sind zwei oder mehr Chips 3a, 3b unterschiedlicher Farbe in einem Bauteil angeordnet, wobei jedem Chip 3a, 3b jeweils eine Kugelkalotte 10a, 10b zugeordnet ist.
Die 15 und 16 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauelements 1. Auf einem Substrat 2 ist ein Licht emittierenden Halbleiterelement 3 in Form einer Dünnfilm LED angeordnet und mit einem Kontaktierungsdraht 6 gebondet. Das Halbleiterelement 3 ist beispielsweise aufgeklebt. Das Halbleiterelement 3 ist mit einem reflektierenden Umhüllkörper 22 umhüllt, der eine mit fused silica Kugeln (1-100µm Durchmesser) hochgefüllte Silikon- oder Epoxy-Pressmasse ist. In dem Umhüllkörper 22 ist ein transparenter Einsatz 23 angeordnet.
Das Herstellungsverfahren für das Licht emittierende Bauelement 1 ist abgesehen von den in den jeweiligen Verfahrensschritten verwendeten Materialien im Wesentlichen identisch mit dem anhand der 3 beschriebenen Verfahren. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt a) ein Zwischenprodukt umfassend das auf das Substrat 2 aufgeklebte und mittels des Kontaktierungsdrahtes 6 gebondete Licht emittierende Halbleiterelement 3 nach an sich bekannten Verfahren hergestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt b) werden zunächst der transparente Einsatz 23 und sodann der Umhüllkörper 22 hergestellt. Dazu wird zunächst mittels eines Werkzeugeinsatzes 24 der transparente Einsatz 23 hergestellt. Der Werkzeugeinsatz 24 weist dazu runde Kavitäten 25 auf, wie in 17 b1) gezeigt ist. In diese Kavitäten 25 wird in einem in 17 b2) gezeigten Verfahrensschritt A transparentes oder ggf. mit Konversionsmaterial gemischtes Silikon dosiert. Das Silikon stoppt an der Kante 26 der Kavität 25. Durch Aufbringen einer genauen, reproduzierbaren Menge bildet sich immer die gleiche Form des transparenten Einsatzes 23 aus. Auf dem Substrat 2 befinden sich viele Halbleiterelemente 3. Im Werkzeugeinsatz 13 befinden sich viele Kavitäten 25, die mit weißem Silikon gefüllt sind. Von den Kavitäten 25 ist nur eine in 3 gezeigt. Der Werkzeugeinsatz 24 wird in einem in 17 b3) gezeigten Verfahrensschritt B zum Substrat 2 justiert und gefügt. Dabei taucht das flüssige Silikon der transparenten Einsätze 23 in die Kontaktierungsdrähte 6 ein. Optional kann das Silikon durch UV-Licht und / oder Temperatur gehärtet oder angehärtet werden. Nach dem zumindest teilweisen Aushärten der transparenten Einsätze 23 wird in einem in 17 b4) gezeigten Verfahrensschritt C von der Seite her weißes Silikon zur Ausbildung der reflektierenden Umhüllkörper 22 in den Spalt zwischen Werkzeugeinsatz 24 und Substrat 2 gefüllt. Das kann durch Vakuum, Druck, Kapillarkräfte und hydrostatische Kräfte erfolgen.
Die 18 bis 23 zeigen weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele Licht emittierende Bauelemente 1, die jeweils nach dem zuvor beschriebenen Verfahren gefertigt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 18 und 19 wird als Licht emittierenden Halbleiterelement 3 ein Saphir-Flip-Chip verwendet. Dieser umfasst substratseitige Kontaktelemente 27, mit denen ein Licht emittierendes Element 28 und an einem Substrat 29 angebracht ist, kontaktiert ist. Der transparente Einsatz 23 umschließt Teile des Substrats 29 und wird von dem reflektierenden Umhüllkörper 22 umschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 20 a) wird ein Saphir Volumenemitter als Licht emittierendes Halbleiterelement 3 verwendet und mit Kontaktierungsdrähten 6, 7 kontaktiert. Diese verlaufen innerhalb des transparente Einsatzes 23. 20 b) zeigt eine Dünnfilm-LED als Licht emittierendes Halbleiterelement 3, bei dem Beispiel der 20 c) ist ein Konversionselement 21 zwischen dem Licht emittierenden Halbleiterelement 3 und dem transparenten Einsatz 23 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel der 20 d) sind zwei oder mehr Chips 3a, 3b unterschiedlicher Farbe in einem Bauteil angeordnet, wobei jedem Chip 3a, 3b jeweils ein transparenter Einsatz 23a bzw. 23b zugeordnet ist.
Die 21 a) bis d) zeigen weitere Ausführungsbeispiele Licht emittierender Bauelemente 1, bei denen dem transparenten Einsatz 23 konvertierendes Material zugemischt ist. Beim Ausführungsbeispiel der 21 a) schließt sich der transparente Einsatz 23 an die dem Substrat 2 abgewandte Oberfläche des Licht emittierenden Halbleiterelements 3 an. Bei den Ausführungsbeispielen der 21 b) und c) ist der transparente Einsatz 23 kugelkalottenförmig und umschließt das Licht emittierende Halbleiterelement 3, wobei der Radius der Kugelkalotte so gewählt ist, dass eine bestimmte Mindestdicke konvertierenden Materials zwischen Halbleiterelement 3 und Umhüllkörper 22 verbleibt. Das Ausführungsbeispiel der 21 d) zeigt eine Dünnfilm-LED mit zwei Oberseitenkontakten, die mit Kontaktierungsdrähten 6, 7 kontaktiert sind, als Halbleiterelement. Der transparente Einsatz 23 geht in einen zylindrischen Abschnitt 30 über, der aus dem reflektierenden Umhüllmaterial 22 herausragt.
Die 22 a) bis 23 d) zeigen weitere Ausführungsbeispiele Licht emittierender Bauelemente 1, bei denen der transparente Einsatz 23 mit unterschiedlichen Geometrien über das Umhüllmaterial 22 herausragt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 22 a) bildet der transparente Einsatz 23 eine Linse, die teilweise in das Umhüllmaterial 22 eingebettet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 22 b) ist die Linse durch einen zylindrischen teil gestreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 22 c) schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 30 an den in dem Umhüllmaterial 22 eigebetteten Teil des Einsatzes 23 an. in 22d) enthält der eingebettete Teil des transparenten Einsatzes 23 zudem noch Streupartikel zu einer besseren und gleichförmigeren Verteilung. Dadurch kann das Volumen etwas reduziert werden, so dass der Einsatz 23 mit der Oberfläche des Umhüllmaterials 22 abschließt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 23 a) ist an der dem Substrat 2 abgewandten Seite des transparenten Einsatzes 23 eine regelmäßige Aufraustruktur 31, bei dem Ausführungsbeispiel der 23 c) eine unregelmäßige Aufraustruktur 32 und bei dem Ausführungsbeispiel der 23 d) eine Fresnel-Optik oder Beugungsoptik 35 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 23 b) ist an der dem Substrat 2 abgewandten Seite des transparenten Einsatzes 23 eine kegelförmige Pyramide 34 angeordnet.
Die 24 bis 34 zeigen Werkzeuge und Verfahrensschritte zur Herstellung der Licht emittierende Bauelement 1 der Ausführungsbeispiele der 15 bis 23.
25 zeigt eine Draufsicht auf einen Werkzeugeinsatz 24, 24 zeigt einen Schnitt A-A in 25 durch den Werkzeugeinsatz 24. In dem beispielsweise aus PET gefertigten Werkzeugeinsatz 24 ist eine Vielzahl von Kavitäten 25 angeordnet. Optional ist zwischen den Kavitäten 25 eine Trennschicht 36 angeordnet. An den Ecken des Werkzeugeinsatzes 24 sind zylindrische Abstandhalter 37 angeordnet, an denen konische Justierstifte 38 angebracht sind.
Zur Herstellung der transparenten Einsätze wird zunächst jede Kavität wie in den 26 und 27 gezeigt beispielsweise durch Jetting mit Silikon gefüllt. Sodann wird der Werkzeugeinsatz 24 mit der Vielzahl transparenter Einsätze 23 wie in 28 gezeigt relativ zu einem Substrat 2 mit Justieröffnungen 39 zur Aufnahme der Justierstifte positioniert. In einem weiteren, in 29 gezeigten Schritt wird der Werkzeugeinsatz 24 auf das Substrat 2 bewegt, wobei die Justierstifte 38 in die Justieröffnungen 39 eingeführt werden, bis wie in 30 gezeigt die Abstandhalter 37 an dem Substrat 2 anliegen. In dem in 31 gezeigten Herstellungsschritt werden Werkzeugeinsatz 24 und Substrat 2 in ein Form-Werkzeug 40 umfassend ein oberes Form-Werkzeug 41 und ein unteres Form-Werkzeug 42 eingebettet und mit einer Pressmasse aus Silikon zur Herstellung der Umhüllkörper 22 umspritzt. Nach Ausformen des Substrates 2 mit der daran angeordneten Vielzahl Licht emittierender Bauelement 1 werden diese mit einem Trennwerkzeug 43 wie einem Messer oder Sägeblatt zunächst angesägt, dann entformt und vereinzelt.
In dem Beispiel der 33 sind drei Werkzeugeinsätze 24 nebeneinander in einem Form-Werkzeug 40 angeordnet. Nach dem Gießen der Umhüllkörper 22 verbleiben jeweils Angüsse 45. 33 verdeutlicht die Schritte des Spritzpressen (transfer molding) in 33 a) in einer Draufsicht, den Schritt des Ansägens in 33 b), das Ausformen bzw. Entfernen des Werkzeugeinsatzes 24 in 33 c) und das Vereinzeln in 33 d) .
Statt aus PET kann der Werkzeugeinsatz 24 aus anderen Duroplasten, Thermoplasten, Metall oder Verbundmaterialien Metall/Kunststoff gefertigt sein. Beispiele dafür sind Teflon, PDMS, Silikon, Stahl, Eisen-Nickel Legierungen, Aluminium, Molybdän und dergleichen. Die Oberflächen des Werkzeugeinsatzes 24 können ganzflächig oder teilweise mit einem Trennmittel beschichtet sein.
Statt mittels Justierstiften 38 und korrespondierenden Bohrungen im Substrat kann die Justierung und Fixierung auch wie in 34 gezeigt mittels Klebstoff 44 erfolgen, der an die zylindrischen Abstandhalter 37 aufgebracht wird, welche sich an dem Substrat 2 abstützen.
Bezugszeichenliste

1: Licht emittierende Bauelement
2: Substrat
3: Licht emittierenden Halbleiterelement
4, 5: Topkontakt
6, 7: Kontaktierungsdraht
8: Formkörper
9: Reflektor
10: Kugelkalotte
11: Reflektorquader
12: Hilfslinie Übergang der Kugelkalotte 10 auf den Reflektorquader 11
13: Werkzeugeinsatz
14: Kavität
15: Kante
16: überstehender Ringbereich des Formkörpers
17: Berührpunkt
18: überstehendes Segment des Formkörpers
19: abgeflachte Ebene der Kugelkalotte
20: zylindrisches Reflektorelement
21: Konversionselement
22: reflektierender Umhüllkörper
23: transparenter Einsatz
24: Werkzeugeinsatz
25: Kavität
26: Kante
27: Kontaktelement
28: Licht emittierendes Element
29: Substrat Saphir-Flip-Chip
30: zylindrischer Abschnitt
31: regelmäßige Aufraustruktur
32: unregelmäßige Aufraustruktur
34: kegelförmige Pyramide
35: Beugungsoptik
36: Trennschicht
37: Abstandhalter
38: Justierstift
39: Justieröffnung
40: Form-Werkzeug
41: oberes Form-Werkzeug
42: unteres Form-Werkzeug
43: Trennwerkzeug
44: Klebstoff
45: Anguss

Claims

Licht emittierendes Bauelement (1) mit zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterelement (3), das an einem Substrat (2) angeordnet und zumindest teilweise von einem ersten Hüllkörper (8, 22) umgeben ist, wobei an der dem Substrat (2) abgewandten Seite des Halbleiterelements (3) ein zweiter Hüllkörper (9, 23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hüllkörper (9, 23) zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement (3) geformt ist und an der dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite im Wesentlichen eben oder konvex geformt ist.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (3) ein Volumenemitter ist.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hüllkörper ein im Wesentlichen durchsichtiger Formkörper ist und der zweite Hüllkörper ein Reflektor ist.
Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der konvexe Bereich (10) des Reflektors zumindest teilweise als wenigstens eine der folgenden Formen geformt ist: - eine Kugelkalotte (10); - ein Ellipsoid oder Halbellipsoid - ein Lentikulare; und - ein Kegelstumpf.
Bauelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor eine größte Schichtdicke im Bereich des Halbleiterelements aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement mittels Drähten (6, 7) kontaktiert ist, wobei die Drähte (6, 7) zumindest teilweise innerhalb des Reflektors verlaufen.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor und/oder der Formkörper in einer Ebene parallel zum Substrat einen runden Querschnitt aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor und/oder der Formkörper in einer Ebene parallel zum Substrat einen ovalen oder runden Querschnitt aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor und/oder der Formkörper in einer Ebene parallel zum Substrat einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex geformte Bereich (10) des Reflektors in einer Ebene parallel zum Substrat von einem Reflektorquader (11) mit konstanter Dicke überdeckt ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper mindestens eine Anspritzkontur (16, 17) aufweist, die den Reflektor in einer Ebene parallel zum Substrat nach außen überragt.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper einen Ringbereich (16) aufweist, der den Reflektor in einer Ebene parallel zum Substrat nach außen überragt.
Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbereich (16) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbereich (16) an seiner Außenfläche abgerundet ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei während der Fertigung auf dem Substrat benachbart angeordneten Bauelementen die Formkörper bereichsweise berühren.
Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest bereichsweise konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Reflektor an der dem Halbleiterelement zugewandten Seite bereichsweise (20) abgeflacht ist.
Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeflachte Bereich (20) in Kontakt mit dem Halbleiterelement ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Bereich des Reflektors an einem zylindrischen Reflektorelement (21) angeordnet ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 16, soweit auf Anspruch 1 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement ein oberflächenemittierendes Halbleiterelement ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex in Richtung auf das Halbleiterelement geformte Bereich (10) des Reflektors das Halbleiterelement nur teilweise überdeckt.
Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halbleiterelement (3) und dem Reflektor (9) ein Konversionselement (21) angeordnet ist, wobei der Formkörper (8) im Wesentlichen durchsichtig ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halbleiterelemente (3) in dem Bauelement (1) angeordnet sind.
Bauelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterelemente (3) Licht unterschiedlicher Farben oder Farbspektren abstrahlen.
Bauelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Halbleiterelemente (3) ein konvexer Bereich (10) des Reflektors (9) zugeordnet ist.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hüllkörper ein im Wesentlichen reflektierender Umhüllkörper ist und der erste Hüllkörper ein transparenter Einsatz (23) ist, der in einer Kavität in dem Umhüllkörper angeordnet ist.
Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (3) eine Dünnfilm-Leuchtdiode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (3) mittels mindestens eines Drahtes (6, 7) kontaktiert ist, wobei der Draht (6, 7) zumindest teilweise innerhalb des transparenten Einsatzes (23) verläuft.
Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (3) ein Saphir-Flip-Chip ist, wobei zumindest ein Teil des Halbleiterelements (3) von dem transparenten Einsatz (23) umgeben ist.
Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement ein Saphir-Volumenemitter ist, wobei zumindest ein Teil des Halbleiterelements von dem transparenten Einsatz (23) umgeben ist.
Bauelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement mittels Drähten (6, 7) kontaktiert ist, wobei die Drähte (6, 7) zumindest teilweise innerhalb des transparenten Einsatzes (23) verlaufen.
Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halbleiterelement (3) und dem transparenten Einsatz (23) ein Konversionselement (21) angeordnet ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halbleiterelemente (3, 3a, 3b) in dem Bauelement angeordnet sind.
Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) über die Oberfläche des reflektierenden Umhüllmaterials (22) herausragt.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) linsenförmig ist und über die Oberfläche reflektierenden Umhüllmaterials (22) herausragt.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) in einen zylindrischen Abschnitt (30) übergeht, der aus dem reflektierenden Umhüllmaterial (22) herausragt.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) in einen kegelförmigen Abschnitt (34) übergeht, der aus dem reflektierenden Umhüllmaterial (22) herausragt.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) an seiner dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite eine regelmäßige Aufraustruktur (31) aufweist.
Bauelement nach Anspruch 33 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) an seiner dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite eine unregelmäßige (32) Aufraustruktur aufweist.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) an seiner dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite eine Fresnel-Optik (35) aufweist.
Bauelement nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) an seiner dem Halbleiterelement (3) abgewandten Seite eine Beugungsoptik (35) aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Einsatz (23) Konversionsmittel umfasst.
Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 40, dadurch gekennzeichnet, bei dem der Hüllkörper (22) einen mit fused silica Kugeln gefüllten Werkstoff umgasst, wobei optional die Kugeln einen Durchmesser im Bereich von 1µm bis 100pm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 42, umfassend die Schritte a) Bereitstellen eines Substrats und Anordnen und ggf. bonden eines Halbleiters auf dem Substrat; b) Herstellen eines zumindest bereichsweise konvex geformten zweiten Hüllkörpers; c) Positionieren des zweiten Hüllkörpers relativ zu einem Halbleiterelement; d) Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung eines ersten Hüllkörpers.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der zweite Hüllkörper in einer Kavität (14, 25) eines Werkzeugeinsatzes (13, 24) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der zweite Hüllkörper in der Kavität (14, 25) durch Einbringen einer definierten Menge an Material erzeugt wird, wobei die Kavität (14, 25) gegenüber der Umgebung offen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hüllkörper in einem zwischen den Schritten c) und d) angeordneten Zwischenschritt c1) zumindest teilweise ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umgießen des Halbleiterelements zur Erzeugung des zweiten Hüllkörpers in dem auszugießenden Volumen zumindest zeitweise ein Unterdruck erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 47 zur Herstellung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 3 bis 24, wobei der zweite Hüllkörper ein zumindest bereichsweise konvex geformter Reflektors ist und der erste Hüllkörper ein den Reflektor zumindest teilweise umgebender Formkörper ist.
Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor in Schritt c) in mindestens einen Kontaktierungsdraht (6, 7) gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 47 zur Herstellung eines Bauelements nach einem der Ansprüche 25 bis 41, wobei der zweite Hüllkörper ein bereichsweise konvex geformter transparenter Einsatz (23) ist und der erste Hüllkörper ein den transparenter Einsatz (23) zumindest teilweise umgebender Umhüllkörper (22) ist.