DE10353604B4 - Optoelectronic component and process for producing an optoelectronic component - Google Patents

Optoelectronic component and process for producing an optoelectronic component

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DE10353604B4
DE10353604B4 DE2003153604 DE10353604A DE10353604B4 DE 10353604 B4 DE10353604 B4 DE 10353604B4 DE 2003153604 DE2003153604 DE 2003153604 DE 10353604 A DE10353604 A DE 10353604A DE 10353604 B4 DE10353604 B4 DE 10353604B4
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Abstract

Optoelektronisches Bauelement mit The optoelectronic component with
– mindestens einem optoelektronischen Sender oder Empfänger zum Emittieren bzw. Empfangen von einer Bauelementstrahlung, - at least one opto-electronic transmitter or receiver for emitting and receiving a component radiation,
– einem Einkapselungsmaterial mit einer Koppelfläche, an der die Bauelementstrahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt bzw. in das Bauelement eingekoppelt wird, - an encapsulating material having a coupling surface at which the component beam is coupled out of the device and coupled into the device,
wobei das Bauelement ein oberflächenmontierbares Bauelement ist und wherein the device is a surface-mountable component and
die Koppelfläche zumindest zum Teil aus Oberflächen einer Vielzahl von Koppelelementen gebildet und durch diese dreidimensional strukturiert ist und dass die Koppelelemente eine für die Bauelementstrahlung durchlässige gehärtete Polymermasse sowie eine zufällig verteilte Formgebung aufweisen, the coupling surface is at least partly formed from surfaces of a plurality of coupling elements and three-dimensionally structured by these and that the coupling elements comprise a permeable for the component radiation-cured polymer composition as well as a randomly distributed shaping,
wobei in which
die Polymermasse der Koppelelemente einen geringeren Brechungsindex aufweist als das Einkapselungsmaterial. the polymer composition of the coupling elements has a lower refractive index than the encapsulating material.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit mindestens einem optoelektronischen Sender oder Empfänger zum Emittieren bzw. Empfangen von einer Bauelementstrahlung, und einer Koppelfläche, an der die Bauelementstrahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt bzw. in das Bauelement eingekoppelt wird. The invention relates to an optoelectronic component with at least one opto-electronic transmitter or receiver for emitting and receiving a component radiation, and a coupling surface to which the extracted component radiation from the device and is coupled into the device.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauelementes, bei dem eine Bauelement-Grundform bereitgestellt wird, die mindestens einen optoelektronischen Sender oder Empfänger zum Emittieren bzw. Empfangen von einer Bauelementstrahlung sowie eine Grenzfläche aufweist, an der die Bauelementstrahlung aus der Bauelement-Grundform ausgekoppelt bzw. in diese eingekoppelt wird. The invention also relates to a method for producing such a component, in which a component basic shape is provided, comprising at least one opto-electronic transmitter or receiver for emitting and receiving a component radiation as well as an interface to which the component radiation from the component base form is decoupled or coupled into it.
  • Unter Bauelementstrahlung ist in diesem Zusammenhang eine elektromagnetische Strahlung zu verstehen. Substrate element radiation electromagnetic radiation is to be understood in this context. Diese kann innerhalb der Bauelement-Grundform auch teilweise oder komplett in eine Strahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge konvertiert werden. These can be converted inside the component basic shape also partially or completely in a radiation having different wavelengths. In einem derartigen Fall umfasst der Begriff Bauelementstrahlung auch die konvertierte Strahlung. In such a case the term component also includes the radiation converted radiation.
  • Ein derartiges Bauelement ist beispielsweise in Möllmer, Waitl, ”Siemens SMT-TOPLED für die Oberflächenmontage”, Siemens Components 29 (1991), Heft 5, Seite 193 bis 196, beschrieben. Such a device is for example in Möllmer, Waitl, 29 "Siemens SMT TOPLED for surface mounting," Siemens Components (1991), No. 5, pages 193-196, described. Es weist eine in ein Gehäuse montierte Leuchtdiode auf, die durch eine strahlungsdurchlässige Vergußmasse eingekapselt ist. It has a housing mounted in a light-emitting diode which is encapsulated by a radiation-transmissive encapsulant. Die Vergußmasse weist nach außen eine unstrukturierte, im Wesentlichen plane Grenzfläche auf, an der eine Bauelementstrahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. The encapsulant has outwardly to an unstructured, essentially plane boundary surface at which a component radiation is coupled out of the device.
  • In der Druckschrift ist ebenfalls beschrieben, wie eine Steigerung der Strahlungsauskopplung aus dem Bauelement erreicht werden kann, indem eine äußere Optik auf die Grenzfläche aufgebracht wird. In the document is also described how an increase of the radiation out-coupling can be achieved from the component by an external optical system is applied to the interface. Als Beispiel für eine äußere Optik ist eine Linse beschrieben, die zum Beispiel aus Polycarbonat gefertigt sein kann. As an example of an outer appearance, a lens is described which can be made of polycarbonate, for example.
  • Zudem ist bekannt, daß mit strukturierten Strahlungsauskoppelflächen ebenfalls eine deutliche Steigerung von Ein- oder Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung erreicht werden kann. In addition, it is known that a significant increase in input or output coupling can be achieved by electromagnetic radiation with patterned radiation decoupling also. Ein Beispiel für ein derartiges Bauelement ist ein oben beschriebenes Bauelement, auf dessen Grenzfläche eine Fresnel-Linse aufgebracht worden ist. An example of such a device is a device as described above, on the boundary surface, a Fresnel lens has been applied.
  • Derartige Bauelemente mit einer aufgebrachten äußeren Optik haben den Nachteil, daß ihre Herstellung relativ aufwendig ist, da die äußere Optik gesondert hergestellt und nachfolgend sehr genau auf der Strahlungsauskoppelfläche positioniert und befestigt werden muß. Such components with an applied external optics have the disadvantage that their manufacture is relatively expensive because the outer appearance produced separately, and must subsequently be very accurately positioned on the radiation and fixed. Eine Schwierigkeit besteht darin, die äußere Optik derart aufzubringen, daß eine optimale Einkopplung von Strahlung aus dem Bauelement in die Optik und umgekehrt gewährleistet ist. One difficulty is, the outer appearance apply such a way that an optimum coupling of radiation from the device is ensured in the optical system and vice versa. Dabei sind insbesondere Luftspalte zwischen der Grenzfläche und der Optik zu vermeiden, an denen elektromagnetische Strahlung totalreflektiert werden kann. In this case, air gaps between the interface and the optics are in particular to be avoided, in which electromagnetic radiation can be totally reflected.
  • In der Druckschrift The publication JP 2000-004050 A JP 2000-004050 A ist ein Licht emittierender Körper angegeben. is shown emitting a light body.
  • Die Druckschrift The publication DE 101 29 785 A1 DE 101 29 785 A1 betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung. relates to an optoelectronic device and a method for its production.
  • Eine LED-Anordnung ist in der Druckschrift An LED array is in the publication DE 39 29 477 A1 DE 39 29 477 A1 offenbart. disclosed.
  • In der Druckschrift The publication GB 2 330 451 A GB 2330451 A ist ein Verfahren zur Formung von Bauteilen mittels eines Tropfen-Druckens beschrieben. describes a method for formation of structural parts by means of a drop-printing. Das dort beschriebene Verfahren unterschiedet sich vom Gegenstand des Patentanspruchs 9 zumindest dadurch, dass der Gegenstand kein oberflächenmontierbares Bauelement ist und dass Koppelelemente keine zufällig verteilte Formgebung aufweisen. The process described therein differs from the subject matter of claim 9, at least in that the object is not a surface-mountable component and that the coupling elements do not have randomly distributed shaping.
  • Im „Lehrbuch der Organischen Chemie” von Wolfgang Walter, 21. Auflage, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 1988, ISBN 3-7776-0438-0, Seite 312, sind Epoxidharzmassen angegeben. In "Textbook of Organic Chemistry" by Wolfgang Walter, 21st edition, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 1988, ISBN 3-7776-0438-0, page 312, epoxy resin compositions are given.
  • Aus der Druckschrift From document JP 11-204840 A JP 11-204840 A ist ein Licht emittierendes Bauteil bekannt. discloses a light-emitting device.
  • Die Druckschrift The publication EP 1 204 151 A1 EP 1204151 A1 betrifft ein kantenemittierendes Halbleiterbauteil und eine Herstellungsmethode hierfür. relates to a kantenemittierendes semiconductor device and a manufacturing method therefor. Das dort beschriebene Bauelement unterscheidet sich vom Bauelement des Patentanspruchs 1 zumindest dadurch, dass Koppelelement und Einkapselungsmaterial dort nicht mit verschiedenen Materialien gebildet sein können. The device described there differs from the device of claim 1 at least in that the coupling element and encapsulating material can not be formed with different materials there.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement der eingangs genannten Art mit einer strukturierten Koppelfläche bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist. The object of the present invention is based is to provide an optoelectronic device of the aforementioned type with a structured coupling surface, which is simple and inexpensive to manufacture. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines einfachen und kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung eines derartigen optoelektronischen Bauelements. A further object of the present invention is to provide a simple and inexpensive method for producing such an optoelectronic component.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Bauelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 beziehungsweise durch ein verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. These objects are achieved by a device having the features of claim 1 and by a method having the features of claim. 5 Vorteilhafte Weiterbildungen des Bauelements sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4, während die Ansprüche 6 bis 15 vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zum Gegenstand haben. Advantageous further developments of the device are the subject matter of claims 2 to 4, while the claims 6 to 15 have advantageous developments of the method to the object.
  • Erfindungsgemäß ist die Koppelfläche des optoelektronischen Bauelements der eingangs genannten Art zumindest zum Teil aus Oberflächen einer Vielzahl von Koppelelementen gebildet und durch diese dreidimensional strukturiert. According to the invention the coupling face of the optoelectronic device of the type mentioned above is at least partly formed from surfaces of a plurality of coupling elements and three-dimensionally structured by this. Dabei weisen die Koppelelemente im wesentlichen eine für die Bauelementstrahlung durchlässige gehärtete Polymermasse auf. The coupling elements have substantially permeable to the component, radiation cured polymer composition.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Bauelementes wird die Koppelfläche erzeugt, indem auf der Grenzfläche der Bauelement-Grundform eine Vielzahl von Koppelelementen gebildet wird. In the inventive method for manufacturing the component, the coupling surface is formed by a plurality of coupling elements is formed on the interface of the component base form. Dies erfolgt durch ein Aufbringen und Härten einer Vielzahl von Tropfen, die im wesentlichen eine härtbare Polymermasse aufweisen. This is done by applying and curing a plurality of drops having a curable polymer composition substantially. Die Polymermasse ist zumindest in einem gehärteten Zustand für die Bauelementstrahlung durchlässig. The polymer composition is transparent at least in a cured state for the component radiation.
  • Das Wort „Masse” in dem Begriff „Polymermasse” impliziert im Sinne der Erfindung nicht, dass die Polymermasse eine gewisse Mindestviskosität aufweist. The word "mass" in the term "polymer composition" does not imply the purposes of the invention is that the polymer composition has a certain minimum viscosity. Vielmehr kann diese im ungehärteten Zustand insbesondere auch eine derart geringe Viskosität aufweisen, dass ihre Konsistenz als flüssig bezeichnet werden kann. Rather, these may in particular also have such a low viscosity in the uncured state that their consistency can be described as liquid.
  • Zur Herstellung des optoelektronischen Bauelementes ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, eine äußere Optik in einem separaten Prozeß herzustellen und auf die Grenzfläche der Bauelement-Grundform aufzubringen. For the manufacture of the optoelectronic component, it is advantageously not necessary to produce an outer appearance in a separate process and applied to the interface of the component base form. Vielmehr werden die Koppelelemente aus einem Material, das im wesentlichen eine Polymermasse aufweist, direkt auf der Grenzfläche gebildet. Rather, the coupling elements made of a material that has a polymer composition substantially formed directly on the interface. Das Material liegt in einem flüssigen oder zähflüssigen Zustand vor und wird in Form von Tropfen auf die Grenzfläche aufgebracht. The material is in a liquid or viscous state and is applied in the form of drops to the interface. Dies geschieht vorzugsweise derart, daß die Tropfen in einem freien Flug auf die Grenzfläche gelangen, das heißt, daß sie beispielsweise aus einem Abstand auf die Grenzfläche fallengelassen oder auf diese geschossen werden können. This is preferably done in such a way that the droplets arrive in a free flight to the interface, that is, that they dropped, for example, a distance to the interface, or may be fired at them. Dies kann beispielsweise nach einem Prinzip, wie es bei Tintenstrahldruckern zum Einsatz kommt, erfolgen. This can, for example, according to a principle as it comes in inkjet printers are used, take place.
  • Vorteilhafterweise werden die Tropfen bereits während des Aufbringens in einem signifikanten Maß gehärtet. Advantageously, the drops are already hardened during application to any significant degree. Dies bedeutet, daß die Viskosität der Tropfen während des Aufbringens derart erhöht wird, daß diese nach dem Auftreffen auf die Grenzfläche nicht zu einem dünnen Film zerfließen oder jeweils in viele Teile zerspritzen, sondern als dreidimensionale Elemente auf der Grenzfläche bestehen bleiben. This means that the viscosity of the droplets is increased during the application in such a way that they do not melt after impinging on the interface to a thin film or splatter respectively in many parts but remain three-dimensional elements on the interface. Verformen können sich die derart gehärteten Tropfen nach und insbesondere auch während dem Auftreffen auf die Grenzfläche dagegen sehr wohl. however, the so hardened droplets can deform very well after and especially during the impact with the interface. Der Begriff Tropfen bezeichnet im Zusammenhang mit der Erfindung ein bestimmtes Volumen einer Flüssigkeit oder einer Masse, das eine beliebige Form haben kann. The term refers to drops in the context of the invention, a certain volume of a liquid or a mass that can have any shape.
  • Bevorzugt wird als Polymermasse eine Reaktionsmasse verwendet, die durch eine elektromagnetische Strahlung oder durch Wärme initiiert härtbar ist. a reaction mass is preferably used as a polymer composition which initiated by electromagnetic radiation or heat curable. Das Härten der Tropfen wird bei Verwendung einer derartigen Polymermasse durch Beaufschlagung der Tropfen mit elektromagnetischer Strahlung beziehungsweise Wärme initiiert. The hardening of the droplets is initiated when using such a polymer composition by applying the droplets to electromagnetic radiation or heat. Zweckmäßigerweise geschieht dies während des Aufbringens der Tropfen auf die Grenzfläche. Conveniently, this is done during the application of the drops on the interface.
  • Reaktionsmassen mit einem derartigen Härtungsmechanismus können in einem schnellen durch eine Initiierung angeregten Prozeß in eine Gelphase übergehen. Reaction masses with such curing can proceed in a rapid excited by an initiation process in a gel phase. Eine so erreichbare Anhärtung kann innerhalb einer kurzen Zeit erfolgen, die sogar weniger als eine Sekunde betragen kann. Such achievable initial curing can be performed within a short time, which may be even less than one second.
  • Besonders bevorzugt wird als Reaktionsmasse eine durch eine UV-Strahlung initiiert härtbare Reaktionsmasse verwendet. a curable reaction mass is initiated by UV radiation is particularly preferred as the reaction mass used. Das Härten der Tropfen wird dabei entsprechend durch Beaufschlagen mit UV-Strahlung initiiert, was wiederum zweckmäßigerweise während des Aufbringens der Tropfen auf die Grenzfläche geschieht. The hardening of the droplets is thereby initiated accordingly by exposure to UV radiation, which in turn suitably is done in the interface during application of the drops.
  • Eine UV-initiiert härtbare Reaktionsmasse hat gegenüber einer Reaktionsmasse, die durch Strahlung aus dem sichtbaren Spektralbereich initiiert härtbar ist, den Vorteil, daß sie vor dem Aufbringen der Tropfen nicht vor Licht geschützt werden muß, damit eine vorzeitige Initiierung des Härtens vermieden wird. A UV initiated curable reaction mass has to reaction mass initiated by radiation from the visible spectral range is curable, the advantage that they need not be protected from light prior to the application of the droplets, so that a premature initiation of curing is avoided.
  • Mittels elektromagnetischer Strahlung können die Tropfen durchstrahlt werden, wodurch eine Initiierung der Härtung in dem gesamten Volumen des Tropfens im wesentlichen gleichzeitig erfolgt, wogegen bei einer Initiierung durch Wärmezufuhr diese zuerst am Außenbereich des Tropfens erfolgt. By means of electromagnetic radiation, the drops can be irradiated, thereby performing an initiation of cure throughout the entire volume of the drop substantially simultaneously, whereas when initiated by heating this occurs first at the outer area of ​​the droplet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Polymermasse eine Harzmasse, bevorzugt eine Epoxidharzmasse verwendet. In a preferred embodiment, an epoxy resin is used as a polymer composition a resin composition is preferably used.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet ein Heizen der Bauelement-Grundform vor dem Aufbringen und Härten der Tropfen, so daß die Grenzfläche eine erhöhte Temperatur aufweist. A particularly advantageous embodiment of the process involves a heating of the component-base form prior to the application and hardening of the droplets, so that the boundary surface at an elevated temperature. Bevorzugt wird die Grenzfläche auf eine Temperatur zwischen einschließlich 60°C und einschließlich 130°C erwärmt. the interface is preferably heated to a temperature of between 60 ° C and including 130 ° C. Durch die erhöhte Temperatur der Grenzfläche wird das Härten der Tropfen insbesondere ab deren Auftreffen auf der Grenzfläche beschleunigt. Due to the increased temperature of the interface, the curing of the droplets is particularly accelerated at the interface from the impact.
  • Zweckmäßigerweise umfaßt die Bauelement-Grundform ein für die Bauelementstrahlung durchlässigen Verguß, mit dem der optoelektronische Sender beziehungsweise Empfänger verkapselt ist. Conveniently, the device comprises a base form is permeable to the radiation element encapsulation with which the opto-electronic transmitter or receiver is encapsulated. Bei dieser Ausführungsform wird die Grenzfläche der Bauelement-Grundform durch eine Oberfläche des Vergusses gebildet. In this embodiment, the interface of the component base form is formed by a surface of the potting.
  • Die Koppelelemente werden zweckmäßigerweise mit einer mittleren Ausdehnung zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 500 μm gebildet. The coupling elements are expediently formed with a mean dimension between and including 50 microns and including 500 microns. Unter Ausdehnung ist in diesem Zusammenhang die Länge eines auf eine Gerade projizierten Koppelelementes zu verstehen, wobei die Gerade in einer Haupterstreckungsebene der Grenzfläche verläuft. Under expansion of the length is to be understood a projected onto a straight line coupling element in this context, wherein the straight line extends in a main extension plane of the interface. Die mittlere Ausdehnung ist demnach die über alle Richtungen gemittelte Ausdehnung eines Koppelelementes. The average expansion is therefore averaged over all directions expansion of a coupling element.
  • Besonders bevorzugt werden die Koppelelemente mit einer linsenartigen Form gebildet, was eine Auskopplung beziehungsweise Einkopplung von elektromagnetischer Strahlung begünstigt. the coupling elements are particularly preferably formed with a lens-like shape, which favors a decoupling or coupling of electromagnetic radiation.
  • Als Polymermasse wird vorzugsweise ein Epoxidharz mit einem Diglycidylether von Bisphenol A als Hauptbestandteil und einem Kationen freisetzenden Photoinitiator verwendet. As the polymer mass, an epoxy resin with a diglycidyl ether of bisphenol A as a main component and a cation-releasing photoinitiator is preferably used. Mit besonderem Vorteil wird hierfür ein Epoxidharz eingesetzt, das folgende in Gewichtsprozent angegebenen Bestandteile umfaßt: With particular advantage for this purpose, an epoxy resin is used which comprises the following constituents in percent by weight:
    80 bis 99% Di- und mehrfunktionelle Epoxidharze 80 to 99% of di- and polyfunctional epoxy resins
    0 bis 10% monofunktionelles Epoxidharz 0 to 10% monofunctional epoxy resin
    0–19% Vinylether 0-19% vinyl ethers
    0–10% aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohol 0-10% aliphatic or cycloaliphatic alcohol
    0–5% Haftvermittler 0-5% adhesion promoter
    0,1–5% Photoinitiator für kationisch initiierte Härtung. 0.1-5% photoinitiator for cationically initiated curing.
  • Eine Zusammensetzung der Polymermasse ist vorteilhafterweise derart ausgewählt, daß sie eine ausreichend hohe Glasübergangstemperatur von 100°C und mehr aufweist. A composition of the polymer composition is advantageously chosen such that it has a sufficiently high glass transition temperature of 100 ° C and more.
  • Bevorzugt ist die Polymermasse optisch an ein Material angepaßt, auf dem die Koppelelemente angeordnet sind. the polymer composition is preferably optically matched to a material on which the coupling elements are arranged. Der Brechungsindex der gehärteten Polymermasse kann mehr als 1,5 aufweisen. The refractive index of the cured polymer composition may comprise more than 1.5.
  • Alle im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile gelten auch für das derart hergestellte Bauelement. All aspects and advantages described in connection with the method also apply to the component produced in this way.
  • Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements und des Verfahrens ergeben sich aus dem in folgenden in Verbindung mit den Further advantages, preferred embodiments and further developments of the optoelectronic component and method will become apparent from the following in connection with the 1 1 bis to 3 3 erläuterten Ausführungsbeispielen. embodiments explained. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Seitenansicht einer Vielzahl von Bauelement-Grundformen, eines Tropfenspenders sowie eines Heizkörpers während eines Stadiums eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens, is a schematic side view of a plurality of component primitives of a drop dispenser and a heater during a stage of an embodiment of the method,
  • 2 2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des optoelektronischen Bauelements und is a schematic side view of an embodiment of the optoelectronic component and
  • 3 3 eine schematische Draufsicht des in a schematic plan view of the in 2 2 gezeigten optoelektronischen Bauelementes. optoelectronic component shown.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the embodiments and figures, identical or identically acting elements are provided with the same reference numerals.
  • Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. The illustrated components and the proportions of the components with each other should not be regarded as true to scale. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt. Rather, some details of the figures for better understanding are exaggerated.
  • In In 1 1 ist eine Mehrzahl von Bauelement-Grundformen a plurality of device primitives 6 6 gezeigt, die jeweils eine Grenzfläche shown, each having a boundary surface 4 4 sowie ein Gehäuse and a housing 8 8th aufweisen. respectively. Zudem weisen die Bauelement-Grundformen Also have the component primitives 6 6 jeweils elektrisch leitende Anschlüsse each electrically conductive terminals 9 9 auf, die bei dem in in which, in the in 1 1 gezeigten Stadium des Ausführungsbeispieles des Verfahrens in einem Leadframe-Band Stage of the embodiment of the process shown in a lead frame strip 10 10 miteinander verbunden sind. are connected together.
  • Die Bauelement-Grundformen The component basic forms 6 6 werden über einen Heizkörper be a radiator 11 11 hinweggeführt und von diesem geheizt, so daß die Grenzflächen carried away and heated by the latter, so that the interfaces 4 4 beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 80°C erwärmt werden. are heated for example to a temperature of about 80 ° C. Gleichzeitig werden die Bauelement-Grundformen At the same time, the component basic forms 6 6 nacheinander unter ein Öffnungsventil successively opening a valve 14 14 eines Tropfenspenders a drop dispenser 12 12 geführt, mittels dem Tropfen performed by means of the drop 1 1 , die beispielsweise aus einem einkomponentigen Epoxidharz bestehen, nebeneinander auf die Grenzfläche Which for example consist of a one-component epoxy resin adjacent to the interface 4 4 aufgebracht werden. be applied. Hierzu kann der Tropfenspender For this purpose, the drop dispenser 12 12 in Y-Richtung oder in X- und Y-Richtung bewegbar und positionierbar sein (siehe eingezeichnete Achsen in movable in the Y direction or in X and Y direction and positionable (see drawn axes in 1 1 ). ). Alternativ ist auch möglich, daß die Bauelement-Grundformen Alternatively it is also possible that the component primitives 6 6 zusätzlich zu ihrer Beweglichkeit in X-Richtung (siehe schwarzen Pfeil in in addition (to its mobility in the X-direction, see black arrow in 1 1 ) auch in Y-Richtung bewegbar und positionierbar sind. ) Can be moved and positioned in Y direction.
  • Der Tropfenspender The drop dispenser 12 12 weist eine Kammer auf, in der das Epoxidharz unter einem relativ hohen Druck von beispielsweise 20 bar in flüssiger Form aufbewahrt wird. comprises a chamber in which the epoxy resin is kept under a relatively high pressure of for example 20 bar in liquid form.
  • Das Öffnungsventil The opening valve 14 14 des Tropfenspenders Drop donor 12 12 ist durch Piezokeramiken betätigbar, wodurch sich kurze Schaltzeiten ergeben. can be actuated by piezo-ceramics, thereby short switching times result. Vermittels des hohen Druckes in der Kammer des Tropfenspenders By means of the high pressure in the chamber of the drop dispenser 12 12 werden die Tropfen be the drop 1 1 so zu sagen auf die Grenzfläche so to speak on the interface 4 4 einer Bauelement-Grundform a component basic form 6 6 geschossen, indem das Ventil shot by the valve 14 14 für kurze Zeit geöffnet wird. is opened for a short time.
  • Als Epoxidharz wird beispielsweise ein UV-initiiert kationisch härtbares Epoxidharz verwendet, das Zusammensetzungen mit den folgenden in Gewichtsteilen (ppw) angegebenen Bestandteilen aufweisen kann: a UV-initiated cationically curable epoxy resin is for example used as epoxy resin, which may have compositions with the following in parts by weight (ppw) indicated ingredients:
    Bisphenol-A-Epoxidgießharz, GY260 Bisphenol A epoxy casting resin, GY260 88,9 ppw 88.9 ppw
    Epoxynovolak DEN 438 Novolac DEN 438 10,9 ppw 10.9 ppw
    Tego-DF48 (Haftvermittler) Tego-DF48 (adhesion promoter) 0,4 ppw 0.4 ppw
    Initiator UVI6974 initiator UVI6974 1,0 ppw. 1.0 ppw.
  • Mit dem Epoxidharz werden Koppelelemente With the epoxy resin coupling elements 2 2 erhalten, die unter den möglichen Einsatzbedingungen eines herzustellenden Bauelements get that among the possible operating conditions of a product to component 7 7 (siehe (please refer 2 2 oder or 3 3 ) gegen Temperatur-, Feuchte- und Strahlenbelastung so stabil sind, daß sie über einen möglichst großen Zeitraum weder eine Vergilbung, Eintrübung oder sonstige Veränderung aufweisen, die die Lichtausbeute wesentlich herabsetzen oder die Abstrahlcharakteristik bedeutend verändern könnten. ) Are stable against temperature, humidity and exposure to radiation as having neither a yellowing, cloudiness or other variation over as large a period of time, which may significantly reduce the light output or significantly change the radiation characteristic.
  • Eine Modifikation beinhaltet die Zugabe einer bestimmten Menge an Vinylethern, mit deren Hilfe die Anhärtezeit der Tropfen weiter verkürzt werden kann. One modification involves the addition of a certain amount of vinyl ethers, with the aid of which Anhärtezeit the drop can be further shortened. Darüber hinaus ist im Sinne der Erfindung eine Zugabe weiterer Stoffe möglich, solange das Epoxidharz oder im allgemeineren Fall das Polymer strahlungsdurchlässig und härtbar bleibt. Moreover, an addition of other materials is also possible according to the invention as long as the epoxy resin, or in the more general case, the polymer remains transparent to radiation and curable. So kann z. Thus, can. B. ein Lumineszenz-Konversionsmaterial in der Polymermasse enthalten sein. As a luminescence conversion material to be included in the polymer composition.
  • Geeignete Lumineszenz-Konversionsmaterialien, wie etwa ein YAG:Ce Pulver, sind z. Suitable luminescence conversion materials, such as a YAG: Ce powders, are, for. B. in der B. WO 98/12757 A1 WO 98/12757 A1 beschrieben. described.
  • Die Harzzusammensetzung kann innerhalb von etwa einer Sekunde oder kürzer anhärtbar sein und zeigt nach vollständiger Aushärtung eine ausreichende Haftfestigkeit. The resin composition may be anhärtbar within about one second or shorter and is completely cured, a sufficient adhesive strength. Sie übersteht Lötbadbedingungen schadlos und ohne Verminderung der thermomechanischen Eigenschaften der Koppelelemente. It survives solder bath harmless and without reducing the thermomechanical properties of the coupling elements.
  • Die Tropfen The drops 1 1 werden auf dem Flugweg von dem Ventil be in the flight path of the valve 14 14 auf die Grenzfläche to the interface 4 4 sowie auf der Grenzfläche as well as on the interface 4 4 mittels einer UV-Strahlung by means of a UV-radiation 13 13 bestrahlt. irradiated. Dadurch wird ein Härten der Tropfen This hardening of the drops 1 1 initiiert, so daß ein Anhärten der Tropfen initiated so that a partial curing of the drop 1 1 noch während deren Aufbringen auf die Grenzfläche still during its application to the interface 4 4 erfolgt. he follows. Die Strahlungsintensität der UV-Strahlung beträgt beispielsweise 4 Watt/cm 2 , wodurch die Tropfen The radiation intensity of the UV radiation is, for example, 4 watts / cm 2, whereby the drop 1 1 auf ihrem Flug von dem Ventil on their flight from the valve 14 14 zur Grenzfläche the interface 4 4 , der zum Beispiel nur einige Millisekunden dauern kann, ausreichend angehärtet werden. Which can, for example, last only a few milliseconds, are sufficiently be hardened.
  • Beim Auftreffen der Topfen Upon impact the stopper 1 1 auf die Grenzfläche to the interface 4 4 wird diesen Wärmeenergie von der erwärmten Grenzfläche is this thermal energy from the heated interface 4 4 zugeführt, was eine Beschleunigung des Härtens bewirkt. supplied, causing an acceleration of the curing. Insgesamt wird die Viskosität der Tropfen derart erhöht, daß sich diese nach dem Auftreffen auf die Grenzfläche Overall, the viscosity of the droplet is increased such that these after impinging on the interface 4 4 zwar etwas verformen können, jedoch als dreidimensionale Elemente auf einer begrenzten Teilfläche der Grenzfläche However, although can deform slightly, as three-dimensional elements on a limited part of the area interface 4 4 bestehen bleiben und somit Koppelelemente persist and thus coupling elements 2 2 bilden. form. Die Koppelelemente The coupling elements 2 2 können so z. can as such. B. mit einer linsenartigen Form gebildet sein. For example, be formed with a lens-like shape.
  • Die freie Fläche der Koppelelemente The free space of the coupling elements 2 2 und eine etwaig freie Fläche der Grenzfläche and a possibly free area of ​​the interface 4 4 bilden gemeinsam eine Koppelfläche together form a coupling surface 3 3 . , Nach dem Aufbringen der Tropfen After applying the drops 1 1 auf die Grenzfläche to the interface 4 4 beziehungsweise nach dem Ausbilden der Koppelelemente or after forming the coupling elements 2 2 können diese bei erhöhter Temperatur ausreichend lange ausgehärtet werden. they can be cured long enough at elevated temperature.
  • Nachfolgend können die elektrisch leitenden Anschlüsse Subsequently, the electrically conductive terminals 9 9 zwischen den Bauelement-Grundformen between the component primitives 6 6 mit aufgebrachten Koppelelementen with applied coupling elements 2 2 durchtrennt (siehe gestrichelte Linien in cut (see dashed lines in 1 1 ) und die optoelektronischen Bauelemente ) And the optoelectronic components 7 7 aus dem Verbund des Leadframe-Bandes from the composite of the leadframe strip 10 10 vereinzelt werden. are separated.
  • In In 2 2 ist ein derart hergestelltes Bauelement gezeigt, bei dem die elektrisch leitenden Anschlüsse there is shown a component produced in such a manner, in which the electrically conductive terminals 9 9 nach unten sowie auf die Rückseite des Gehäuses downwardly and to the rear of the housing 8 8th gebogen worden sind, so daß das optoelektronische Bauelement have been bent so that the optoelectronic component 7 7 oberflächenmontierbar ist. is surface-mountable. In dem Gehäuse ist beispielsweise eine lichtemittierende Halbleiterdiode montiert und elektrisch leitend mit den elektrisch leitenden Anschlüssen In the housing, a semiconductor light emitting diode for example, is mounted and electrically conductively connected to the electrically conductive leads 9 9 verbunden (nicht gezeigt). (not shown). Die Halbleiterdiode ist außerdem mit einem strahlungsdurchlässigen Einkapselungsmaterial The semiconductor diode is also provided with a radiation-transparent encapsulating material 5 5 verkapselt, hier z. encapsulated here for. B. mit einem Verguß, wobei eine nach außen gewandte Oberfläche des Einkapselungsmaterials Example, with a casting, wherein an outwardly facing surface of the encapsulating material 5 5 die Grenzfläche the interface 4 4 bildet, die beispielsweise plan ist (siehe forms, for example, is flat (see 3 3 ). ).
  • Das Einkapselungsmaterial the encapsulant 5 5 besteht beispielsweise aus einem Epoxidharz und das Material der Koppelelemente consists for example of an epoxy resin and the material of the coupling elements 2 2 ist beispielsweise derart gewählt, daß es ungefähr einen gleichen oder geringeren Brechungsindex hat wie der Einkapselungsmaterial is for example selected such that it has an equal or lower refractive index has about how the encapsulating material 5 5 . , Alternativ kann das Einkapselungsmaterial z. Alternatively, the encapsulating material for can. B. auch ein Spritzmaterial, etwa ein Spritzpressmaterial sein. B. also be a spray material, such as a molding material. Die durch das Einkapselungsmaterial gebildete, runde Grenzfläche The interface formed by the encapsulating material, round 4 4 weist einen Durchmesser von z. has a diameter of z. B. 2,4 mm auf, während die Koppelelemente ein mittlere Ausdehnung von z. B. to 2.4 mm, while the coupling elements a mean extent of z. B. 0,3 mm aufweisen. B. having 0.3 mm.
  • Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels auf dieses beschränkt. The scope of the invention is not limited by the description of the invention with reference to the embodiment on this. Beispielsweise kann die Grenzfläche For example, the interface 4 4 auch gekrümmt sein oder können die Koppelemente also be curved or can the coupling elements 2 2 auch direkt auf einem optoelektronischen Halbleiterchip aufgebracht sein und dabei deutlich geringere Ausmaße als die im Ausführungsbeispiel genannten aufweisen. be applied directly to an optoelectronic semiconductor chip and in this case have referred to significantly lower extent than in the embodiment.

Claims (15)

  1. Optoelektronisches Bauelement mit – mindestens einem optoelektronischen Sender oder Empfänger zum Emittieren bzw. Empfangen von einer Bauelementstrahlung, – einem Einkapselungsmaterial mit einer Koppelfläche, an der die Bauelementstrahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt bzw. in das Bauelement eingekoppelt wird, wobei das Bauelement ein oberflächenmontierbares Bauelement ist und die Koppelfläche zumindest zum Teil aus Oberflächen einer Vielzahl von Koppelelementen gebildet und durch diese dreidimensional strukturiert ist und dass die Koppelelemente eine für die Bauelementstrahlung durchlässige gehärtete Polymermasse sowie eine zufällig verteilte Formgebung aufweisen, wobei die Polymermasse der Koppelelemente einen geringeren Brechungsindex aufweist als das Einkapselungsmaterial. Optoelectronic component with - at least one opto-electronic transmitter or receiver for emitting and receiving a component radiation, - an encapsulating material with a coupling surface is in the disengaged the component radiation from the device and coupled into the device, wherein the device is a surface-mountable component and the coupling surface is at least partly formed from surfaces of a plurality of coupling elements and three-dimensionally structured by these and that the coupling elements comprise a permeable for the component radiation-cured polymer composition as well as a randomly distributed shaping, wherein the polymer composition of the coupling elements has a lower refractive index than the encapsulating material.
  2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Polymermasse eine Harzmasse, bevorzugt eine Epoxidharzmasse ist. Optoelectronic component according to claim 1, wherein the polymer composition is a resin composition, preferably an epoxy resin composition is.
  3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Koppelelemente eine mittlere Ausdehnung zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 500 μm aufweisen. Optoelectronic component according to one of the preceding claims, wherein the coupling elements have an average dimension between 50 microns and including 500 microns.
  4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymermasse eine Glasübergangstemperatur von mehr als 100°C aufweist. Optoelectronic component according to one of the preceding claims, wherein the polymer composition has a glass transition temperature of more than 100 ° C.
  5. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes, bei dem eine Bauelement-Grundform bereitgestellt wird, die mindestens einen optoelektronischen Sender oder Empfänger zum Emittieren bzw. Empfangen von einer Bauelementstrahlung sowie eine Grenzfläche aufweist, an der die Bauelementstrahlung aus der Bauelement-Grundform ausgekoppelt bzw. in diese eingekoppelt wird, wobei als Bauelement-Grundform eine oberflächenmontierbare Bauelement-Grundform verwendet wird und auf der Grenzfläche eine Vielzahl von Koppelelementen gebildet wird, indem eine Vielzahl von Tropfen, die eine härtbare Polymermasse aufweisen, derart auf die Grenzfläche aufgebracht und gehärtet wird, dass die Koppelelemente eine zufällig verteilte Formgebung aufweisen, wobei die Polymermasse zumindest in einem gehärteten Zustand für die Bauelementstrahlung durchlässig ist. A method of manufacturing an optoelectronic component, in which a component basic shape is provided, comprising at least one opto-electronic transmitter or receiver for emitting and receiving a component radiation as well as an interface to the coupled the component radiation from the component base form or in this is injected, wherein a surface-mountable component base form is used as component basic shape and a plurality of coupling elements is formed on the interface by, is so applied to the boundary surface and cured, a plurality of drops having a curable polymer composition that the coupling elements have a randomly distributed shaping, wherein the polymer composition is transparent at least in a cured state for the component radiation.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Tropfen derart aufgebracht werden, dass sie in einem freien Flug auf die Grenzfläche gelangen. The method of claim 5, wherein the drops are applied in such a way that they come into a free flight to the interface.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Tropfen während des Aufbringens in einem signifikanten Maß gehärtet werden. The method of claim 5 or 6, wherein the droplets are cured in a significant extent during application.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei als Polymermasse eine Reaktionsmasse verwendet wird, die durch eine elektromagnetische Strahlung oder/und durch Wärme initiiert härtbar ist und dass das Härten der Tropfen durch Beaufschlagung von diesen mit der elektromagnetischen Strahlung bzw. wärme initiiert wird. Method according to one of claims 5 to 7, wherein a reaction mass is used as a polymer composition which is curable by electromagnetic radiation and / or initiated by heat and that curing of the droplets is initiated by exposure of these to the electromagnetic radiation or heat.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei als Reaktionsmasse eine durch eine UV-Strahlung initiiert härtbare Reaktionsmasse verwendet wird. The method of claim 8, wherein a curable reaction mass is initiated by UV radiation is used as the reaction mass.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei als Polymermasse eine Harzmasse, bevorzugt eine Epoxidharzmasse verwendet wird. Method according to one of claims 5 to 9, wherein the polymer composition is a resin composition, preferably an epoxy resin is used.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Bauelement-Grundform vor dem Aufbringen und Härten der Tropfen geheizt wird, so dass die Grenzfläche eine erhöhte Temperatur aufweist, die bevorzugt zwischen einschließlich 60°C und einschließlich 130°C beträgt. Method according to one of claims 5 to 10, wherein the component-base form prior to the application and curing of the drop is heated, so that the boundary surface has an increased temperature, which is preferably between 60 ° C and including 130 ° C.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Bauelement-Grundform ein für die elektromagnetische Strahlung durchlässiges Einkapselungsmaterial umfasst, mit dem der optoelektronische Sender bzw. Empfänger zumindest teilweise umhüllt ist, wobei die Grenzfläche durch eine Oberfläche des Einkapselungsmaterials gebildet wird. Method according to one of claims 5 to 11, wherein the component basic form comprises a permeable for the electromagnetic radiation encapsulating material with which the opto-electronic transmitter or receiver is at least partially coated, wherein the interface is formed by a surface of the encapsulating material.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Koppelelemente mit einer mittleren Ausdehnung zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 500 μm gebildet werden. Method according to one of claims 5 to 12, wherein the coupling elements are formed having an average dimension between and including 50 microns and including 500 microns.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei als Polymermasse ein Epoxidharz mit einem Diglycidylether von Bisphenol A als Hauptbestandteil und einem Kationen freisetzenden Photoinitiator verwendet wird. A method according to any one of claims wherein an epoxy resin with a diglycidyl ether of bisphenol A as a main component and a cation-releasing photoinitiator is used 5 to 13, as a polymer composition.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei als Polymermasse ein Epoxidharz eingesetzt wird, das folgende in Gewichtsprozent angegebenen Bestandteile umfaßt: 80 bis 99% Di- und mehrfunktionelle Epoxidharze 0 bis 10% monofunktionelles Epoxidharz 0–19% Vinylether 0–10% aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohol 0–5% Haftvermittler 0,1–5% Photoinitiator für kationisch initiierte Härtung. The method of claim 14, wherein an epoxy resin is used as a polymer composition, the following constituents in percent by weight comprising 80 to 99% of di- and polyfunctional epoxy resins 0 to 10% monofunctional epoxy resin 0-19% ethers 0-10% aliphatic or cycloaliphatic alcohol 0 -5% bonding agent 0.1-5% photoinitiator for cationically initiated curing.
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