DE112015001180T5 - Wellenlängenkonversionselement, lichtemittierende Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements und Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst - Google Patents

Wellenlängenkonversionselement, lichtemittierende Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements und Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst Download PDF

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Britta Göötz
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Abstract

Ein Wellenlängenkonversionselement (1), das zumindest ein gesintertes Wellenlängen konvertierendes Material (20) umfasst, wobei durch Kanäle (2) innerhalb des gesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials (20) ein Raster (3) gebildet wird, die Kanäle (2) zumindest teilweise vom gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material (20) umgeben sind, die Kanäle (2) in einer auf eine Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements (1) senkrechte oder geneigte Richtung zumindest teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material (20) reichen und die Kanäle (2) ein nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial (30) enthalten.

Description

  • Ein Wellenlängenkonversionselement und ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements werden spezifiziert. Ferner werden eine lichtemittierende Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, spezifiziert.
  • Bestimmte Ausführungsformen beschreiben ein Wellenlängenkonversionselement für eine lichtemittierende Halbleiterkomponente. Weitere Ausführungsformen beschreiben ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements. Andere Ausführungsformen beschreiben eine lichtemittierende Halbleiterkomponente, die ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen lichtemittierenden Halbleiterkomponente.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfasst ein Wellenlängenkonversionselement mindestens ein gesintertes Wellenlängen konvertierendes Material. Das Wellenlängenkonversionselement kann selbsttragend sein. Das Wellenlängenkonversionselement kann ohne mechanische tragende oder stabilisierende Komponenten stabil sein. Das Wellenlängenkonversionselement weist eine Haupterstreckungsebene auf. Insbesondere ist das Wellenlängenkonversionselement wie eine Bahn oder Platte geformt und weist eine größere Dimension in Richtungen entlang der Haupterstreckungsebene als in die Richtung senkrecht zur Haupterstreckung auf, die der Dicke des Wellenlängenkonversionselements entspricht. Ferner kann das Wellenlängenkonversionselement eine Vielzahl von Schichten und/oder Bahnen umfassen. Die Schichten und/oder Bahnen können das gleiche gesinterte Wellenlängen konvertierende Material enthalten, oder jede der Schichten und/oder Bahnen kann ein Wellenlängen konvertierendes Material enthalten, das vom Wellenlängen konvertierenden Material der anderen Schichten und/oder Bahnen verschieden ist. Darüber hinaus kann eine der Schichten eine nicht dotierte Schicht enthalten, die unter anderem als eine Trägerschicht und/oder -bahn dienen kann, wobei die nicht dotierte Schicht einem Strahlungsaustrittsgebiet des Wellenlängenkonversionselements gegenüberliegend angeordnet sein kann.
  • Der Begriff „gesintert” bedeutet, dass das hierin beschriebene Wellenlängen konvertierende Material bei einer hohen Temperatur behandelt oder gebrannt wird, um unter anderem eine erforderliche Dichte des Wellenlängen konvertierenden Materials zu erhalten.
  • Der Begriff „Wellenlängen konvertierendes Material” bedeutet, dass das Material zumindest einen Teil einer primären Strahlung mit einer ersten Peakwellenlänge in eine sekundäre Strahlung mit einer zweiten Peakwellenlänge umwandeln kann, wobei die zweite Peakwellenlänge von der ersten Peakwellenlänge verschieden ist. Insbesondere kann das Wellenlängen konvertierende Material die primäre Strahlung absorbieren und die sekundäre Strahlung wieder emittieren.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform wird ein Raster durch Kanäle innerhalb des gesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials gebildet. Das Bilden des Rasters kann unter anderem durch Schneiden, Stanzen und/oder Prägen erreicht werden. Das Raster kann zusammen mit dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material das Wellenlängenkonversionselement bilden, in dem das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material Bereiche bildet, die zumindest teilweise voneinander durch das Raster getrennt werden und die Licht, das auf das Wellenlängenkonversionselement gestrahlt wird, in Licht konvertieren können, das von einem einfallenden Licht verschieden ist.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform sind die Kanäle zumindest teilweise vom gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material umgeben und die Kanäle reichen zumindest teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material in eine auf eine Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements senkrechte oder zu einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements geneigten Richtung und die Kanäle enthalten ein nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial. Die Hauptrichtung des Wellenlängenkonversionselements verläuft parallel zur hierin beschriebenen Haupterstreckungsebene des Wellenlängenkonversionselements. Seitliche Flächen oder Oberflächen der Kanäle werden zum Beispiel durch Schnittstellen zwischen dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material und dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial gebildet. Eine Grundfläche der Kanäle wird durch eine Schnittstelle zwischen dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial und dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material gebildet, oder die Grundfläche der Kanäle wird zwischen dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial und der nicht dotierten Schicht oder den Schichten und/oder Bahnen gebildet, die das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material enthalten. Eine Form der Kanäle kann rechteckig, quadratisch, dreieckig oder trapezförmig sein.
  • Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial kann so in die Kanäle gefüllt werden, dass es eine gemeinsame planare Oberfläche mit dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material bildet. Es ist ferner denkbar, dass das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial über das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material in einer vertikalen Richtung hinausragt, wobei die vertikale Richtung zur Haupterstreckungsrichtung geneigt verläuft. Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial füllt zum Beispiel die Kanäle vollständig, sodass das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material und das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial in direktem Kontakt sind und keine Lücken zwischen dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material und dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial vorhanden sind.
  • Der Begriff „nicht konvertierend” bedeutet, dass das gesinterte Trennmaterial die Wellenlänge der primären Strahlung nicht konvertieren kann. Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial ändert oder absorbiert und emittiert die Wellenlänge der primären Strahlung nicht wieder, mit Ausnahme der Emission von Infrarot- und/oder Wärmestrahlung. Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial kann zum Beispiel jegliche Strahlung, die auf das Material auftrifft, vollständig absorbieren oder reflektieren.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform eines Wellenlängenkonversionselements umfasst das Wellenlängenkonversionselement mindestens ein gesintertes Wellenlängen konvertierendes Material, wobei durch Kanäle innerhalb des gesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials ein Raster gebildet wird, die Kanäle zumindest teilweise vom gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material umgeben sind, die Kanäle zumindest teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material in eine auf eine Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements senkrechte oder zu einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements geneigten Richtung reichen und die Kanäle ein nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial enthalten.
  • Eine weitere Verfeinerung der oben erwähnten Ausführungsform umfasst ein Raster aus Kanälen, die ein nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial enthalten, wobei das Raster erste Kanäle, die in einer ersten Richtung verlaufen, und zweite Kanäle aufweist, die in einer zweiten Richtung verlaufen, und wobei die erste und die zweite Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements sind. Die erste und die zweite Richtung sind vorzugsweise zueinander senkrecht oder geneigt, sodass die ersten und die zweiten Kanäle einander kreuzen. Die Tiefe der ersten Kanäle kann gleich der Tiefe der zweiten Kanäle oder davon verschieden sein. Insbesondere, wenn die Tiefen verschieden sind, können die ersten Kanäle das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material vollständig durchschneiden, während die zweiten Kanäle nur teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen. Die ersten Kanäle mit einer größeren Tiefe, z. B. Kanäle, die das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material vollständig durchschneiden, reduzieren Übersprechen zwischen benachbarten Wellenlängen konvertierenden Gebieten effizienter. Die zweiten Kanäle mit einer geringeren Tiefe, z. B. Kanäle, die nur teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen, erhöhen die mechanische Stabilität des Wellenlängenkonversionselements.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements einen Schritt A, in dem eine Trägerbahn mit einer Oberseite und einer Unterseite, die der Oberseite gegenüberliegt, bereitgestellt wird. Die Oberseite und die Unterseite können miteinander durch eine gemeinsame Seitenfläche verbunden, wobei die Seitenfläche zur Oberseite oder zur Unterseite geneigt, insbesondere senkrecht verläuft. Die Trägerbahn kann zum Beispiel ein Polymermaterial, ein keramisches Material und/oder Glas umfassen. Die Trägerbahn kann unter anderem dazu dienen, das Wellenlängenkonversionselement während der Herstellung des Wellenlängenkonversionselements zu stabilisieren, wenn zum Beispiel Kanäle vollständig durch das Wellenlängenkonversionselement verlaufen. Es ist auch möglich, dass die Trägerbahn eine Folie oder Platte ist. Die Folie kann zum Beispiel eine Polymerfolie wie eine Polyesterfolie sein. Mylarfolien können zum Beispiel als die Trägerbahn bereitgestellt werden.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements wird in einem Verfahrensschritt B ein Wellenlängen konvertierendes Material auf der Oberseite der Trägerbahn bereitgestellt. Das hierin beschriebene Wellenlängen konvertierende Material kann ungesintert sein. Das heißt, das Wellenlängen konvertierende Material weist einen pastösen, halbflüssigen und/oder viskosen Zustand auf und ist insbesondere noch nicht wärmebehandelt oder getrocknet. Um das Wellenlängen konvertierende Material auf der Oberseite der Trägerbahn bereitzustellen, ist es möglich, einen Schlicker oder eine Paste herzustellen, der bzw. die das Wellenlängen konvertierende Material umfasst. Mittels eines geeigneten Gussverfahrens ist es möglich, das Wellenlängen konvertierende Material auf der Oberseite der Trägerbahn in Form einer Schicht oder eines Grünstreifens, zum Beispiel in der Form einer Platte oder eines Streifens aus dem Schlicker oder der Paste zu verteilen.
  • In diesem Fall kann es auch möglich sein, dass eine Vielzahl von auf diese Weise hergestellten Schichten oder Grünstreifen aufeinander laminiert werden, um die gewünschte Dicke des Grünkörpers und deshalb des Wellenlängenkonversionselements zu erzielen. Insbesondere kann deshalb eine Vielzahl von Grünschichten, die aus dem ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Material bestehen, auch übereinander aufgetragen werden, um das Wellenlängenkonversionselement zu bilden, sodass die aus dem ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Material bestehende Schicht, die in Verfahrensschritt B hergestellt wird, auch aus einer Vielzahl von solchen Schichten gebildet werden kann. Das Wellenlängenkonversionselement kann dementsprechend eine oder eine Vielzahl von Schichten des Wellenlängen konvertierenden Materials umfassen, die im fertiggestellten Zustand des Wellenlängenkonversionselements zusammen gesintert werden. Die hierin und nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen betreffen deshalb sowohl Verfahren, in denen nur eine aus einem ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Material bestehende Schicht hergestellt wird, als auch Verfahren, in denen eine Vielzahl von aus dem ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Material bestehenden Schichten aufgetragen und aufeinander laminiert wird.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements wird in einem Verfahrensschritt C das Wellenlängen konvertierende Material direkt oder indirekt strukturiert, wodurch Kanäle im Wellenlängen konvertierenden Material gebildet werden, die zumindest teilweise vom Wellenlängen konvertierenden Material umgeben sind. Das Bilden des Rasters kann unter anderem durch Schneiden, Stanzen, Prägen, Sägen und/oder Dicing, z. B. Laser-Dicing erreicht werden. Das Strukturieren kann am Wellenlängen konvertierenden Material in einem ungesinterten, getrockneten oder gesinterten Zustand durchgeführt werden. Ein Strukturieren im gesinterten Zustand erfordert üblicherweise stärkere Strukturierungsverfahren wie Sägen oder Dicing, z. B. Laser-Dicing.
  • Insbesondere kann das direkte Strukturieren vorzugsweise am Wellenlängen konvertierenden Material nach Trocknung durchgeführt werden. Insbesondere kann das indirekte Strukturieren vorzugsweise am Wellenlängen konvertierenden Material im ungesinterten Zustand in Form des Schlickers oder der Paste durchgeführt werden. Das Wellenlängenkonversionselement kann bereits nach dem Trocknen des Wellenlängen konvertierenden Materials selbsttragend sein und die Trägerbahn kann entfernt werden, um das Wellenlängenkonversionselement zu erhalten.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements werden die Kanäle in einem Verfahrensschritt D mit einem Schlicker aus nicht konvertierendem Trennmaterial gefüllt.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements wird das Wellenlängenkonversionselement in einem Verfahrensschritt E gesintert. Aufgrund des Sinterprozesses erreichen das Wellenlängen konvertierende Material und der Schlicker aus nicht konvertierendem Trennmaterial eine erforderliche Dichte.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • A) Bereitstellen einer Trägerbahn mit einer Oberseite und einer Unterseite, die der Oberseite gegenüberliegt,
    • B) Bereitstellen eines Wellenlängen konvertierenden Materials auf der Oberseite der Trägerbahn,
    • C) direktes oder indirektes Strukturieren des Wellenlängen konvertierenden Materials, wodurch Kanäle im Wellenlängen konvertierenden Material gebildet werden, die zumindest teilweise vom Wellenlängen konvertierenden Material umgeben sind,
    • D) Füllen der Kanäle mit einem Schlicker aus nicht konvertierendem Trennmaterial,
    • E) Sintern des Wellenlängenkonversionselements.
  • Es ist schwierig, ein Wellenlängenkonversionselement auf eine pixeliert Licht emittierende Einrichtung (LED) zu setzen, insbesondere wenn eine optische Trennung zwischen den Pixeln gewünscht wird, um Übersprechen zu vermeiden. Die Handhabung von Einzelpixel-Wellenlängenkonversionselementen wird mit abnehmender Größe der Pixel insbesondere dann schwierig, wenn die Größe der konvertierenden Bereiche, Elemente oder Abschnitte kleiner als 500 μm wird. Die Idee hier ist, ein einzelnes Wellenlängenkonversionselement herzustellen, das gesintertes Wellenlängen konvertierendes Material und nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial in einem Stück enthält, um Übersprechen zu verhindern. Im Fall des hierin beschriebenen Wellenlängenkonversionselements kann optisches Übersprechen zwischen dem Wellenlängen konvertierenden Material durch das Raster verhindert werden, das innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials und des nicht konvertierenden, in die Kanäle des Rasters gefüllten Trennmaterials gebildet wird.
  • Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn jeder das Wellenlängen konvertierende Material enthaltende Bereich einem Leuchtsegment eines lichtemittierenden Halbleiterchips zugeordnet ist. Auf Basis des hierin beschriebenen Verfahrens kann ein großes Wellenlängenkonversionselement, das heißt, ein Wellenlängenkonversionselement zum Beispiel der Größe des lichtemittierenden Halbleiterchips, vorteilhaft verarbeitet werden, ohne dass die einzelnen konvertierenden Bereiche, die das Wellenlängen konvertierende Material enthalten, einzeln verarbeitet und positioniert werden müssen. Als Ergebnis ist es möglich, dass eine Ausrichtung der einzelnen konvertierenden Bereiche nur einmal durchgeführt werden muss, nämlich während einer Justierung des Wellenlängenkonversionselements, und es ist nicht nötig, dass jeder der konvertierenden Bereiche, die das Wellenlängen konvertierende Material enthalten, unabhängig voneinander ausgerichtet wird.
  • Die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für das Wellenlängenkonversionselement und für das Verfahren zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform erstrecken sich die Kanäle zumindest teilweise parallel in die Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements. Die Kanäle sind zum Beispiel voneinander in Abständen angeordnet und weisen eine konstante Distanz zueinander auf, sodass das Raster innerhalb des gesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials Zellen zeigt, die wie ein Parallelogramm, ein Rhombus, ein Rechteck oder ein Quadrat geformt sind.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform reichen die Kanäle vollständig durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material oder die Kanäle reichen teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material. Im Fall, dass die Kanäle vollständig durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen, kann das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material durch die Trägerbahn getragen werden, wobei seitliche Flächen der Kanäle durch die Schnittstellen zwischen dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden und dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial gebildet werden und eine Grundfläche der Kanäle durch die Schnittstelle zwischen dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material und der Trägerbahn gebildet wird. Ferner können die Kanäle im gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material als Vertiefungen gebildet werden, die die seitlichen Flächen und die Grundfläche umfassen, wobei die seitlichen Flächen und die Grundfläche die Schnittstellen zwischen dem gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material und dem nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial sind.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform ist das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial nicht durchlässig für ultraviolettes und/oder sichtbares Licht. Das ultraviolette und/oder sichtbare Licht kann zum Beispiel durch einen lichtemittiertenden Halbleiterchip emittiert werden. Insbesondere absorbiert das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial das ultraviolette und/oder sichtbare Licht, wobei das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial unter anderem Ruß enthält. Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial kann auf solche Weise gewählt werden, dass das Raster wegen seiner Absorptionseigenschaften für einen Beobachter schwarz erscheint.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform ist das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial für ultraviolettes und/oder sichtbares Licht reflektierend. Zu diesem Zweck kann das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial zum Beispiel strahlungsreflektierende Partikel enthalten. Die strahlungsreflektierenden Partikel sind mit mindestens einem der Materialien Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 gebildet oder enthalten mindestens eines oder mehrere dieser Materialien. Zusätzlich oder alternativ sind ein oder mehrere der folgenden Materialien ebenfalls möglich: ZnO, BaSO4, MgO, Ta2O5, HfO2, Gd2O3, Nb2O3, Y2O3. Eine Konzentration der strahlungsreflektierenden Partikel im nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterial kann vorzugsweise größer als oder gleich 10 Gewichtsprozent oder größer als oder gleich 20 Gewichtsprozent sein. Die Konzentration der strahlungsreflektierenden Partikel, insbesondere von strahlungsreflektierenden Partikeln, die TiO2 oder Al2O3 enthalten, kann z. B. größer als oder gleich 10 Gewichtsprozent und kleiner als oder gleich 100% sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial strahlungsreflektierende Partikel, die TiO2 mit einer Konzentration von 90 Gewichtsprozent oder mehr und Al2O3 mit einer Konzentration von 10 Gewichtsprozent oder weniger enthalten. Ferner kann das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial im Allgemeinen ein Sinterhilfsmittel enthalten, z. B. ein Oxid wie die oben erwähnten Oxide, vorzugsweise MgO oder Y2O3. Eine bevorzugte Konzentration des Sinterhilfsmittels ist größer als oder gleich 0,01 Gewichtsprozent und kleiner als oder gleich 5 Gewichtsprozent.
  • Die strahlungsreflektierenden Partikel können vorzugsweise gleichmäßig innerhalb des nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterials verteilt sein.
  • Das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial kann auf solche Weise gewählt werden, dass das Raster wegen seiner Reflektierungseigenschaften für einen Beobachter weiß erscheint.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform enthält das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material ein aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gewähltes dotiertes keramisches Material: YAG:Ce, LuAG:Ce, LuYAG:Ce. In bevorzugten Ausführungsformen können keramische Materialien als das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material verwendet werden, zum Beispiel Granate wie beispielsweise Yttrium-Aluminium-Oxid (YAG), Lutetium-Aluminium-Oxid (LuAG), Lutetium-Yttrium-Aluminium-Oxid (LuYAG) und Terbium-Aluminium-Oxid (TAG). In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die keramischen Materialien für das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material dotiert, zum Beispiel mit einem der folgenden Aktivierungsmittel: Cer, Europium, Neodym, Terbium, Erbium, Praseodym, Samarium, Mangan. Beispielsweise sollen als mögliche dotierte keramische gesinterte Wellenlängen konvertierende Materialien YAG:Ce, LuAG:Ce und LuYAG:Ce erwähnt werden. Das dotierte keramische Material kann vorzugsweise einen Gehalt von Ce aufweisen, der größer als oder gleich 0,1% und kleiner als oder gleich 4% ist.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform enthält das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material ein oder mehrere aus der folgenden Gruppe gewählte Materialien: (AE)SiON, (AE)SiAlON, (AE)AlSiN3, (AE)2Si5N8, wobei AE ein Erdalkalimetall ist, oder Sulfide oder Orthosilikate.
  • Das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material kann beliebige der hier erwähnten Licht konvertierenden Materialien umfassen oder aus diesen bestehen.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform enthält das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material eine Wellenlängenkonversionssubstanz, die in einem Matrixmaterial verteilt ist. Ferner ist es für das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material auch möglich, die Wellenlängenkonversionssubstanz zum Beispiel in Pulverform im Matrixmaterial zu umfassen.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfasst die direkte Strukturierung die Schritte, wobei die Kanäle in einer rasterähnlichen Struktur innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials durch selektives Entfernen des Wellenlängen konvertierenden Materials gebildet werden, wobei die Kanäle zumindest an Stellen vollständig durch das Wellenlängen konvertierende Material reichen und wobei Bereiche gebildet werden, die zumindest teilweise frei vom Wellenlängen konvertierenden Material sind. Das selektive Entfernen kann durch Schneiden, Stanzen und/oder Prägen erreicht werden. Die Kanäle können vollständig durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen, wobei das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material von der Trägerbahn getragen werden kann.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform wird die direkte Strukturierung so durchgeführt, dass die Kanäle zusätzlich zumindest teilweise durch die Trägerbahn reichen. Das selektive Entfernen kann zum Beispiel so erreicht werden, dass das Schneiden, Stanzen und/oder Prägen auch teilweise das Material der Trägerbahn entfernt. Die Kanäle können dann mit dem Schlicker des nicht konvertierenden Trennmaterials gefüllt werden. Nach dem Sintern enthält das Wellenlängenkonversionselement insbesondere das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material sowie das gesinterte nicht konvertierende Trennmaterial auf die hier beschriebene Weise. Die Trägerbahn kann ferner vom dann gesinterten oder entsprechend hergestellten Wellenlängenkonversionselement entlaminiert oder entfernt werden, wobei das gesinterte nicht konvertierende Trennmaterial das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material in der vertikalen Richtung überragt.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfasst die indirekte Strukturierung die Schritte, wobei entfernbare Inselbereiche auf die Oberseite der Trägerbahn gebracht werden, wobei die entfernbaren Inselbereiche voneinander in Abständen angeordnet sind, das Wellenlängen konvertierende Material zumindest an Stellen zwischen die entfernbaren Inselbereiche gefüllt wird und die Inselbereiche von der Oberseite der Trägerbahn entfernt werden, wodurch die Kanäle im Wellenlängen konvertierenden Material gebildet werden. Die Inselbereiche werden zum Beispiel durch einen Strukturierungsprozess wie Fotolithografie gebildet, auch als optische Lithografie oder UV-Lithografie bekannt, wobei Licht verwendet wird, um eine geometrische Struktur von einer Fotomaske auf eine Schicht zu übertragen, die aus dem Material der entfernbaren Inselbereiche auf der Oberseite der Trägerbahn gefertigt ist. Die entfernbaren Inselbereiche umfassen zum Beispiel die rasterähnliche Struktur, wobei Bereiche, die frei vom entfernbaren Material sind, zwischen jedem Inselbereich angeordnet sind. Diese Bereiche können mit dem Schlicker oder der Paste des ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials mittels des Gussverfahrens gefüllt werden.
  • Das ungesinterte Wellenlängen konvertierende Material kann zum Beispiel eine gemeinsame planare Oberfläche mit den entfernbaren Inselbereichen bilden. Nach Trocknen des ungesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials können die Inselbereiche durch chemische Mittel entfernt werden. Dies kann zum Beispiel einen flüssigen sogenannten „Lackstripper” erfordern, der die Inselbereiche chemisch so verändert, dass sie zum Beispiel nicht länger an der Trägerbahn und/oder am Wellenlängen konvertierenden Material anhaften. Alternativ können die Inselbereiche durch plasmahaltigen Sauerstoff entfernt werden, der sie oxidiert. Dieser Prozess wird Veraschung genannt und ähnelt Trockenätzen. Dadurch werden Kanäle im Wellenlängen konvertierenden Material gebildet, die dann mit dem Schlicker oder der Paste des nicht konvertierenden Trennmaterials gefüllt werden können.
  • In Erwägung der indirekten Strukturierung ist es ferner denkbar, das nicht konvertierende Trennmaterial zuerst unter Verwendung der entfernbaren Inselbereiche zu strukturieren, wie hier beschrieben, und als Zweites die Zellen des Rasters mit dem Schlicker oder der Paste des Wellenlängen konvertierenden Materials zu füllen. Zum Beispiel sind die hier beschriebenen Kanäle und Zellen austauschbar, das heißt, dass das Wellenlängen konvertierende Material mit dem hier beschriebenen Verfahren für das nicht konvertierende Trennmaterial angelegt und aufgetragen wird und das nicht konvertierende Trennmaterial mit dem hier beschriebenen Verfahren für das Wellenlängen konvertierende Material angelegt und aufgetragen wird. Anders ausgedrückt kann das hier beschriebene Verfahren umgekehrt ausgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Schlicker oder die Paste des Wellenlängen konvertierenden Materials die entfernbaren Inselbereiche auf der Oberseite der Trägerbahn so überlappen, dass das Wellenlängen konvertierende Material allein die gemeinsame planare Oberfläche bildet. Die Trägerbahn kann nach dem Trocknen des Wellenlängen konvertierenden Materials entfernt werden. Die dann freigelegten entfernbaren Inselbereiche können durch den hierin beschriebenen „Lackstripper” entfernt werden, der die Inselbereiche chemisch so verändert, dass sie nicht länger am getrockneten Wellenlängen konvertierenden Material anhaften. Die dadurch gebildeten Kanäle können mit dem Schlicker oder der Paste des nicht konvertierenden Trennmaterials gefüllt werden. Die gemeinsame planare Oberfläche, die das Wellenlängen konvertierende Material und das nicht konvertierende Trennmaterial umfasst, kann als ein Strahlungsaustrittsgebiet des Wellenlängenkonversionselements bezeichnet werden, das auf der direkten oder indirekten Strukturierung des Wellenlängen konvertierenden Materials basiert.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfassen die entfernbaren Inselbereiche einen Fotolack oder können aus einem solchen bestehen. Ein Fotolack ist ein lichtempfindliches Material, das besonders für den hierin beschriebenen Strukturierungsprozess wie Fotolithografie vorteilhaft ist. Der Fotolack umfasst zum Beispiel eines der folgenden Materialien oder besteht aus einem solchen: Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(methylglutarimid) (PMGI), Phenol-Formaldehyd-Harz (DNQ/Novolak) oder SU-8.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform umfasst die Trägerbahn eine nicht dotierte keramische Bahn. Die nicht dotierte keramische Bahn umfasst ein nicht konvertierendes keramisches Material und besteht bevorzugt aus einem nicht konvertierenden keramischen Material. Insbesondere kann die nicht dotierte keramische Bahn eines oder mehrere nicht dotierte keramische Materialien umfassen, die aus Folgendem ausgewählt sind, oder aus einem oder mehreren solcher bestehen: Yttrium-Aluminium-Oxid (YAG), Aluminiumoxid (Al2O3), Yttriumoxid (Y2O3), Titanoxid (TiO2) und Aluminiumnitrid (AlN). Die Trägerbahn kann zum Beispiel ein Teil des Wellenlängenkonversionselements sein.
  • Nach mindestens einer Ausführungsform wird das Wellenlängenkonversionselement vor dem Sintern vorgesintert. Insbesondere werden Bindemittel innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials und des nicht konvertierenden Trennmaterials während des Vorsinterprozesses entfernt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst eine lichtemittierende Halbleiterkomponente einen lichtemittierenden Halbleiterchip, der während des Betriebs primäre Strahlung über eine Lichtauskopplungsfläche entlang einer Emissionsrichtung emittiert, und das hierin beschriebene Wellenlängenkonversionselement, wobei das Wellenlängenkonversionselement auf der Lichtauskopplungsfläche des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet ist. Der Halbleiterchip kann insbesondere ein pixelierter lichtemittierender Halbleiterchip sein. Der lichtemittierende Halbleiterchip kann über die Lichtauskopplungsfläche entlang der Emissionsrichtung, die zur Haupterstreckungsebene des Wellenlängenkonversionselements oder der lichtemittierenden Halbleiterkomponente geneigt verläuft, die primäre Strahlung emittieren, zum Beispiel blaues und/oder ultraviolettes Licht. Das Wellenlängenkonversionselement wird auf die Lichtauskopplungsfläche des lichtemittierenden Halbleiterchips aufgetragen, zum Beispiel haftend gebondet.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Entwicklungen werden aus den unten in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen ersichtlich.
  • 1A bis 1E zeigen schematische Darstellungen der Verfahrensschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements nach einem Ausführungsbeispiel,
  • 1F zeigt eine schematische Seitenansicht einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die das Wellenlängenkonversionselement nach den 1A bis 1E umfasst,
  • 2A bis 2E zeigen schematische Darstellungen der Verfahrensschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements nach einem Ausführungsbeispiel,
  • 2F zeigt eine schematische Seitenansicht einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die das Wellenlängenkonversionselement nach den 2A bis 2E umfasst,
  • 3A bis 3G zeigen schematische Darstellungen der Verfahrensschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements nach einem Ausführungsbeispiel,
  • 3H zeigt eine schematische Seitenansicht einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die das Wellenlängenkonversionselement nach den 3A bis 3G umfasst,
  • 4A bis 4E zeigen schematische Darstellungen der Verfahrensschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements nach einem Ausführungsbeispiel,
  • 4F zeigt eine schematische Seitenansicht einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente, die das Wellenlängenkonversionselement nach den 4A bis 4E umfasst.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können Elemente, die identisch sind, von gleichartigem Typ sind oder identisch wirken, jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabgetreu anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bestandteile, Komponenten und Bereiche übertrieben groß illustriert sein, um eine bessere Darstellung zu ermöglichen und/oder um ein besseres Verständnis zu bieten.
  • 1A bis 1E zeigen Verfahrensschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements 1 nach einem Ausführungsbeispiel.
  • In einem ersten Verfahrensschritt, wie in 1A gezeigt, wird eine Trägerbahn 10 mit einer Oberseite 11 und einer Unterseite 12 bereitgestellt, die der Oberseite 11 gegenüberliegt. Die Oberseite 11 und die Unterseite 12 sind miteinander durch eine gemeinsame Seitenfläche 13 verbunden, wobei die Seitenfläche 13 senkrecht auf eine Haupterstreckungsrichtung oder -ebene des Wellenlängenkonversionselements 1 verläuft. Ein Wellenlängen konvertierendes Material 20 ist auf der Oberseite 11 der Trägerbahn 10 angeordnet. Das Wellenlängen konvertierende Material 20 ist mit der Seitenfläche 13 der Trägerbahn bündig. In diesem Verfahrensschritt kann das Wellenlängen konvertierende Material 20 ein Schlicker oder eine Paste sein und ein Gussverfahren kann verwendet werden, um das Wellenlängen konvertierende Material 20 auf die Oberseite 11 der Trägerbahn 10 zu bringen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt nach 1B wird das Wellenlängen konvertierende Material 20 direkt so strukturiert, dass Kanäle 2 in einer rasterähnlichen Struktur innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 durch selektives Entfernen des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 gebildet werden (siehe auch 1C). Der Schlicker oder die Paste des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 kann dann so getrocknet werden, dass das Wellenlängen konvertierende Material insbesondere auf eine direkte Weise strukturiert werden kann. Die Kanäle 2 reichen in einer auf die Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements 1 senkrechte Richtung vollständig durch das Wellenlängen konvertierende Material 20.
  • Wie in 1B gezeigt, werden nach dem selektiven Entfernen des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 das Wellenlängen konvertierende Material 20 enthaltende Bereiche hergestellt, die voneinander in Abständen angeordnet sind. Die Abstände oder die Kanäle zwischen dem Wellenlängen konvertierenden Material 20 sind frei vom Wellenlängen konvertierenden Material 20. Insbesondere werden die Kanäle 2 in einer seitlichen Richtung vom Wellenlängen konvertierenden Material 20 und in einer vertikalen Richtung von der Trägerbahn 10 begrenzt, wobei die seitliche Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Wellenlängenkonversionselements und die vertikale Richtung senkrecht oder geneigt zur seitlichen Richtung verläuft.
  • Zusätzlich zu 1B zeigt 1C eine Draufsicht des Wellenlängenkonversionselements 1, wobei ein von den Kanälen 2 innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 gebildetes Raster 3 gezeigt wird. Die Kanäle 2 werden in der seitlichen Richtung durch das Wellenlängen konvertierende Material 20 begrenzt, wobei das Wellenlängen konvertierende Material 20 in der vertikalen Richtung von der Trägerbahn 10 begrenzt wird. 1C zeigt weitere, das Wellenlängen konvertierende Material 20 enthaltende Zellen 18, die wie ein Rechteck oder ein Quadrat geformt sind.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 1D gezeigt, werden die Kanäle 2 bzw. das Raster 3 mit einem Schlicker oder einer Paste von nicht konvertierendem Trennmaterial 30 gefüllt.
  • Wie in 1D gezeigt, bilden das Wellenlängen konvertierende Material 20 und das nicht konvertierende Trennmaterial 30 eine gemeinsame planare Oberfläche 8, die unter anderem als ein Strahlungsaustrittsgebiet des Wellenlängenkonversionselements 1 dienen kann. Das nicht konvertierende Trennmaterial 30 ist mit dem Wellenlängen konvertierenden Material 20 in der vertikalen Richtung bündig.
  • Das Wellenlängenkonversionselement 1, wie in 1D gezeigt, kann dann gesintert werden. Während des Sinterprozesses wird das Wellenlängenkonversionselement auf eine erforderliche Dichte gesintert. Ferner kann das Wellenlängenkonversionselement 1 auch vorgesintert werden, sodass Bindemittel entfernt werden können. Die Trägerbahn 10 kann eine nicht dotierte keramische Bahn umfassen oder aus einer solchen bestehen. Zum Beispiel kann das in 1D gezeigte Wellenlängenkonversionselement ein sogenannter Grünkörper sein. In dem Fall, dass die Trägerbahn 10 nach dem Vorsintern oder dem Sinterprozess eine nicht dotierte keramische Bahn umfasst oder aus einer solchen besteht, kann die Trägerbahn 10 ein Teil des Wellenlängenkonversionselements 1 sein und wird nicht vom Wellenlängenkonversionselement 1 entfernt. Ferner kann die Trägerbahn 10 ein Polymermaterial, ein keramisches Material und/oder Glas umfassen oder aus einem solchen bestehen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 1E gezeigt, wird die Trägerbahn 10 vom Wellenlängenkonversionselement 1 entfernt oder abgetrennt, das nun das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material und das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial umfasst. Das so erhaltene Wellenlängenkonversionselement 1 kann selbsttragend sein und benötigt keine tragenden Komponenten.
  • 1F zeigt eine lichtemittierende Halbleiterkomponente 100, wobei das Wellenlängenkonversionselement 1 auf eine Lichtauskopplungsfläche 15 eines lichtemittierenden Halbleiterchips 9 geklebt wird. Der hier gezeigte lichtemittierende Halbleiterchip 9 kann ein pixelierter lichtemittierender Halbleiterchip sein. Wie in 1F gezeigt, ist eine Haftschicht 7 zwischen dem Wellenlängenkonversionselement 1 und dem lichtemittierenden Halbleiterchip 9 angeordnet.
  • Deshalb zeigt 1F eine schematische Seitenansicht einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente 100, die das Wellenlängenkonversionselement 1 und den lichtemittierenden Halbleiterchip 9 umfasst, wobei das Wellenlängenkonversionselement 1 auf den Verfahrensschritten wie in den 1A bis 1E gezeigt basiert.
  • Die 2A bis 2E zeigen schematische Darstellungen der Verfahrensschritte wie in den 1A bis 1E beschrieben. Die in den 2A bis 2E gezeigten Verfahrensschritte basieren auf dem gleichen Verfahren wie für die 1A bis 1E beschrieben, mit dem Unterschied, dass die Kanäle 2 im zum Beispiel getrockneten Wellenlängen konvertierenden Material 20 gebildet werden und die Kanäle 2 auf dreieckige, in 2B gezeigte Art und Weise geformt sind. Insbesondere kann die dreieckige Form der Kanäle 2 auch trapezförmig sein. Der weitere Unterschied zu den in 1A bis 1E gezeigten Verfahrensschritten ist, dass die Kanäle 2 vollständig durch das Wellenlängen konvertierende Material 20 und zumindest teilweise in die Trägerbahn 10 reichen, wobei die Trägerbahn 10 eine dünne Folie und/oder Platte sein kann. Folglich überlappt das nicht konvertierende Trennmaterial 30 nach Füllen der Kanäle 2 bzw. des Rasters 3 das Wellenlängen konvertierende Material 20 in der vertikalen Richtung oder steht über dieses in der vertikalen Richtung vor.
  • Nach dem Sintern des Wellenlängenkonversionselements 1, was auf den Verfahrensschritten wie in den 2A bis 2D gezeigt basiert, wird das Wellenlängenkonversionselement 1 vorgesintert und/oder gesintert. Nach dem Vorsinter- und/oder Sinterschritt kann die Trägerbahn 10 vom Wellenlängenkonversionselement 1 entfernt oder abgetrennt werden und das Wellenlängenkonversionselement 1 wird so auf den lichtemittierenden, zum Beispiel pixelierten Halbleiterchip 9 geklebt, dass Bereiche des nicht konvertierenden gesinterten Trennmaterials 30, das das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material 20 überragt, in einer dem lichtemittierenden Halbleiterchip 9 gegenüberliegenden Richtung positioniert oder angeordnet sind.
  • Wie bereits in 1F gezeigt, kann auch in 2F die Haftschicht 7 zwischen dem Wellenlängenkonversionselement 1 und dem lichtemittierenden Halbleiterchip 9 angeordnet sein. Deshalb wird in 2F die lichtemittierende Halbleiterkomponente 100 gezeigt. Folglich zeigt 2F eine schematische Seitenansicht der lichtemittierenden Halbleiterkomponente 100, die das Wellenlängenkonversionselement 1 umfasst, das hergestellte wurde wie in den 2A bis 2E gezeigt, die die Verfahrensschritte zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements 1 illustrieren.
  • Die 3A bis 3G zeigen schematische Darstellungen von Verfahrensschritten für ein Verfahren zum Herstellen des Wellenlängenkonversionselements 1 durch Verwenden einer indirekten Strukturierung des Wellenlängen konvertierenden Materials 20.
  • Wie in 3A gezeigt, wird die Trägerbahn 10 bereitgestellt, wobei ein Fotolack 4 auf der Oberseite 11 der Trägerbahn 10 angeordnet ist.
  • In 3B wird ein weiterer Verfahrensschritt gezeigt, wobei der Fotolack 4 unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert oder angelegt wird. Während der Fotolithografie werden entfernbare Inselbereiche 5 auf der Oberseite 11 der Trägerbahn 10 aufgebracht oder positioniert, wobei die entfernbaren Inselbereiche 5 in Abständen voneinander angeordnet sind.
  • In 3D werden eine Draufsicht der entfernbaren Inselbereiche und die Abstände zwischen den entfernbaren Inselbereichen 5 gezeigt. Wie in 3C illustriert, werden Kanäle zwischen den entfernbaren Inselbereichen gebildet, was wie in 3C gezeigt im Raster 3 resultiert.
  • In 3D wird das nicht konvertierende Trennmaterial 30 so zwischen die entfernbaren Inselbereiche gefüllt, dass das nicht konvertierende Trennmaterial 30 mit den entfernbaren Inselbereichen 5 die gemeinsame planare Oberfläche 8 bildet, die der Trägerbahn 10 gegenüberliegend positioniert ist.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden die entfernbaren Inselbereiche wie in 3E gezeigt von der Oberseite 11 der Trägerbahn 10 entfernt. Dadurch werden weitere Kanäle 2 gebildet. Die Kanäle 2, die frei von nicht konvertierendem Trennmaterial 30 sind, werden zwischen dem nicht konvertierenden Trennmaterial 30 gebildet. Deshalb sind die Kanäle wie in 3E gezeigt in der seitlichen Richtung vom nicht konvertierenden Trennmaterial 30 und in der vertikalen Richtung von der Trägerbahn 10 begrenzt.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Schlicker oder die Paste des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 wie in 3F gezeigt in die Kanäle 2 gefüllt. Nach Vorsintern und/oder Sintern wird das Wellenlängenkonversionselement 1 auf Basis der indirekten Strukturierungsverfahren des nicht konvertierenden Trennmaterials 30 hergestellt und die Trägerbahn 10 wird vom nun selbsttragenden Wellenlängenkonversionselement 1 abgetrennt oder entfernt.
  • In Bezug auf die gezeigten Verfahrensschritte 3A bis 3F ist es auch denkbar, dass das Wellenlängen konvertierende Material 20 zuerst durch die Inselbereiche 5 strukturiert wird und die dadurch resultierenden Kanäle mit dem nicht konvertierenden Trennmaterial 30 gefüllt werden. Das heißt, dass die in den 3A bis 3F gezeigten Verfahrensschritte in Bezug auf das Wellenlängen konvertierende Material 20 und das nicht konvertierende Trennmaterial 30 umgekehrt durchlaufen werden.
  • In 3H wird eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der lichtemittierenden Halbleiterkomponente 100 gezeigt. Das Wellenlängenkonversionselement 1, das auf den Verfahrensschritten wie in den 3A bis 3G illustriert basiert, ist auf der Lichtauskopplungsfläche 15 des lichtemittierenden Halbleiterchips 9 angeordnet, wobei die Haftschicht 7 zwischen dem Wellenlängenkonversionselement 1 und dem lichtemittierenden Halbleiterchip 9 angeordnet ist.
  • Die in den 4A bis 4E gezeigten Verfahrensschritte basieren auch auf dem indirekten Strukturierungsverfahren wie in den 3A bis 3F gezeigt.
  • In 4A wird die Trägerbahn 10 gezeigt, wobei die entfernbaren Inselbereiche 5 in Abständen voneinander auf der Oberseite 11 der Trägerbahn 10 angeordnet sind und die entfernbaren Inselbereiche 5 eine kugelförmige Form aufweisen. Im Gegensatz zu den Verfahrensschritten wie in den 3A bis 3G gezeigt überlappt das Wellenlängen konvertierende Material 20 die entfernbaren Inselbereiche 5, die den Fotolack 4 umfassen können oder aus diesem bestehen können. Das Wellenlängen konvertierende Material 20 reicht über die entfernbaren Inselbereiche so hinaus, dass das Wellenlängen konvertierende Material selbst die planare Oberfläche 8 bildet. Die planare, aus dem Wellenlängen konvertierenden Material 20 bestehende Oberfläche 8 wird nicht durch das nicht konvertierende Trennmaterial 30 unterbrochen. Das Wellenlängen konvertierende Material 20 kann dann getrocknet werden und die Trägerbahn sowie die entfernbaren Inselbereiche 5 können dementsprechend entfernt werden. Durch Entfernen der entfernbaren Inselbereiche 5 werden die Kanäle 2 innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials 20 gebildet, die dann mit dem nicht konvertierenden Trennmaterial 30 gefüllt werden können. Dies kann wie in den 4C bis 4D gezeigt ausgeführt werden, indem das Wellenlängenkonversionselement 1 umgedreht wird. In 4E wird eine Draufsicht des Wellenlängenkonversionselements 1 gezeigt, wobei das Wellenlängen konvertierende Material 20 vollständig vom nicht konvertierenden Trennmaterial 30 umgeben ist.
  • 4F zeigt eine Seitenansicht einer lichtemittierenden, das Wellenlängenkonversionselement 1 umfassenden Halbleiterkomponente 100 auf Basis der Verfahrensschritte wie in den 4A bis 4E, wobei das so hergestellte Wellenlängenkonversionselement 1 durch Verwenden der Haftschicht 7 auf die Lichtauskopplungsfläche 15 des lichtemittierenden Halbleiterchips 9 geklebt wird.
  • Die Erfindung wird durch die Beschreibung auf Basis der Ausführungsbeispiele nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Darüber hinaus umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (17)

  1. Wellenlängenkonversionselement, das zumindest ein gesintertes Wellenlängen konvertierendes Material umfasst, wobei – durch Kanäle ein Raster innerhalb des gesinterten Wellenlängen konvertierenden Materials gebildet wird, – die Kanäle zumindest teilweise vom gesinterten Wellenlängen konvertierenden Material umgeben sind, – die Kanäle in einer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements senkrechten oder geneigten Richtung zumindest teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen, und – die Kanäle ein nicht konvertierendes gesintertes Trennmaterial enthalten.
  2. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei sich die Kanäle zumindest teilweise parallel in der Haupterstreckungsrichtung des Wellenlängenkonversionselements erstrecken.
  3. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei die Kanäle vollständig durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen oder die Kanäle teilweise durch das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material reichen.
  4. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial für ultraviolettes und/oder sichtbares Licht nicht durchlässig ist.
  5. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei das nicht konvertierende gesinterte Trennmaterial für ultraviolettes und/oder sichtbares Licht reflektierend ist.
  6. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material ein aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gewähltes dotiertes keramisches Material enthält: YAG:Ce, LuAG:Ce, LuYAG:Ce.
  7. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material ein oder mehrere aus der folgenden Gruppe gewählte Materialien enthält: (AE)SiON, (AE)SiAlON, (AE)AlSiN3, (AE)2Si5N8, wobei AE ein Erdalkalimetall ist; Sulfide; Orthosilikate.
  8. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei das gesinterte Wellenlängen konvertierende Material eine Wellenlängenkonversionssubstanz enthält, die in einem Matrixmaterial verteilt ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Wellenlängenkonversionselements, das die folgenden Schritte umfasst: A) Bereitstellen einer Trägerbahn mit einer Oberseite und einer Unterseite, die der Oberseite gegenüberliegt, B) Bereitstellen eines Wellenlängen konvertierenden Materials auf der Oberseite der Trägerbahn, C) direktes oder indirektes Strukturieren des Wellenlängen konvertierenden Materials, wodurch Kanäle im Wellenlängen konvertierenden Material gebildet werden, die zumindest teilweise vom Wellenlängen konvertierenden Material umgeben sind, D) Füllen der Kanäle mit einem Schlicker aus nicht konvertierendem Trennmaterial, E) Sintern des Wellenlängenkonversionselements.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die direkte Strukturierung des Wellenlängen konvertierenden Materials die folgenden Schritte umfasst: Bilden der Kanäle in einer rasterähnlichen Struktur innerhalb des Wellenlängen konvertierenden Materials durch selektives Entfernen des Wellenlängen konvertierenden Materials, wobei die Kanäle zumindest an Stellen vollständig durch das Wellenlängen konvertierende Material reichen und wobei Bereiche gebildet werden, die zumindest teilweise frei vom Wellenlängen konvertierenden Material sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die direkte Strukturierung so durchgeführt wird, dass die Kanäle zusätzlich zumindest teilweise durch die Trägerbahn reichen.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die indirekte Strukturierung des Wellenlängen konvertierenden Materials die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen entfernbarer Inselbereiche auf der Oberseite der Trägerbahn, wobei die entfernbaren Inselbereiche in Abständen voneinander angeordnet sind, das Wellenlängen konvertierende Material zumindest an Stellen zwischen die entfernbaren Inselbereiche gefüllt wird und die Inselbereiche von der Oberseite der Trägerbahn entfernt werden, wodurch die Kanäle gebildet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die entfernbaren Inselbereiche einen Fotolack umfassen.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Trägerbahn eine nicht dotierte keramische Bahn umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Wellenlängenkonversionselement vor dem Sintern vorgesintert wird.
  16. Lichtemittierende Halbleiterkomponente, die einen lichtemittierenden Halbleiterchip, der während des Betriebs primäre Strahlung über eine Lichtauskopplungsfläche entlang einer Emissionsrichtung emittiert, und das Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1 umfasst, wobei das Wellenlängenkonversionselement auf der Lichtauskopplungsfläche des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet ist.
  17. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleiterkomponente nach Anspruch 16, wobei ein Wellenlängenkonversionselement durch das Verfahren nach Anspruch 9 hergestellt wird und anschließend auf der Lichtauskopplungsfläche des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet wird.
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