DE112019003634T5 - Optoelektronisches bauelement und das verfahren zur herstellung eines optoeklektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und das verfahren zur herstellung eines optoeklektronischen bauelements Download PDF

Info

Publication number
DE112019003634T5
DE112019003634T5 DE112019003634.3T DE112019003634T DE112019003634T5 DE 112019003634 T5 DE112019003634 T5 DE 112019003634T5 DE 112019003634 T DE112019003634 T DE 112019003634T DE 112019003634 T5 DE112019003634 T5 DE 112019003634T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phosphor
optoelectronic component
conversion element
matrix material
powdery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112019003634.3T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112019003634T8 (de
Inventor
Yi Zheng
Victor E. Perez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of DE112019003634T5 publication Critical patent/DE112019003634T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112019003634T8 publication Critical patent/DE112019003634T8/de
Active legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/006—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst in einer Ausführungsform einen Halbleiterchip, der in der Lage ist, Strahlung zu emittieren. Ein Konversionselement umfasst mindestens einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff, der in einem Matrixmaterial dispergiert ist. Das Matrixmaterial ist ein niedrig schmelzendes Phosphatglas und wasserbeständig. Das optoelektronische Bauelement emittiert im Betrieb warmweißes Licht.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Bauelement. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils.
  • HINTERGRUND
  • In dem konventionellen optoelektronischen Bauelement, z.B. in konventionellen Leuchtstoffkonversions-Warmweiß-LEDs, sind die verwendeten Leuchtstoffe im Allgemeinen Mischungen von gelb emittierenden und rot emittierenden Leuchtstoffen. Die Leuchtstoffmischungen werden mit einem Polymermaterial, wie Silizium oder Epoxid, gemischt. Die Leuchtstoffmischungen werden in LED-Gehäusen auf einen Chip mit blauer Anregungsquelle gegossen, abgeschieden oder beschichtet. Die Leuchtstoffmischung adsorbiert mindestens einen Teil des blauen Lichts vom Chip und wandelt es in gelbes und rotes Licht um, wodurch ein warmweißes Licht entsteht. Der Ansatz der Leuchtstoff-Polymermischung lässt sich leicht auf LED-Gehäuse anwenden und ist relativ kostengünstig. Allerdings sind die Polymermaterialien instabil und zersetzen sich bei hoher Temperatur und hoher Lichtintensität.
  • Es gibt auch Versuche, Glas als Ersatz für Polymermatrix-Materialien zu verwenden, um Stabilitätsprobleme zu überwinden, wie z.B. von Leuchtstoff in Gläsern (PiGs). Die meisten Leuchtstoff-in-Glas-Ansätze werden gemacht, wenn das Glas erweicht oder schmilzt, um die Homogenität der Leuchtstoff-Dispersion im Glas zu gewährleisten und den Großteil der Poren im Glas zu beseitigen. Auf dem aktuellen Markt sind kaltweiße PiG-LEDs erhältlich, die einen einzelnen gelben YAG:Ce Leuchtstoff verwenden. YAG:Ce ist ein Oxid-Leuchtstoff. Er ist relativ widerstandsfähig gegen Beschädigungen durch Gläser, die normalerweise eine Mischung aus verschiedenen Oxiden sind. Es gibt jedoch keine warmweißen PiG-LEDs auf dem Markt. Dies hängt mit den in den warmweißen LEDs verwendeten Leuchtstoffen zusammen. Zusätzlich zum gelben YAG:Ce Leuchtstoff wird auch ein roter Leuchtstoff benötigt. Die gebräuchlichsten roten Leuchtstoffe sind NitridLeuchtstoffe, wie (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu und CaAlSiN3:Eu-Leuchtstoffe. Diese Nitridleuchtstoffe werden sehr leicht durch Oxide aus den Gläsern beschädigt, da die Nitridleuchtstoffe sehr empfindlich auf Sauerstoffverunreinigungen reagieren. SiO2-Na2O-Al2O3-CaO-Glas wurde verwendet, um rote Nitridleuchtstoffe zu erhalten („Novel broadband glass phosphors for high CRI WLEDs“ Optics Express, Vol. 22, Issue S3, pp. A671-A678 (2014)). Da das SiO2-Na2O-Al2O3-CaO-Glas bei über 680 °C schmelzen oder erweichen muss, haben die aus diesem Glas hergestellten roten Nitrid-PiGs einen sehr geringen Wirkungsgrad, was durch eine Beschädigung des Glases angegeben wird. Der Grad der Schädigung nimmt mit steigender Verarbeitungstemperatur zu.
  • Es ist wichtig, die Verarbeitungstemperatur zu reduzieren, um Schäden an roten Nitrid-Leuchtstoffen zu vermeiden oder zu mindern. Daher ist es wichtig, Gläser zu wählen, die bei niedrigen Temperaturen schmelzen oder erweichen. Bei der Verarbeitung von Nitrid-Leuchtstoff-in-Glas ist es normalerweise wünschenswert, die Verarbeitungstemperatur unter 400°C zu halten. Allerdings sind die Gläser mit niedriger Schmelztemperatur normalerweise nicht wasserbeständig, was für Konversionsmaterialien ein Muss ist, wenn diese in LEDs oder optoelektronischen Bauelementen verwendet werden. Die Schwierigkeit, ein geeignetes niedrigschmelzendes Glas mit guter Wasserbeständigkeit zu finden, ist eine große technische Herausforderung bei der Herstellung warmweißer Konversionselemente.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung sind ein optoelektronisches Bauelement, das die oben genannten Nachteile überwinden kann. Ausführungsformen der Erfindung sind auch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das die oben genannten Nachteile überwinden kann.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein optoelektronisches Bauelement einen Halbleiterchip, der in der Lage ist, Strahlung auszusenden. Ein Konversionselement umfasst mindestens einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff, der in einem Matrixmaterial dispergiert ist. Das Matrixmaterial ist ein niedrig schmelzendes Phosphatglas und wasserbeständig. Das optoelektronische Bauelement emittiert im Betrieb warmweißes Licht.
  • Figurenliste
    • 1A zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
    • 1B zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
    • 2A zeigt ein optoelektronisches Bauelement gemäß einer Ausführungsform vor dem Siedewassertest;
    • 2B zeigt die experimentellen Daten;
    • 2C zeigt die Farbtafel eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
    • 3 zeigt die experimentellen Daten einer Ausführungsform;
    • 4A zeigt ein optoelektronisches Bauelement vor und nach dem Siedewassertest;
    • 4B zeigt ein Emissionsspektrum einer Ausführungsform;
    • 5A zeigt die experimentellen Daten einer Ausführungsform;
    • 5B zeigt das Farbtafeldiagramm einer Ausführungsform;
    • 6A zeigt experimentelle Daten einer Ausführungsform; und
    • 6B zeigt die Farbtafel einer Ausführungsform.
  • Die folgende Liste von Referenznummern kann mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet werden:
    • 100 optoelektronisches Bauelement
    • 1 Halbleiterchip
    • 2 Konversionselement
    • 3 gelb emittierender Leuchtstoff
    • 4 rot emittierender Leuchtstoff
    • 5 Matrixmaterial
    • 6 Gehäuse
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON ILLUSTRATIVEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist in der Lage, Strahlung zu emittieren, insbesondere im Betrieb. Das optoelektronische Bauelement umfasst ein Konversionselement. Das Konversionselement umfasst mindestens einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff oder genau einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff oder zwei wellenlängenkonvertierende Leuchtstoffe. Der mindestens eine Leuchtstoff ist in einem Matrixmaterial dispergiert. Das Matrixmaterial ist ein niedrig schmelzendes Phosphatglas. Das Matrixmaterial ist wasserbeständig. Das optoelektronische Bauelement emittiert im Betrieb warmweißes Licht.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff „optoelektronisches Bauelement“ nicht nur fertige Bauelemente, wie z.B. Leuchtdioden (LED) oder Laserdioden, sondern auch Substrate und/oder Halbleiterschichten erfordert oder sich darauf bezieht, so dass z.B. ein Verbund aus einer Kupfer- und einer Halbleiterschicht bereits ein Bauelement ausbildet und Teil eines übergeordneten zweiten Bauelements sein kann, in dem z.B. zusätzlich elektrische Verbindungen vorhanden sind.
  • Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement kann z.B. ein Dünnfilm-Halbleiterchip, insbesondere ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip kann eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips basiert vorzugsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Dazu gehören z.B. Verbindungen aus den Elementen Indium, Gallium, Aluminium, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Sauerstoff, Silizium, Kohlenstoff und deren Kombinationen.
  • Es können aber auch andere Elemente und Zusätze verwendet werden. Die Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich kann z.B. auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien basieren. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet „auf der Basis von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial“ dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN, ist oder daraus besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dieses Material hat nicht notwendigerweise eine mathematisch exakte Zusammensetzung gemäß der obigen Formel. Vielmehr kann es z.B. einen oder mehrere Dotierstoffe und zusätzliche Bestandteile enthalten. Der Einfachheit halber enthält die obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese durch geringe Mengen weiterer Stoffe teilweise ersetzt und/oder ergänzt werden können.
  • Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine aktive Schicht, die mindestens einen pn-Übergang und/oder eine oder mehrere Quantum-Well-Strukturen aufweist. Beim Betrieb der LED oder des Halbleiterchips wird in der aktiven Schicht eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt vorzugsweise im blauen und/oder ultravioletten und/oder sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen 420 und 800 nm einschließlich, z.B. zwischen 440 und 480 nm einschließlich.
  • Gemäß einer Ausführungsform emittiert der Halbleiterchip im Betrieb Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 490 nm oder einem Wellenlängenmaximum in diesem Bereich.
  • Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement als anorganische oder organische Leuchtdiode, kurz LED oder OLED, ausgeführt. Insbesondere die LED oder OLED emittiert im Betrieb warmweißes Licht. Dies kann bedeuten, dass das Licht eine korrelierte Farbtemperatur (CCT) im Bereich von 2000 - 3500K hat.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt die korrelierte Farbtemperatur (CCT) im Bereich von 1500 K bis 3500 K, z.B. 3500 K mit einer Toleranz im Bereich von 0, 1, 2, 3, 5 oder 10% dieses Wertes.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement ein Konversionselement auf. Insbesondere ist das Konversionselement im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet. Das Konversionselement kann auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips angeordnet werden. Alternativ kann das Konversionselement als Guss oder als Platte ausgeführt sein.
  • Hier und im Folgenden bedeutet „Platte“, dass das Konversionselement getrennt vom Halbleiterchip ausgeführt wird und in einem sogenannten Pick-and-Place-Verfahren auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips aufgebracht wird. Das Konversionselement kann auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips und auf der Seitenoberfläche des Halbleiterchips aufgebracht werden. Unter „Hauptoberfläche des Halbleiterchips“ ist hier die Haupt-Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips zu verstehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement mindestens einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff, kurz Leuchtstoff, der in einem Matrixmaterial dispergiert ist. Das Matrixmaterial ist ein niedrig schmelzendes Phosphatglas und ist wasserbeständig. Der Leuchtstoff kann homogen im Matrixmaterial dispergiert werden. Alternativ kann der Leuchtstoff mit einem Konzentrationsgradienten in dem Matrixmaterial dispergiert werden. Beispielsweise kann die Konzentration des Leuchtstoffs im Konversionselement in der Nähe des Halbleiterchips höher sein als die Konzentration des Leuchtstoffs, der von der Hauptoberfläche des Halbleiterchips abgewandt angeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement mindestens einen Leuchtstoff, genau einen Leuchtstoff, zwei Leuchtstoffe oder viele Leuchtstoffe.
  • Der mindestens eine Leuchtstoff kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus
    (RE1-xCex)3(A11-yA'y)5012 mit 0 < x ≤ 0,1 und 0 ≤ y ≤ 1,
    (RE1-xCex)3 (A15-2yMgySiy)O12 mit 0 < x ≤ 0,1 und 0 ≤ y ≤ 2,
    (RE1-xCex)3A15-ySiyO12-yNy mit 0 < x ≤ 0,1 und 0 ≤ y ≤ ≤ 0,5,
    (RE1-xCex)2CaMg2Si3O12:Ce3+ mit 0 < x ≤ 0,1, (AE1-xEux)2Si5N8:Ce3+ mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AE1-xEux)AlSiN3 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AE1-xEux)2A12Si2N6 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (Sr1-xEux)LiA13N4 mit 0 < x ≤ 0,1, (Sr1-xEux)LiA13N4 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AE1-xEux)3Ga3N5 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AE1-xEux)Si2O2N2 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AExEuy)Si12-2x-3yA12x+3yOyN16-y mit 0,2 ≤ x ≤ 2,2 und 0 < y ≤ 0.1,
    (AE1-xEux)2SiO4 mit 0 < x ≤ 0,1,
    (AE1-xEux)3Si2O5 mit 0 < x ≤ 0.1,
    K2(Si1-x-yTiyMnx)F6 mit 0 < x ≤ 0,2 und 0 < y ≤ 1-x, (AE1-xEux)5(PO4)3C1 mit 0 < x ≤ 0,2,
    (AE1-xEux)Al10O17 mit 0 < x ≤ 0,2 und Kombinationen davon, wobei RE eines oder mehrere von Y, Lu, Tb und Gd ist; AE eines oder mehrere von Mg, Ca, Sr, Ba ist; A' eines oder mehrere von Sc und Ga ist; wobei die Leuchtstoffe gegebenenfalls eines oder mehrere von Halogeniden umfassen.
  • Der mindestens eine Leuchtstoff kann ein lumineszierendes Material oder eine lumineszierende Materialmischung sein, die mindestens eines der folgenden lumineszierenden Materialien aufweisen:
    • Eu2+-dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN3:
      • Eu2+, Sr(Ca,Sr)Si2A12N6:Eu2+,
      • (Sr,Ca)AlSiN3*Si2N2O:Eu2+,
      • (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+,
      • (Sr,Ca) [LiA13N4] :Eu2+;
  • Granate aus dem allgemeinen System (Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = drei- oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie Lu3(Al1-xGax)5O12:Ce3+,
    Y3 (Al1-xGax) 5O12:Ce3+;
    Eu2+-dotierte Sulfide wie (Ca,Sr,Ba)S:Eu2+;
    Eu2+-dotierte SiONs wie (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+;
    SiAlONs zum Beispiel aus dem System LixMyLnzSi12-(m+n)A1(m+n)OnN16-n;
    beta-SiAlONs aus dem System Si6-xAlzOyN8-y:REz;
    Nitrido-Orthosilikate wie AE2-x-aRExEuaSiO4-xNx, AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall;
    Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+; Chlorsilikate wie Ca8Mg(SiO4)4C12:Eu2+;
    Chlorphosphate wie (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6C12:Eu2+;
    BAM-Lumineszenzmaterialien aus dem BaO-MgO-Al2O3-System wie z.B. BaMgAl10O17:Eu2+;
    Halophosphate wie z.B. M5(PO4)3(C1,F):(Eu2+,Sb3+,Mn2+);
    SCAP lumineszierende Materialien wie
    (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3C1:Eu2+.
  • Darüber hinaus können auch „Quantenpunkte“ als Konverter-Material eingeführt werden. Quantenpunkte in Form von nanokristallinen Materialien, die eine Verbindung der Gruppe II-VI und/oder eine Verbindung der Gruppe III-V und/oder eine Verbindung der Gruppe IV-VI und/oder Metallnanokristalle enthalten, werden in diesem Fall bevorzugt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement zwei Leuchtstoffe, einen grün und/oder gelb emittierenden Leuchtstoff und einen rot emittierenden Leuchtstoff.
  • Grün und/oder gelb emittierender Leuchtstoff bedeutet hier und im Folgenden, dass der Leuchtstoff Strahlung im dominanten Wellenlängenbereich von 550 nm bis 590 nm emittiert.
  • Rot-emittierender Leuchtstoff bedeutet hier und im Folgenden, dass der Leuchtstoff im Betrieb Strahlung mit einem dominanten Wellenlängenbereich von maximal 590 nm bis 750 nm emittiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der gelb-emittierende Leuchtstoff aus der Gruppe bestehend aus LuAG:Ce, YAG:Ce, β-SiAlON:Eu und SrSiON:Eu ausgewählt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der rot-emittierende Leuchtstoff aus der Gruppe ausgewählt, die aus CaAlSiN3:Eu, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu, α-SiA1ON:Eu und K2SiF6:Mn4+ besteht.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement anorganisches Pulver zur Einstellung der Streueigenschaft und/oder Wärmeleitfähigkeitseigenschaft des Konversionselements. Das anorganische Pulver kann als Nanopartikel ausgeführt sein. Bei den Nanopartikeln kann es sich um Oxide, zum Beispiel SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, ZnO; Nitride, beispielsweise AlN, Si3N4, BN, GaN; Nanopartikel auf Kohlenstoffbasis, beispielsweise Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und deren Derivate handeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das anorganische Pulver aus der Gruppe bestehend aus TiO2, ZrO2, Al2O3, A1N ausgewählt.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt der Gesamtgehalt des mindestens einen Leuchtstoffs im Konversionselement im Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, beispielsweise 30 Gew.-%.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Konversionselement eine geringe Porosität und damit eine hohe Dichte auf. Die Dichte des Konversionselements ist zum Beispiel größer als 50%. Vorzugsweise ist die Dichte des Konversionselements größer als 60%. Die Dichte des Konversionselements ist besonders bevorzugt größer als 75%. Gemäß einer Ausführungsform liegt das Verhältnis des gelb-emittierenden Leuchtstoffs zum rot-emittierenden Leuchtstoff im Bereich von 3:1 bis 5:1, zum Beispiel 4:1 oder 3,75:1.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt der CRI des optoelektronischen Bauelements mehr als 90, zum Beispiel 91.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionselement frei von Silizium und/oder Epoxid. Insbesondere weist das Konversionselement ein Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial ist aus einem niedrig schmelzenden Phosphatglas hergestellt. Das niedrig schmelzende Phosphatglas ist wasserbeständig. Dies kann hier bedeuten, dass, wenn das Material Wasser oder einer wasserhaltigen Umgebung ausgesetzt wird, sich das Aussehen des Materials nicht verändert, das Material sich nicht auflöst und keinen oder nur einen sehr geringen Gewichtsverlust aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das niedrig schmelzende Phosphatglas folgende Materialien oder besteht daraus: P2O5, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O und F. Es kann das von Tomatec angebotene kommerzielle Glas 01-4102p verwendet werden.
  • Alternativ können auch andere Phosphatgläser mit niedriger Schmelztemperatur und guter Wasserbeständigkeit verwendet werden.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung eines Glases mit niedriger Schmelztemperatur im Konversionselement mit guter Wasserbeständigkeit zu einem warmweißen optoelektronischen Bauelement führt.
  • Die Vorteile des Einsatzes der Erfindung liegen erstens in der anorganischen warmweißen Leuchtstoffkonversion mit gutem Wirkungsgrad (keine oder geringe Schädigung des roten Nitrid Leuchtstoffs), zweitens ist es beständiger gegen hohe Temperaturen und hohe Anregungslichtintensität als sein Vorgänger Leuchtstoff-in-Polymer, drittens hat es eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Leuchtstoff-in-Polymer und kann die Wärme in den LED-Gehäusen besser ableiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionselement bei einer Verarbeitungstemperatur unter 400°C herstellbar.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement streuende und/oder reflektierende Partikel.
  • Die streuenden Partikel können beispielsweise ein Metalloxid wie Aluminiumoxid oder Titanoxid aufweisen. Die reflektierenden Partikel können aus einem Metallfluorid wie Kalziumfluorid oder aus einem Siliziumoxid hergestellt sein oder daraus bestehen.
  • Ein mittlerer Durchmesser der streuenden Partikel, zum Beispiel ein mittlerer Durchmesser d50 in Q0, liegt vorzugsweise zwischen 0,3 µm und 5 µm einschließlich. Ein Gewichtsanteil der streuenden Partikel auf dem gesamten Gussmaterial liegt vorzugsweise zwischen 1 % und 30 % einschließlich, insbesondere zwischen 0,5 % und 5 % einschließlich. Die Partikel wirken aufgrund ihrer vorzugsweise weißen Farbe und/oder aufgrund ihres Brechungsindexunterschiedes zum Matrixmaterial streuend.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Insbesondere das oben erwähnte optoelektronische Bauelement wird durch das folgende Verfahren hergestellt. Insbesondere die für das optoelektronische Bauelement genannten Definitionen und beispielhaften Ausführungsformen gelten auch für das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und umgekehrt.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfasst folgende Schritte.
    1. A) Aufbringen eines pulverförmigen Matrixmaterials, das ein niedrig schmelzendes Phosphatglas und wasserbeständig ist,
    2. B) Aufbringen eines pulverförmigen Leuchtstoffs oder mehrerer Leuchtstoffe, die in der Lage sind, Strahlung zu konvertieren,
    3. C) Mischen des pulverförmigen Matrixmaterials und des mindestens einen pulverförmigen Leuchtstoffs, und
    4. D) Sintern der Mischung aus Schritt C) bei einer maximalen Verarbeitungstemperatur von 400°C unter reduzierter oder inerter Atmosphäre.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die reduzierende oder inerte Atmosphäre eine Stickstoffatmosphäre.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Verfahren, insbesondere in Schritt C), frei von einem Lösungsmittel.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird Schritt D) mit einem maximalen Druck von 50 MPa angelegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Verarbeitungstemperatur in Schritt D) maximal 300°C.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Leuchtstoffe durch ein Funkenplasmasinterverfahren in das Matrixmaterial eingebettet.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Entwicklungen werden sich aus den nachfolgend beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren ergeben.
  • In den exemplarischen Ausführungsformen und Figuren können identische oder identisch wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die abgebildeten Elemente und ihr Größenverhältnis zueinander sind nicht als maßstabstreu anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente wie Schichten, Bauelemente, Vorrichtungen und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und zum besseren Verständnis mit einer übertriebenen Größe dargestellt werden.
  • 1A zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst ein Gehäuse 6. In der Aussparung des Gehäuses 6 ist ein Halbleiterchip 1 aufgebracht. Der Halbleiterchip 1 ist in der Lage, Strahlung zu emittieren, insbesondere blaues Licht zu emittieren. In der Vertiefung ist ein Konversionselement 2 aufgebracht. Das Konversionselement 2 ist als Guss dargestellt. Das Konversionselement umfasst zwei Leuchtstoffe 3 und 4 und ein Matrixmaterial 5, das ein niedrig schmelzendes Phosphatglas ist. Bei den beiden Leuchtstoffen handelt es sich um einen gelb- und einen rot-emittierenden Leuchtstoff. Der gelb-emittierende Leuchtstoff 3 ist zum Beispiel YAG:Ce. Der rot-emittierende Leuchtstoff 4 ist zum Beispiel (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu. Das optoelektronische Bauelement emittiert im Betrieb warmweißes Licht.
  • 1B zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst ein Substrat 7, auf dem ein Halbleiterchip 1 aufgebracht ist. Auf dem Halbleiterchip 1, insbesondere auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips, ist ein Konversionselement 2 aufgebracht. Das Konversionselement 2 bedeckt die Hauptoberfläche des Halbleiterchips 1 vollständig. Die Seitenflächen des Halbleiterchips 1 sind frei von dem Konversionselement 2. Das Konversionselement 2 ist als Ausführungsform einer Platte ausgeführt. Die Platte wird in einem sogenannten Pick-and-Place-Verfahren auf die Hauptoberfläche des Halbleiterchips 1 aufgebracht. Das Konversionselement 2 umfasst einen rot-emittierenden Leuchtstoff und einen gelb-emittierenden Leuchtstoff 3, die in einem Matrixmaterial 5 dispergiert sind. Das Matrixmaterial 5 ist ein niedrig schmelzendes Phosphatglas.
  • Das optoelektronische Bauelement 100 gemäß 1B ist in der Lage, im Betrieb warmweißes Licht zu emittieren.
  • Das optoelektronische Bauelement kann wie folgt hergestellt werden.
  • Das Matrixmaterial, insbesondere das niedrig schmelzende Glaspulver, der gelb-emittierende Leuchtstoff und der rot-emittierende Leuchtstoff, jeweils in Pulverform, werden gemäß einem bestimmten Verhältnis eingewogen. Danach werden sie manuell mit einem Achatmörser und Pistill gemischt. Dann werden sie in einem Kunststoffgefäß in einem Thinky Mischer ARE-500 bei 1000 U/min für zwei Minuten gemischt. Etwa 0,8 g des gemischten Pulvers werden in eine Graphit-Die mit 15 mm Innendurchmesser gegeben. Die Proben werden mit der Dr. Sinter LabTM SPS-Maschine von SPS Syntex Inc., Modell SPS515, mit der maximalen Kraft von 50 kN und einem maximalen Strom von 1500 A gesintert. Die Probe wird unter einer N2-Atmosphäre gesintert. Die Proben werden bei Spitzentemperatur einige Minuten lang mit einem maximalen Druck von 50 MPa gesintert.
  • In einem Beispiel für ein warmweißes optoelektronisches Bauelement wird das Phosphatglaspulver TMS-476 von Tomatec, Japan, verwendet. Der verwendete gelbe Leuchtstoff ist Lu3A15O12:Ce, zum Beispiel der Leuchtstoff LuAG:Ce L186 von OSRAM. Der verwendete rote Leuchtstoff ist ein Mitsubishi CaAlSiN3:Eu Br101A Leuchtstoff. Das Gewichtsverhältnis von gelbem zu rotem Leuchtstoff beträgt 3,75:1 und der Gesamtprozentsatz des Leuchtstoffs in der Mischung 35 Gew.-%.
  • 0,8 g Leuchtstoff-in-Glas-Mischungen werden bei 290°C gesintert, wobei eine Haltezeit von null Minuten unter einem maximalen Druck von 50 MPa eingehalten wird. Die gesinterten Bauelemente oder Scheiben werden geschliffen und auf etwa 120 µm verdünnt.
  • 2A zeigt die resultierenden optoelektronischen Bauelemente, hier als Probe von S1436 bezeichnet. Die optoelektronischen Bauelemente oder Scheiben werden mit einem Prüfgerät für optische Leistung gemessen. Die Scheiben werden auf eine Plattform mit einem Stiftloch von 0,6 mm Durchmesser gelegt, durch das ein blaues Licht mit dominanter Wellenlänge 448 nm von einem blauen Halbleiterchip durchstrahlt wird. Das durchgelassene Licht und konvertierte Licht wird an der Oberseite der Probenscheibe gemessen. Der Konversionswirkungsgrad CE wird durch Lumen, geteilt durch die optische Leistung des blauen Anregungs-Halbleiterchips, berechnet. Die Scheibe wird 30 Minuten lang in kochendes Wasser getaucht. Dieser Test mit kochendem Wasser ist einer der schnellen Wasserbeständigkeitstests. Die Scheibe vor dem Siedewassertest (2A) wird vom Tester gemessen. Die Messergebnisse sind in 2B aufgelistet mit
    G - Glas
    P - Leuchtstoffe
    SID - Beispiel-ID
    D - Dicke
    BW - Kochendes Wasser/30m
  • Die gemessenen Farben Cx und Cy sind in 2C dargestellt (Rechteck, 1 - Probe vor dem Siedewassertest; Dreieck, 2 - Probe nach dem Siedewassertest).
  • Das warmweiße optoelektronische Bauelement (Probe S1436) Scheibe hat eine relativ hohe Effizienz für eine gesinterte Probe mit CE von 69,7 Im/W. Die Scheibe erreicht einen warmweißen Farbbereich, was angibt, dass der rote Leuchtstoff nicht oder nur sehr wenig beschädigt ist. Aber nach dem 30-minütigen Siedewassertest verschiebt sich die Emissionsfarbe der Scheibe nach rot mit einem durchschnittlichen CX-Anstieg von 0,0287 und der CE-Wert sinkt auf 58,5 Im/W, einem Abfall von 16% entspricht.
  • Es ist offensichtlich, dass das Phosphatglas TMS-476 als vergleichende Ausführungsform auch bei einer Temperatur, die niedrig genug ist, um keine oder nur geringe Schäden an rot emittierendem Leuchtstoff zu verursachen, eine schlechte Wasserbeständigkeit aufweist.
  • Eine weitere Probe ist zum Beispiel S1443. Diese Probe ist aus Ferro-PbO-B2O3-ZnO Glas EG2760 mit niedriger Schmelztemperatur als vergleichende Ausführungsform hergestellt. Das optoelektronische Bauelement wird vor und nach einem Siedewassertest gemessen. Die experimentellen Daten sind in 3 aufgeführt. Nach dem Siedewassertest steigt der Farbmittelwert CX des optoelektronischen Bauelements um 0,0258, verschoben in Richtung Rot. Der CE-Wert sinkt um 32%. Es zeigt, dass das Glas EG2760 ebenfalls nicht wasserbeständig ist.
  • In einem anderen Beispiel wird das Phosphatglaspulver 01-4102p von Tomatec, Japan, verwendet. Der gelb-emittierende Leuchtstoff ist LuAG:Ce L186 von OSRAM. Der verwendete rot-emittierende Leuchtstoff ist Mitsubishi CaAlSiN3: Eu BR101A . Das Gewichtsverhältnis von gelb-emittierendem Leuchtstoff zu rot-emittierendem Leuchtstoff beträgt 3,75:1, und der Gesamtgewichtsanteil des Leuchtstoffs in der Mischung beträgt 35%.
  • 0,8 g Leuchtstoff und Glasmischungen werden bei 300°C gesintert, mit 0 Minuten unter maximalem Druck von 50 MPa. Das gesinterte optoelektronische Bauelement oder Scheiben werden geschliffen und auf etwa 120 µm verdünnt.
  • 4A zeigt das optoelektronische Bauelement vor dem Siedeversuch.
  • 4B zeigt ein typisches Spektrum des erfinderischen optoelektronischen Bauelements, die bei 448 nm mit einem blau emittierenden Halbleiterchip angeregt wird. Es zeigt die Intensität I als Funktion der Wellenlänge in nm. Es hat eine Farbtemperatur nahe 3500 K und ein CRE von 90,5, der eine hohe CRI (Color Rendering Index)-Warmweiß-Emission zeigt, wird erreicht.
  • Die 5A und 5B zeigen ein Beispiel für die Ausführungsform.
  • In einem optoelektronischen Bauelement wird zum Beispiel eine Scheibe S1509 30 Minuten lang in kochendes Wasser getaucht. Die Messergebnisse der Scheibe durch den Tester vor und nach dem Siedewassertest sind in 5A aufgeführt. Die Farbe ist in 5B dargestellt (Rechteck, 1 - Probe vor dem Test mit kochendem Wasser; Dreieck, 2 - Probe nach dem Test mit kochendem Wasser).
  • Nach 30-minütigem Eintauchen in kochendes Wasser steigt der Ausführungsform-Farbdurchschnitt Cx nur um 0,0069, während CE von 71,9 auf 78,8 Im/W ansteigt. Dieses Konversionselement oder dieses optoelektronische Bauelement und das Matrixmaterial 01-4102p zeigen eine größere Verbesserung der Wasserbeständigkeit als die Gläser TMS-476 und EG2760.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das gleiche 01-4102p Phosphatglaspulver von Tomatec, Japan, verwendet. Das Gewichtsverhältnis von gelb-emittierendem Leuchtstoff zu rot-emittierendem Leuchtstoff beträgt 4:1, und der Gesamtgewichtsanteil des Leuchtstoffs in der Mischung beträgt 35%. 0,8 g Leuchtstoff-in-Glas-Mischungen werden bei 300°C mit 0 Minuten unter einem maximalen Druck von 50 MPa gesintert. Die Probenscheibe S1545 wird aus dieser Leuchtstoffglasmischung hergestellt. Die Scheibe wird eine Stunde lang in kochendes Wasser getaucht. Die Messergebnisse der Scheibe vor und nach dem Siedewassertest sind in 6A aufgeführt, und die Farbdaten sind in 6B dargestellt (Rechteck, 1 - Probe vor dem Siedewassertest; Dreieck, 2 - Probe nach dem Siedewassertest).
  • Der Farbdurchschnitt der Scheibe S1545 nimmt nur um 0,0046 zu, während CE nach einem Siedewassertest über eine Stunde von 81,5 Im/W auf 83,9 ansteigt. Die Ergebnisse bestätigen die überlegene Wasserbeständigkeit von 01-4102p Phosphatglas. Dieses niedrigschmelzende Phosphatglas kann die folgenden Materialien umfassen oder daraus bestehen: P2O5, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O und F.
  • Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und deren Eigenschaften können gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen in den Figuren nicht explizit dargestellt sind. Darüber hinaus können die im Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil zusätzliche oder alternative Merkmale aufweisen.
  • Durch die Beschreibung anhand der beispielhaften Ausführungsformen wird die Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal und jede neuartige Merkmalskombination, wozu insbesondere jede Merkmalskombination in den Patentansprüchen gehört, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht ausdrücklich in den Patentansprüchen oder beispielhaften Ausführungsformen angegeben ist.
  • Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung US 16/039,556 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    optoelektronisches Bauelement
    1
    Halbleiterchip
    2
    Konversionselement
    3
    gelb emittierender Leuchtstoff
    4
    rot emittierender Leuchtstoff
    5
    Matrixmaterial
    6
    Gehäuse
    7
    Substrat
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • BR 101 A [0065]
    • US 16/039556 [0076]

Claims (20)

  1. Ein optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend: einen Halbleiterchip (1); ein Konversionselement (2), das einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff umfasst, der in einem Matrixmaterial (5) dispergiert ist; wobei das Matrixmaterial (5) ein niedrigschmelzendes Phosphatglas und wasserbeständig ist; und wobei das optoelektronische Bauelement (100) so konfiguriert ist, dass es während des Betriebs warmweißes Licht emittiert, das Licht von dem Halbleiterchip (1) und durch das Konversionselement (2) hindurch emittiert wird.
  2. Das optoelektronische Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das niedrigschmelzende Phosphatglas Eigenschaften aufweist, so dass das Konversionselement (2) bei einer Verarbeitungstemperatur unter 400°C herstellbar ist.
  3. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das niedrigschmelzende Phosphatglas P2O5, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O und F umfasst.
  4. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (2) einen rot emittierenden Leuchtstoff (4) und einen zweiten Leuchtstoff umfasst, wobei der zweite Leuchtstoff einen grün oder gelb emittierenden Leuchtstoff (3) umfasst.
  5. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 4, wobei der zweite Leuchtstoff einen gelb emittierenden Leuchtstoff (3) umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus LuAG:Ce, YAG:Ce, β-SiA1ON:Eu und SrSiON:Eu besteht.
  6. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der rot emittierende Leuchtstoff (4) einen Leuchtstoff umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CaAlSiN3:Eu, (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu, α-SiAlON:Eu und K2SiF6:Mn4+ besteht.
  7. Das optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (2) anorganisches Pulver zur Einstellung einer Streueigenschaft oder Wärmeleitfähigkeitseigenschaft des Konversionselements (2) aufweist.
  8. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 7, wobei das anorganische Pulver ein Pulver umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiO2, ZrO2, Al2O3, AlN und synthetischen Diamanten besteht.
  9. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gesamtgehalt des Leuchtstoffs in dem Konversionselement (2) in dem Bereich von 25 bis 40 Gew.-% liegt.
  10. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (2) einen gelb emittierenden Leuchtstoff (3) und einen rot emittierenden Leuchtstoff (4) umfasst, wobei das Verhältnis des gelb emittierenden Leuchtstoffs (3) zu dem rot emittierenden Leuchtstoff (4) in dem Bereich von 3:1 bis 5:1 liegt.
  11. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das warmweiße Licht eine korrelierte Farbtemperatur im Bereich von 1500 K bis 3500 K hat.
  12. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (100) einen CRI (Farbwiedergabeindex) von mehr als 90 hat.
  13. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das während des Betriebs emittierte warmweiße Licht einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis 490 nm aufweist.
  14. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (2) frei von Silikon oder frei von Epoxid ist.
  15. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (100), das Verfahren aufweist: Bilden eines Konversionselements (2) über einer Hauptoberfläche eines Halbleiterchips (1); wobei das Konversionselement (2) einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff umfasst, der in einem Matrixmaterial (5) dispergiert ist; wobei das Matrixmaterial (5) ein niedrigschmelzendes Phosphatglas und wasserbeständig ist; und wobei das optoelektronische Bauelement (100) so konfiguriert ist, dass während des Betriebs warmweißes Licht emittiert wird, wobei das Licht von dem Halbleiterchip (1) und durch das Konversionselement (2) emittiert wird.
  16. Ein Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bildung des Konversionselements (2) umfasst: Bereitstellen eines pulverförmigen Matrixmaterials (5), das ein niedrigschmelzendes Phosphatglas ist und wasserbeständig ist; Bereitstellen eines pulverförmigen Leuchtstoffs, der in der Lage ist, Strahlung zu konvertieren; Mischen des pulverförmigen Matrixmaterials (5) und des pulverförmigen Leuchtstoffs; und Sintern der Mischung von dem pulverförmigen Matrixmaterial (5) und dem pulverförmigen Leuchtstoff bei einer maximalen Verarbeitungstemperatur von 400°C unter reduzierter Atmosphäre.
  17. Ein Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines pulverförmigen Matrixmaterials (5), das ein niedrigschmelzendes Phosphatglas ist und wasserbeständig ist; Bereitstellen eines pulverförmigen Leuchtstoffs, der in der Lage ist, Strahlung zu konvertieren; Mischen des pulverförmigen Matrixmaterials (5) und des pulverförmigen Leuchtstoffs; und Sintern der Mischung von dem pulverförmigen Matrixmaterial (5) und dem pulverförmigen Leuchtstoff bei einer maximalen Verarbeitungstemperatur von 400°C unter reduzierter Atmosphäre.
  18. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei das Verfahren beim Mischen des pulverförmigen Matrixmaterials (5) und des pulverförmigen Leuchtstoffs frei von einem Lösungsmittel ist.
  19. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem das Sintern bei einem maximalen Druck von 50 MPa durchgeführt wird.
  20. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Sintern bei einer Temperatur von weniger als oder gleich 300 °C durchgeführt wird.
DE112019003634.3T 2018-07-19 2019-07-10 Optoelektronisches bauelement und das verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Active DE112019003634T8 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/039,556 US10475968B1 (en) 2018-07-19 2018-07-19 Optoelectronic component and a method for producing an optoelectronic component
US16/039,556 2018-07-19
PCT/EP2019/068585 WO2020016080A1 (en) 2018-07-19 2019-07-10 Optoelectronic component and a method for producing an optoelectronic component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112019003634T5 true DE112019003634T5 (de) 2021-04-01
DE112019003634T8 DE112019003634T8 (de) 2021-05-27

Family

ID=67303449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019003634.3T Active DE112019003634T8 (de) 2018-07-19 2019-07-10 Optoelektronisches bauelement und das verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10475968B1 (de)
DE (1) DE112019003634T8 (de)
WO (1) WO2020016080A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017101729A1 (de) * 2017-01-30 2018-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung
CN114477989B (zh) * 2020-11-11 2023-05-16 中国科学院福建物质结构研究所 一种石墨烯改性的绿光透明陶瓷材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010042217A1 (de) 2010-10-08 2012-04-12 Osram Ag Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
CN103367611B (zh) * 2012-03-28 2017-08-08 日亚化学工业株式会社 波长变换用无机成型体及其制造方法以及发光装置
WO2016209871A1 (en) 2015-06-24 2016-12-29 Osram Sylvania Inc. Glass composite wavelength converter and light source having same
JP6872139B2 (ja) 2016-11-17 2021-05-19 日本電気硝子株式会社 無機ナノ蛍光体粒子複合体及び波長変換部材

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019003634T8 (de) 2021-05-27
WO2020016080A1 (en) 2020-01-23
US10475968B1 (en) 2019-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112019005817T5 (de) Keramische Wellenlängenkonverter-Anordnung und Verfahren zur Herstellung derselben
EP3084848B1 (de) Konversionselement, verfahren zur herstellung eines konversionselements, optoelektronisches bauelement umfassend ein konversionselement
DE112013001866B4 (de) Optoelektronisches Bauelement umfassend eine Konverterträgerschicht, und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfassend eine Konverterträgerschicht
EP3653686A1 (de) Lichtkonvertierendes material
DE112016004313B4 (de) Stabile rote Keramikleuchtstoffe und Technologien damit
EP0862794A1 (de) Wellenlängenkonvertierende vergussmasse, deren verwendung und verfahren zu deren herstellung
DE102011115879A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Leuchtstoffe
EP2324096B1 (de) Co-dotierte 1-1-2 nitride
DE102010054280A1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Lumineszenzkonversionsstoffschicht, Zusammensetzung hierfür und Bauelement umfassend eine solche Lumineszenzkonversionsstoffschicht
DE112019000823T5 (de) Verfahren zum Produzieren eines Umwandlungselements und eine optoelektronische Komponente
DE102017104127A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102018205464A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung
DE112019002164T5 (de) Optoelektronisches Bauelement
WO2013060570A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil und streumittel
DE102018101326A1 (de) Optoelektronisches Bauteil
WO2018158194A1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements
DE102013106575B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfassend ein Konversionselement
DE112019003634T5 (de) Optoelektronisches bauelement und das verfahren zur herstellung eines optoeklektronischen bauelements
DE112019005815T5 (de) Verfahren zur herstellung eines keramischen konverterelements, keramisches konverterelement und optoelektronisches bauelement
DE102011113498A1 (de) Leuchtstoffmischung, optoelektronisches Bauelement mit einer Leuchtstoffmischung und Straßenlaterne mit einer Leuchtstoffmischung
DE102016124366A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
DE102017121185A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102022132657A1 (de) Lichtemittierende vorrichtung
WO2020038722A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements
WO2020025196A1 (de) Grüner leuchtstoff und beleuchtungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed