JP2016510178A - オプトエレクトロニクス部品及びオプトエレクトロニクス部品の製造方法 - Google Patents

オプトエレクトロニクス部品及びオプトエレクトロニクス部品の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明はオプトエレクトロニクス部品に関する。オプトエレクトロニクス部品は、支持体（１０）と、１次電磁放射を放出するように構成されて支持体上に配置され、かつ、支持体とは反対側に主放射面（２１）を有する半導体積層体（２０）と、少なくとも半導体積層体の主放射面に直接に設けられている接続層（３０）と、２次電磁放射を放出するように構成されて接続層上に直接に配置され、かつ、予成形体として成形された変換素子（４０）とを含む。接続層は、少なくとも１つの無機充填物質（３１）を、マトリクス材料（３２）に埋め込んだ状態で含んでおり、かつ、２μｍ以下の層厚さで形成されている。予成形体は、接続層により半導体積層体に固定されている。接続層は、１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去するように構成されている。

Description

本発明は、オプトエレクトロニクス部品及びその製造方法に関する。
解決すべき課題は、安定性の改善されたオプトエレクトロニクス部品及びその製造方法を提供することである。
本発明によれば、オプトエレクトロニクス部品は、支持体と、１次電磁放射を放出するように構成されて支持体上に配置された半導体積層体とを含む。半導体積層体は、支持体とは反対側に主放射面を有する。オプトエレクトロニクス部品はまた、少なくとも半導体積層体の主放射面に直接に設けられた接続層を含む。オプトエレクトロニクス部品は、さらに、２次電磁放射を放出するように構成されて接続層上に直接に配置され、かつ、予成形体として成形された変換素子を含む。接続層は、少なくとも１つの無機充填物質をマトリクス材料に埋め込んだ状態で含んでおり、かつ、２μｍ以下の層厚さで形成されている。予成形体は、接続層により、半導体積層体に固定されている。接続層は、１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去するように構成されている。
オプトエレクトロニクス部品の少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は支持体を含む。当該支持体は、例えば、プリント回路板ＰＣＢ又はセラミック基板又は導体路板又はアルミニウムプレートであってよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は半導体積層体を含む。半導体積層体は半導体チップの構成要素である。半導体積層体は、支持体上に配置される。半導体積層体は、好ましくは、ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体材料を基礎としている。半導体積層体に使用される半導体材料は、少なくとも部分的にエレクトロルミネセンスを有するものであれば特には限定されず、例えば、インジウム、ガリウム、アルミニウム、窒素、リン、ヒ素、酸素、ケイ素、炭素及びこれらの組み合わせから選択される元素の化合物を含むことができ、また、他の元素や添加物を使用していてもよい。活性領域を含む積層体は、例えば、窒化物半導体材料を基礎とすることができる。ここで、「窒化物半導体材料を基礎とする」とは、半導体積層体又はその少なくとも一部が、窒化物半導体材料、好ましくは、ＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ［０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１，ｎ＋ｍ≦１］を含むか又はこれから成ることを意味する。この場合、当該材料は必ずしも上掲の式に沿った数学的に厳密な組成を有さなくてよい。むしろ、例えば、１つもしくは複数のドープ物質乃至付加的な成分を含みうる。上掲の式は結晶格子の主要成分（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｎ）を概略的に示しているのみであり、その一部が少量の別の物質で置換及び／又は補完されていてもよい。
半導体積層体は活性領域として例えば従来のｐｎ接合領域、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）又は多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を含むことができる。半導体積層体は、活性領域に加え、他の機能層及び他の機能領域、例えばｐ型ドープもしくはｎ型ドープされた電荷担体輸送層すなわち電子輸送層もしくは正孔輸送層、又は、ｐ型ドープもしくはｎ型ドープされた閉じ込め層又はクラッド層、バッファ層及び／又は電極、乃至、これらの組み合わせを有することができる。こうした構造部及び活性領域又は他の機能層及び機能領域の構造、機能、パターン等は当業者に周知であるので、ここでは詳細には説明しない。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は粗面部を有する。特には、当該粗面部は、半導体積層体の主放射面の一部である。
半導体積層体の動作中、活性層は１次電磁放射を形成する。
少なくとも１つの実施形態によれば、１次電磁放射はＵＶ波長領域又は青色波長領域から選択される。１次電磁放射の波長は、好ましくは、１００ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長である。特には、当該波長領域は、１００ｎｍから２８０ｎｍまで、及び／又は、２８０ｎｍ以上３１５ｎｍまで、及び／又は、３１５ｎｍから３８０ｎｍまでの範囲である。これに代えてもしくはこれに加えて、波長が４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、特に４４０ｎｍから４８０ｎｍまでの範囲にあってもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は発光ダイオードＬＥＤである。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は第１の電気端子層及び第２の電気端子層を含む。第１の電気端子層及び第２の電気端子層は、特に、支持体と接続層との間に配置されている。第１の電気端子層及び第２の電気端子層は、電極、ｐ型コンタクト、ｎ型コンタクト及び／又は金属化層であってよい。第１の電気端子層及び第２の電気端子層は、半導体積層体のコンタクトを形成している。これにより、オプトエレクトロニクス部品の動作時に、半導体チップから１次電磁放射が放出される。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は主放射面を有する。主放射面は、支持体とは反対側の表面である。特には、主放射面は、オプトエレクトロニクス部品の半導体積層体の成長方向に対して垂直に配向される。
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は接続層を含む。接続層は、半導体積層体の主放射面上に直接に設けられる。ここで「直接に」とは、接続層が半導体積層体の主放射面に機械的及び／又は電気的に直接に接触していることを意味する。この場合、接続層と半導体積層体との間に別の層及び／又は別の素子は設けられない。接続層は、１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去するように構成される。言い換えれば、接続層は、１次電磁放射の短波長成分を部分的にもしくは完全に吸収する。「１次電磁放射の短波長成分」とは、１次電磁放射が１００ｎｍから４９０ｎｍまでの波長領域、特には３１５ｎｍから３８０ｎｍまでの波長領域を有することを意味する。ここで「１次電磁放射が部分的に吸収される」とは、接続層が、１次電磁放射に対して７０％の透過率、好ましくは８０％超の透過率、例えば８５％の透過率を有することを意味する。１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去することにより、ビーム路の後方に配置された変換素子の主材料が破壊もしくは分解に対して保護され、変換素子ひいてはオプトエレクトロニクス部品全体の経時劣化の度合が低減される。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は、部分的にもしくは完全に、少なくとも半導体積層体の主放射面上に配置される。「部分的に」とは、接続層が位置ごとに半導体積層体の主放射面上に配置される際に、接続層の各領域が互いに直接に接触しないことを意味する。「完全に」とは、接続層が均質に形成されていることを意味する。特に、接続層は均等な層厚さを有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は２μｍ以下の層厚さを有する。特には、層厚さは１μｍ以上２μｍ以下である。これに代えて、接続層が５０ｎｍから８００ｎｍまでの層厚さ、好ましくは５０ｎｍから２００ｎｍまでの層厚さ、例えば１５０ｎｍの層厚さを有してもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は無機充填物質を含む。当該無機充填物質は、１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去するように構成される。この場合、１次電磁放射の短波長成分のフィルタリング又は吸収は完全にもしくは部分的に行うことができる。「１次電磁放射の短波長成分」とは、１次電磁放射のうち、ＵＶスペクトル領域もしくは青色スペクトル領域の放射波長、例えば１００ｎｍから４９０ｎｍまで、特には３１５ｎｍから３８０ｎｍまでの領域の放射波長を意味している。これにより、接続層のマトリクス材料及び／又は変換素子の主材料の劣化が低減されるか又は回避される。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は二酸化チタンＴｉＯ２もしくは酸化亜鉛ＺｎＯである。二酸化チタンもしくは酸化亜鉛はドープ物質を含んでもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、ドープ物質は、ニオブＮｂ、アルミニウムＡｌ、及び、インジウムＩｎを含むグループから選択される物質によって行われる。無機充填物質中のドープ物質の割合は、０．１重量％から５重量％まで、好ましくは０．５重量％から２．５重量％まで、例えば０．８重量％である。こうしたドープは、無機充填物質の吸収率のエッジの形状及び／又は位置に対するポジティブな作用を有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は、二酸化チタンＴｉＯ２、ｎ型ドープされた二酸化チタン、アルミニウムドープされた二酸化チタン、酸化亜鉛ＺｎＯ、ｎ型ドープされた酸化亜鉛、インジウムドープされた酸化亜鉛、ヨウ化銀ＡｇＩ、窒化ガリウムＧａＮ、インジウムガリウム窒化物ＩｎｘＧａ１−ｘＮ［ｘ＜１］、鉄チタン酸化物ＦｅＴｉＯ３、及び、ストロンチウムチタン酸化物ＳｒＴｉＯ３を含むグループから選択される。この場合、二酸化チタンは、鋭錐石又は金紅石として存在するものであってよい。アルミニウムドープされた二酸化チタンは、光触媒活性を低減するとう利点を有する。これらの無機充填物質のエネルギバンドギャップ［ｅＶ］を次の表に示す。
Figure 2016510178
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は、コーティングを備えた粒子を含む。コーティングは、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３及び／又は二酸化ケイ素ＳｉＯ２及び／又はパリレンを含むか又はこれらから成る。コーティングの厚さは２ｎｍから２０ｎｍまで、好ましくは２ｎｍから１０ｎｍまでであり、例えば５ｎｍである。無機充填物質のコーティングにより、光触媒表面活性を低減できる。また、こうしたコーティングにより、コーティングを有さない無機充填物質に比べて、マトリクス材料内に無機充填物質を均等に埋め込むことができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は粒子として成形される。粒子は５０ｎｍ以上８００ｎｍ未満の粒径、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の粒径を有し、例えば粒径１００ｎｍである。
少なくとも１つの実施形態によれば、粒子の幾何学的形状は任意に選択可能である。当該粒子は例えば形状異方性を有する。形状異方性とは、ここでは、粒子が方向に依存して種々の幾何学的形状を有するか又は不規則に成形されていることを意味する。形状異方性を有する場合、例えば、粒子の高さもしくは幅もしくは深さなどがそれぞれ異なる。特に、当該粒子は球状、管状、線状または小棒状に成形される。粒子の大きさはナノメータ領域である。形状異方性の粒子は方向に依存して熱を伝導する。例えば、形状異方性の粒子がその長手軸線を半導体積層体の主放射面に対する横断方向に有する状態で接続層内に配置されている場合、オプトエレクトロニクス部品の動作中、方向に依存しない幾何学的形状を有する無機充填物質に比べて、オプトエレクトロニクス部品の熱を良好に放出することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は粒子として成形され、この粒子は変換素子と半導体積層体の主放射面との双方に直接に接触する。言い換えれば、当該粒子は、変換素子及び主放射面の双方に直接に接触しうる大きさを有する。したがって、無機充填物質及びマトリクス材料の双方が、変換素子を半導体積層体に固定するための接続層として用いられる。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は、無機充填物質の最大径又は粒子の最大長さに相当する層厚さを有する。接続層の層厚さを調整することにより、無機充填物質の粒径を相応に選定できる。一実施形態によれば、小さい粒子によって小さい層厚さの接続層を形成できる。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質はマトリクス材料内に埋め込まれる。マトリクス材料への無機充填物質の埋め込みは特には均等に行われる。無機充填物質はここではマトリクス材料に共有結合されない。無機充填物質は、その表面に、例えばコーティングによって水酸化物基を含んでおり、この水酸化物基はファンデルワールス力によってマトリクス材料に結合している。
少なくとも１つの実施形態によれば、マトリクス材料は、シリコーン及び／又はその誘導体を含むか又はこれから成る。マトリクス材料は、特にはメチル機能化又はアルキル機能化されたシリコーン（ｎが１．３９から１．４８まで）では低い屈折率を有し、及び／又は、所定の割合でフェニル機能化されたケイ素原子を含むシリコーン（ｎが１．４９から１．５９まで）では高い屈折率ｎを有する。マトリクス材料はポリシラザン（ｎ＝１．４７）を含むことができる。また、マトリクス材料はガラスであってもよい。マトリクス材料は、好ましくはメチル置換されたシリコーン、例えばポリジメチルシロキサン及び／又はポリメチルフェニルシロキサン、又は、シクロヘキシル置換されたシリコーン、例えばポリジシクロヘキシルシロキサン乃至これらの組み合わせを含むか又はこれらから成っていてよい。特に、マトリクス材料は、機能化部の全体に対するフェニルの割合が最大で５０％であるフェニル機能化されたシリコーンであってもよい。さらに、シリコーンは、ポリアルキルアリルシロキサンであってもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層はそれぞれ異なる複数のマトリクス材料を含む。特に、接続層は種々のシリコーンを含む。この場合、シリコーンが低い低分子量成分を有することに注意されたい。このため、接続層内での応力発生ひいては接続層の角部の撓みが回避される。また、これにより、接続層のフィルタ特性の低下、特に青色スペクトル領域のフィルタリング特性の低下を回避できる。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は高い屈折率を有する。特には無機充填物質の屈折率は２から３．５までである。無機充填物質は室温で３４４ｎｍから４４２ｎｍまでの領域（３．６ｅＶから２．８ｅＶまでの領域）に吸収エッジを有する。無機充填物質が高い屈折率を有することにより、接続層の屈折率も高まる。これにより、半導体積層体と接続層との界面での全反射率が低下し、オプトエレクトロニクス部品の全体輝度が向上する。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質はマトリクス材料よりも高い屈折率を有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は、マトリクス材料よりも高い熱伝導性を有する。したがって、接続層の熱伝導性が無機充填物質によって改善される。１次電磁放射を２次電磁放射へ変換することによって変換素子に生じる熱又は半導体積層体に生じる熱は、接続層内の無機充填物質によって良好に放出される。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質は、５重量％以上又は１０重量％以上の割合でマトリクス材料に含まれる。これに代えてもしくはこれに加えて、無機充填物質がマトリクス材料内に５０重量％以下又は１２重量％以下の割合で含まれてもよい。無機充填物質はマトリクス材料内に均等に分布する。均等な分布はいわゆるスピードミキサによって達成される。
選択的に、無機充填物質をマトリクス材料内で濃度勾配を有するように分布させてもよい。接続層における濃度勾配は、特には半導体積層体から変換素子の方向へ向かって低下するように定められる。これは、半導体積層体の主放射面の近傍に、マトリクス材料における無機充填物質が高い割合で分布することを意味する。つまり、無機充填物質が半導体積層体から出る１次電磁放射の短波長成分を半導体積層体の近傍すなわちチップの近傍で吸収するので、接続層のマトリクス材料及び／又は変換素子の主材料の劣化を低減することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は、半導体積層体の主放射面と変換素子の半導体積層体に向かう側の面とに形状によって接合するように成形される。接続層は半導体積層体の主放射面を全面にわたって覆う。これに代えて、接続層が半導体積層体の主放射面を部分的に覆うようにしてもよい。接続層は流体状で半導体積層体に塗布され、この場合の塗布はスプレー、ディスペンシング及び／又はスピンコーティングによって実行可能である。ついで、こうした流体状の接続層上に変換素子が塗布されるか又は印刷される。変換素子の重力によって、及び／又は、製造プロセスにおいて変換素子を塗布する際に形成される圧力によって、流体状で部分的に分布している接続層から均質な接続層が形成される。続いて、当該流体状の接続層が硬化される。これに代えてもしくはこれに加えて、例えばきわめて薄く成形された接続層を毛管力によって形成してもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、複数の半導体積層体がアレイとしてプリント回路板又はライトエンジン内に配置されるが、このアレイに接続層がコーティングされる。これに代えて、唯一の半導体積層体に接続層がコーティングされてもよい。続いて、発光物質の析出もしくはスプレーコーティングをともなうボリューム成形により、半導体チップがオプトエレクトロニクス部品に設けられる。
少なくとも１つの実施形態によれば、マトリクス材料及び無機充填物質を含む接続層を個別化されていないチップ用ウェハに取り付けることもできる。その後、各半導体チップが個別化され、ＬＥＤパッケージもしくはチップアレイとして組み立てられる。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は付加的に半導体積層体の側面の少なくとも一部を覆う。半導体積層体の側面とは、ここでは、半導体積層体のうち、主放射面に対して横断方向に存在する各面を意味する。
少なくとも１つの実施形態によれば、接続層は半導体積層体の側面と変換素子のエッジとから突出する。変換素子のエッジとは、ここでは、半導体積層体の主放射面に対して横断方向に存在する変換素子の側面を意味する。この場合、接続層は隆起部を形成する。当該隆起部は、特には、半導体積層体の側面及び／又は変換素子のエッジに沿って延在する。これに代えてもしくはこれに加えて、当該隆起部が、オプトエレクトロニクス部品を上面から見て、半導体積層体の側面及び／又は変換素子のエッジから突出していてもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填物質を含む接続層は、電気的に絶縁され、かつ、オプトエレクトロニクス部品での電流導通の機能を有さない。無機充填物質及びマトリクス材料は双方とも電気的に絶縁される。したがって、接続層は、電気的に絶縁され、かつ、オプトエレクトロニクス部品の電極及び／又は電気端子層及び／又は金属化層としては使用できない。これにより、接続層は半導体積層体に変換素子を固定する役割を果たし、オプトエレクトロニクス部品の劣化の度合を緩和する。
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は変換素子を含む。変換素子は主材料と１つもしくは複数の変換物質とを含むか又はこれらから成る。主材料はシリコーンであってよい。接続層のマトリクス材料として挙げた全てのシリコーンを利用できる。好ましくは、変換素子の主材料と接続層のマトリクス材料とは同一であり、特には、変換素子の主材料及び接続層のマトリクス材料はフェニル機能化されたシリコーンである。このようにすれば、オプトエレクトロニクス部品の最大の光出力が得られる。こうした変換素子は、スクリーンプリンティングによって又はスリットノズルコータを用いて製造可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つの変換物質が主材料に埋め込まれる。当該埋め込みは、分散によって、均等に又は濃度勾配を有するように行われる。変換物質は、１次電磁放射を、変更された、大抵の場合より波長の長い２次電磁放射へ変換するように構成される。
少なくとも１つの変換物質は、電磁放射を吸収し、変更された、大抵の場合より波長の長い２次電磁放射へ変換してこれを放出する材料である。例えば、変換物質はガーネットもしくはオルトケイ酸塩である。特には、変換物質は、２次電磁放射を放出するように構成される。
変換素子は、一実施形態によれば、直接に接続層上に設けられる。「直接に」とは、ここでは、接続層と変換素子とが機械的及び／又は電気的に直接に接触することを意味する。この場合、接続層と変換素子との間に別の層及び／又は素子は設けられない。
少なくとも１つの実施形態によれば、変換素子は予成形体として成形される。特には、変換素子は、小プレート、フィルム及び／又はレンズとして成形される。「予成形」とは、ここでは、変換素子が、それ自体で所定の空間形状を有する固体として完成され、製造後に接続層によって半導体積層体に固定もしくは接着されることを意味する。また、「予成形されている」とは、変換素子が形状安定性を有するということである。特には、変換素子は片持ち式に支承される。このため、変換素子は、いわゆるピックアンドプレイスプロセスによって半導体積層体に容易に実装することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップもしくは半導体積層体を予成形することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、変換素子は主放射面全体を覆う。これに代えてもしくはこれに加えて、変換素子が主放射面から突出していてもよい。変換素子は均等な層厚さを有する。層厚さは３０μｍから４００μｍまでの範囲にある。これにより、オプトエレクトロニクス部品の一定の色座標が達成される。
少なくとも１つの実施形態によれば、変換素子は、主放射面に対して横断方向に位置するエッジを有する。接続層は、変換素子のエッジ及び／又は半導体積層体の側面に直接に接触する。また、接続層は、オプトエレクトロニクス部品を上面から見たとき、半導体積層体の側面及び変換素子のエッジの双方から突出してよい。
本発明は、さらに、オプトエレクトロニクス部品の製造方法に関する。本発明の製造方法は、
１）支持体を用意するステップと、
２）１次電磁放射を放出するように構成された半導体積層体を支持体上に設けるステップと、
３）流体状の接続層を半導体積層体上に設けるステップと、
４）固体の予成形体として成形されかつ２次電磁放射を放出するように構成された変換素子を接続層上に設けるステップと、
５）接続層を硬化するステップと、
６）接続層を介して、予成形体を半導体積層体に固定するステップと
を含む。ここで、ステップ３）は、ステップ４）より前に行われるか、又は、ステップ４）と同時に行われる。変換素子は、２次電磁放射を放出するように構成された変換物質を埋め込んだ主材料を含み、ここで変換素子の主材料は接続層のマトリクス材料と同一である。
ステップ３）における接続層は、少なくとも処理温度のもとで流体状である。「流体状」とは、ここでは、接続層が成型可能な状態及び／又は硬化されていない状態にあることを意味する。したがって、流体状の接続層とは接続層のプリフォームである。少なくとも硬化ステップの後には、変換素子と半導体積層体とを相互に固定する最終的な接続層が得られる。
「固体の予成形体」とは、ここでは、硬化中に基体部分の特性が変化しないことを意味する。
オプトエレクトロニクス部品の製造方法については、本明細書で上述したオプトエレクトロニクス部品と同じ定義及び同じ実施形態が当てはまる。
以下に、本発明のさらなる利点、並びに、有利な実施形態及び実施態様を、図示の実施例に則して詳細に説明する。
一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品の概略的な側面図である。 一実施形態のオプトエレクトロニクス部品を示す概略的な上面図である。
実施形態及び図では、同じ要素又は同様の機能を有する要素には同様の参照番号を付してある。ただし、各要素及びその寸法比は、基本的に、縮尺通りに描かれていないことに注意されたい。
図１には、オプトエレクトロニクス部品１００の一実施形態の概略的な側面図が示されている。オプトエレクトロニクス部品１００は支持体１０を含む。支持体１０は例えばアルミニウムプレートである。支持体１０上には半導体積層体２０が配置されている。半導体積層体２０は、１次電磁放射を放出可能な活性領域を含む。
１つの層もしくは要素を他の層もしくは要素の「上」もしくは「上方」に配置するか又は設けるとは、ここでは、１つの層もしくは要素が他の層もしくは要素に機械的及び／又は電気的に直接に接触することを意味する。さらに、これは、１つの層もしくは要素が他の層もしくは要素上に間接的に配置されることを意味してもよい。この場合、他の層及び／又は要素を層間又は要素間に配置することができる。
半導体積層体２０は、主放射面２１を有する。また、半導体積層体２０は、主放射面２１に対して横断方向に配置された側面２２を有する。ついで、半導体積層体２０もしくはその主放射面２１上に接続層３０が配置されている。接続層３０は、無機充填物質３１が埋め込まれたマトリクス材料３２を含む。特に、接続層３０はきわめて薄く成形されている。例えば、接続層は、２μｍ以下の層厚さを有する。特に、接続層３０の層厚さは５０ｎｍから８００ｎｍまでの範囲、好ましくは５０ｎｍから４００ｎｍまでの範囲にあり、例えば３００ｎｍである。接続層３０は部分的もしくは完全に半導体積層体２０の主放射面２１上に形成される。この場合、製造プロセスにおいて、接続層３０は、流体状で、半導体積層体２０の主放射面２１の一部に塗布される。特には、接続層３０を、複数の領域として部分ごとに主放射面２１上に形成できる。流体状の接続層３０が主放射面２１に塗布される場合、続いて、変換素子４０が接続層３０に圧着される。言い換えれば、押圧によって、つまり、流体状の接続層３０へ圧力を適用することによって、複数部分としての接続層３０から、半導体積層体２０の主放射面２１の全面にわたって延在する完全な接続層３０が形成される。
これに代えてもしくはこれに加えて、半導体積層体２０の主放射面２１の一部を接続層３０によって覆わず、ボンディングワイヤ５０のために残しておいてもよい。
変換素子４０は、１つもしくは複数の変換物質４１が混合された主材料４２を含む。接続層３０のマトリクス材料３２及び変換素子４０の主材料４２は、特には同じ材料を含む。例えば、マトリクス材料３２及び主材料４２はシリコーンであってよい。特には、ここでのシリコーンはフェニル機能化されたシリコーンである。フェニル機能化されたシリコーンは、オルガノ群としてオルガノ群の全量に対して少なくとも１％から最大５０％までの割合のフェニル基を含むポリオルガノシロキサンである。変換物質４１を含む変換素子は、１次電磁放射を２次電磁放射へ変換するように構成されている。この場合、１次電磁放射及び２次電磁放射を合わせた全体放射７がオプトエレクトロニクス部品から出射される。
変換素子４０と半導体積層体２０との間に配置され、この場合にはこれらを機械的及び／又は電気的に直接に接続している接続層３０は、短波長の１次電磁放射の少なくとも一部を吸収もしくはフィルタリングする。言い換えれば、接続層３０は、ＵＶ放射及び／又は青色領域の１次電磁放射をフィルタリングによって除去し、これによりマトリクス材料３２及び／又は主材料４２の劣化を低減する。ここでは、無機充填物質３１が、特に、接続層３０内で均等に分散されている。この分散は例えばスピードミキサによって行われる。均等な構成により、１次電磁放射の均等な吸収が行われ、ひいては、オプトエレクトロニクス部品の全体放射が出射される際の均等な色座標が形成される。
図２には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。図１のオプトエレクトロニクス部品１００とは異なり、接続層３０の層厚さは、最大で無機充填物質の最大直径もしくは最大長さに相当するように形成される。図２では、無機充填物質３１は球面状の粒子として成形される。また、無機充填物質の形状異方性のジオメトリがこれと別様であってもよい。例えば、無機充填物質は小棒状又は管状に成形可能である。粒子３１は変換素子４０及び半導体積層体２０に直接に接触している。図２では、無機充填物質は均等に分布している。無機充填物質３１はここでは一平面に分布しているので、無機充填物質は接続層３０のマトリクス材料３２に埋め込まれた状態でモノレイヤを形成している。これにより、半導体積層体２０の１次電磁放射の短波長成分を良好に吸収できる。
図３には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。図１のオプトエレクトロニクス部品１００とは異なり、ここでは、変換素子４０が、半導体積層体の側面２２と接続層３０の側面とを超えて、及び／又は、支持体の側面を超えて、突出している。側面とは、ここでは、半導体積層体２０の主放射面２１に対して横断方向に配置された面である。
図４には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。図２のオプトエレクトロニクス部品１００とは異なり、図３では、変換素子４０が、接続層３０及び／又は半導体積層体２０及び／又は支持体１０の側面を超えて突出するように形成されている。この場合、接続層３０はモノレイヤとして形成されている。
図５には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。接続層３０は半導体積層体２０の主放射面２１の上面と半導体積層体２０の側面の少なくとも一部とに延在している。接続層３０は半導体積層体２０の側面と変換素子４０のエッジとから溢出している。この場合、接続層３０は、主放射面上の全面にわたって均質な層を形成しており、隆起部として主放射面２１から溢出している。変換素子４０を固定するために流体状の接続層３０を半導体積層体２０の主放射面２１に塗布することにより、接続層３０は変換素子のエッジ及び／又は半導体層の側面から溢出する。このことは、例えば、無機充填物質が埋め込まれた流体状のマトリクス材料など、流体状の接続層３０を多量に用いることによって行われる。
図６には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。接続層３０は、図１に比べてさらに、半導体積層体２０の側面にまで延在している。したがって、接続層３０は、主放射面２１と半導体積層体２０の側面２２とに形状によって及び／又は物質の結合によって接続されるように形成されている。これにより、短波長の１次電磁放射を垂直方向及び水平方向でフィルタリングすることができる。
図７には、オプトエレクトロニクス部品１００の別の実施形態の概略的な側面図が示されている。オプトエレクトロニクス部品１００は支持体１０を含む。この場合、支持体１０は、側方で半導体積層体２０の側面と変換素子４０のエッジとから突出している。半導体積層体２０及び接続層３０及び変換素子４０は、ここでは、凹部５を有するケーシング８に収容されている。接続層３０は半導体積層体２０の主放射面２１及び側面と支持体１０の上面とに直接に接触している。つまり、接続層３０は一種のカプセル化部として形成されている。これにより、接続層３０は半導体積層体２０を付加的に環境影響から保護し、さらに、主放射面２１へ向かう方向及び主放射面２１に対する横断方向での１次電磁放射の短波長成分を吸収する。凹部５は、例えば付加的に別の変換物質を充填可能な成形物質を含むことができる。ここでの別の変換物質も、１次電磁放射を、大抵の場合より長い波長の２次電磁放射へ変換するように構成される。このように、複数の変換物質を使用することにより、混合色光又は白色光を高い効率で形成できる。
図８には、オプトエレクトロニクス部品１００の概略的な上面図が示されている。ボンディングワイヤ５０は、半導体積層体２０及び支持体１０に接触する。変換素子４０及び／又は接続層３０は、この場合、これらがボンディングワイヤ５０の領域で半導体積層体２０又はその主放射面２１を覆ってしまわないように形成される。
本発明は上述した実施形態によって制限されない。本発明は、上述した新規な各特徴及び特許請求の範囲に記載された新規な各特徴を単独で含むほか、個々の特徴を組み合わせた形態が特許請求の範囲乃至上述した実施形態に明示されていなくても、各特徴の任意の組み合わせを含む。
本願は、独国特許出願第１０２０１３１０２４８２．３号の優先権を主張し、この文献の開示内容は引用により本願に含まれるものとする。

Claims (16)

  1. オプトエレクトロニクス部品であって、
    支持体（１０）と、
    １次電磁放射を放出するように構成されて前記支持体（１０）上に配置され、かつ、前記支持体（１０）とは反対側に主放射面（２１）を有する、半導体積層体（２０）と、
    少なくとも、前記半導体積層体（２０）の前記主放射面（２１）に直接に設けられている接続層（３０）と、
    ２次電磁放射を放出するように構成されて前記接続層（３０）上に直接に配置され、かつ、予成形体として成形された変換素子（４０）と
    を含み、
    前記接続層（３０）は、少なくとも１つの無機充填物質（３１）を、マトリクス材料（３２）に埋め込んだ状態で含んでおり、
    前記接続層（３０）は、２μｍ以下の層厚さで形成されており、
    前記予成形体は、前記接続層（３０）により前記半導体積層体（２０）に固定されており、
    前記接続層（３０）は、前記１次電磁放射の短波長成分をフィルタリングによって除去するように構成されている、
    ことを特徴とするオプトエレクトロニクス部品。
  2. 前記無機充填物質（３１）はＴｉＯ２もしくはＺｎＯであり、ＴｉＯ２もしくはＺｎＯはドープ物質を含む、
    請求項１記載のオプトエレクトロニクス部品。
  3. 前記ドープ物質は、Ｎｂ、Ａｌ、及び、Ｉｎを含むグループから選択されている、
    請求項２記載のオプトエレクトロニクス部品。
  4. 前記無機充填物質（３１）は、前記マトリクス材料（３２）における割合として、５重量％以上５０重量％以下の割合を有している、
    請求項１から３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  5. 前記無機充填物質（３１）は、ＴｉＯ２、ｎ型ドープされたＴｉＯ２、ＡｌドープされたＴｉＯ２、ＺｎＯ、ｎ型ドープされたＺｎＯ、ＩｎドープされたＺｎＯ、ＡｇＩ、ＧａＮ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ、ＳｒＴｉＯ３、及び、ＦｅＴｉＯ３を含むグループから選択されている、
    請求項１から４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  6. 前記無機充填物質（３１）は、粒径５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の粒子として形成されている、
    請求項１から５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  7. 前記無機充填物質（３１）は、前記変換素子（４０）と前記半導体積層体（２０）の前記主放射面（２１）との双方に直接に接触する粒子として形成されている、
    請求項１から６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  8. 前記変換要素（４０）は、変換物質（４１）が埋め込まれた主材料（４２）を含み、
    前記変換物質（４１）は、前記２次電磁放射を放出するように構成されており、
    前記変換要素（４０）の前記主材料（４２）は、前記接続層（３０）のマトリクス材料（３２）と同一である、
    請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  9. 前記無機充填物質（３１）を含む前記接続層（３０）は、電気的絶縁性を有しており、前記オプトエレクトロニクス部品での電流導通のために設けられているのではない、
    請求項１から８までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  10. 前記接続層（３０）は、前記半導体積層体（２０）の前記主放射面（２１）と、前記変換素子（４０）の前記半導体積層体（２０）に向かう側の面とに、形状によって接合するように、成形されている、
    請求項１から９までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  11. 前記接続層（３０）は、付加的に、前記半導体積層体（２０）の側面（２２）の少なくとも一部を覆っている、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  12. 前記接続層（３０）は、前記半導体積層体（２０）の前記側面（２２）及び前記変換素子（４０）のエッジを超えて突出している、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  13. 前記１次電磁放射は、ＵＶ波長領域及び／又は青色波長領域から選択されている、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  14. 前記接続層（３０）は、前記無機充填物質（３１）の粒子の最大直径に対応する層厚さを有する、
    請求項１から１３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  15. 前記支持体と前記接続層（３０）との間に第１の電気端子層及び第２の電気端子層が配置されている、
    請求項１から１４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品。
  16. 請求項１から１５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス部品の製造方法であって、
    １）支持体（１０）を用意するステップと、
    ２）１次電磁放射を放出するように構成された半導体積層体（２０）を前記支持体（１０）上に設けるステップと、
    ３）流体状の接続層（３０）を前記半導体積層体（２０）上に設けるステップと、
    ４）固体の予成形体として成形されかつ２次電磁放射を放出するように構成された変換素子（４０）を前記接続層（３０）上に設けるステップと、
    ５）前記接続層（３０）を硬化するステップと、
    ６）前記接続層（３０）を介して、前記予成形体を前記半導体積層体（２０）に固定するステップと
    を含み、
    前記ステップ３）を前記ステップ４）より前に行うか、又は、前記ステップ３）と前記ステップ４）とを同時に行い、
    前記変換素子（４０）は、前記２次電磁放射を放出するように構成された変換物質（４１）を埋め込んだ主材料（４２）を含み、
    前記変換素子（４０）の前記主材料（４２）は前記接続層（３０）のマトリクス材料（３２）と同一である、
    ことを特徴とするオプトエレクトロニクス部品の製造方法。
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