JP2019159327A - 多数の変換素子の製造方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材 - Google Patents
多数の変換素子の製造方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019159327A JP2019159327A JP2019045840A JP2019045840A JP2019159327A JP 2019159327 A JP2019159327 A JP 2019159327A JP 2019045840 A JP2019045840 A JP 2019045840A JP 2019045840 A JP2019045840 A JP 2019045840A JP 2019159327 A JP2019159327 A JP 2019159327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conversion
- conversion layer
- electromagnetic radiation
- wavelength region
- stack
- 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
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 227
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 53
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 38
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 15
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- -1 silicon nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical group [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 description 1
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003564 SiAlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- 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
- H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
-
- 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
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
【課題】異なる波長変換特性を有する、各々の、互いに別々の、少なくとも２つの異なる領域を有する、多数の変換素子の簡単な製造方法を提供する。【解決手段】第１の波長領域の電磁放射線を第２の波長領域の電磁放射線に変換する第１の変換層１を、補助支持体２上に準備するステップと、第１の波長領域の電磁放射線を第３の波長領域の電磁放射線に変換する第２の変換層３を、第１の変換層１上に塗布するステップと、および、得られた積層スタック４を、多数の変換素子が生じるように分離するステップとを有し、各変換素子は、少なくとも１つの第１の変換領域を含み、各変換素子は、少なくとも１つの第２の変換領域を含み、変換領域は、互いに側方に配置されている、変換素子の製造方法、及び、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材。【選択図】図４
Description
多数の変換素子の製造方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材に関する。
異なる波長変換特性を有する、各々の、互いに別々の、少なくとも２つの異なる領域を有する、多数の変換素子の簡単な製造方法に関する。さらに、異なる波長変換特性を有する、互いに別々の、少なくとも２つの異なる領域を有する変換素子に関する。さらに、このような変換素子を有するオプトエレクトロニクス部材に関する。
これらの課題は、請求項１のステップを有する方法により、請求項９の特徴を有する変換素子により、および請求項１０の特徴を有するオプトエレクトロニクス部材により解決される。
この方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材の有利な実施形態および発展形態は、その都度の従属請求項の主題である。
多数の変換素子の製造方法の一実施形態によると、第１の変換層が準備される。この第１の変換層は、第１の波長領域の電磁放射線を、第２の波長領域の電磁放射線に変換するために適している。特に好ましくは、第１の変換層は、補助支持体上に準備される。
この方法の他の実施形態によると、第１の波長領域の電磁放射線を、第３の波長領域の電磁放射線に変換する第２の変換層が、第１の変換層上に塗布される。
この方法の他の実施形態によると、生じた積層スタックは、多数の変換素子が生じるように分離される。変換素子は、この場合、互いに同じようにまたは異なるように形成されていてもよい。
特に好ましくは、この積層スタックは、各変換素子が、第１の変換層の材料を有する、または第１の変換層の材料から形成されている少なくとも１つの第１の変換領域を有するように分離される。さらに、各変換素子は、好ましくは同様に、第２の変換層の材料を有する、または第２の変換層の材料から形成されている少なくとも１つの第２の変換領域を含む。特に好ましくは、異なる変換領域は、側方に互いに並んで配置されている。特に好ましくは、異なる変換領域は、互いに直接隣り合う。例えば、変換素子の少なくとも２つの異なる変換領域は、少なくとも部分的に、その都度、１つの界面で互いに直接接触している。ことに、各変換素子は、特に好ましくは、異なる変換領域の間に、例えば遮断部のような分離構造を含まない。
２つの異なる変換領域の間の界面は、この場合、変換素子の主要な延在平面に対して垂直に延びていてもよい。さらに、２つの異なる変換領域の間の界面は、主要な延在平面の法線に対して一定の角度、例えば鋭角をなすことも可能である。
この方法の他の実施形態によると、第２の変換層上に、少なくとも１つの別の第１の変換層および少なくとも１つの別の第２の変換層が交互に塗布される。換言すると、積層スタックは、好ましくは交互に配置されている多数の第１の変換層と多数の第２の変換層を含んでよい。
この方法の他の実施形態によると、第２の変換層上に第３の変換層が塗布される。この第３の変換層は、第１の波長領域の電磁放射線を、第４の波長領域の電磁放射線に変換する。少なくとも３つの異なる変換層を有する積層スタックの分離の際に、好ましくは、各変換素子は、第１の変換領域と第２の変換領域との他に、第３の変換層の材料により形成されている、または第３の変換層の材料を有する少なくとも１つの第３の変換領域を有する。
好ましくは、第１の変換層、第２の変換層および第３の変換層とは異なる波長変換特性を有する他の変換層が積層スタック内に組み込まれてもよい。しかしながら、好ましくは全ての変換層は、第１の波長領域からなる電磁放射線を変換する。
例えば、積層スタックは、複数の変換層から形成されている。例えば、積層スタックは、１つ以上の第１の変換層と、１つ以上の第２の変換層と、１つ以上の第３の変換層とから形成されている。
さらに、各変換素子は、積層スタックの分離後に、特に好ましくは、各変換層の材料を有する、またはこの種の材料から形成されるそれぞれ１つの変換領域を含む。これらの異なる変換領域は、好ましくはその都度側方に互いに並んで配置されている。
特に好ましくは、第１の波長領域と、第２の波長領域と、第３の波長領域と、第４の波長領域とは、その都度互いに異なるように形成されている。例えば第１の波長領域は、青色光を有する、または青色光から形成される。第２の波長領域は、特に好ましくは黄色〜緑色光を有する、または黄色〜緑色光から形成されている。第３の波長領域は、特に好ましくは赤色光を有する、または赤色光から形成されている。第４の波長領域は、例えばシアン色光を有する、またはシアン色光から形成されている。
積層スタック中に２より多くの異なる種類の変換層が使用される場合、これらの変換層は、積層スタック内で交互にｒ回繰り返されることが可能である。
この方法の別の実施形態によると、積層スタックの分離は、２つの分離ステップを含む。第１の分離ステップは、積層スタックが、好ましくは、例えば鋸またはレーザーを用いて、多数の断片に分割される。断片の厚みは、例えば１０マイクロメートル以上でかつ２００マイクロメートル以下である。好ましくは、断片の厚みは、３０マイクロメートル以上でかつ１００マイクロメートル以下である。
これらの断片の各々は、好ましくは、積層スタックの変換層からなるパターンを有する。例えば、このパターンは、第１の変換層と第２の変換層との螺旋状の配置であってもよい。さらに、このパターンは、第１の変換層と第２の変換層との交互の順序のラインであることも可能である。最後に、この断片は、第１の変換層と第２の変換層とからなるメアンダ状の配置を有していてもよい。
この方法の特に好ましい実施形態によると、これらの断片の各々は、第２の分離ステップで、多数の変換エレメントに分割される。第２の分離ステップは、この場合、好ましくは第１の分離ステップから時間を隔てて行われる。好ましくは、第２の分離ステップは、第１の分離ステップの後で行われる。
好ましくは、この断片は、第２の分離ステップの際に、２つの分離方向に沿って分離される。好ましくは、２つの分離方向は、この場合、互いに垂直に延びる。例えば、この２つの分離方向に沿った分離は、唯一の分離ステップで行ってもよい。このために適した分離方法は、例えば打ち抜きである。特に好ましくは、こうして作製された変換エレメントは、断片の上述のパターンを少なくとも部分的に含む。換言すると、これらの変換領域は、好ましくは少なくとも部分的に、これらのパターンの１つの形で、１つの変換素子内に少なくとも部分的に配置されている。これは、変換光の混色を改善する。
第２の分離ステップの際に、有利に多数の形態の仕上がった変換素子が作製されてもよい。例えば、凹部を有する変換素子が得られてもよい。これらの凹部は、好ましくは、半導体チップの接触箇所をボンディングワイヤと電気的に接続するために、この半導体チップの接続箇所を空けておくように調節されている。
第１の変換層および／または第２の変換層、ならびにまた場合により積層スタックに含まれる他の変換層は、例えば次の方法によって作製されてもよい：スプレーコーティング、テープキャスティング、スピンコーティング。
さらに、予め作製された変換層を使用することも可能である。予め作製された変換層は、例えば他の変換層と貼り合わせることにより結合されてもよい。貼り合わせのために、ロールが使用されてもよい。
この方法の他の実施形態によると、第１の変換層は、多数の第１の蛍光体粒子が導入されているポリマーのマトリックス材料を含む。第１の蛍光体粒子は、この場合、第１の波長領域の電磁放射線を、第２の波長領域の電磁放射線に変換する。換言すると、好ましくは、蛍光体粒子は、変換層に波長変換特性を付与する。
また、第２の変換層または各々の他の変換層は、多数の第２の蛍光体粒子または他の蛍光体粒子が導入されているポリマーのマトリックス材料を含んでよい。第２の蛍光体粒子は、第１の波長領域の電磁放射線を、第３の波長領域の電磁放射線に変換する。各々の他の変換層は、第１の波長領域の電磁放射線を他の波長領域の電磁放射線に変換する多数の他の蛍光体粒子を含んでよい。
蛍光体粒子がポリマーのマトリックス材料中に導入されている変換層は、例えば、その都度の蛍光体粒子を液状の形のポリマーのマトリックス材料中に導入し、スプレーコーティング、テープキャスティングまたはスピンコーティングにより、液状の形で補助支持体上に塗布して、液状の変換層が形成されることにより作製されてもよい。次のステップで、この液状の変換層は、好ましくは完全にまたは部分的に硬化される。
例えば、液状の状態のポリマーのマトリックス材料は、多数の未架橋のモノマーを含む、または多数の未架橋のモノマーからなる。変換層の硬化のために、これらのモノマーは、原則として互いに重合により架橋される。重合は、例えば、温度またはＵＶ放射線により開始されてもよい。「部分的に硬化された」とは、ここでは、ポリマーのマトリックス材料のモノマーの全部は、重合によって互いに架橋されていない、ポリマーのマトリックス材料の状態をいう。むしろ、モノマーのかなりの部分は架橋されていない。しかしながら、モノマーの重合は、好ましくは、マトリックス材料の液状の状態がすでに固形の状態に移行されている程度に進行している。「完全に硬化された」とは、ここでは、マトリックス材料のモノマーの大部分が重合過程により互いに架橋されている状態をいう。
ポリマーのマトリックス材料として、例えばシリコーンが使用されてもよい。一実施形態によると、積層スタックの全体の変換層は同じマトリックス材料を有する。
例えば、蛍光体粒子のために次の材料の一つが適している：希土類元素でドープされたガーネット類、例えば（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12型の化合物、希土類元素でドープされたアルカリ土類ケイ素窒化物、例えば（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8型もしくは（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＳｉＮ2型の化合物、希土類元素でドープされたアルミノニトリドケイ酸塩、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ3型もしくは（Ｓｒ，Ｃａ）ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｎ6型の化合物、希土類元素でドープされた酸窒化物、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2、希土類元素でドープされたアルミニウム酸窒化物、例えばα−もしくはβ−ＳｉＡｌＯＮ型の化合物、希土類元素でドープされたケイ素窒化物、例えば（Ｓｒ，Ｂａ）（Ｙ，Ｙｂ）Ｓｉ4Ｎ7型の化合物、希土類元素でドープされた（Ｓｒ，Ｃａ）［ＬｉＡｌ3Ｎ4］型の化合物、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+および希土類元素でドープされた（Ｋ，Ｎａ）2（Ｓｉ，Ｔｉ）Ｆ6型の化合物、希土類元素でドープされたオルトケイ酸塩、例えば（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4型の化合物、希土類元素でドープされた酸化物、例えば（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）4Ａｌ14Ｏ25型の化合物。
さらに、半導体ナノ材料も蛍光体粒子にとって適している。この種の半導体ナノ材料は、例えばＣｄＳ／ＣｄＳｅコアシェル構造体、好ましくは波長変換するための他のナノ粒子の半導体材料、例えばＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＳｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＳｉＣ，ＩｎＮ、ＡｌＮまたはこれらの混晶（三元、四元…）またはいくつかの異なる半導体材料の組合せである。ナノ粒子として形成されている蛍光体粒子は、コアシェル構造および／または合金構造を有していてもよい。
この場合、各変換層は、異なる波長変換特性を有する異なる蛍光体粒子の混合物を有することが可能である。好ましくは、変換層の異なる蛍光体粒子が第１の波長領域の電磁放射線を、類似のスペクトル領域に由来する異なる波長領域に変換する。特に好ましくは、仕上がった変換層は、その都度、他の変換層の蛍光体粒子を含まない。
蛍光体粒子は、例えば、１マイクロメートル以上でかつ４０マイクロメートル以下、好ましくは５マイクロメートル以上でかつ３０マイクロメートル以下、特に好ましくは１０マイクロメートル以上でかつ２５マイクロメートル以下の平均直径ｄ50を有する。
半導体ナノ材料を有する、または半導体ナノ材料から形成されている蛍光体粒子は、例えば１ナノメートル以上でかつ２５マイクロメートル以下、好ましくは１０ナノメートル以上でかつ１０マイクロメートル以下の平均直径ｄ50を有する。
特に好ましくは、変換層は、その都度１マイクロメートル以上でかつ５００マイクロメートル以下の厚みを有する。
変換層の他に、積層スタックは、蛍光体粒子に加えてまたは蛍光体粒子の代わりに、充填材料または他の材料を有する他の層を有していてもよい。
この方法の特に好ましい実施形態によると、積層スタックは、変換層の塗布後でかつ積層スタックの主要な延在平面からの分離の前に巻き付けられる、または折り畳まれる。この方法様式で、有利に、上述の多様なパターンを断片中に、ひいては仕上がった変換素子中に容易に作製することができる。
例えば、積層スタックは巻き付けられて、円筒体にされてもよい。円筒体に巻き付けられた積層スタックの分離の際に、螺旋状のパターンを有する円形の断片が作製されてもよい。
さらに、積層スタックがメアンダ状またはジグザグ状に折り畳まれて、長方体にされることも可能である。メアンダ状に折り畳まれた長方体の分離の際に、メアンダ状のパターンを有する長方形の断片が作製されてもよい。
この方法の好ましい実施形態によると、積層スタックは、巻き付けまたは折り畳みの後に、完全に硬化される。これは、巻き付けまたは折り畳みにより作製された、積層スタックの形状を有利に固定する。
例えば巻き付けられていない、または折り畳まれていない積層スタックの場合のように積層スタックが主要な延在平面を有する場合、この積層スタックは、積層スタックの主要な延在平面に対して垂直に延びる、または主要な延在平面の法線に対して鋭角をなす分離平面に沿って断片に分離されてもよい。
例えば巻き付けられたまたは折り畳まれた積層スタックの場合のように積層スタックが主要な延在方向を有する場合、この積層スタックは、積層スタックの主要な延在方向に対して垂直に延びる、または主要な延在方向の法線に対して鋭角をなす分離平面に沿って断片に分離されてもよい。
ここに記載された方法は、ことに変換素子を作製するために適している。ここでこの方法との関連で単に記載されている特徴、実施形態および発展形態は、変換素子の場合でも形成されていてもよく、かつその逆も同様である。
特に好ましくは、変換素子は、異なる変換特性を有する少なくとも２つの異なる変換領域を有する。特に好ましくは、２つの変換領域は互いに完全に分離されている。例えば、第１の変換領域は、第２の変換領域の蛍光体粒子を含まず、かつその逆も同様である。特に好ましくは、異なる変換領域は、側方に互いに並んで、かつ好ましくは共通の平面内に配置されている。特に好ましくは、異なる変換領域は一定のパターンを形成する。特に好ましくは、変換素子のその都度２つの変換領域は互いに直接隣り合うので、これらの材料は互いに直接接触している。
例えば、変換素子は、１０マイクロメートル以上でかつ２００マイクロメートル以下、好ましくは３０マイクロメートル以上でかつ１００マイクロメートル以下の厚みを有する。
ここに記載された変換素子は、ことに、オプトエレクトロニクス部材において使用することが予定されている。ここでこの変換素子との関連で単に記載されている特徴、実施形態および発展形態は、オプトエレクトロニクス部材の場合でも形成されてもよく、かつその逆も同様である。
一実施形態によると、オプトエレクトロニクス部材は、放射線を発する半導体チップを含む。放射線を発する半導体チップは、放射線出射面から第１の波長領域の電磁放射線を放射する。好ましくは、放射線を発する半導体チップは、青色光を放射する。
他の実施形態によると、オプトエレクトロニクス部材は、第１の波長領域の電磁放射線を第２の波長領域および第３の波長領域の電磁放射線に変換する変換素子を含む。例えば、変換素子は、半導体チップの放射線出射面に直接接触するように設置されている。
好ましくは、変換素子は、半導体チップの青色放射線を、黄色〜緑色の放射線および赤色の放射線に変換する。オプトエレクトロニクス部材は、好ましくは、第１の波長領域の未変換の放射線と、第２の波長領域の変換された放射線と、第３の波長領域の変換された放射線とから構成された混色の放射線を放射する。好ましくは、混色光は、半導体チップの青色放射線と、第２の波長領域の黄色〜緑色の変換された放射線と、第３の波長領域の赤色の変換された放射線とから構成されている。特に好ましくは、混色光は、温白色領域の色度座標を有する。
変換素子を用いて達成された混色光の色度座標は、有利に、変換層の厚みの選択により、積層スタックの巻き付けおよび／または折り畳みにより、かつそれにより達成された変換素子のパターンにより、ならびに仕上がった変換素子の厚みにより、所望の値に調節されてもよい。
ここに記載された方法は、ことに、簡単な技術で、互いに別々に側方に配置された変換領域を有する多数の変換素子を同時に作製することができるという利点を提供する。変換領域は、この場合、より良好な光の混合のために、パターンの形に配置されていてもよい。有利に、本方法の場合に、異なる変換領域の作製のために、例えば遮断部のような分離構造、またはマスクを使用することを省くことができる。本方法で作製された変換素子は、有利に、オプトエレクトロニクス部材の効率およびその輝度を高めることに寄与することができる。
本発明の他の好ましい実施形態および発展形態は、図面との関連で次に説明された実施例から明らかになる。
図１〜５の概略断面図に基づき、実施例による多数の変換素子の製造方法を詳細に説明する。
図６は、実施例による多数の変換素子の概略平面図を示す。
図７〜２１の概略図に基づき、この方法の多様な実施形態を詳細に説明する。
図２２は、実施例によるオプトエレクトロニクス部材の概略断面図を示す。
同じ、同種の、または同じに作用する構成要素は、これらの図面において同じ符号を備えている。図および図中に示された構成要素の相互のサイズ比率は、縮尺通りであるとは見なされない。むしろ、個々の構成要素、特に層厚は、より表示しやすくするためおよび／またはより理解しやすくするために、過度に大きく示されていてもよい。
図１〜５の実施例による方法の場合、まず、第１の変換層１を補助支持体２上に準備する（図１）。例えば、第１の変換層１を補助支持体２上にスプレーコーティング、テープキャスティングまたはスピンコーティングによって作製することができる。第１の変換層１を完全にまたは部分的に硬化する。さらに、予め作製された第１の変換層１を使用することも可能である。第１の変換層１は、青色スペクトル領域の電磁放射線を黄緑色の光に変換するために適している。このため、第１の変換層１は、例えばポリマーのマトリックス材料中に導入されているガーネット型蛍光体からなる蛍光体粒子を含む。
さらなる方法ステップで、第２の変換層３を、第１の変換層１上に、例えば同様にスプレーコーティング、テープキャスティングまたはスピンコーティングにより塗布する（図２）。第２の変換層３を、完全にまたは部分的に硬化する。さらに、この方法ステップの場合でも、予め作製された第２の変換層３を使用してもよい。これを、第１の変換層１上に貼り合わせてもよい。第２の変換層３は、青色光を赤色光に変換するために適している。このため、第２の変換層３は、例えばポリマーのマトリックス材料中に導入されているニトリド型蛍光体からなる蛍光体粒子を含む。
図３に概略的に示すように、複数の別の第１の変換層１と複数の別の第２の変換層３とが、第２の変換層３上に交互に塗布されていてもよい。よって、互いに積み重ねられて直接接触するように塗布されている複数の第１の変換層１と複数の第２の変換層３とを有する積層スタック４が生じる。また、この積層スタック４を、全体の変換層１，３を塗布した後に、完全にまたは部分的に硬化してもよい。
第１の分離ステップにおいて、次いで積層スタック４を個々の断片５に、例えば鋸により分割する（図４）。各々の断片５は、この場合、第１の変換層１の材料と第２の変換層３の材料とが交互に配置された薄層を有する。
第２の分離ステップにおいて、各々の断片５は互いに垂直に延びる分離線６に沿って、多数の変換素子７に分割される（図５）。
図６の実施例による変換素子７は、例えば図１〜５に基づいて説明されているような方法で作製することができる。
図６の実施例によると、各々の変換素子７は、第１の変換領域８と第２の変換領域９とを有する。第１の変換領域８は、この場合、第１の変換層１の材料から形成されている。第２の変換領域９は、この場合、第２の変換層３の材料から形成されている。第１の変換領域８と第２の変換領域９とは、その都度直接接触して側方に互いに並んで配置されている。
図７および８は、第２の分離ステップにおいて、図５に基づいてすでに説明されたような断片５を分離するための分離線６の別の態様を示す。これらの分離線６は、この場合、互いに垂直に延び、図５および７によるこれらの分離線６は、変換層１，３の主要な延在平面に対して平行方向に、ならびに変換層１，３の主要な延在平面に対して垂直方向に延びる。図５による分離線６とは異なり、図７による実施例の場合のこの分離線６は、互いにより大きな間隔を有する。図７による分離線６とは異なり、図８による実施例の場合の分離線６は、９０°回転している。
図９〜１５の実施例による方法の場合、まず、図１および２に基づいてすでに説明されたような方法ステップを実施する（図９および１０）。
図１１に概略的に示されている次のステップにおいて、第１の変換層１と第２の変換層３とから形成されている積層スタック４を巻き付けて円筒体にする。巻き付け後に、特に好ましくは、この円筒体の形を固定するために、積層スタック４の硬化を行う（図１２および１３）。
次のステップで、円筒体を、切断により、図１４に概略的に示されている薄い断片５に分割する。
図１５および１６は、概略的に互いに垂直に延びる分離線６を示し、これらの分離線に沿って打ち抜くことにより、巻き付けられた積層スタック４の断片５を多数の変換素子７に分割することができる。この場合、分離線６の相互の間隔の選択により、変換素子７内に多様なパターンを作製することが可能である。
図１７の実施例によると、第１の変換層１と第２の変換層３とからなる積層スタック４を折り畳むことにより成形してメアンダ状の長方体にし、この長方体を切断により断片５に分割する。
図１８および１９に示すように、断片５を、互いに垂直に延びる分離線６に沿って、多数の変換素子７に分割することができる。この場合、図１９の実施例による分離線６は、図１８の実施例による分離線６に対して９０°回転している。
図２０は、第１の変換層１と第２の変換層３とからなる積層スタック４（図２も参照）をジグザグ状に折り畳むことにより作製することができるような長方体を概略的に示す。
図２１の実施例による円筒状に巻き付けられた積層スタック４は、図１２による円筒状に巻き付けられた積層スタック４とは異なり、第３の変換層１０を有する。第３の変換層１０は、第２の変換層３上に塗布されていて、第１の波長領域の電磁放射線を、第４の波長領域の電磁放射線に変換するために適している。
図２２の実施例によるオプトエレクトロニクス部材は、放射線出射面から青色光を放射する、放射線を発する半導体チップ１１を有する。放射線出射面上には、図６に基づきすでに例示的に説明されたような変換素子７が設置されている。
変換素子７は、半導体チップ１１の青色放射線を緑色放射線に変換する第１の変換領域８を有する。第１の変換領域８の側方に、半導体チップ１１の青色放射線を赤色放射線に変換する第２の変換領域９が配置されている。これらの変換領域８，９は、この場合、互いに直接隣り合う。
図２２の実施例によるオプトエレクトロニクス部材は、未変換の青色光と、変換された赤色光と、変換された緑色光とから構成され、かつ温白色領域内の色度座標を有する混色光を放射する。
本出願は、独国特許出願第１０２０１８１０５９１０．８号の優先権を主張し、これによりこの開示内容は参照により本願に組み込まれる。
本発明は、これらの実施例に基づく説明により、これらの実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲または実施例においてこれらの特徴またはこの組合せ自体が明確には述べられていない場合であっても、ことに特許請求の範囲内の特徴のあらゆる組合せが含むあらゆる新たな特徴ならびにこれらの特徴のあらゆる組合せを含む。
１ 第１の変換層
２ 補助支持体
３ 第２の変換層
４ 積層スタック
５ 断片
６ 分離線
７ 変換素子
８ 第１の変換領域
９ 第２の変換領域
１０ 第３の変換層
１１ 半導体チップ
２ 補助支持体
３ 第２の変換層
４ 積層スタック
５ 断片
６ 分離線
７ 変換素子
８ 第１の変換領域
９ 第２の変換領域
１０ 第３の変換層
１１ 半導体チップ
Claims (10)
- 第１の波長領域の電磁放射線を第２の波長領域の電磁放射線に変換する第１の変換層（１）を、補助支持体（２）上に準備するステップと、
前記第１の波長領域の電磁放射線を第３の波長領域の電磁放射線に変換する第２の変換層（３）を、前記第１の変換層（１）上に塗布するステップと、
得られた積層スタック（４）を、多数の変換素子（７）が生じるように分離するステップと、
を有し、
各変換素子（７）は、前記第１の変換層（１）の材料を有する少なくとも１つの第１の変換領域（８）を含み、
各変換素子（７）は、前記第２の変換層（３）の材料を有する少なくとも１つの第２の変換領域（９）を含み、
前記変換領域（８，９）は、互いに側方に配置されている、
多数の変換素子（７）の製造方法。 - 前記第２の変換層（３）上に、少なくとも１つの別の第１の変換層（１）および少なくとも１つの別の第２の変換層（３）を交互に塗布する、請求項１記載の方法。
- 前記第２の変換層（３）上に、前記第１の波長領域の電磁放射線を第４の波長領域の電磁放射線に変換する第３の変換層（１０）を塗布し、
各変換素子（７）は、前記第３の変換層の材料を有する少なくとも１つの第３の変換領域を有する、
請求項１記載の方法。 - 前記積層スタック（４）の分離は２つの分離ステップを含み、第１の分離ステップの際に、前記積層スタック（４）を多数の断片（５）に分割し、第２の分離ステップの際に、前記断片（５）を多数の変換素子（７）に分割する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
- 前記第１の変換層（１）および／または前記第２の変換層（３）を、スプレーコーティング、テープキャスティング、スピンコーティングのうちの１つの方法により作製する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
- 前記第１の変換層（１）は、多数の第１の蛍光体粒子が導入されているポリマーのマトリックス材料を含み、前記第１の蛍光体粒子は、前記第１の波長領域の電磁放射線を前記第２の波長領域の電磁放射線に変換し、かつ／または
前記第２の変換層（３）は、多数の第２の蛍光体粒子が導入されているポリマーのマトリックス材料を含み、前記第２の蛍光体粒子は、前記第１の波長領域の電磁放射線を前記第３の波長領域の電磁放射線に変換する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 - 前記積層スタック（４）を、前記変換層（１，３，１０）の塗布後でかつ前記積層スタック（４）の主要な延在平面からの分離の前に、巻き付ける、または折り畳む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
- 前記積層スタック（４）を、巻き付けて円筒体にする、メアンダ状に折り畳んで長方体にする、またはジグザグ状に折り畳んで長方体にする、請求項７記載の方法。
- 請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を用いて製造された変換素子（７）。
- 放射線出射面から第１の波長領域の電磁放射線を放射する、放射線を発する半導体チップ（１１）と、
前記第１の波長領域の電磁放射線を、前記第２の波長領域および前記第３の波長領域の電磁放射線に変換する、請求項９記載の変換素子（７）と、
を有する、オプトエレクトロニクス部材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018105910.8 | 2018-03-14 | ||
| DE102018105910.8A DE102018105910B4 (de) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Konversionselementen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019159327A true JP2019159327A (ja) | 2019-09-19 |
| JP6790157B2 JP6790157B2 (ja) | 2020-11-25 |
Family
ID=67774101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019045840A Active JP6790157B2 (ja) | 2018-03-14 | 2019-03-13 | 多数の変換素子の製造方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10923637B2 (ja) |
| JP (1) | JP6790157B2 (ja) |
| CN (1) | CN110277480B (ja) |
| DE (1) | DE102018105910B4 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177106A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-08-06 | Panasonic Corp | 半導体発光装置用セラミックス部材、半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法、半導体発光装置および表示装置 |
| JP2015076595A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | シチズン電子株式会社 | 多色蛍光体シート及びその製造方法と、多色蛍光体シートを用いたｌｅｄ発光装置 |
| JP2015076594A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | シチズン電子株式会社 | 蛍光体層及びその製造方法と、その蛍光体層を用いたｌｅｄ発光装置 |
| JP2015228389A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 日亜化学工業株式会社 | 光学的機能部材の製造方法、発光装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2016219485A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法及び発光装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010047454A1 (de) * | 2010-10-04 | 2012-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie, Silikonfolie und optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer Silikonfolie |
| DE102010053362B4 (de) * | 2010-12-03 | 2021-09-30 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips, strahlungsemittierender Halbleiterchip und strahlungsemittierendes Bauelement |
| KR20120106012A (ko) * | 2011-03-17 | 2012-09-26 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 패키지 |
| WO2013024916A1 (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | 삼성전자주식회사 | 파장변환형 발광다이오드 칩 및 그 제조방법 |
| DE102012102301B4 (de) * | 2012-03-19 | 2021-06-17 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optoelektronischer Halbleiterchip und Scheinwerfer mit einem solchen Halbleiterchip |
| DE102012216738A1 (de) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches bauelement |
| KR20150031668A (ko) * | 2013-09-16 | 2015-03-25 | 삼성전기주식회사 | 전력 반도체 소자 |
| KR102476137B1 (ko) * | 2016-02-25 | 2022-12-12 | 삼성전자주식회사 | 발광소자 패키지의 제조 방법 |
| CN107544178A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 株式会社Lg化学 | 光转换元件及包含它的显示装置 |
| US10319789B2 (en) * | 2016-08-12 | 2019-06-11 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing an optoelectronic component and an optoelectronic component |
-
2018
- 2018-03-14 DE DE102018105910.8A patent/DE102018105910B4/de active Active
-
2019
- 2019-03-13 JP JP2019045840A patent/JP6790157B2/ja active Active
- 2019-03-13 US US16/351,787 patent/US10923637B2/en active Active
- 2019-03-14 CN CN201910194279.4A patent/CN110277480B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177106A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-08-06 | Panasonic Corp | 半導体発光装置用セラミックス部材、半導体発光装置用セラミックス部材の製造方法、半導体発光装置および表示装置 |
| JP2015076595A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | シチズン電子株式会社 | 多色蛍光体シート及びその製造方法と、多色蛍光体シートを用いたｌｅｄ発光装置 |
| JP2015076594A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | シチズン電子株式会社 | 蛍光体層及びその製造方法と、その蛍光体層を用いたｌｅｄ発光装置 |
| JP2015228389A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 日亜化学工業株式会社 | 光学的機能部材の製造方法、発光装置の製造方法及び発光装置 |
| JP2016219485A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法及び発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110277480B (zh) | 2022-04-22 |
| JP6790157B2 (ja) | 2020-11-25 |
| DE102018105910B4 (de) | 2023-12-28 |
| DE102018105910A1 (de) | 2019-09-19 |
| CN110277480A (zh) | 2019-09-24 |
| US10923637B2 (en) | 2021-02-16 |
| US20190288164A1 (en) | 2019-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9882097B2 (en) | Optoelectronic semiconductor chip, optoelectronic semiconductor component, and a method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
| CN107689413B (zh) | 发光装置和发光装置的制造方法 | |
| EP2279535B1 (en) | Semiconductor light emitting devices with separated wavelength conversion materials and methods of forming the same | |
| JP5634003B2 (ja) | 発光装置 | |
| CN108231974B (zh) | 发光装置的制造方法 | |
| TWI308401B (en) | High efficient phosphor-converted light emitting diode | |
| US7372198B2 (en) | Semiconductor light emitting devices including patternable films comprising transparent silicone and phosphor | |
| KR101647150B1 (ko) | 각도 필터 부재를 포함한 발광 다이오드칩 | |
| US9136447B2 (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP2004228464A (ja) | 半導体発光装置 | |
| KR20100091992A (ko) | 발광장치 및 그 제조방법 | |
| US20130021793A1 (en) | Recycling light cavity with enhanced reflectivity | |
| JP6512201B2 (ja) | 線状発光装置の製造方法及び線状発光装置 | |
| JP2008539566A (ja) | 発光変換ｌｅｄ | |
| JP6301099B2 (ja) | 多色蛍光体シート及びその製造方法と、多色蛍光体シートを用いたｌｅｄ発光装置 | |
| US9360189B2 (en) | Ceramic conversion element, optoelectronic component comprising a ceramic conversion element, and methods for producing a ceramic conversion element | |
| JP2017034160A (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| US8994049B2 (en) | Light emitting component and manufacturing method thereof | |
| JP6729525B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP6790157B2 (ja) | 多数の変換素子の製造方法、変換素子およびオプトエレクトロニクス部材 | |
| JP6284736B2 (ja) | 蛍光体層の製造方法及びｌｅｄ発光装置の製造方法 | |
| JP2019135756A (ja) | 発光装置とその製造方法 | |
| US10903398B2 (en) | Dielectric film coating for full conversion ceramic platelets | |
| TW202235768A (zh) | 用於發光二極體封裝的蓋結構中的光學配置和相關方法 | |
| KR20130014950A (ko) | 반도체 발광소자 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190313 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200413 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201005 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201104 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6790157 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |