WO2012163655A1 - Verfahren zum herstellen von verkapselten leuchtdioden mit wellenlängenkonverter in der verkapselung - Google Patents

Verfahren zum herstellen von verkapselten leuchtdioden mit wellenlängenkonverter in der verkapselung Download PDF

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WO2012163655A1
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light
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diode chip
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Harald JÄGER
Hans-Christoph Gallmeier
Herbert Brunner
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
    • H10H20/0362—Manufacture or treatment of packages of encapsulations

Definitions

  • the invention relates to a method for producing light-emitting diode components, in which at least part of a light emitted by a light-emitting diode chip,
  • the light-emitting diode component has a light-emitting diode chip, also known as LED.
  • the primary radiation emitted by the LED is radiated onto a conversion medium. In this, the primary radiation of the LED becomes a
  • At least in-house are manufacturing processes of
  • Light-emitting diode components the at least a portion of, emitted by an LED, primary radiation
  • a central arrangement of the chip connections is here
  • the method of volume conversion is known.
  • the light-emitting diode chip is wrapped after wire contacting with a potting material to which the converter is already mixed.
  • the wrapping of the chip happens by casting.
  • converter quenching also known as converter quenching, processes are referred to, which result in a decrease in the intensity of the fluorescence of a fluorescence agent, without the
  • Fluorescent agent is destroyed. This is no longer adequate conversion and it comes to inhomogeneities of the color location. Particularly affected by this are
  • light-emitting devices are characterized by
  • volume conversion can be made due to their
  • the object of the present invention is to develop a method for the production of light-emitting diode components with a conversion element which avoid inhomogeneities of the color locus or chromaticity variations and achieve improved color homogeneity over the emission angle.
  • a multiplicity of similar light-emitting diode components each having one LED and one LED
  • the wafer is introduced with the light-emitting diode chips in a cavity of an injection mold, in which in a further step, a spray mass is driven.
  • This spray mass is mixed with a conversion agent and is driven in such a way that the entire wafer surface
  • Wafer composite are isolated.
  • uniform may in particular mean that the light-emitting diode chips are exposed along their entire length
  • silicone with attached converter is used as the sprayed material.
  • the spray mass may contain at least one light source.
  • inorganic substances such as garnets doped with rare earths or nitrides are suitable for this purpose.
  • rare earth-doped aluminates or orthosilicates are known from WO 98/12757.
  • particles are added to the silicone-converter mixture SiO 2 _ to prevent the silicone from thermal damage and the converter from aging
  • thermally conductive material can be added to these combinations of filler material and converter.
  • the injection mold is designed such that results in a smooth, even surface of the spray mass.
  • the injection mold is designed such that the cover of the chip is designed in three dimensions, for example in the form of a dome. As a result, an improvement in the color homogeneity over the emission angle is achieved at the same time.
  • the "wire bond ubend" of the chip is kept free of injection molding compound in order to enable wire bonding of the chip. This is done suitably by removal of the mass, over the relevant electrical contacts, by means of laser.
  • the injection molding tool is designed such that it directly seals the bond contact and thus keeps it free of potting material.
  • connection contact the so-called “bond ubend”
  • a photoactive layer which in the
  • Connection can be removed again. This can be realized, for example, by wet-chemical methods.
  • the light-emitting diode chips after wrapping, by means of sawing the wafer, isolated.
  • pre-sorted light-emitting diode chips arranged to form an artificial wafer and this introduced into a cavity of an injection mold, in which in a further step a
  • Injected mass is injected.
  • This spray mass is mixed with conversion means and is driven in such a way that the entire wafer surface is uniformly covered. Subsequently, the injection mold is removed and the
  • Light-emitting diode components from the artificial wafer composite are isolated.
  • wavelength-predefined light-emitting diode chips into an artificial wafer takes place.
  • it can only light-emitting diode chips, the one
  • each light-emitting diode chip takes the same course, arise after the separation of light emitting diode components that emit, for example, white mixed light from a narrow Farbort Scheme. Another one
  • Color location can then be omitted.
  • "Uniform" means, among other things, that the course of the spray mass over each LED chip is the same. That is, within the scope of the manufacturing tolerance, the spray mass has the same shape and extent over each of the light-emitting diode chips.
  • Light-emitting diode components whose color distribution is restricted by the presorting to produce.
  • the light-emitting diode chip comprises an active region in which the electromagnetic primary radiation, for example blue light, is generated during operation of the light-emitting diode chip.
  • the electromagnetic primary radiation for example blue light
  • this main surface for example, a carrier for the epitaxial
  • the light-emitting diode chip comprises at least one electrically conductive plated-through hole, in particular a multiplicity of electrically conductive plated-through holes, which penetrate the active region from the side facing away from the main surface of the light-emitting diode chip.
  • the n-conducting side of the light-emitting diode chip can be connected in an electrically conductive manner.
  • a contact surface, for example a bonding pad, for electrically connecting the n-side of the light-emitting diode chip can then be arranged laterally adjacent to the semiconductor body of the light-emitting diode chip.
  • the thickness of the spray mass at its thickest point is at most 100 ym.
  • the thickness of the spray mass at its thinnest point does not fall below 60 ym. In this way, it is possible to cover the LED chip with a sufficiently thick layer of conversion agents, so that the "blue piping" described above does not occur. On the other hand, with such a thin layer too much heating of the LED chip.
  • the individual light-emitting diode chips are separated by water jet cutting, lasers or punching.
  • the light-emitting diode chips are separated by means of a specially designed saw, which generates a structure on the side edges, along the parting line. This achieves a further improvement of the color homogeneity over the emission angle.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of an intermediate product which is produced according to an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1B shows an alternative embodiment of the invention
  • Figure 2A third embodiment of a
  • FIG. 2B shows an alternative embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a light-emitting diode component produced by means of a method described here.
  • the intermediate product in FIG. 1A includes a chip carrier 1, which has light-emitting diode chips 3 and with a
  • the chip carrier 1 with applied light-emitting diode chips 3 was introduced into the cavity of an injection mold and by driving a
  • Spray mass 2 which is mixed with a conversion agent, uniformly formed with a layer
  • Chip carrier 1 separated by sawing along a parting line 4.
  • the intermediate product of one embodiment of the method according to the invention has a chip carrier 1 with applied light-emitting diode chips 3, which is covered by a layer of sprayed material 2.
  • the chip carrier 1 was introduced with the applied light-emitting diode chips 3 in a cavity of an injection mold and by driving a spray mass 2, the conversion agent are attached, uniformly surrounded with a layer of spray mass 2.
  • the cavity of the injection mold is designed so that a structured
  • Light-emitting diode chips 3 are subsequently separated by sawing along a dividing line 4.
  • the intermediate product in FIG. 2A includes chip carrier 1, with light-emitting diode chips 3 applied thereto, which are produced by
  • the cavity of the injection mold is in this case shaped such that a smooth, flat surface 5a is formed.
  • the light-emitting diode chips 3 each applied to a chip carrier 1 are singulated by means of sawing along a parting line 4.
  • the cavity of the injection mold is designed such that a structured surface 5b is formed.
  • the individual, up the chip carriers 1 arranged, light-emitting diode chips 3 are separated by sawing along a parting line 4.
  • the intermediates in Figures 2A and 2B can also be singulated by water cutting, punching or laser separation.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a light-emitting diode component produced by means of a method described here.
  • the light-emitting diode component has a chip carrier 1.
  • the chip carrier 1 can, for example, with an electrically conductive material such as germanium,
  • the LED chip 3 is arranged.
  • the light-emitting diode chip 3 consists, for example, of an epitaxially grown semiconductor body.
  • LED chip 3 can be free from a growth substrate. That is, for example, the chip carrier 1
  • the LED chip 3 consists of epitaxial
  • the light-emitting diode chip 3 comprises an active region 30.
  • the active region 30 primary radiation is generated during operation of the light-emitting diode chip 3. A large part of the primary radiation leaves the LED chip through the main surface 31. However, part of the primary radiation also exits through the lateral surfaces of the chip extending transversely to the main surface 31. Through the active region 30 extends
  • Semiconductor body of the LED chip 3 connects.
  • the contacting is carried out laterally on the light-emitting diode chip 3, and a contact surface 33 is exposed there.
  • the spray mass 2, which otherwise surrounds the light-emitting diode chip 3 is removed.
  • Contact surfaces 33 for example, a wire contacting of the LED chip 3 done, for example, in the contact surface 33 is then a so-called bond pad.
  • the invention is not by the description based on the

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von gleichartigen Leuchtdioden-Bauelementen, mit jeweils zumindest einem Leuchtdioden-Chip (3) und einem Konversionsmittel, das einer den Leuchtdioden-Chip (3) umgebenden Spritzmasse (2) beigefügt ist und welches zumindest einen Teil einer vom zumindest einen Leuchtdioden-Chip (3) ausgesandten elektromagnetischen Primärstrahlung wellenlängenkonvertiert.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON VERKAPSELTEN LEUCHTDIODEN MIT WELLENLÄNGENKONVERTER IN DER VERKAPSELUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Leuchtdioden-Bauelementen, bei denen mindestens ein Teil einer, von einem Leuchtdioden-Chip ausgesandten,
Primärstrahlung wellenlängenkonvertiert wird. Heutzutage sind Leuchtdioden-Bauelemente mit verschiedenen Farborten möglich. Hierzu weist das Leuchtdioden-Bauelement einen Leuchtdioden-Chip, auch als LED bekannt, auf. Um den gesuchten Farbort zu erreichen, wird von der LED abgestrahlte Primärstrahlung auf ein Konversionsmittel gestrahlt. In diesem wird die Primärstrahlung der LED in eine
Sekundärstrahlung des gewünschten Farbortes konvertiert.
Zumindest firmenintern sind Herstellungsverfahren von
Leuchtdioden-Bauelementen, die mindestens einen Teil der, von einer LED ausgesandten, Primärstrahlung
wellenlängenkonvertieren, durch sogenannten "CLC Layer
Transfer" bekannt. Dabei wird ein ebenes Konverterplättchen direkt auf den Chip geklebt. Das "wire bond päd" wird dabei ausgespart, damit der Chip anschließend drahtkontaktiert werden kann.
Eine mittige Anordnung der Chipanschlüsse ist hier
ungeeignet, da die Gefahr einer Klebstoffkontamination und einer damit verbundenen schlechten Bondbarkeit besteht.
Aufgrund des flachen Konverterplättchens in Kombination mit speziellen Chipdesigns oder auch bedingt durch transparente Klebstoffe kommt es zu Inhomogenitäten des Farbortes, zum Beispiel dem so genannten "blue piping" bei Leuchtdioden mit blauer Primärstrahlung, über den Abstrahlwinkel der
Lichtquelle. Besonders betroffen sind hierbei die
Seitenränder, an denen eine unzureichende Konversion
stattfindet .
Ebenso ist das Verfahren der Volumenkonversion bekannt. Dabei wird der Leuchtdioden-Chip nach dem Drahtkontaktieren mit einem Vergussmaterial umhüllt, welchem der Konverter bereits beigemischt ist. Die Umhüllung des Chips geschieht dabei mittels Gießverfahren.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass es durch den so genannten "Stokes-shift " zu einer Erwärmung des
Vergussmaterials kommt, die durch die Vergusshöhe bestimmt ist. Unter "Stokes-shift" wird allgemein der Effekt
verstanden, dass das von fluoreszierenden Mitteln emittierte Licht zu größeren Wellenlängen hin verschoben wird; es erfolgt also eine "Rotverschiebung". Durch die Erwärmung kann es zu einer thermischen Überbeanspruchung des
Vergussmaterials kommen, die sich durch Risse im
Vergussmaterial sowie durch Konverteralterung beziehungsweise Konverterquenching auszeichnet. Als Konverterquenching, auch unter Bezeichnung Konverterlöschung bekannt, werden Vorgänge bezeichnet, die eine Abnahme der Intensität der Fluoreszenz eines Fluoreszenzmittels zur Folge haben, ohne dass das
Fluoreszenzmittel zerstört wird. Damit ist keine ausreichende Konversion mehr gegeben und es kommt zu Inhomogenitäten des Farbortes. Besonders betroffen hiervon sind
Hochstromanwendungen, sogenannte high-power-Bauformen .
Darüber hinaus sind Leuchtdioden-Bauelemente, die durch
Volumenkonversion hergestellt werden, aufgrund ihrer
erzeugten Flächenstrahlung für abbildende Systeme nicht geeignet . Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtdioden-Bauelementen mit Konversionselement zu entwickeln, die Inhomogenitäten des Farbortes beziehungsweise Farbortschwankungen vermeiden und eine verbesserte Farbhomogenität über den Abstrahlwinkel erreichen .
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens wird eine Vielzahl von gleichartigen Leuchtdioden- Bauelementen, mit jeweils einer LED und einem
Konversionsmittel, welches zumindest einen Teil einer von einer LED ausgesandten Strahlung wellenlängenkonvertiert, hergestellt, indem auf den Wafer mittels Spritztechnik strahlungs- und thermisch-stabiles Material, dem
Konversionsmittel zugefügt sind, aufgebracht wird.
Hierbei wird der Wafer mit den Leuchtdioden-Chips in eine Kavität einer Spritzform eingebracht, in welche in einem weiteren Schritt eine Spritzmasse eingetrieben wird. Diese Spritzmasse ist mit einem Konversionsmittel versetzt und wird derart eingetrieben, dass die gesamte Waferoberfläche
gleichförmig bedeckt ist. Nachfolgend wird die Spritzform entfernt und die Leuchtdioden-Lichtquellen aus dem
Waferverbund werden vereinzelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines hier
beschriebenen Verfahrens erfolgt das Eintreiben der
Spritzmasse, welche mit Konversionsmitteln versetzt ist, in die Kavität derart, dass die Leuchtdiodenchips mit einer gleichförmigen Schichtspritzmasse umgeben sind.
"Gleichförmig" kann hierbei insbesondere bedeuten, dass die Leuchtdiodenchips entlang ihrer gesamten freiliegenden
Außenfläche mit der Spritzmasse bedeckt werden, wobei der
Abstand der Außenfläche der Spritzmasse von der freiliegenden Außenfläche eines Leuchtdiodenchips im Wesentlichen konstant ist. Das heißt, auch Seitenflächen der Leuchtdiodenchips, die zum Beispiel schräg zur Hauptfläche der Leuchtdiodenchips verlaufen, werden mit der Spritzmasse bedeckt. Dadurch wird das Risiko des sogenannten "blue pipings" reduziert, "blue piping" bedeutet dabei, dass zum Beispiel bei einem blaues Licht emittierenden Leuchtdiodenchip, bei dem ein Teil des Lichts derart konvertiert wird, dass insgesamt von
Leuchtdiodenchip und Konversionsmitteln weißes Licht
emittiert wird, eine Emission von bläulichem Licht aus dem Bereich der Seitenflächen des Leuchtdiodenchips sichtbar ist, wenn der Leuchtdiodenchip nicht mit einer gleichförmigen Schichtspritzmasse umgeben wird.
Mit dem Verfahren ist es möglich, komplett abgedeckte
Leuchtdioden-Chips herzustellen, wodurch sich eine erhebliche Reduzierung beziehungsweise Vermeidung von Inhomogenitäten des Farborts ergibt.
Vorzugsweise wird als Spritzmasse Silikon mit beigefügtem Konverter verwendet. Die Spritzmasse kann mindestens ein Leuchtmittel enthalten. Dazu eignen sich beispielweise anorganische Stoffe, wie mit seltenen Erden dotierte Granate oder Nitride. Weitere geeignete Leuchtmittel, wie mit
seltenen Erden dotierte Aluminate oder Orthosilikate, sind aus der WO 98/12757 bekannt. In einer erweiterten Ausführungsform werden dem Silikon- Konverter-Gemisch Si02_Partikel zugefügt, um das Silikon vor thermischer Schädigung und den Konverter vor Alterung
beziehungsweise Quenching zu schützen.
In alternativen Ausführungsformen können als Füllmaterial ein Epoxy-Silikon-Hybrid oder andere strahlungs- und thermisch¬ stabile Materialen verwendet werden. Diesen Kombinationen aus Füllmaterial und Konverter kann weiterhin zusätzliches thermisch leitendes Material hinzugefügt werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung des Verfahrens ist die Spritzform derart ausgebildet, dass sich eine glatte, ebene Oberfläche der Spritzmasse ergibt.
Alternativ wird die Spritzform derart gestaltet, dass die Abdeckung des Chips dreidimensional, zum Beispiel in Form einer Kuppel, ausgeführt ist. Dadurch wird gleichzeitig eine Verbesserung der Farbhomogenität über den Abstrahlwinkel erreicht.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird das "wire bond päd" des Chips frei von Spritzmasse gehalten, um eine Drahtkontaktierung des Chips zu ermöglichen. Dies geschieht zweckmäßig durch Abtragung der Masse, über den betreffenden elektrischen Kontakten, mittels Laser.
In einer alternativen Ausführung ist das Spritzwerkzeug derart gestaltet, dass es direkt den Bond-Kontakt abdichtet und somit frei von Vergussmaterial hält.
In einer weiteren Ausführung wird das "wire bond päd" mittels einer darauf aufgebrachten Folie vor Vergussmaterial
geschützt . In einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird ein Anschlusskontakt, das sogenannte "bond päd", durch Auftragung einer photoaktiven Schicht geschützt, die im
Anschluss wieder entfernt werden kann. Dies kann zum Beispiel durch nasschemische Verfahren realisiert werden.
Zweckmäßig werden die Leuchtdioden-Chips nach dem Umhüllen, mittels Sägens des Wafers, vereinzelt.
Durch die vollständige Abdeckung des Chips inklusive der Mesa mit konvertergefülltem Vergussmaterial werden Inhomogenitäten des Farbortes erheblich reduziert beziehungsweise vermieden. Gemäß alternativer Verfahren wird eine Vielzahl von
vorsortierten Leuchtdioden-Chips zu einem künstlichen Wafer angeordnet und dieser in eine Kavität einer Spritzform eingebracht, in welche in einem weiteren Schritt eine
Spritzmasse eingetrieben wird. Diese Spritzmasse ist mit Konversionsmitteln versetzt und wird derart eingetrieben, dass die gesamte Waferoberfläche gleichförmig bedeckt ist. Nachfolgend wird die Spritzform entfernt und die
Leuchtdioden-Bauelemente aus dem künstlichen Waferverbund werden vereinzelt.
Vorliegend erfolgt ein Anordnen wellenlängenvorsortierter Leuchtdiodenchips zu einem künstlichen Wafer. Es können dazu beispielsweise lediglich Leuchtdiodenchips, die einer
gemeinsamen Klasse von Leuchtdiodenchips (auch Bin)
zugeordnet sind, zum künstlichen Wafer angeordnet werden. Da sämtliche Leuchtdiodenchips des künstlichen Wafers mit einer gleichförmigen Schicht aus Spritzmasse derart umgeben werden, dass die Dicke der Spritzmasse über jeden Leuchtdiodenchip den gleichen Verlauf nimmt, entstehen nach dem Vereinzeln Leuchtdioden-Bauelemente, die zum Beispiel weißes Mischlicht aus einem engen Farbortbereich emittieren. Ein weiteres
Sortieren der Leuchtdioden-Bauelemente hinsichtlich des
Farbortes kann dann entfallen. "Gleichförmig" heißt dabei unter anderem auch, dass der Verlauf der Spritzmasse über jeden Leuchtdiodenchip gleich ist. Das heißt, im Rahmen der Herstellungstoleranz weist die Spritzmasse über jeden der Leuchtdiodenchips die gleiche Form und Ausdehnung auf.
Die Anordnung vorsortierter Leuchtdioden-Chips auf einem künstlichen Wafer ermöglicht es, besonders farbhomogene
Leuchtdioden-Bauelemente, deren Farbortverteilung durch die Vorsortierung eingeschränkt ist, herzustellen.
In verschiedenen Weiterbildungen des alternativen Verfahrens können wieder die gleichen Spritzmassen und Oberflächenformen verwendet werden, wie vorangehend beschrieben. Auch können die vorherig beschriebenen Verfahren zur Aussparung des "wire bond pads" angewendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Leuchtdiodenchip einen aktiven Bereich, in dem im Betrieb des Leuchtdiodenchips die elektromagnetische Primärstrahlung, zum Beispiel blaues Licht, erzeugt wird. Bei dem
Leuchtdiodenchip bleibt eine Hauptfläche des
Leuchtdiodenchips, durch die ein Großteil der Primärstrahlung den Leuchtdiodenchip verlässt, frei von Kontaktstrukturen und Stromverteilungsbahnen. Das heißt, diese Hauptfläche, die beispielsweise einen Träger für die epitaktisch
abgeschiedenen Schichten des Leuchtdiodenchips
gegenüberliegt, ist frei von beispielsweise einem Bond-Pad und/oder Stromverteilungsbahnen zur Stromaufweitung über die gesamte Hauptfläche. Vielmehr erfolgt bei diesem Leuchtdiodenchip die Stromverteilung unterhalb der
Hauptfläche und damit unterhalb eines großen Teils der
Strahlungsaustrittsfläche. Auf diese Weise sind an der ersten Hauptfläche keine lichtabsorbierenden Strukturen angeordnet und die Effizienz des Leuchtdiodenchips ist erhöht.
Der Leuchtdiodenchip umfasst dabei zumindest eine elektrisch leitende Durchkontaktierung, insbesondere eine Vielzahl elektrisch leitender Durchkontaktierungen, die den aktiven Bereich von der der Hauptfläche des Leuchtdiodenchips abgewandten Seite her durchdringt. Beispielsweise kann auf diese Weise die n-leitende Seite des Leuchtdiodenchips elektrisch leitend angeschlossen sein. Eine Kontaktfläche, beispielsweise ein Bondpad, zum elektrischen Anschließen der n-Seite des Leuchtdiodenchips kann dann lateral benachbart zum Halbleiterkörper des Leuchtdiodenchips angeordnet sein.
Insbesondere ist es möglich, dass sämtliche
Leuchtdiodenchips, die im Verfahren mit der Spritzmasse versehen werden, in dieser Weise ausgeführt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Dicke der Spritzmasse an ihrer dicksten Stelle höchstens 100 ym. Vorzugsweise fällt die Dicke der Spritzmasse an ihrer dünnsten Stelle nicht unter 60 ym ab. Auf diese Weise ist es möglich, den Leuchtdiodenchip mit einer ausreichend dicken Schicht mit Konversionsmitteln zu bedecken, so dass das oben beschriebene "blue piping" nicht auftritt. Andererseits kann mit einer so dünnen Schicht eine zu starke Erwärmung der
Konversionsmittel und damit der oben beschriebene "Stocks- shift" vermieden werden. Nach dem Umhüllen der Leuchtdioden-Chips werden diese durch Sägen des künstlichen Wafers vereinzelt. Der so vereinzelte Chip ist auf allen Seitenflanken sowie der Oberfläche mit konvertergefülltem Vergussmaterial umhüllt, was zu einer erheblichen Reduktion von Inhomogenitäten des Farbortes, insbesondere an den Rändern, führt.
In alternativen Ausführungen des Verfahrens werden die einzelnen Leuchtdioden-Chips durch Wasserstrahlschneiden, Lasern oder durch Stanzen vereinzelt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden die Leuchtdioden-Chips mittels einer speziell ausgeführten Säge vereinzelt, die eine Struktur an den Seitenkanten, entlang der Trennlinie, erzeugt. Damit wird eine weitere Verbesserung der Farbhomogenität über dem Abstrahlwinkel erreicht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
Figur 1A ein Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts, welches nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
Figur 1B alternative Ausführungsform des
Zwischenprodukts der Figur la.
Figur 2A drittes Ausführungsbeispiel eines
Zwischenprodukts, welches nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
Figur 2B eine alternative Ausführungsform des
Zwischenprodukts der Figur 2a.
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines mittels eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellten Leuchtdioden-Bauelements .
In den Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleich
wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugs zeichen versehen . Das Zwischenprodukt in Figur 1A beinhaltet einen Chipträger 1, welcher Leuchtdioden-Chips 3 aufweist und mit einer
Schicht Spritzmasse 2 bedeckt ist. Der Chipträger 1 mit aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3 wurde in die Kavität einer Spritzform eingebracht und mittels Eintreiben einer
Spritzmasse 2, welche mit einem Konversionsmittel versetzt ist, gleichmäßig mit einer als Schicht ausgebildeten
Spritzmasse 2 umgeben. Die Kavität ist dabei derart
ausgeformt, dass eine glatte, ebene Oberfläche 5a entsteht. Anschließend werden die Leuchtdioden-Chips 3 auf dem
Chipträger 1 mittels Sägen entlang einer Trennlinie 4 vereinzelt .
In Figur 1B weist das Zwischenprodukt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Chipträger 1 mit aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3 auf, der von einer Schicht Spritzmasse 2 bedeckt ist. Hierzu wurde der Chipträger 1 mit den aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3 in eine Kavität einer Spritzform eingebracht und durch Eintreiben einer Spritzmasse 2, der Konversionsmittel beigefügt sind, gleichförmig mit einer Schicht Spritzmasse 2 umgeben. Dabei ist die Kavität der Spritzform so ausgestaltet, dass eine strukturierte
Oberfläche 5b entsteht. Die vom Chipträger 1 getragenen
Leuchtdioden-Chips 3 werden darauffolgend durch Sägen entlang einer Trennlinie 4 vereinzelt.
Das Zwischenprodukt in Figur 2A beinhaltet Chipträger 1, mit darauf aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3, welche von
Spritzmasse 2 umgeben sind. Gemäß des vorgeschlagenen
Verfahrens wurden die einzelnen und beispielsweise nach
Farbort vorsortierten Chipträger 1, mit darauf aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3, zu einem künstlichen Wafer angeordnet und dieser anschließend in eine Kavität einer Spritzform eingebracht. Daraufhin wurde eine Spritzmasse 2 derart eingetrieben, dass die Chipträger 1, die jeweils eine LED 3 aufweisen, von einer gleichförmigen Schicht Spritzmasse 2 umgeben sind. Der Spritzmasse sind Konversionsmittel
beigefügt. Die Kavität der Spritzform ist hierbei derart geformt, dass eine glatte, ebene Oberfläche 5a entsteht. Die jeweils auf einem Chipträger 1 aufgebrachten Leuchtdioden- Chips 3 werden mittels Sägen entlang einer Trennlinie 4 vereinzelt . Das in Figur 2B gezeigte Zwischenprodukt weist wiederum
Chipträger 1 mit aufgebrachten Leuchtdioden-Chips 3 auf, die von einer Spritzmasse umhüllt sind. Hierzu wurden die
einzelnen Chipträger 1 zu einem künstlichen Wafer angeordnet und in eine Kavität einer Spritzform eingebracht. Durch
Eintreiben einer Spritzmasse 2 wurde die Anordnung
gleichförmig mit einer Schicht Spritzmasse 2 umgeben. Die Kavität der Spritzform ist dabei derart ausgestaltet, dass eine strukturierte Oberfläche 5b entsteht. Die einzelnen, auf den Chipträgern 1 angeordneten, Leuchtdioden-Chips 3 werden durch Sägen entlang einer Trennlinie 4 vereinzelt.
In alternativen Formen können die Zwischenprodukte in den Figuren 2A und 2B auch durch Wasserschneiden, Stanzen oder Lasertrennung vereinzelt werden.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines mittels eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellten Leuchtdioden-Bauelements. Das Leuchtdioden-Bauelement weist einen Chipträger 1 auf. Der Chipträger 1 kann beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Material wie Germanium,
Silizium oder Kupfer gebildet sein. An der Oberseite des Chipträgers 1 ist der Leuchtdiodenchip 3 angeordnet. Der Leuchtdiodenchip 3 besteht vorliegend beispielsweise aus einem epitaktisch gewachsenen Halbleiterkörper. Der
Leuchtdiodenchip 3 kann dabei frei von einem Aufwachssubstrat sein. Das heißt, das beispielsweise dem Chipträger 1
ursprünglich gegenüberliegende Aufwachssubstrat ist entfernt und der Leuchtdiodenchip 3 besteht aus epitaktisch
gewachsenen Schichten.
Der Leuchtdiodenchip 3 umfasst einen aktiven Bereich 30. Im aktiven Bereich 30 wird im Betrieb des Leuchtdiodenchips 3 Primärstrahlung erzeugt. Ein Großteil der Primärstrahlung verlässt den Leuchtdiodenchip durch die Hauptfläche 31. Ein Teil der Primärstrahlung tritt jedoch auch durch die quer zur Hauptfläche 31 verlaufenden Seitenflächen des Chips aus. Durch den aktiven Bereich 30 hindurch erstreckt sich
zumindest eine elektrische Durchkontaktierung 32, die
vorliegend beispielsweise dem n-leitenden Bereich des
Halbleiterkörpers des Leuchtdiodenchips 3 anschließt. Vorliegend ist die Kontaktierung seitlich am Leuchtdiodenchip 3 hin ausgeführt, und eine Kontaktfläche 33 liegt dort frei. Über der Kontaktfläche 33 ist die Spritzmasse 2, die den Leuchtdiodenchip 3 ansonsten umgibt, abgetragen. An den
Kontaktflächen 33 kann beispielsweise eine Drahtkontaktierung des Leuchtdiodenchips 3 erfolgen, zum Beispiel handelt es sich bei der Kontaktfläche 33 dann um ein sogenanntes Bond- Pad. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102011102590.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von gleichartigen Leuchtdioden-Bauelementen, mit jeweils zumindest einem Leuchtdioden-Chip und einem
Konversionselement, welches zumindest einen Teil einer vom zumindest einen Leuchtdioden-Chip (3) ausgesandten
elektromagnetischen Strahlung wellenlängenkonvertiert, mit den Schritten:
- Anordnen wellenlängenvorsortierter Leuchtdioden-Chips (3) zu einem künstlichen Wafer
- Einbringen des Wafers in eine Kavität einer Spritzform
- Eintreiben einer Spritzmasse (2), welchen mit
Konversionsmitteln versetzt ist, in die Kavität, so dass die Leuchtdioden-Chips (3) mit einer gleichförmigen Schicht Spritzmasse umgeben sind,
- Entfernen der Spritzform,
- Vereinzeln der Leuchtdioden-Bauelemente auf dem Wafer.
2. Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Vielzahl von gleichartigen Leuchtdioden-Bauelementen, mit jeweils zumindest einem Leuchtdioden-Chip und einem
Konversionsmittel, welches zumindest einen Teil einer vom zumindest einen Leuchtdioden-Chip ausgesandten
elektromagnetischen Primärstrahlung wellenlängenkonvertiert, mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Wafers mit darauf aufgebrachten
Leuchtdioden-Chips (3) ,
- Einbringen des Wafers in eine Kavität einer Spritzform, - Eintreiben einer Spritzmasse (2), welche mit
Konversionsmitteln versetzt ist, in die Kavität, so dass die Leuchtdioden-Chips mit einer gleichförmigen Schicht
Spritzmasse umgeben sind, - Entfernen der Spritzform
- Vereinzeln der Leuchtdioden-Bauteile auf dem Wafer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zumindest einer der Leuchtdioden-Chips (3) einen aktiven Bereich (30) umfasst, in dem im Betrieb des
Leuchtdioden-Chips (3) die elektromagnetischen
Primärstrahlung erzeugt wird, wobei
- eine Hauptfläche (31) des Leuchtdioden-Chips (3) frei von Kontaktstrukturen und Stromverteilungsbahnen ist, und
- der Leuchtdioden-Chip (3) zumindest eine elektrisch
leitende Durchkontaktierung (32) umfasst, die den aktiven Bereich (30) von der der Hauptfläche (31) des Leuchtdioden- Chips (3) abgewandten Seite her durchdringt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Dicke der Spritzmasse an ihrer dicksten Stelle höchstens 100 ym beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Oberfläche der Bedeckung durch Spritzmasse (2) eine glatte, ebene Fläche (5a) ergibt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Oberfläche (5b) der Bedeckung durch Spritzmasse (2) eine Struktur aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Leuchtdioden-Chips (3) elektrische Kontaktflächen (33) aufweisen.
8. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem auf elektrischen Kontaktflächen (33) angebrachte Spritzmasse (2) mittels Laserstrahlung abgetragen wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem elektrische Kontaktflächen (33) des Leuchtdioden- Chips (3) vor dem Einbringen in die Kavität abgedeckt und vor dem Vereinzeln wieder freigelegt werden.
10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das Abdecken der elektrischen Kontaktflächen (33) des Leuchtdioden-Chips (3) mittels Folien geschieht, welche auf die vorderseitige Oberfläche des Leuchtdioden-Chips
aufgebracht werden.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Abdecken der elektrischen Kontaktflächen (33) des Leuchtdioden-Chips (3) durch eine vorderseitige Innenwand der Spritzform hindurch geschieht.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Abdecken der elektrischen Kontaktflächen (33) des Leuchtdioden-Chips (3) durch eine photoaktive Schicht
erfolgt .
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Vereinzeln der Leuchtdioden-Lichtquellen
beziehungsweise Leuchtdioden-Chips (3) durch Sägen oder durch Wasserstrahl-Schneiden oder durch Lasertrennung oder durch Stanzen geschieht.
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