WO2013041465A1 - Wavelength conversion element and light-emitting semiconductor component comprising wavelength conversion element - Google Patents

Wavelength conversion element and light-emitting semiconductor component comprising wavelength conversion element Download PDF

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WO2013041465A1
WO2013041465A1 PCT/EP2012/068156 EP2012068156W WO2013041465A1 WO 2013041465 A1 WO2013041465 A1 WO 2013041465A1 EP 2012068156 W EP2012068156 W EP 2012068156W WO 2013041465 A1 WO2013041465 A1 WO 2013041465A1
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layer
wavelength conversion
conversion element
ceramic material
transparent layer
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PCT/EP2012/068156
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Guido Weiss
Stefan GRÖTSCH
Berthold Hahn
Johannes Baur
Simone KIENER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Definitions

  • the document WO 98/127 57 describes a light-emitting diode (LED) with a potting over a light-emitting diode chip, which converts a wavelength
  • At least one object of certain embodiments is to provide a wavelength conversion element. At least another object of certain embodiments is a light emitting semiconductor device having a
  • Wavelength conversion element is a layer of one Ceramic material on.
  • the ceramic material has a ceramic wavelength conversion substance.
  • a “layer of a ceramic material” is understood here and below to mean a layer which for the most part comprises a ceramic material. "For the most part” means that the ceramic material has a weight fraction of more than 50%, in particular more than 75% % and preferably more than 90% of the weight of the layer of the
  • Ceramic material occupies. Often, the layer of the ceramic material also consists of the ceramic material. Under a ceramic material is here in particular a
  • ceramic material Materials which have only a short-range order and no long-range order fall under the term "ceramic material” here as well as in the following: Accordingly, inorganic glasses of the formulation "ceramic material” are also to be understood
  • the ceramic wavelength conversion substance may comprise or be one or more phosphors which are suitable for light in a first wavelength range
  • the ceramic wavelength conversion material may, for example, comprise at least one of the following wavelength conversion materials or be formed from one of the following materials: metals
  • rare earth doped garnets rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogallates, rare earth doped aluminates, rare earth doped silicates such as orthosilicates, rare earth metals doped chlorosilicates, rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped oxynitrides and rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, sialons.
  • rare earth doped garnets rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogallates, rare earth doped aluminates, rare earth doped silicates such as orthosilicates, rare earth metals doped chlorosilicates, rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped oxynitrides and rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, sialons.
  • garnets such as yttrium aluminum oxide (YAG), lutetium aluminum oxide (LuAG) and terbium aluminum oxide (TAG) may be used as the ceramic wavelength conversion material in preferred embodiments.
  • YAG yttrium aluminum oxide
  • LuAG lutetium aluminum oxide
  • TAG terbium aluminum oxide
  • Wavelength conversion substance are doped in further preferred embodiments, for example, with one of the following activators: cerium, europium, neodymium, terbium, erbium, praseodymium, samarium, manganese.
  • activators cerium, europium, neodymium, terbium, erbium, praseodymium, samarium, manganese.
  • Ceramic wavelength conversion materials are cerium-doped yttrium aluminum garnets, cerium-doped ones
  • Wavelength conversion substance still further, in particular inorganic particles, preferably none
  • particles have wavelength-converting properties.
  • the ceramic material has in particular the ceramic
  • Wavelength conversion substance in the form of particles, the connected to each other and / or with other particles to the ceramic material.
  • Ceramic material may for example also consist of the ceramic wavelength conversion substance.
  • the ceramic wavelength conversion substance in the form of a
  • Granules or powder blended for example, with a binder and / or a solvent, provided to the layer of the ceramic material or to a composite of a plurality of layers of the
  • Ceramic material is sintered. If a composite made of the ceramic material, it is usually formed plate-shaped, wherein individual layers of the ceramic material by sawing, breaking or the like
  • Wavelength conversion element provided to be arranged on a semiconductor chip. This points to that
  • Wavelength conversion element and in particular the layer of ceramic material on a plate or plate-shaped configuration, the dimensions of which correspond substantially to the dimensions of a light output surface of the semiconductor chip.
  • the layer of the ceramic material may therefore preferably have a main extension plane, ie a length and a width that are greater than a thickness of the layer of the ceramic material perpendicular to the length and the width. Parallel to the main plane of extension, the layer of the ceramic material has a first main surface and a this oppositely disposed second main surface.
  • the wavelength conversion element according to at least one embodiment, a transparent layer having a lower refractive index than the layer of the ceramic material.
  • the transparent layer is applied in particular on at least one first main surface of the layer of the ceramic material. This may mean, in particular, that the transparent layer is applied directly and in direct contact with the first main surface of the layer of the ceramic material. Alternatively, it is also possible that the transparent layer by means of a further layer arranged therebetween on the first main surface of the layer of the
  • the transparent layer has no wavelength conversion substance and no diffuser material and is optically transparent.
  • the ceramic material of the layer of the ceramic material may typically have a refractive index of greater than or equal to 1.8.
  • Wavelength conversion materials in a range of about 1.8 to about 2.1.
  • the wavelength conversion element is arranged, for example, on a semiconductor chip, the light in the
  • Wavelength conversion element and, for example, by the wavelength conversion element can radiate, it may due to the high refractive index of the
  • Wavelength conversion element in particular in the case that the semiconductor chip is surrounded by the wavelength conversion element of air or other, low-refractive material, for the total reflection of a large part of the
  • Wavelength conversion element emerging light on the surface of the wavelength conversion element come.
  • Wavelength conversion element of the outgoing light can be increased because the total reflection at the interface between the layer of the ceramic material and the transparent layer and also between the transparent layer and the
  • the transparent layer is made of a dielectric.
  • the transparent layer has a refractive index of less than 1.8.
  • the transparent layer may comprise an oxide, a nitride or an oxynitride having a corresponding refractive index.
  • the transparent layer can do this by means of vapor deposition, sputtering, chemical
  • the transparent layer comprises or is made of silicon dioxide.
  • the transparent layer with or made of silicon dioxide may in particular have a thickness of about 225 nm. Such a transparent layer has proven to be special
  • the transparent layer comprises a plastic material.
  • the transparent layer of the plastic material for example, to
  • the adhesive layer can comprise or be a silicone adhesive.
  • the transparent layer can be applied with the plastic material, for example by dripping or molding on the first main surface of the layer of the ceramic material.
  • transparent layer is a silicone or is made of it.
  • the transparent layer may be provided as a silicone foil or silicon wafers which is attached to the ceramic material layer by means of an adhesive, for example a silicone adhesive.
  • the transparent layer has a surface facing away from the ceramic material, which is of lens-shaped design.
  • Material of the transparent layer on the layer of the ceramic material may be the transparent layer
  • Ceramic material facing away from the surface is formed in the form of a convex lens.
  • the wavelength conversion element at the same time a
  • the further transparent layer may in this case have one or more features that are described in advance in connection with the transparent layer on the first main surface.
  • the wavelength conversion element as an additional transparent layer, an oxide, nitride or oxynitride, in particular
  • Wavelength conversion element the layer of the
  • Wavelength conversion element is arranged.
  • the transparent layer is arranged on a side of the ceramic material layer opposite the light-emitting semiconductor chip.
  • an adhesive particularly preferably a silicone adhesive, on or is it.
  • Wavelength conversion element with the layer of the
  • Ceramic material and the transparent layer provided prefabricated and then applied to the semiconductor chip.
  • the light-emitting semiconductor chip may be as desired
  • a semiconductor layer sequence based on different semiconductor material systems For a long-wave, infrared to red radiation, for example, a semiconductor layer sequence based on In x Ga y Alix x y As, for red to yellow radiation, for example, a semiconductor layer sequence based on
  • In x Ga y Al x - y P and short wavelength visible, ie in particular in the range of green to blue light and / or UV radiation for example, a semiconductor layer sequence Based on In x Ga y Al x - y N suitable, and are each 0 -S -S y 1 and 0 ⁇ y ⁇ 1.
  • the light-emitting semiconductor chip may comprise a semiconductor layer sequence, particularly preferably one
  • epitaxially grown semiconductor layer sequence comprise or be.
  • the semiconductor layer sequence by means of an epitaxial process, for example
  • MOVPE metal-organic gas phase epitaxy
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • a plurality of light-emitting semiconductor chips can be provided.
  • Such semiconductor chips as a substrate
  • Carrier substrate instead of the growth substrate may also be referred to as so-called thin-film semiconductor chips
  • a thin-film semiconductor chip is characterized in particular by the following characteristic features:
  • Epitaxial layer sequence is applied or formed a reflective layer that at least a portion of the generated in the epitaxial layer sequence
  • the epitaxial layer sequence reflects electromagnetic radiation back into them; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 microns or less, in particular in the range between 4 and 10 ym; and
  • the epitaxial layer sequence contains at least one
  • a thin-film semiconductor chip is in good approximation
  • Lambert's surface radiator The basic principle of a thin-film light-emitting diode chip is described, for example, in the publication I. Schnitzer et al. , Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174 - 2176.
  • Semiconductor chips may be on different sides of the
  • the light-emitting semiconductor chip can make electrical contact in the form of a solderable or adhesive contact surface on one of the
  • Substrate have. On a side of the semiconductor layer sequence opposite the substrate, a further contact surface, for example in the form of a so-called bond pad for contacting by means of a
  • Wavelength conversion element can for contacting the bonding pad a corresponding recess or opening
  • the semiconductor chip the electrical contact surfaces on the same side, for example as have solderable or adhesive contact surfaces, and be designed as a so-called flip-chip, with the
  • an electrically conductive support such as a board, a guide plate or a light-emitting diode housing
  • a semiconductor chip and two trained as bond pads can be mounted on an electrically conductive support, such as a board, a guide plate or a light-emitting diode housing.
  • a semiconductor chip and two trained as bond pads can be mounted on an electrically conductive support, such as a board, a guide plate or a light-emitting diode housing.
  • the light is
  • the carrier can be used, for example, as a ceramic carrier,
  • Plastic carrier printed circuit board, metal core board,
  • the carrier can have, for example, conductor tracks, contact surfaces and electrical connection regions, by means of which the semiconductor chip on the carrier and the light-emitting semiconductor component to an external power supply
  • Semiconductor device can be achieved. Compared to known semiconductor devices, in which a
  • Silicon Verguss is arranged, occurs in the wavelength conversion element described here and in the light-emitting semiconductor device described here, the reduction observed when increasing the coupling by the Silikonverguss the luminance is not on, because the light is not in the
  • Current spreading layer can migrate next to the semiconductor chip.
  • Figure 1 is a schematic representation of a light
  • Wavelength conversion element according to a
  • Figure 2 is a schematic representation of a light
  • Wavelength conversion element according to another
  • FIG. 3 shows a light-emitting semiconductor component with a wavelength conversion element according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a light-emitting semiconductor component with a wavelength conversion element according to yet another exemplary embodiment.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but can individually elements, such as layers, components, components and areas may be exaggerated in size for ease of illustration and / or understanding.
  • FIG. 1 shows a light-emitting semiconductor component 101 which has a wavelength conversion element 11 according to a first exemplary embodiment.
  • the wavelength conversion element 11 has a layer 1 of a ceramic material which is a ceramic
  • Wavelength conversion substance may in particular be one of the above-mentioned in the general part ceramic
  • the layer 1 of the ceramic material further ceramic material together with the ceramic
  • the layer 1 of the ceramic material is formed as a plate and has a first main surface 10, on which a transparent layer is arranged.
  • transparent layer 2 has a lower refractive index than the layer 1 of the ceramic material.
  • the transparent layer 2 is shown in FIG.
  • Embodiment of silicon dioxide with a thickness of about 225 nm Embodiment of silicon dioxide with a thickness of about 225 nm.
  • the transparent layer 2 another oxide, nitride or
  • the layer of the ceramic material may have a refractive index of greater than or equal to 1.8 while the transparent layer 2 has a refractive index of less than 1.8.
  • the wavelength conversion element 11 is connected by means of the connection layer 5 on one
  • Wavelength conversion element 11 in this case has a size or dimensions which essentially correspond to the dimensions of the light outcoupling surface 30 of the semiconductor chip 3.
  • Wavelength conversion element as a platelet on the
  • Wavelength conversion element 11 may also be designed in the form of a cap, which may also cover side surfaces of the semiconductor chip 3 in addition to the light outcoupling surface.
  • the wavelength conversion element 11 is by means of a
  • Connection layer 5 is arranged on a semiconductor chip 3.
  • the connecting layer 5 is in the illustrated embodiment of a silicone adhesive.
  • the light-emitting semiconductor chip 3 is made of a
  • Compound semiconductor material and has an active region which is suitable to emit light during operation.
  • the semiconductor chip 3 may be designed to emit blue light during operation, while the ceramic wavelength conversion substance of the
  • Wavelength conversion element 11 is adapted to convert at least a portion of the blue light into yellow and / or green and / or red light, so that the light In operation, emitting semiconductor device 101 may emit mixed-color light and particularly preferably white light during operation.
  • the semiconductor chip 3 is mounted on a support 4 together with the wavelength conversion element 11
  • Semiconductor chip 3 is formed.
  • the carrier may be formed according to another embodiment described above in the general part.
  • Wavelength conversion element with the transparent layer 2 on the layer 1 of the ceramic material an increase of the light extraction by up to 10% can be achieved, whereby a reduction of the component heating is achieved.
  • Embodiment has a wavelength conversion element 12 on the light output surface 30 of the semiconductor chip 3, which in addition to that in conjunction with the
  • a further transparent Layer 6 has.
  • the further transparent layer 6 is designed in the embodiment shown as the transparent layer 2 and consists of silicon dioxide with a thickness of about 225 nm.
  • the further transparent layer is formed differently to the transparent layer 2 and, for example, another Thickness or another material.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting component 103, which in comparison to the two previous exemplary embodiments
  • Shaft conversion element 13 having a transparent layer 2 made of a plastic material, in particular a silicone.
  • the transparent layer 2 of the silicone is provided prefabricated and is by means of an adhesive layer 7, preferably of a silicone adhesive, on the first
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting semiconductor component 104 having a
  • Layer 1 of the ceramic material has a transparent layer 2, which has a layer 1 facing away from the ceramic material surface 20, the lens-shaped
  • Wavelength conversion element 14 an additional
  • the wavelength conversion elements 11, 12, 13, 14 shown here can each before being applied to the
  • Semiconductor chip 3 be prefabricated and applied as a whole on the semiconductor chip 3.
  • the transparent layer 2 only after arranging the layer 1 of the ceramic material on the

Abstract

What is specified is a wavelength conversion element (11, 12, 13, 14) comprising a layer (1) composed of a ceramic material which comprises a ceramic wavelength conversion substance, and comprising a transparent layer (2) arranged on at least one first main surface (10) of the layer (1) composed of the ceramic material, said transparent layer having a lower refractive index than the layer (1) composed of the ceramic material. A light-emitting semiconductor component comprising the wavelength conversion element is furthermore specified.

Description

Beschreibung description
Wellenlängenkonversionselement und Licht emittierendes Wavelength conversion element and light-emitting
Halbleiterbauelement mit Wellenlängenkonversionselement Semiconductor device with wavelength conversion element
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 113 777.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2011 113 777.0, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Es werden ein Wellenlängenkonversionselement und ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem There are a wavelength conversion element and a light-emitting semiconductor device with a
Wellenlängenkonversionselement angegeben . Wavelength conversion element specified.
In der Druckschrift WO 98/127 57 ist eine lichtemittierende Diode (LED) mit einem Verguss über einem Leuchtdiodenchip beschrieben, der einen Wellenlängen konvertierenden The document WO 98/127 57 describes a light-emitting diode (LED) with a potting over a light-emitting diode chip, which converts a wavelength
Leuchtstoff enthält. Contains phosphor.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Wellenlängenkonversionselement anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist e ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem At least one object of certain embodiments is to provide a wavelength conversion element. At least another object of certain embodiments is a light emitting semiconductor device having a
Wellenlängenkonversionselement anzugeben . Specify wavelength conversion element.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den These tasks are performed by objects in accordance with the
unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte independent claims solved. advantageous
Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor . Embodiments and further developments of the objects are characterized in the dependent claims and will be apparent from the following description and the drawings.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein According to at least one embodiment, a
Wellenlängenkonversionselement eine Schicht aus einem Keramikmaterial auf. Insbesondere weist das Keramikmaterial einen keramischen Wellenlängenkonversionsstoff auf. Wavelength conversion element is a layer of one Ceramic material on. In particular, the ceramic material has a ceramic wavelength conversion substance.
Unter einer „Schicht aus einem Keramikmaterial" ist hier und im Folgenden eine Schicht zu verstehen, die zum Großteil ein keramisches Material aufweist. „Zum Großteil" bedeutet dabei, dass das keramische Material einen Gewichtsanteil von mehr als 50 %, insbesondere von mehr als 75 % und vorzugsweise von mehr als 90 % des Gewichts der Schicht aus dem A "layer of a ceramic material" is understood here and below to mean a layer which for the most part comprises a ceramic material. "For the most part" means that the ceramic material has a weight fraction of more than 50%, in particular more than 75% % and preferably more than 90% of the weight of the layer of the
Keramikmaterial einnimmt. Häufig besteht die Schicht aus dem Keramikmaterial auch aus dem keramischen Material. Unter einem keramischen Material ist hier insbesondere ein Ceramic material occupies. Often, the layer of the ceramic material also consists of the ceramic material. Under a ceramic material is here in particular a
oxidhaltiges oder ein nitridhaltiges Material zu verstehen, wobei hier und im Folgenden auch Materialien, die nur eine Nahordnung und keine Fernordnung aufweisen, unter den Begriff „keramisches Material" fallen. Dementsprechend sind auch anorganische Gläser von der Formulierung „keramisches Materials which have only a short-range order and no long-range order fall under the term "ceramic material" here as well as in the following: Accordingly, inorganic glasses of the formulation "ceramic material" are also to be understood
Material" oder „Keramikmaterial" umfasst. Der keramische Wellenlängenkonversionsstoff kann einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweisen oder daraus sein, die geeignet sind, Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu Material "or" ceramic material "includes. The ceramic wavelength conversion substance may comprise or be one or more phosphors which are suitable for light in a first wavelength range
absorbieren und Licht in einem zweiten, vom ersten absorb and light in a second, from the first
Wellenlängenbereich verschiedene Wellenlängenbereich zu reemittieren. Der keramische Wellenlängenkonversionsstoff kann beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien zur Wellenlängenkonversion aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien gebildet sein: mit Metallen der Wavelength range to reemit different wavelength range. The ceramic wavelength conversion material may, for example, comprise at least one of the following wavelength conversion materials or be formed from one of the following materials: metals
seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Silikate, wie Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxinitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, Sialone. rare earth doped garnets, rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogallates, rare earth doped aluminates, rare earth doped silicates such as orthosilicates, rare earth metals doped chlorosilicates, rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped oxynitrides and rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, sialons.
Als keramischer Wellenlängenkonversionsstoff können in bevorzugten Ausführungsformen insbesondere Granate, etwa Yttriumaluminiumoxid (YAG) , Lutetiumaluminiumoxid (LuAG) und Terbiumaluminiumoxid (TAG), verwendet werden. In particular, garnets such as yttrium aluminum oxide (YAG), lutetium aluminum oxide (LuAG) and terbium aluminum oxide (TAG) may be used as the ceramic wavelength conversion material in preferred embodiments.
Die Materialien für den keramischen The materials for the ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff sind in weiteren bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise mit einem der folgenden Aktivatoren dotiert: Cer, Europium, Neodym, Terbium, Erbium, Praseodym, Samarium, Mangan. Rein beispielhaft seien für mögliche keramische Wellenlängenkonversionsstoffe seien Cer- dotierte Yttriumaluminium-Granate, Cer-dotierte  Wavelength conversion substance are doped in further preferred embodiments, for example, with one of the following activators: cerium, europium, neodymium, terbium, erbium, praseodymium, samarium, manganese. Pure examples of possible ceramic wavelength conversion materials are cerium-doped yttrium aluminum garnets, cerium-doped ones
Lutetiumaluminium-Granate, Europium-dotierte Orthosilikate sowie Europium-dotierte Nitride genannt. Lutetium aluminum garnets, europium-doped orthosilicates and europium-doped nitrides.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Schicht aus dem Keramikmaterial zusätzlich zum keramischen According to a further embodiment, the layer of the ceramic material in addition to the ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff noch weitere, insbesondere anorganische Partikel aufweisen, die bevorzugt keine Wavelength conversion substance still further, in particular inorganic particles, preferably none
wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften haben. Als weitere Partikel kommen hierbei beispielsweise Nitride und Oxide der Elemente Aluminium, Bor, Titan, Zirkon und Silizium have wavelength-converting properties. As further particles here come, for example, nitrides and oxides of the elements aluminum, boron, titanium, zirconium and silicon
beziehungsweise Gemische von zwei oder mehreren der or mixtures of two or more of the
vorgenannten Materialien in Betracht. the aforementioned materials into consideration.
Das Keramikmaterial weist insbesondere den keramischen The ceramic material has in particular the ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff in Form von Partikeln auf, die miteinander und/oder mit weiteren Partikeln zu dem Keramikmaterial verbunden sind. Die Schicht aus dem Wavelength conversion substance in the form of particles, the connected to each other and / or with other particles to the ceramic material. The layer from the
Keramikmaterial kann dabei beispielsweise auch aus dem keramischen Wellenlängenkonversionsstoff bestehen. Ceramic material may for example also consist of the ceramic wavelength conversion substance.
Zur Herstellung der Schicht aus dem Keramikmaterial kann der keramische Wellenlängenkonversionsstoff in Form eines To produce the layer of the ceramic material, the ceramic wavelength conversion substance in the form of a
Granulats oder Pulvers, das beispielsweise mit einem Binder und/oder einem Lösungsmittel gemischt ist, bereitgestellt werden, das zur Schicht aus dem Keramikmaterial oder zu einem Verbund aus einer Mehrzahl von Schichten aus dem Granules or powder blended, for example, with a binder and / or a solvent, provided to the layer of the ceramic material or to a composite of a plurality of layers of the
Keramikmaterial versintert wird. Wird ein Verbund aus dem Keramikmaterial hergestellt, so ist dieser üblicherweise plattenförmig ausgebildet, wobei einzelne Schichten aus dem Keramikmaterial durch Sägen, Brechen oder ähnliche Ceramic material is sintered. If a composite made of the ceramic material, it is usually formed plate-shaped, wherein individual layers of the ceramic material by sawing, breaking or the like
Vereinzelungsmethoden hergestellt werden können. Separation methods can be produced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das In another embodiment, this is
Wellenlängenkonversionselement dazu vorgesehen, auf einem Halbleiterchip angeordnet zu werden. Dazu weist das Wavelength conversion element provided to be arranged on a semiconductor chip. This points to that
Wellenlängenkonversionselement und insbesondere die Schicht aus dem Keramikmaterial eine Platten- oder Plättchen-förmige Ausgestaltung auf, deren Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen einer Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips entsprechen. Insbesondere kann das Wavelength conversion element and in particular the layer of ceramic material on a plate or plate-shaped configuration, the dimensions of which correspond substantially to the dimensions of a light output surface of the semiconductor chip. In particular, that can
Wellenlängenkonversionselement dazu vorgesehen sein, eine Lichtauskoppelfläche eines Halbleiterchips gänzlich zu bedecken. Die Schicht aus dem Keramikmaterial kann daher bevorzugt eine Haupterstreckungsebene aufweisen, also eine Länge und eine Breite, die größer als eine Dicke der Schicht aus dem Keramikmaterial senkrecht zur Länge und zur Breite sind. Parallel zur Haupterstreckungsebene weist die Schicht aus dem Keramikmaterial eine erste Hauptoberfläche und eine dieser gegenüber liegend angeordnete zweite Hauptoberfläche auf . Wavelength conversion element to be provided to cover a light output surface of a semiconductor chip entirely. The layer of the ceramic material may therefore preferably have a main extension plane, ie a length and a width that are greater than a thickness of the layer of the ceramic material perpendicular to the length and the width. Parallel to the main plane of extension, the layer of the ceramic material has a first main surface and a this oppositely disposed second main surface.
Weiterhin weist das Wellenlängenkonversionselement gemäß zumindest einer Ausführungsform eine transparente Schicht auf, die einen geringeren Brechungsindex als die Schicht aus dem Keramikmaterial aufweist. Die transparente Schicht ist insbesondere auf zumindest einer ersten Hauptoberfläche der Schicht aus dem Keramikmaterial aufgebracht. Das kann insbesondere bedeuten, dass die transparente Schicht direkt und in unmittelbarem Kontakt zur ersten Hauptoberfläche der Schicht aus dem Keramikmaterial aufgebracht ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die transparente Schicht mittels einer dazwischen angeordneten weiteren Schicht auf der ersten Hauptoberfläche der Schicht aus dem Furthermore, the wavelength conversion element according to at least one embodiment, a transparent layer having a lower refractive index than the layer of the ceramic material. The transparent layer is applied in particular on at least one first main surface of the layer of the ceramic material. This may mean, in particular, that the transparent layer is applied directly and in direct contact with the first main surface of the layer of the ceramic material. Alternatively, it is also possible that the transparent layer by means of a further layer arranged therebetween on the first main surface of the layer of the
Keramikmaterial aufgebracht ist. Ceramic material is applied.
Besonders bevorzugt weist die transparente Schicht keinen Wellenlängenkonversionsstoff und kein Diffusormaterial auf und ist optisch durchsichtig ausgebildet. Particularly preferably, the transparent layer has no wavelength conversion substance and no diffuser material and is optically transparent.
Das Keramikmaterial der Schicht aus dem Keramikmaterial, insbesondere beispielsweise eines oder mehrere der oben genannten Materialien für den Wellenlängenkonversionsstoff, kann typischerweise einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,8 aufweisen. Üblicherweise liegt der Brechungsindex von Keramikmaterialien, insbesondere keramischen The ceramic material of the layer of the ceramic material, in particular, for example, one or more of the above-mentioned materials for the wavelength conversion substance, may typically have a refractive index of greater than or equal to 1.8. Usually, the refractive index of ceramic materials, in particular ceramic
Wellenlängenkonversionsstoffen in einem Bereich von etwa 1,8 bis etwa 2,1. Wavelength conversion materials in a range of about 1.8 to about 2.1.
Ist das Wellenlängenkonversionselement beispielsweise auf einem Halbleiterchip angeordnet, der Licht in das If the wavelength conversion element is arranged, for example, on a semiconductor chip, the light in the
Wellenlängenkonversionselement und beispielsweise auch durch das Wellenlängenkonversionselement strahlen kann, so kann es aufgrund des hohen Brechungsindex des Wavelength conversion element and, for example, by the wavelength conversion element can radiate, it may due to the high refractive index of the
Wellenlängenkonversionselement insbesondere im Falle, dass der Halbleiterchip mit dem Wellenlängenkonversionselement von Luft oder einem anderen, niedrig brechenden Material umgeben ist, zur Totalreflexion eines großen Teils des aus dem  Wavelength conversion element, in particular in the case that the semiconductor chip is surrounded by the wavelength conversion element of air or other, low-refractive material, for the total reflection of a large part of the
Wellenlängenkonversionselement austretenden Lichts an der Oberfläche des Wellenlängenkonversionselements kommen. Wavelength conversion element emerging light on the surface of the wavelength conversion element come.
Dadurch, dass die transparente Schicht auf der Schicht aus dem Keramikmaterial einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex der Schicht aus dem Characterized in that the transparent layer on the layer of the ceramic material has a refractive index which is smaller than the refractive index of the layer of the
Keramikmaterial ist, kann der Anteil des aus dem Is ceramic material, the proportion of the
Wellenlängenkonversionselement austretenden Lichts vergrößert werden, da die Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht aus dem Keramikmaterial und der transparenten Schicht sowie auch zwischen der transparenten Schicht und der Wavelength conversion element of the outgoing light can be increased because the total reflection at the interface between the layer of the ceramic material and the transparent layer and also between the transparent layer and the
Umgebung reduziert werden kann. Environment can be reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transparente Schicht aus einem Dielektrikum. According to a further embodiment, the transparent layer is made of a dielectric.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transparente Schicht einen Brechungsindex von kleiner als 1,8 auf. According to a further embodiment, the transparent layer has a refractive index of less than 1.8.
Insbesondere kann die transparente Schicht ein Oxid, ein Nitrid oder ein Oxinitrid aufweisen, das einen entsprechenden Brechungsindex aufweist. Die transparente Schicht kann dazu mittels Aufdampfen, Aufsputtern, chemischer In particular, the transparent layer may comprise an oxide, a nitride or an oxynitride having a corresponding refractive index. The transparent layer can do this by means of vapor deposition, sputtering, chemical
Gasphasenabscheidung oder einem anderen geeigneten Verfahren auf die erste Hauptoberfläche der Schicht aus dem  Gas phase deposition or other suitable method on the first major surface of the layer of the
Keramikmaterial aufgebracht werden. Ceramic material are applied.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die transparente Schicht Siliziumdioxid auf oder ist aus diesem. Die transparente Schicht mit oder aus Siliziumdioxid kann insbesondere eine Dicke von etwa 225 nm aufweisen. Eine derartige transparente Schicht hat sich als besonders According to a particularly preferred embodiment, the transparent layer comprises or is made of silicon dioxide. The transparent layer with or made of silicon dioxide may in particular have a thickness of about 225 nm. Such a transparent layer has proven to be special
effektiv erwiesen, als Entspiegelung für die Schicht aus dem Keramikmaterial zu dienen. effective to serve as an anti-reflection for the layer of ceramic material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transparente Schicht ein Kunststoffmaterial auf. Die transparente Schicht aus dem Kunststoffmaterial kann dazu beispielsweise According to a further embodiment, the transparent layer comprises a plastic material. The transparent layer of the plastic material, for example, to
vorgefertigt sein und in Form eines Platten- oder Plättchen- förmigen Körpers bereitgestellt werden. Dieser kann mittels einer KlebstoffSchicht auf der ersten Hauptoberfläche der Schicht aus dem Keramikmaterial aufgebracht werden. Besonders bevorzugt kann die KlebstoffSchicht einen Silikonklebstoff aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, die transparente Schicht mit dem Kunststoffmaterial beispielsweise durch Auftropfen auf oder Anformen an die erste Hauptoberfläche der Schicht aus dem Keramikmaterial aufzubringen . be prefabricated and provided in the form of a plate or platelet-shaped body. This can be applied by means of an adhesive layer on the first main surface of the layer of the ceramic material. Particularly preferably, the adhesive layer can comprise or be a silicone adhesive. Furthermore, it may also be possible to apply the transparent layer with the plastic material, for example by dripping or molding on the first main surface of the layer of the ceramic material.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die According to a preferred embodiment, the
transparente Schicht ein Silikon auf oder ist daraus. transparent layer is a silicone or is made of it.
Beispielsweise kann die transparente Schicht als Silikonfolie oder Silikonplättchen bereitgestellt werden, das mittels eines Klebstoffs, beispielsweise eines Silikonklebstoffs, auf der Schicht aus dem Keramikmaterial befestigt wird. For example, the transparent layer may be provided as a silicone foil or silicon wafers which is attached to the ceramic material layer by means of an adhesive, for example a silicone adhesive.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transparente Schicht eine der Schicht mit dem Keramikmaterial abgewandte Oberfläche auf, die linsenförmig ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung der transparenten Schicht, According to a further embodiment, the transparent layer has a surface facing away from the ceramic material, which is of lens-shaped design. Such a configuration of the transparent layer,
insbesondere aus einem Kunststoffmaterial , kann in particular of a plastic material, can
beispielsweise durch Auftropfen des Materials der transparenten Schicht auf die Schicht aus dem Keramikmateria^ erreicht werden. Aufgrund der Oberflächenspannung des for example, by dripping the material of transparent layer can be achieved on the layer of Keramikmateria ^. Due to the surface tension of the
Materials der transparenten Schicht auf der Schicht aus dem Keramikmaterial kann sich die transparente Schicht Material of the transparent layer on the layer of the ceramic material may be the transparent layer
linsenförmig ausbilden, so dass die der Schicht mit dem form lenticular, so that the layer with the
Keramikmaterial abgewandte Oberfläche in Form einer konvexen Linse ausgebildet ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, die transparente Schicht vor dem Aufbringen auf die Schicht aus dem Keramikmaterial linsenförmig auszubilden und Ceramic material facing away from the surface is formed in the form of a convex lens. Alternatively, it is also possible to form the transparent layer before applying to the layer of the ceramic material lenticular and
anschließend mittels einer KlebstoffSchicht auf der Schicht aus dem Keramikmaterial anzuordnen. Durch die linsenförmige Ausbildung der der Schicht aus dem Keramikmaterial then to be arranged by means of an adhesive layer on the layer of ceramic material. By the lenticular formation of the layer of the ceramic material
abgewandten Oberfläche der transparenten Schicht kann das Wellenlängenkonversionselement gleichzeitig auch eine opposite surface of the transparent layer, the wavelength conversion element at the same time a
zusätzliche Linsenwirkung haben. have additional lens effect.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das According to a further embodiment, the
Wellenlängenkonversionselement auf einer der ersten Wavelength conversion element on one of the first
Hauptoberfläche gegenüber liegenden zweiten Hauptoberfläche der Schicht aus dem keramischen Material eine weitere Main surface opposite second major surface of the layer of the ceramic material another
transparente Schicht auf. Die weitere transparente Schicht kann dabei eines oder mehrere Merkmale aufweisen, die vorab in Verbindung mit der transparenten Schicht auf der ersten Hauptoberfläche beschrieben sind. Besonders bevorzugt weist das Wellenlängenkonversionselement als weitere transparente Schicht ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, insbesondere transparent layer on. The further transparent layer may in this case have one or more features that are described in advance in connection with the transparent layer on the first main surface. Particularly preferably, the wavelength conversion element as an additional transparent layer, an oxide, nitride or oxynitride, in particular
Siliziumdioxid, auf. Das kann auch bedeuten, dass das Silica, on. That can also mean that
Wellenlängenkonversionselement die Schicht aus dem Wavelength conversion element, the layer of the
keramischen Material zwischen zwei transparenten Schichten aus Siliziumdioxid aufweist. ceramic material between two transparent layers of silicon dioxide.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Licht According to another embodiment, a light
emittierendes Halbleiterbauelement einen Licht emittierenden Halbleiterchip mit einer Lichtauskoppelfläche auf, auf der mittels einer Verbindungsschicht das vorab beschriebene emitting semiconductor device emitting a light Semiconductor chip with a light output surface on which by means of a connecting layer the previously described
Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist. Insbesondere ist dabei die transparente Schicht auf einer dem Licht emittierenden Halbleiterchip entgegengesetzten Seite der Schicht aus dem Keramikmaterial angeordnet. Wavelength conversion element is arranged. In particular, the transparent layer is arranged on a side of the ceramic material layer opposite the light-emitting semiconductor chip.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die According to a further embodiment, the
Verbindungsschicht einen Klebstoff, besonders bevorzugt einen Silikonklebstoff, auf oder ist daraus.  Connecting layer an adhesive, particularly preferably a silicone adhesive, on or is it.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das According to another embodiment, the
Wellenlängenkonversionselement mit der Schicht aus dem Wavelength conversion element with the layer of the
Keramikmaterial und der transparenten Schicht vorgefertigt bereitgestellt und anschließend auf dem Halbleiterchip aufgebracht. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Schicht aus dem Keramikmaterial auf einem Halbleiterchip aufzubringen und anschließend auf der Schicht aus dem Keramikmaterial die transparente Schicht aufzubringen. Ceramic material and the transparent layer provided prefabricated and then applied to the semiconductor chip. Alternatively, it is also possible to apply the layer of the ceramic material on a semiconductor chip and then to apply the transparent layer to the layer of the ceramic material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Licht According to another embodiment, the light
emittierende Halbleiterchip einen aktiven Bereich auf, der im Betrieb des Halbleiterchips Licht abstrahlen kann. Der Licht emittierende Halbleiterchip kann je nach gewünschter emitting semiconductor chip on an active region, which can emit light during operation of the semiconductor chip. The light-emitting semiconductor chip may be as desired
abzustrahlender Wellenlänge als Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen hergestellt werden. Für eine langwellige, infrarote bis rote Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x-yAs , für rote bis gelbe Strahlung beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis vonbe emitted wavelength as a semiconductor layer sequence based on different semiconductor material systems. For a long-wave, infrared to red radiation, for example, a semiconductor layer sequence based on In x Ga y Alix x y As, for red to yellow radiation, for example, a semiconductor layer sequence based on
InxGayAli-x-yP und für kurzwellige sichtbare, also insbesondere im Bereich von grünem bis blauem Licht, und/oder für UV- Strahlung beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x-yN geeignet, wobei jeweils 0 -S y -S 1 und 0 < y < 1 gilt. In x Ga y Al x - y P and short wavelength visible, ie in particular in the range of green to blue light and / or UV radiation, for example, a semiconductor layer sequence Based on In x Ga y Al x - y N suitable, and are each 0 -S -S y 1 and 0 <y <1.
Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge, besonders bevorzugt eine In particular, the light-emitting semiconductor chip may comprise a semiconductor layer sequence, particularly preferably one
epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, aufweisen oder daraus sein. Dazu kann die Halbleiterschichtenfolge mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise epitaxially grown semiconductor layer sequence, comprise or be. For this purpose, the semiconductor layer sequence by means of an epitaxial process, for example
metallorgansicher Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder metal-organic gas phase epitaxy (MOVPE) or
Molekularstrahlepitaxie (MBE) , auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen und mit elektrischen Kontakten versehen werden. Durch Vereinzelung des Aufwachssubstrats mit der Molecular Beam Epitaxy (MBE), grown on a growth substrate and provided with electrical contacts. By separating the growth substrate with the
aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips bereitgestellt werden. grown semiconductor layer sequence, a plurality of light-emitting semiconductor chips can be provided.
Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge vor dem Furthermore, the semiconductor layer sequence before the
Vereinzeln auf ein Trägersubstrat übertragen werden und das Aufwachssubstrat kann gedünnt oder ganz entfernt werden. Separate be transferred to a carrier substrate and the growth substrate can be thinned or removed completely.
Derartige Halbleiterchips, die als Substrat ein Such semiconductor chips as a substrate
Trägersubstrat anstelle des Aufwachssubstrats aufweisen, können auch als so genannte Dünnfilm-Halbleiterchips  Carrier substrate instead of the growth substrate may also be referred to as so-called thin-film semiconductor chips
bezeichnet werden. Ein Dünnfilm-Halbleiterchip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus: be designated. A thin-film semiconductor chip is characterized in particular by the following characteristic features:
an einer zu dem Trägersubstrat hin gewandten ersten  on a first side facing the carrier substrate
Hauptfläche einer Strahlungserzeugenden  Main surface of a radiation generator
Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten  Epitaxial layer sequence is applied or formed a reflective layer that at least a portion of the generated in the epitaxial layer sequence
elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert; die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20ym oder weniger, insbesondere im Bereich zwischen 4 ym und 10 ym auf; und reflects electromagnetic radiation back into them; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 microns or less, in particular in the range between 4 and 10 ym; and
die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine  the epitaxial layer sequence contains at least one
Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Semiconductor layer having at least one surface, the one
Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Has a mixing structure which ideally results in an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, i. it has as ergodically stochastic as possible
Streuverhalten auf.  Scattering behavior on.
Ein Dünnfilm-Halbleiterchip ist in guter Näherung ein A thin-film semiconductor chip is in good approximation
Lambert ' scher Oberflächenstrahler. Das Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al . , Appl . Phys . Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben. Lambert's surface radiator. The basic principle of a thin-film light-emitting diode chip is described, for example, in the publication I. Schnitzer et al. , Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174 - 2176.
Die elektrischen Kontakte des Licht emittierenden The electrical contacts of the light-emitting
Halbleiterchips können auf verschiedenen Seiten der Semiconductor chips may be on different sides of the
Halbleiterschichtenfolge oder auch auf derselben Seite angeordnet sein. Beispielsweise kann der Licht emittierende Halbleiterchip einen elektrischen Kontakt in Form einer lötbaren oder klebbaren Kontaktfläche auf einer der Semiconductor layer sequence or be arranged on the same side. For example, the light-emitting semiconductor chip can make electrical contact in the form of a solderable or adhesive contact surface on one of the
Halbleiterschichtenfolge gegenüber liegenden Seite des Semiconductor layer sequence opposite side of
Substrats aufweisen. Auf einer dem Substrat gegenüber liegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge kann eine weitere Kontaktfläche, beispielsweise in Form eines so genannten Bondpads zur Kontaktierung mittels eines Substrate have. On a side of the semiconductor layer sequence opposite the substrate, a further contact surface, for example in the form of a so-called bond pad for contacting by means of a
Bonddrahts, ausgebildet sein. Das Bonded wire, be trained. The
Wellenlängenkonversionselement kann zur Kontaktierung des Bondpads eine entsprechende Ausnehmung oder Öffnung Wavelength conversion element can for contacting the bonding pad a corresponding recess or opening
aufweisen. Weiterhin kann der Halbleiterchip die elektrischen Kontaktflächen auf derselben Seite, beispielsweise als lötbare oder klebbare Kontaktflächen, aufweisen und als so genannter Flip-Chip ausgebildet sein, der mit den exhibit. Furthermore, the semiconductor chip, the electrical contact surfaces on the same side, for example as have solderable or adhesive contact surfaces, and be designed as a so-called flip-chip, with the
Kontaktflächen auf einem elektrisch leitenden Träger, beispielsweise einer Platine, einer Leitplatte oder einem Leuchtdiodengehäuse, montierbar ist. Darüber hinaus kann ein Halbleiterchip auch zwei als Bondpads ausgebildete Contact surfaces on an electrically conductive support, such as a board, a guide plate or a light-emitting diode housing, can be mounted. In addition, a semiconductor chip and two trained as bond pads
Kontaktflächen auf derselben Seite der Contact surfaces on the same side of the
Halbleiterschichtenfolge aufweisen . Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Licht Have semiconductor layer sequence. According to another embodiment, the light is
emittierende Halbleiterchip auf einem Träger angeordnet. Der Träger kann beispielsweise als Keramikträger, emitting semiconductor chip arranged on a support. The carrier can be used, for example, as a ceramic carrier,
Kunststoffträger, Leiterplatte, Metallkernplatine, Plastic carrier, printed circuit board, metal core board,
Leiterrahmen, Kunststoffgehäuse oder einer Kombination einer oder mehrerer dieser ausgebildet sein. Weiterhin kann der Träger beispielsweise Leiterbahnen, Kontaktflächen und elektrische Anschlussbereiche aufweisen, mittels derer der Halbleiterchip auf dem Träger und das Licht emittierende Halbleiterbauelement an eine externe Stromversorgung Lead frame, plastic housing or a combination of one or more of these may be formed. Furthermore, the carrier can have, for example, conductor tracks, contact surfaces and electrical connection regions, by means of which the semiconductor chip on the carrier and the light-emitting semiconductor component to an external power supply
angeschlossen werden können. can be connected.
Es hat sich gezeigt, dass mittels des hier beschriebenen Wellenlängenkonversionselements eine Erhöhung der It has been found that by means of the wavelength conversion element described here an increase in the
Lichtauskopplung um bis zu 10 % in dem hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement möglich ist. Dadurch kann auch eine Reduzierung der Erwärmung des Light decoupling by up to 10% in the light-emitting semiconductor device described here is possible. This can also reduce the heating of the
Halbleiterbauelements erreicht werden. Im Vergleich zu bekannten Halbleiterbauelementen, bei denen ein Semiconductor device can be achieved. Compared to known semiconductor devices, in which a
Halbleiterchip mit einer LeuchtstoffSchicht in einem Semiconductor chip with a phosphor layer in one
Silikonverguss angeordnet ist, tritt beim hier beschriebenen Wellenlängenkonversionselement und beim hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement die bei Erhöhung der Auskopplung durch den Silikonverguss beobachtete Reduktion der Leuchtdichte nicht auf, da das Licht nicht in der Silicon Verguss is arranged, occurs in the wavelength conversion element described here and in the light-emitting semiconductor device described here, the reduction observed when increasing the coupling by the Silikonverguss the luminance is not on, because the light is not in the
Stromaufweitungsschicht neben den Halbleiterchip wandern kann . Current spreading layer can migrate next to the semiconductor chip.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Further advantages, advantageous embodiments and
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Further developments emerge from the following in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen Compound described with the figures
Ausführungsbeispielen . Exemplary embodiments.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Licht Figure 1 is a schematic representation of a light
emittierenden Halbleiterbauelements mit einem  emitting semiconductor device having a
Wellenlängenkonversionselement gemäß einem  Wavelength conversion element according to a
Ausführungsbeispiel ,  Embodiment,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Licht Figure 2 is a schematic representation of a light
emittierenden Halbleiterbauelements mit einem  emitting semiconductor device having a
Wellenlängenkonversionselement gemäß einem weiteren Wavelength conversion element according to another
Ausführungsbeispiel , Embodiment,
Figur 3 ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und FIG. 3 shows a light-emitting semiconductor component with a wavelength conversion element according to a further exemplary embodiment and FIG
Figur 4 ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel. FIG. 4 shows a light-emitting semiconductor component with a wavelength conversion element according to yet another exemplary embodiment.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzeln Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. In the exemplary embodiments and figures, identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but can individually elements, such as layers, components, components and areas may be exaggerated in size for ease of illustration and / or understanding.
In Figur 1 ist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 101 gezeigt, das ein Wellenlängenkonversionselement 11 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist. FIG. 1 shows a light-emitting semiconductor component 101 which has a wavelength conversion element 11 according to a first exemplary embodiment.
Das Wellenlängenkonversionselement 11 weist eine Schicht 1 aus einem Keramikmaterial auf, das einen keramischen The wavelength conversion element 11 has a layer 1 of a ceramic material which is a ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff aufweist. Die Schicht 1 aus dem Keramikmaterial mit dem keramischen Has wavelength conversion substance. The layer 1 of the ceramic material with the ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff kann insbesondere einen der oben im allgemeinen Teil genannten keramischen  Wavelength conversion substance may in particular be one of the above-mentioned in the general part ceramic
Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann die Schicht 1 aus dem Keramikmaterial weiteres keramisches Material zusammen mit dem keramischen  Have or be wavelength conversion materials. Furthermore, the layer 1 of the ceramic material further ceramic material together with the ceramic
Wellenlängenkonversionsstoff aufweisen . Have wavelength conversion substance.
Die Schicht 1 aus dem Keramikmaterial ist als Plättchen ausgebildet und weist eine erste Hauptoberfläche 10 auf, auf der eine transparente Schicht angeordnet ist. Die The layer 1 of the ceramic material is formed as a plate and has a first main surface 10, on which a transparent layer is arranged. The
transparente Schicht 2 weist einen geringeren Brechungsindex als die Schicht 1 aus dem Keramikmaterial auf. Insbesondere ist die transparente Schicht 2 im gezeigten transparent layer 2 has a lower refractive index than the layer 1 of the ceramic material. In particular, the transparent layer 2 is shown in FIG
Ausführungsbeispiel aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von etwa 225 nm. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die transparente Schicht 2 ein anderes Oxid, Nitrid oder Embodiment of silicon dioxide with a thickness of about 225 nm. Alternatively, it is also possible that the transparent layer 2, another oxide, nitride or
Oxinitrid mit einem Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial ist. Oxynitride having a refractive index which is smaller than the refractive index of the layer 1 of the ceramic material.
Beispielsweise kann die Schicht aus dem Keramikmaterial einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,8 aufweisen, während die transparente Schicht 2 einen Brechungsindex von kleiner als 1,8 aufweist . For example, the layer of the ceramic material may have a refractive index of greater than or equal to 1.8 while the transparent layer 2 has a refractive index of less than 1.8.
Insbesondere ist das Wellenlängenkonversionselement 11 mittels der Verbindungsschicht 5 auf einer In particular, the wavelength conversion element 11 is connected by means of the connection layer 5 on one
Lichtauskoppelfläche 30 des Licht emittierenden  Light output surface 30 of the light-emitting
Halbleiterchips 3 angeordnet. Das Semiconductor chips 3 arranged. The
Wellenlängenkonversionselement 11 weist dabei eine Größe beziehungsweise Abmessungen auf, die im Wesentlichen den Abmessungen der Lichtauskoppelfläche 30 des Halbleiterchips 3 entsprechen. Alternativ zu der Ausführung des  Wavelength conversion element 11 in this case has a size or dimensions which essentially correspond to the dimensions of the light outcoupling surface 30 of the semiconductor chip 3. Alternatively to the execution of the
Wellenlängenkonversionselements als Plättchen auf der Wavelength conversion element as a platelet on the
Lichtauskoppelfläche 30 kann das Lichtauskoppelfläche 30, the
Wellenlängenkonversionselement 11 auch in Form einer Kappe ausgebildet sein, die zusätzlich zur Lichtauskoppelfläche auch noch Seitenflächen des Halbleiterchips 3 überdecken kann .  Wavelength conversion element 11 may also be designed in the form of a cap, which may also cover side surfaces of the semiconductor chip 3 in addition to the light outcoupling surface.
Das Wellenlängenkonversionselement 11 ist mittels einer The wavelength conversion element 11 is by means of a
Verbindungsschicht 5 auf einem Halbleiterchip 3 angeordnet.Connection layer 5 is arranged on a semiconductor chip 3.
Die Verbindungsschicht 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Silikonklebstoff. The connecting layer 5 is in the illustrated embodiment of a silicone adhesive.
Der Licht emittierende Halbleiterchip 3 ist aus einem The light-emitting semiconductor chip 3 is made of a
arsenidischen, phosphidischen oder bevorzugt nitridischenarsenidic, phosphidic or, preferably, nitridic
Verbindungshalbleitermaterial und weist einen aktiven Bereich auf, der geeignet ist, im Betrieb Licht abzustrahlen. Compound semiconductor material and has an active region which is suitable to emit light during operation.
Beispielsweise kann der Halbleiterchip 3 dazu ausgebildet sein, im Betrieb blaues Licht abzustrahlen, während der keramische Wellenlängenkonversionsstoff des For example, the semiconductor chip 3 may be designed to emit blue light during operation, while the ceramic wavelength conversion substance of the
Wellenlängenkonversionselements 11 dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des blauen Lichts in gelbes und/oder grünes und/oder rotes Licht umzuwandeln, so dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement 101 im Betrieb mischfarbiges Licht und besonders bevorzugt weißes Licht abstrahlen kann. Der Halbleiterchip 3 ist zusammen mit dem Wellenlängenkonversionselement 11 auf einem Träger 4 Wavelength conversion element 11 is adapted to convert at least a portion of the blue light into yellow and / or green and / or red light, so that the light In operation, emitting semiconductor device 101 may emit mixed-color light and particularly preferably white light during operation. The semiconductor chip 3 is mounted on a support 4 together with the wavelength conversion element 11
angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als arranged in the embodiment shown as
Keramikträger mit Leiterbahnen zum Anschluss des Ceramic carrier with conductor tracks for connecting the
Halbleiterchips 3 ausgebildet ist. Alternativ dazu kann der Träger auch gemäß einer anderen oben im allgemeinen Teil beschriebenen Ausführungsform ausgebildet sein. Semiconductor chip 3 is formed. Alternatively, the carrier may be formed according to another embodiment described above in the general part.
Im Vergleich zu keramischen Wellenlängenkonversionselementen ohne die hier beschriebene transparente Schicht 2 sowie auch im Vergleich zu Leuchtdioden, die ein Leuchtstoffplättchen auf einem Halbleiterchip unter einem Vergussmaterial In comparison to ceramic wavelength conversion elements without the transparent layer 2 described here, as well as in comparison to light-emitting diodes which comprise a phosphor chip on a semiconductor chip under a potting material
aufweisen, kann mittels des hier beschriebenen can be described by means of the here described
Wellenlängenkonversionselements mit der transparenten Schicht 2 auf der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial eine Erhöhung der Lichtauskopplung um bis zu 10 % erreicht werden, wodurch auch eine Reduktion der Bauteilerwärmung erreicht wird.  Wavelength conversion element with the transparent layer 2 on the layer 1 of the ceramic material, an increase of the light extraction by up to 10% can be achieved, whereby a reduction of the component heating is achieved.
In den Figuren 2 bis 4 sind Modifikationen des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels dargestellt. In the figures 2 to 4 modifications of the embodiment shown in Figure 1 are shown.
Das in Figur 2 gezeigte Licht emittierende The light-emitting device shown in FIG
Halbleiterbauelement 102 gemäß einem weiteren Semiconductor device 102 according to another
Ausführungsbeispiel weist ein Wellenlängenkonversionselement 12 auf der Lichtauskoppelfläche 30 des Halbleiterchips 3 auf, das zusätzlich zu der in Verbindung mit dem  Embodiment has a wavelength conversion element 12 on the light output surface 30 of the semiconductor chip 3, which in addition to that in conjunction with the
Ausführungsbeispiel der Figur 1 gezeigten transparenten Embodiment of Figure 1 shown transparent
Schicht 2 auf der ersten Hauptoberfläche 10 der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial auf der der ersten Hauptoberfläche 10 gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche 10' der Schicht 1 aus dem keramischen Material eine weitere transparente Schicht 6 aufweist. Die weitere transparente Schicht 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel wie die transparente Schicht 2 ausgeführt und besteht aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von etwa 225 nm. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die weitere transparente Schicht verschieden zur transparenten Schicht 2 ausgebildet ist und beispielsweise eine andere Dicke oder ein anderes Material aufweist. Layer 2 on the first main surface 10 of the layer 1 of the ceramic material on the first main surface 10 opposite the second main surface 10 'of the layer 1 of the ceramic material, a further transparent Layer 6 has. The further transparent layer 6 is designed in the embodiment shown as the transparent layer 2 and consists of silicon dioxide with a thickness of about 225 nm. Alternatively, it is also possible that the further transparent layer is formed differently to the transparent layer 2 and, for example, another Thickness or another material.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Bauelement 103 gezeigt, das im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen ein FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting component 103, which in comparison to the two previous exemplary embodiments
Wellenkonversionselement 13 aufweist, das eine transparente Schicht 2 aus einem Kunststoffmaterial , insbesondere einem Silikon aufweist.  Shaft conversion element 13 having a transparent layer 2 made of a plastic material, in particular a silicone.
Die transparente Schicht 2 aus dem Silikon wird vorgefertigt bereitgestellt und ist mittels einer KlebstoffSchicht 7, bevorzugt aus einem Silikonklebstoff, auf der ersten The transparent layer 2 of the silicone is provided prefabricated and is by means of an adhesive layer 7, preferably of a silicone adhesive, on the first
Hauptoberfläche 10 der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial aufgebracht. Insbesondere weist die transparente Schicht aus dem Kunststoffmaterial keinen Wellenlängenkonversionsstoff und keine Streupartikel beziehungsweise kein Diffusormaterial auf . In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 104 mit einem Main surface 10 of the layer 1 is applied from the ceramic material. In particular, the transparent layer of the plastic material has no wavelength conversion substance and no scattering particles or no diffuser material. FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting semiconductor component 104 having a
Wellenlängenkonversionselement 14 gezeigt, das auf der Wavelength conversion element 14 shown on the
Schicht 1 aus dem Keramikmaterial eine transparente Schicht 2 aufweist, die eine der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial abgewandte Oberfläche 20 aufweist, die linsenförmig Layer 1 of the ceramic material has a transparent layer 2, which has a layer 1 facing away from the ceramic material surface 20, the lens-shaped
ausgebildet ist. Insbesondere ist im gezeigten is trained. In particular, is shown in the
Ausführungsbeispiel die transparente Schicht 2 durch Embodiment, the transparent layer 2 by
Auftropfen eines Silikontropfens ausgebildet. Alternativ dazu ist es auch möglich, die transparente Schicht 2 linsenförmig beispielsweise aus einem Silikon vorzuformen und anschließend wie in Figur 3 gezeigt mittels einer Dripping of a silicone droplet formed. Alternatively, it is also possible to preform the transparent layer 2 lens-shaped example of a silicone and then as shown in Figure 3 by means of a
KlebstoffSchicht 7 auf der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial aufzubringen . Apply adhesive layer 7 on the layer 1 of the ceramic material.
Durch die linsenförmig ausgebildete Oberfläche 20 kann die transparente Schicht 2 und damit das By the lens-shaped surface 20, the transparent layer 2 and thus the
Wellenlängenkonversionselement 14 eine zusätzliche Wavelength conversion element 14 an additional
Linsenwirkung haben, durch die die Abstrahlcharakteristik des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 104 beeinflusst werden kann. Die hier gezeigten Wellenlängenkonversionselemente 11, 12, 13, 14 können jeweils vor dem Aufbringen auf den  Have lens effect by which the radiation characteristic of the light-emitting semiconductor device 104 can be influenced. The wavelength conversion elements 11, 12, 13, 14 shown here can each before being applied to the
Halbleiterchip 3 vorgefertigt sein und als jeweils Ganzes auf den Halbleiterchip 3 aufgebracht werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, die transparente Schicht 2 erst nach dem Anordnen der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial auf dem Semiconductor chip 3 be prefabricated and applied as a whole on the semiconductor chip 3. Alternatively, it is also possible, the transparent layer 2 only after arranging the layer 1 of the ceramic material on the
Halbleiterchip 3 auf der Schicht 1 aus dem Keramikmaterial aufzubringen .  Apply semiconductor chip 3 on the layer 1 of the ceramic material.
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 The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly incorporated in the claims
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Claims or embodiments is given.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wellenlängenkonversionselement (11, 12, 13, 14) mit 1. wavelength conversion element (11, 12, 13, 14) with
einer Schicht (1) aus einem Keramikmaterial, das einen keramischen Wellenlängenkonversionsstoff aufweist, und mit einer auf zumindest einer ersten Hauptoberfläche (10) der Schicht (1) aus dem Keramikmaterial  a layer (1) of a ceramic material comprising a ceramic wavelength conversion material and having on at least a first main surface (10) of the layer (1) of the ceramic material
angeordneten transparenten Schicht (2), die einen geringeren Brechungsindex als die Schicht (1) aus dem Keramikmaterial aufweist.  arranged transparent layer (2) having a lower refractive index than the layer (1) of the ceramic material.
2. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei die transparente Schicht (2) ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweist. 2. wavelength conversion element according to claim 1, wherein the transparent layer (2) comprises an oxide, nitride or oxynitride.
3. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 2, wobei die transparente Schicht (2) Siliziumdioxid aufweist. 3. wavelength conversion element according to claim 2, wherein the transparent layer (2) comprises silicon dioxide.
4. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 3, wobei die transparente Schicht (2) aus Siliziumdioxid ist. 4. wavelength conversion element according to claim 3, wherein the transparent layer (2) is made of silicon dioxide.
5. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 3 oder 4, wobei die transparente Schicht (2) eine Dicke von 225 nm aufweist . 5. wavelength conversion element according to claim 3 or 4, wherein the transparent layer (2) has a thickness of 225 nm.
6. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 1, wobei die transparente Schicht (2) ein Kunststoffmaterial aufweist . 6. wavelength conversion element according to claim 1, wherein the transparent layer (2) comprises a plastic material.
Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 6, wobei die transparente Schicht (2) ein Silikon aufweist. A wavelength conversion element according to claim 6, wherein the transparent layer (2) comprises a silicone.
8. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 6 oder 7, wobei die transparente Schicht (2) eine der Schicht (1) mit dem Keramikmaterial abgewandte Oberfläche (20) aufweist, die linsenförmig ausgebildet ist. 8. wavelength conversion element according to claim 6 or 7, wherein the transparent layer (2) one of the layer (1) facing away from the ceramic material surface (20), which is formed lens-shaped.
9. Wellenlängenkonversionselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die transparente Schicht (2) mittels einer KlebstoffSchicht (7) auf der Schicht (1) aus dem Keramikmaterial angeordnet ist. 9. wavelength conversion element according to one of claims 6 to 8, wherein the transparent layer (2) by means of an adhesive layer (7) on the layer (1) of the ceramic material is arranged.
10. Wellenlängenkonversionselement nach Anspruch 9, wobei die KlebstoffSchicht (7) einen Silikonklebstoff 10. wavelength conversion element according to claim 9, wherein the adhesive layer (7) is a silicone adhesive
aufweist .  having .
11. Wellenlängenkonversionselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf einer der ersten Hauptoberfläche (10) gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche (10') der Schicht (1) aus dem keramischen Material eine weitere transparente Schicht (6) aufgebracht ist. 11. Wavelength conversion element according to one of the preceding claims, wherein on one of the first main surface (10) opposite the second main surface (10 ') of the layer (1) of the ceramic material, a further transparent layer (6) is applied.
12. Licht emittierendes Halbleiterbauelement (101, 102, 103, 104) mit einem Licht emittierenden Halbleiterchip (3) mit einer Lichtauskoppelfläche (30), auf der mittels einer Verbindungsschicht (5) das 12. Light-emitting semiconductor component (101, 102, 103, 104) having a light-emitting semiconductor chip (3) with a light output surface (30) on which by means of a connecting layer (5) the
Wellenlängenkonversionselement (11, 12, 13, 14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einer der transparenten Schicht (2) entgegengesetzten Seite angeordnet ist.  Wavelength conversion element (11, 12, 13, 14) according to one of claims 1 to 11 with a transparent layer (2) opposite side is arranged.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, wobei die 13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the
Verbindungsschicht (5) einen Silikonklebstoff aufweist.  Connecting layer (5) has a silicone adhesive.
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