WO2013045398A1 - Optoelektronisches bauelement umfassend eine haftschicht, verfahren zur herstellung einer haftschicht in einem optoelektronischen bauelement und verwendung eines klebstoffes zur bildung von haftschichten in optoelektronischen bauelementen - Google Patents

Optoelektronisches bauelement umfassend eine haftschicht, verfahren zur herstellung einer haftschicht in einem optoelektronischen bauelement und verwendung eines klebstoffes zur bildung von haftschichten in optoelektronischen bauelementen Download PDF

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Definitions

  • Optoelectronic component comprising an adhesive layer, method for producing an adhesive layer in one
  • the invention relates to an optoelectronic component comprising an adhesive layer between two elements
  • LEDs light-emitting diodes
  • adhesive layers are often glued together by adhesive layers. Too low adhesion of the elements to be bonded often leads to premature delamination of the bonded elements.
  • Conventional adhesive layers are often susceptible to yellowing, can only be used at limited operating temperatures and can often only with considerable technical effort
  • the object of at least one embodiment of the present invention is therefore to provide an optoelectronic component with an adhesive layer which has improved properties.
  • Tasks of further embodiments are the Providing a method for producing a
  • An optoelectronic component is specified. This comprises at least one active semiconductor layer sequence, at least one first and one second element and at least one adhesion layer which is between at least one first
  • Element and at least one second element is arranged, wherein the first element is selected from the active
  • the adhesive layer is made of an adhesive comprising at least a first bi- or multi-functional epoxy resin, a
  • Accelerator and a bonding agent comprises. It is also possible that the adhesive comprises a mixture of a plurality of first bi- or polyfunctional epoxy resins.
  • the adhesive may be an aliphatic or
  • an adhesive layer made of this adhesive allows good bonding of first and second elements in optoelectronic devices. Due to the good bonding of the first and the second element, premature delamination of the elements is prevented and thus the service life of the optoelectronic component can be extended.
  • the adhesive layer can be applied over the entire surface, structured or selectively between the first and the second element.
  • the adhesive layer may, for example, be arranged between a potting and an optical element and / or between a carrier and a substrate and / or between two carriers and / or between an active semiconductor layer sequence and a substrate and / or between a carrier and an optical element.
  • An adhesive layer can thus be arranged on the support of an optoelectronic component, on which in turn an active semiconductor layer sequence comprising a substrate is arranged, the substrate and the support being adhesively bonded together by the adhesion layer.
  • Semiconductor layer sequence is arranged with the outer surface directly on the substrate.
  • the optoelectronic component comprises a housing which has a recess in the middle, which is filled with a potting. On the potting may be applied an adhesive layer over which an optical element is arranged. The optical element and the potting are glued together by the adhesive layer. It is also possible for an adhesive layer to be arranged between an active semiconductor layer sequence and a substrate and to glue these together.
  • the substrate may in this case be part of a further active semiconductor layer sequence.
  • the first and the second and also further active semiconductor layer sequences comprising a substrate are adhesively bonded together by the adhesive layer.
  • the active semiconductor layer sequences are each with the outer surface directly on the substrate
  • the adhesive layer is arranged between two carriers.
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “above” another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element.
  • the one layer or the one element is arranged indirectly on or above the other layer or the other element.
  • the optoelectronic component may be any optical component or between the one and at least one of the two other elements.
  • the optoelectronic component may be
  • Luminescent diodes, photodiodes, transistors, arrays / modules and optical coupler act.
  • the optoelectronic component may be SMD (surface mounted device) -compatible electronic and opto-electronic
  • the active semiconductor layer sequence can be used as
  • semiconductor chip with an epitaxial layer sequence so be designed as epitaxially grown semiconductor layer sequence.
  • the active semiconductor layer sequence is the active semiconductor layer sequence
  • Semiconductor layer sequences fall in particular those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence usually has a layer sequence of different
  • Semiconductor layer sequences comprising at least one InGaAlN-based active layer can be used, for example prefers electromagnetic radiation in one
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also be based on InGaAlP, that is, the semiconductor layer sequence may be different
  • Single layers may have, of which at least one
  • semiconductor layer sequences or semiconductor chips having at least one active layer based on InGaAlP may emit electromagnetic radiation having one or more spectral components in a green to red wavelength range.
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip can also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems.
  • an active layer comprising an AlGaAs-based material may be capable of emitting electromagnetic radiation having one or more spectral components in a red to infrared
  • Wavelength range to emit
  • the active semiconductor layer sequence can contain, in addition to the active layer, further functional layers and functional layers
  • Areas include, such as p- or n-doped
  • Charge carrier transport layers ie electron or
  • Barrier layers planarization layers, buffer layers, Protective layers and / or electrodes and combinations thereof. Furthermore, for example, on a the
  • Semiconductor layer sequence may be applied one or more mirror layers.
  • the structures described here concerning the active layer or the further functional layers and regions are the person skilled in the art in particular
  • the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may have edge lengths of less than 200 ym.
  • the optoelectronic component there is a direct contact of the adhesive layer with the first element and / or the second element.
  • Direct contact means that no layers or elements are arranged between the adhesive layer and the first element and / or the second element. Due to the direct contact high adhesion can be achieved on van der
  • Waals interactions of the adhesive contained in the adhesive layer may be based on the first and / or second element. Also possible are chemical bonds or
  • the at least one first di- or polyfunctional epoxy resin may be selected from a group which
  • Embodiment are as di- or polyfunctional epoxy resins diglycidyl ether of bisphenol-A, diglycidyl ether of bisphenol F, di- or polyfunctional phenol
  • Multi-functional epoxy resins are generally more viscous and more colored than doubly functional epoxy resins.
  • polyfunctional epoxy resins can have a higher
  • the accelerator primarily triggers the chemical crosslinking of the adhesive and supports the chemical reaction in the curing process.
  • the chemical crosslinking proceeds
  • Accelerator may comprise a cationic photoinitiator, especially a UV cationic photoinitiator.
  • cationic photoinitiators are alkylated and aromatic sulfonium and iodonium salts.
  • As anions in the salts for example, find AsF6 ⁇ , PF6 ⁇ , SbF6 ⁇ and BF 4 ⁇ application. According to one embodiment, as
  • Accelerator uses an aromatic sulfonium salt.
  • the accelerator can be used as a solid or dissolved.
  • a suitable solvent is, for example
  • the accelerator may comprise at least one triarylsulfonium hexafluoroantimonate salt. It is also possible that the accelerator
  • the accelerator can be UVI6976 from Unicure. Unicure UVI6976 is a mixture of
  • the coupling agent may be selected from a group comprising organofunctional silanes.
  • Organofunctional silanes can be, for example, trialkoxysilane compounds such as ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane or ⁇ -
  • Glycidoxypropyltriethoxysilane include.
  • the alkyl radicals may contain no basic functional groups such as amines. Preference is given to alkyl radicals which are not basic.
  • the alkyl radicals may have OH, epoxide or acrylate functions. So can the
  • shelf life of the adhesive can be increased and a good adhesive crosslinking can be ensured.
  • Organofunctional silanes may be substituted with glycidyl ethers such as trimethoxypropyl glycidyl ether.
  • an aliphatic or cycloaliphatic alcohol when included in the adhesive, it may be selected from the group consisting of ethanol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, tricyclodecanedimethanol, cyclohexanedimethanol, 2-ethyl-2 (hydroxymethyl) -1,3-propanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyether polyols, dipropoylene glycol,
  • the alcohol can be any organic compound.
  • the alcohol can be any organic compound.
  • Tricyclodecanedimethanol Tricyclodecanedimethanol.
  • the rheological, mechanical and thermomechanical properties as well as the wetting and leveling behavior of the adhesive on the first element can be determined by adding the aliphatic or
  • thermomechanical can be adapted to the application form and desired size of the adhesive drops.
  • an adhesive layer with desired target glass transition temperature To get (Tg) This guarantees safe operation of the device under the occurring thermomechanical
  • the Tg of the adhesive layer is in a range of 100 ° C to 180 ° C, preferably in a range of 130 ° C to 160 ° C and
  • the adhesive layer contains structural elements of the components contained in the adhesive.
  • the crosslinking of the adhesive takes place by chemical reactions in the adhesive
  • the composition of the adhesive layer is chosen so that they are not or only slightly yellowed and clouded by temperature, humidity and radiation exposure to which they may be exposed in an optoelectronic device and not or hardly changed in their mechanical properties. This also ensures that the luminous efficacy is not or less reduced and the emission characteristics of the optoelectronic component is not or only slightly changed when the adhesive layer is in the beam path of the emitted radiation, for example, an LED.
  • the mechanical strength of the adhesive layer can be at least largely maintained despite these pressures.
  • the adhesive and adhesive layer containing the adhesive are sufficient
  • the adhesive layer has a shear strength of at least 2.0 MPa.
  • the shear strength is the
  • the shear strength is greater than 2 MPa, preferably greater than 10 MPa and more preferably greater than 20 MPa or 30 MPa. The bigger the shear strength
  • the adhesion layer is transparent to radiation emitted by the active semiconductor layer sequence.
  • transparent is meant herein that a material, a layer or an element for the entire visible electromagnetic spectrum or a sub-spectrum thereof is at least partially permeable.
  • the radiation emitted by the active semiconductor layer sequence may, for example, be in the visible range of the electromagnetic spectrum.
  • the adhesive layer may be transparent and arranged in the beam path of the radiation emitted by the active semiconductor layer sequence.
  • the adhesion layer has a refractive index n D at 23.degree. C. of 1.48 to 1.58 in order to ensure good light extraction through the adhesion layer. Such refractive index may be one
  • refractive index can be adjusted via the composition and constituents of the adhesive.
  • the adhesive layer may be any suitable material.
  • Increase refractive index for example, up to 1.58.
  • the adhesive layer may be any suitable material.
  • Layer thicknesses of at most 50 ym, preferably from 1 ym to 20 ym and more preferably from 1 ym to 10 ym.
  • Low layer thicknesses reduce the risk of aging due to yellowing during operation of the optoelectronic component.
  • At least one of the first and second elements contains sapphire. It is also possible that the first and second elements contain sapphire. At least the element containing sapphire may be transparent. Preferably, the optical transmission of light having a wavelength of 300 nm to 1100 nm, depending on the layer thickness of the transparent formed element, between 80% and 100%, preferably between 85% and 100% and particularly preferably between 90% and 100%.
  • the element (s) that contain sapphire can thus be in the beam path of a
  • Sapphire is understood as meaning the composition Al 2 O 3 , in particular the ⁇ -modification, which is the following
  • sapphire has a thermal conductivity of 23 W / mK at 23 ° C.
  • Optoelectronic components derive the resulting heat during operation of the device. Emerging thermal gradients can lead to premature aging of the optoelectronic device. Thus, the life of the
  • the optical element is a group
  • the optical elements can be designed to be transparent, for example if they are located in the beam path of the radiation emitted by the semiconductor layer sequence and the radiation is coupled out of the component via the optical elements.
  • the optical elements may comprise a material selected from glass, crystals, quartz, sapphire and / or plastics.
  • the optical element comprises a sapphire material. Sapphire gives the optical elements a high hardness and scratch resistance.
  • optical elements may be formed planar, concave or convex and may have a defined roughness and waviness.
  • Sawtooth structures and elements that include multiple sub-elements, such as layers there are, for example, structures of the optical element comprising a plurality
  • the optical elements may have a planar surface on the adhesive layer
  • Optical elements can be the outermost element of a
  • Optoelectronic device and thus have an interface with the surrounding the device atmosphere. Therefore, they should be stable to external mechanical influences while protecting the underlying layers and elements of the optoelectronic device. This can be done, for example, by the above
  • the material of the carrier is selected from a group consisting of sapphire, quartz, glass, metal, ceramic,
  • Semiconductor materials may include Si, SiC, Ge and GaN.
  • the carrier may be part of the active
  • the carrier contains sapphire.
  • the carrier may be formed transparent when it is in the beam path of the emitted radiation, for example, an LED.
  • the material of the substrate is selected from a group comprising sapphire or glass.
  • the glass may be a quartz glass. Due to the low coefficient of thermal expansion of approximately 0.5 ppm / K, a stable thermo-mechanical adaptation can take place.
  • the substrate includes sapphire.
  • the substrate may be designed to be transparent if it is located in the beam path of the emitted radiation, for example an LED.
  • the substrate can be part of an active
  • the substrate which is the second element in the device, can be thinned to set the desired thickness.
  • this step may be performed when the substrate is formed of sapphire.
  • the layer thicknesses of the substrate are for example between 0.1 and 1.0 nm.
  • the active semiconductor layer sequence can be bonded directly after the thinning process of the substrate by means of the adhesive layer with the first element, for example a support, whereby a good adhesion between the support and substrate and an exact fixation of the two elements is ensured together.
  • the substrate contains sapphire.
  • Active semiconductor layers comprising a substrate containing sapphire may have higher luminous efficiencies and result in brighter LEDs.
  • the substrate is first optically polished after the thinning process, before it is adhesively bonded to the first element by means of an adhesive layer.
  • the material of the potting is selected from a group comprising sapphire, quartz, glass, and polymers.
  • Polymers may be, for example, epoxy resins or silicones.
  • the potting may be formed transparent when it is in the beam path of the emitted radiation, for example an LED.
  • the potting comprises a conversion material or particles of a conversion material. It is possible that the conversion material is a phosphor.
  • the conversion material is a phosphor.
  • the Lumineszenzkonversionstik is preferably in the beam path of the emitted radiation of an active
  • the luminescence conversion layer converts the electromagnetic radiation emitted by the active semiconductor layer sequence partially or completely into radiation having a different wavelength. With partial conversion, the
  • emitted radiation of the device is composed of the emitted radiation of the active semiconductor layer sequence and the converted radiation.
  • Component can thus emit, for example, mixed-color, in particular white light.
  • the active portion in a preferred embodiment, the active
  • Lumineszenzkonversions Faculty spatially separated. This means that at least one layer or an element is located between the active semiconductor layer sequence and the luminescence conversion layer and the active one
  • Lumineszenzkonversionstik in particular are not in direct contact with each other. Thus, it can largely be ensured that the heat generated by the active semiconductor layer sequence lasts a little on the
  • Luminescence conversion layer transmits or no heat gradients are in the luminescence conversion, which lead to inhomogeneously decoupled light in LEDs. According to one embodiment, the
  • Luminescence conversion layer disposed on the support.
  • the luminescence conversion layer is on the side of the side facing away from the active semiconductor layer sequence Carrier arranged.
  • the active semiconductor layer sequence Carrier arranged.
  • the carrier sapphire included. It is also possible for the luminescence conversion layer to be arranged between the carrier and the optical element.
  • the optical element is arranged on the carrier according to this embodiment.
  • the optical element is preferably arranged on the side of the carrier facing away from the active semiconductor layer sequence.
  • Luminescence conversion layer and the optical element are thus preferably no thermal gradients, which can ensure a homogeneous radiation characteristic.
  • the luminescence conversion layer is arranged between two optical elements.
  • optical element may be, for example, a filter and a lens that are transparent and
  • the method comprises the method steps:
  • an adhesive layer can thus be formed between the first and second elements.
  • the adhesive layer produced shows little or no
  • Component be prepared according to the above statements.
  • the method is suitable for the production of LEDs in an economical and efficient mass production.
  • an adhesive may be selected which is the one with respect to the adhesive layer of the optoelectronic
  • Component disclosed adhesive corresponds.
  • the adhesive can be applied in step B) point, line or sheet.
  • the adhesive can be applied in process step B) by means of a dispenser, for example by means of a needle dispenser.
  • the adhesive in process step B) may be by a jet, spray, or spin coat process, or a stamping technique or screen printing
  • the viscosity of the adhesive may be based on the technology of process step B), the flow properties of the process Adhesive to the first element and adapted to the desired thickness of the adhesive layer.
  • the viscosity of the adhesive may be a maximum of 6000 mPas at 25 ° C.
  • the viscosity of the adhesive may be a maximum of 1000 mPas at 25 ° C.
  • the viscosity of the adhesive may be a maximum of 40,000 mPas at 25 ° C.
  • Process step D) the process steps:
  • step D2) thermal curing.
  • the method step D2) can be followed directly or with a time delay to the method step D1).
  • the adhesive can be partially cured, in process step D2), the partial curing can be at least largely completed.
  • the adhesive strength of the cured adhesive can be further enhanced by the additional thermal curing step
  • Partial precure may allow thermal curing to be carried out at lower temperatures and / or with less time than conventional thermal curing processes.
  • the curing of the adhesive in process step D) takes place by exposure to a radiation source.
  • the adhesive can be cured only by means of a radiation source or with a
  • Radiation source precured, so only partially cured, and then cured thermally.
  • hardening with one with a radiation source are no fixing aids or
  • the radiation source may be electromagnetic radiation having wavelengths below 500 nm (hereinafter referred to as light source) or
  • UV radiation source emit.
  • G emitters are used.
  • the exposure is carried out with a UV radiation source or a light source for a maximum of 120 seconds.
  • a UV radiation source or a light source for a maximum of 120 seconds.
  • Exposure takes place for 10 s, 20 s, 30 s or 60 s. For example, the exposure takes place for 60 s at a
  • Irradiation power of 60 to 100 mW / cm 2 a sufficient hardening of the adhesive can already be achieved by the long process time.
  • a thermal curing at an exposure for 60 seconds at an irradiation power of 60 to 100 mW / cm 2 may not be necessary.
  • the UV radiation source or light source may be a surface radiator.
  • the area performance of these radiators can be in use at 40 to 500 mW / cm 2 .
  • the exposure is carried out with a UV radiation source or a light source for 20 seconds and a radiation power of about 3000 mW / cm ⁇ .
  • a sufficient hardening of the adhesive can already be achieved by the long process time.
  • the radiation source may be a spotlight.
  • the adhesive can be a 1-component adhesives.
  • 1-component adhesives cure by changing the
  • 1-component adhesives can be stored for certain periods of time without curing.
  • such adhesives may be at least six
  • Months at room temperature and at least 12 months at about 5 ° C are stored.
  • the adhesive may be a UV or light curing adhesive.
  • UV- or light-curing adhesives is the
  • UV- or light-curing adhesives can be cured within a very short process time, resulting in the required high throughput in the
  • Mass production can be provided.
  • the adhesive may be a cationic curing adhesive.
  • Cationic curing adhesives can be used after a
  • the thermal curing according to process step D2) can at
  • UV- or light-curing adhesives change into a gel phase in a rapid light or UV-initiated process that already allows pre-fixation.
  • UV- or light-curing adhesives will be a fast and accurate
  • prefixed elements can then be made directly after the UV or light pre-cure or with a time delay.
  • the thermal curing can be done without additional
  • the rapid curing or hardening of the UV- or light-curing adhesive has the further advantage that it can be carried out at any temperature which may be selected with regard to the later operating temperature of the optoelectronic component. There are selected temperatures for curing or curing, which are below the operating temperature. In particular, temperatures below the
  • Adhesive carried out at the lowest possible temperatures, especially at temperatures up to 60 ° C.
  • Stress-reduced bonding is also characterized by increased stability and can be in produce reproducible manner.
  • a stress-reduced bonding is also characterized by increased stability and can be in produce reproducible manner.
  • Process step D) minimized.
  • the exposure of the adhesive may take place through the first or second element.
  • the exposure can take place through a substrate, which is formed, for example, from sapphire, glass or plastic, of a semiconductor layer sequence on the adhesive, with which the adhesive layer is formed. If the first and the second element are transparent, the exposure can take place through both elements. By bonding a transparent first and / or second element, high adhesive strengths of the adhesive layer are achieved
  • the method is particularly well suited for bonding two elements if at least one element thereof contains sapphire. At least the element containing sapphire may be transparent. The exposure of the adhesive may then be effected at least by the transparent element, the
  • Sapphire contains, take place. After the adhesive has cured, the bonding of the first and second elements, if at least one element contains sapphire, is particularly good due to the adhesive layer. Shear strengths over 38 N / mm 2 can be achieved.
  • the technical complexity of the process can be kept low if the substrate of an active
  • Semiconductor layer sequence contains sapphire, since this can be glued without prior cleaning or polishing with a first element. It is also possible that the first or second element is a sapphire frame. Sapphire frames can be active with the above ones
  • the adhesive may be applied to the sapphire frame and / or the active semiconductor layer sequence, the substrate, the potting or the carrier.
  • the application of the adhesive takes place only on the active semiconductor layer sequence, the substrate, the potting or the carrier.
  • an adhesive comprising at least a first bi- or multi-functional epoxy resin, an accelerator and a coupling agent to form adhesive layers between elements in
  • the adhesive may also be an aliphatic or
  • the adhesive may be used in the method according to at least one of the above-mentioned embodiments. Furthermore, the adhesive layer of the optoelectronic component according to at least one of the above
  • Embodiments may be made by the above and the following embodiments of the use of the adhesive.
  • Adhesive for forming adhesive layers between elements in optoelectronic devices contains at least one sapphire element.
  • a first and / or a second element, between which an adhesive layer is formed Saphir contains, the bonding of the two elements by the adhesive layer is particularly good. Due to the good adhesion, early delamination of the elements is prevented and thus the lifetime of the element can be prevented
  • Optoelectronic device can be extended. Shear strengths over 38 N / mm 2 can be achieved.
  • the high bond strength of sapphire-containing elements is due, inter alia, to van der Waals interactions between the adhesive layer and the element containing sapphire. Hydrogen bonding between functional groups of the adhesive layer and the OH groups of sapphire elements may also contribute to high bond strength.
  • the first di- or polyfunctional epoxy resin may be selected from the group consisting of hydrogenated or unhydrogenated aromatic diglycidyl ethers, diglycidyl esters, glycidyl ethers, epoxidized olefins and cycloaliphatic epoxy resins
  • Bisphenol-A diglycidyl ether of bisphenol-F, di- or polyfunctional phenol novolac epoxy resins and / or 3,4-epoxycyclohexyl-methyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate
  • Multifunctional epoxy resins are usually more viscous and more colored than
  • the first bi- or multi-functional epoxy resin has a high purity.
  • the purity can be between 90% and 100%, preferably between 95% and 100%, and more preferably between 97% and 100%.
  • only a small proportion of oligomers may be present in the epoxy resin.
  • the epoxy resin can
  • the epoxy resin may have a low intrinsic color and thus be transparent.
  • the intrinsic color is, for example, at an APHA value (DIN EN ISO 6271-2) of a maximum of 75.
  • the intrinsic color is, for example, at an APHA value of less than 50.
  • the accelerator primarily triggers the chemical crosslinking of the adhesive and supports the chemical reaction in the curing process. The chemical crosslinking proceeds
  • Accelerator may comprise a cationic photoinitiator, especially a UV cationic photoinitiator.
  • cationic photoinitiators are alkylated and aromatic sulfonium and iodonium salts.
  • As anions in the salts for example, find AsF6 ⁇ , PF6 ⁇ , SbF6 ⁇ and BF 4 ⁇ application. According to one embodiment, as
  • Accelerator uses an aromatic sulfonium salt.
  • the accelerator can be used as a solid or dissolved.
  • a suitable solvent is, for example
  • the accelerator may comprise at least one triarylsulfonium hexafluoroantimonate salt. It is also possible that the accelerator
  • the accelerator can be UVI6976 from Unicure.
  • Unicure UVI6976 is a mixture of Triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts containing diphenyl (4-phenylthiophenyl) sulfonium hexafluoroantimonate.
  • the coupling agent may be selected from a group comprising organofunctional silanes.
  • Organofunctional silanes can be, for example, trialkoxysilane compounds such as ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane or ⁇ -
  • Glycidoxypropyltriethoxysilane include.
  • the alkyl radicals may contain no basic functional groups such as amines. Preference is given to alkyl radicals which are not basic.
  • shelf life of the adhesive can be increased and a good adhesive crosslinking can be ensured.
  • Organofunctional silanes may be substituted with glycidyl ethers such as trimethoxypropyl glycidyl ether.
  • an aliphatic or cycloaliphatic alcohol when present in the adhesive, it may be selected from the group consisting of ethanol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, tricyclodecanedimethanol, cyclohexanedimethanol, 2-ethyl -2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyether polyols, dipropoylene glycol,
  • the alcohol can be any organic compound.
  • the alcohol can be any organic compound.
  • Tricyclodecanedimethanol Tricyclodecanedimethanol.
  • the rheological, mechanical and thermomechanical properties as well as the wetting and leveling behavior of the adhesive on the first element can be determined by adding the aliphatic or
  • thermomechanical can be adapted to the application form and desired size of the adhesive drops.
  • Tg target glass transition temperature
  • the Tg of the adhesive layer is in a range of 100 ° C to 180 ° C, preferably in a range of 130 ° C to 160 ° C and
  • Adhesive for forming adhesive layers between elements in optoelectronic devices the adhesive comprises:
  • the adhesive comprises 50 to 99% by weight of a mixture of a plurality of first bi- or polyfunctional epoxy resins.
  • the proportion of the accelerator is in particular between 0.3 and 2% by weight.
  • the shelf life of the adhesive can be increased.
  • the light output is thus not or very little reduced and the
  • Radiation example an LED is located.
  • the adhesive is a 1-component adhesive.
  • 1-component adhesives cure by changing environmental conditions.
  • Adhesives can be stored for certain periods of time without already curing.
  • the adhesive is
  • the adhesive is UV or light curable. The curing of the adhesive is through
  • the electromagnetic radiation may be visible light or UV light.
  • UV or photocurable adhesives can be cured within a short period of time.
  • the adhesive is a cationic curing adhesive.
  • Adhesives cure by cross-linking, which proceeds via a cationic mechanism and is initiated, for example, by UV light or by visible light ⁇ 500 nm.
  • the adhesive is transparent.
  • the adhesive layer formed from the adhesive layer is transparent and can in the beam path of the active
  • Semiconductor layer sequence emitted radiation can be arranged.
  • the adhesive comprises at least one further constituent selected from the group consisting of an aliphatic or aliphatic
  • cycloaliphatic alcohol a second difunctional or polyfunctional epoxy resin, a reactive diluent, a polyvinyl ether, a polyether polyol, a
  • Yellowing stabilizer a thixotropic agent, spacer, an optical brightener, a deaerator
  • the adhesive comprises as at least one further constituent an aliphatic or cycloaliphatic alcohol.
  • the second difunctional or polyfunctional epoxy resin may be selected from a group which is hydrogenated or
  • an epoxy resin as the second two or more functional epoxy resin, an epoxy resin as the second two or more functional epoxy resin as the second two or more functional epoxy resin.
  • the second bi- or more functional epoxy resin may include the commercially available epoxy resin EP-4005 from Asahi Denka. According to one embodiment, as a bifunctional or polyfunctional epoxy resins, diglycidyl ethers of the
  • the reactive diluent may comprise a third epoxy resin. It can affect the Tg and the viscosity.
  • Reactive diluent may be selected from a group comprising hydrogenated or unhydrogenated aromatic diglycidyl ethers and glycidyl ethers.
  • the reactive diluent according to one embodiment of o-cresyl glycidyl ether,
  • the Tg of the adhesive layer can be adjusted by the appropriate selection of the first and -if existing of the second and the third epoxy resin.
  • the reactive diluent comprises
  • the polyether polyol may be selected from a group comprising glycols and glycol monoalkyl ethers. According to one embodiment, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol and monoethyl ether of the compounds mentioned are selected as polyetherpolyol.
  • Antioxidants or UV absorbers can be any organic compound that can be used as UV absorbers.
  • Lactone compounds are used. According to one
  • Embodiment are the yellowing stabilizers selected from thioester-3-tert-butyl-4-hydroxyanisole and 5, 7-di-tert-butyl-3- (3, 4-dimethylphenyl) -3H-benzofuran-2- ⁇ .
  • Yellowing stabilizers are, for example, among the
  • fine thixotropic agents are used
  • Thixotropic agents are used to adjust the rheology and the
  • the spacers include inorganic materials, such as
  • the spacers can be spherical.
  • the spacers have a narrow particle size distribution, that is, a very narrow
  • the Spacerp preferably have a size of 1 to 20 ym, which can be selected depending on the desired layer thickness of the adhesive layer. According to one embodiment, spherical glass particles are used as spacers.
  • the optical brighteners include, for example, blue
  • the deaerators, wetting agents and flow control agents may include functional silicones, organic fluoro compounds, polyesters and polysiloxane copolymers, for example polyether-modified.
  • the wetting agents and leveling agents may contribute to the wetting ⁇ and flow behavior of the adhesive is set to the first element.
  • the use of the adhesive is specified, wherein the adhesive additionally comprises at least one further component with the following proportions, or combinations thereof, wherein the components are selected from:
  • Reactive diluent third epoxy resin: up to and including 20% by weight
  • Polyvinyl ether up to and including 20% by weight
  • Polyether polyol up to and including 20% by weight
  • Yellowing stabilizer up to and including 5% by weight
  • Thixotropic agent up to and including 10% by weight
  • Spacer up to and including 5% by weight
  • Deaerator up to and including 3% by weight, preferably below 1% by weight
  • Wetting agent up to and including 3% by weight, preferably below 1% by weight
  • Flow control agent up to and including 3 wt .-%, preferably less than 1 wt .-%.
  • the adhesive comprises as at least one further constituent an aliphatic or
  • FIG. 1 to 8 show schematic side views
  • Figure 9 shows the shear strength of adhesive layers seen as two elements
  • Figure 10 shows the shear strength of adhesive layers seen as two elements
  • Figure 11 shows the shear strength of adhesive layers seen as two elements.
  • Figure 12 shows the shear strength of adhesive layers sandwiched between two elements
  • FIG. 13 shows the UV emission spectrum of a Blue Point 4
  • FIG. 14 shows the ratio of the radiation power of a
  • FIG. 15 shows the optical transmission of a
  • FIG. 1 to 8 show schematic side views
  • compositions, adhesive layers can be used according to the above.
  • the optoelectronic component 1 shows a carrier 5 with a leadframe 8.
  • Semiconductor layer sequence 2 comprises a substrate 7, which preferably contains sapphire. Between the carrier 5 and the Substrate 7, an adhesive layer 3 is arranged.
  • the layer thickness of the adhesive layer 3 is for example 10 ym.
  • the adhesive layer is made of an adhesive which is at least a first two- or multi-functional
  • Epoxy resin, an accelerator and a coupling agent comprises.
  • the adhesive layers 3 of Figures 1 to 8 are designed according to one of the above embodiments.
  • the optoelectronic device Preferably, the optoelectronic
  • Device 1 to an LED, wherein the radiation is coupled either upwards over the semiconductor layer sequence 2, which is transparent in this case, and / or down via the adhesive layer 3 and the carrier 5, which are formed transparent in this case. If the radiation is coupled out upwards, a reflection layer can be arranged between the adhesion layer 3 and the carrier 5, in order to prevent the
  • Electrodes may be arranged on the support 5 (not shown here). Different layers of active
  • Semiconductor layer sequence 2 are then connected via lead wires to the electrodes.
  • the adhesive layer 3 is then directly between the carrier 5 and the substrate 7 of the active
  • the optoelectronic component 1 shows a carrier 5 with a leadframe 8 and a housing 9.
  • the housing 9 has in the center a recess in which the active semiconductor layer sequence 2 is arranged, which is electrically connected to the leadframe 8.
  • the recess is filled with a potting 4, for example, a
  • Polymer includes. On the potting 4 is an adhesive layer 3 with a thickness of for example 50 ym applied. Onto this adhesive layer 3 is applied an optical element 6, such as an optical lens as shown here.
  • the optical element 6 contains, for example, sapphire and is transparent.
  • the optoelectronic component 1 is an LED, wherein the
  • Semiconductor layer sequence 2 a transparent encapsulation 4, a transparent adhesive layer 3 and a transparent optical element 6 is coupled out.
  • Element 6 such as an optical lens
  • the optoelectronic component 1 is preferably an LED, with the radiation being coupled out downwards via the two adhesive layers 3, the carrier 5 and the optical element 6, which are made transparent in this case.
  • FIG. 4 shows a comparison with FIG.
  • Optoelectronic component 1 wherein a further
  • Adhesive layer 3 is applied between the carrier 5 and a further carrier 5.
  • the further adhesion layer 3 and the further carrier 5 are applied on the side of the carrier 5 facing away from the semiconductor layer sequence 2.
  • FIG. 5 shows that over the active semiconductor layer sequence 2, three further active ones
  • Semiconductor layer sequences 2 are arranged, wherein always a substrate 7 of an active semiconductor layer sequence 2 with a further active semiconductor layer sequence 2 are bonded together by means of an adhesive layer 3. It is also possible that only one, two or more like three more active
  • FIG. 6 shows, in comparison to FIG
  • Lumineszenzkonversions Mrs 10 is disposed on the carrier 5.
  • the luminescence conversion layer 10 is applied on the side of the carrier 5 facing away from the active semiconductor layer sequence 2.
  • the optoelectronic component 1 is an LED, wherein the
  • the carrier 5 and the luminescence conversion layer 10 Radiation down via the adhesive layer 3, the carrier 5 and the luminescence conversion layer 10 is coupled out.
  • the luminescence conversion layer 10 partially converts the electromagnetic radiation emitted by the active semiconductor layer sequence 2 into radiation having a different wavelength.
  • the emitted radiation of the component 1 is composed of the emitted radiation of the active semiconductor layer sequence 2 and of the converted radiation.
  • the optoelectronic component 1 can thus emit white light, for example.
  • FIG. 7 shows, in comparison with FIG. 3, that instead of a further adhesive layer 3, a luminescence conversion layer 10 is arranged between the carrier 5 and an optical element 6
  • luminescence conversion layer 10 and optical element 6, in this example, a lens on the are arranged from the semiconductor layer sequence 2 opposite side of the carrier.
  • FIG. 8 shows, in comparison to FIG
  • the optical element may be, for example, a lens which is divided into two, wherein the adhesive layer 3 is located between both parts of the lens.
  • FIGS. 9 to 11 show shear strengths of
  • Adhesive layers 3 which are arranged between two elements.
  • the shear strength S is always included on the y-axes
  • the tested combinations of elements is a sapphire substrate with a layer thickness of 560 ym and a surface area of 2 mm ⁇ 2 mm, an adhesion layer 3 with a
  • a support comprising polyphthalamide, glass and TiO 2 ,
  • Grivory XE3825 (combinations of elements with the reference numerals IA 2 , IB 2 , IIA 2 , IIB 2 , IIIA 2 , IIIB 2 , IVA 2 and IVB 2 , Figure 10) and
  • anodized aluminum (combinations of elements with the reference numbers IA 3 , IB 3 , IIA 3 , IIB 3 , IIIA 3 , IIIB 3 , IVA 3 and IVB 3 ,
  • FIG. 11 The glass / Grivory XE3825 / anodised aluminum supports were cleaned with isopropanol prior to application of the adhesive followed by 30 minutes at 80 ° C
  • Bisphenol A epoxy resin 83.9% by weight
  • Tricyclodecanedimethanol 10.0% by weight
  • Aliphatic C8-C10 glycidyl ether 5.0% by weight
  • Siloxane-containing deaerator 0.3% by weight
  • Triarylsulfonium hexafluoroantimonate (Unicure UVI 6976): 0.8% by weight
  • the adhesive is a UV-cationic curing adhesive and has a refractive index n D at 23 ° C of 1.56
  • Tricyclodecanedimethanol 12.0% by weight of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane 0.5% by weight
  • Triarylsulfonium hexafluoroantimonate (Unicure UVI 6976): 1.2% by weight
  • the adhesive is a UV-cationic curing adhesive and has a refractive index n D at 23 ° C of 14994, a viscosity at 25 ° C of 400 to 500 mPas, and a Tg of 160 ° C.
  • n D refractive index
  • Bisphenol A epoxy resin 88.9% by weight
  • Triarylsulfonium hexafluoroantimonate (Unicure UVI 6976): 0.7% by weight
  • the adhesive is a UV-cationic curing adhesive and has a refractive index n D at 23 ° C of 1.5752, a viscosity at 25 ° C of 18000 to 22000 mPas, and a Tg of 160 ° C.
  • n D refractive index
  • n D refractive index
  • n D viscosity
  • 25 ° C 18000 to 22000 mPas
  • Tg 160 ° C.
  • Bisphenol A epoxy resin 88.5% by weight of tricyclodecanedimethanol 10.0% by weight of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane 0.5% by weight
  • Siloxane-containing deaerator 0.2% by weight
  • Triarylsulfonium hexafluoroantimonate (Unicure UVI 6976): 0.8% by weight
  • the adhesive is a UV-cationic curing adhesive and has a refractive index n D at 23 ° C of 1.5680, a
  • the adhesive layers 3 of the combinations of elements labeled A were cured under UV irradiation for 60 seconds at a radiation power of 60 mW / cm 2 and the adhesive layers 3 of the combinations of elements identified by reference B, for example IBi under UV exposure for 60 seconds at 60 mW / cm 2 and then post-cured thermally at 150 ° C for 2 hours.
  • Embodiment tested It can be seen from FIGS. 9 to 11 that the adhesive layers 3, which were cured under the action of UV, already have high shear strengths of more than 2.5 N / mm 2 .
  • the already high shear strengths of the adhesive layers 3 can be increased in the combinations of elements by a thermal post-curing of the adhesive layer 3 again up to 39 N / mm 2 .
  • FIG. 12 shows shear strengths of adhesive layers 3 arranged between two elements. On the y-axis the shear strength S is plotted at room temperature in N / mm 2 and on the x-axis are the respectively tested
  • the combinations of elements have the following structure:
  • IIIA 4 and IIIB 4 glass, adhesive layer 3, quartz substrate 7;
  • IAi and II IBi glass, adhesive layer 3, sapphire substrate 7; - IIIA 5 and IIIB 5 : anodized aluminum, adhesive layer 3,
  • IIIA 3 and IIIB 3 anodised aluminum, adhesive layer 3,
  • IIIA 6 and IIIB 6 Grivory XE3825, adhesive layer 3,
  • IIIA 2 and IIIB 2 Grivory XE3825, adhesive layer 3,
  • the substrate 7 has a layer thickness of 560 ym.
  • the active semiconductor layer sequence 2 is arranged above an adhesion layer 3 with a layer thickness of 10 ⁇ m, which in turn is arranged on glass, Grivory XE3825 and anodized aluminum. There were 10 combinations of elements each
  • IIIA 4 were UV-irradiated for 10
  • Adhesive layers 3 have high shear strengths after the UV curing step from 6.8 N / mm 2 and these can be significantly increased by thermal curing. It has been found that the shear strength of the adhesive layer 3 is higher in connection with sapphire substrates than in
  • FIG. 13 shows the UV emission spectrum of a Blue Point 4 spotlight at 100% power
  • FIG. 14 shows the ratio of the radiant power of a Blue Point 4 spotlight to the distance of the
  • impinging point radiation is shown on the object to be irradiated.
  • the radiation power L is in W / cm 2
  • the diameter d of the impinging spot beam is in mm
  • the distance a to the object to be irradiated is plotted in mm. It can be seen, for example, that a spot beam at a distance of 25 mm from the spotlight emits a spot beam
  • FIG. 15 shows the transmission of a sapphire substrate having a thickness of 650 ym as a function of the wavelength. On the y axis the transmission T is in% and on the x axis the wavelength ⁇ is plotted in nm.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben, umfassend zumindest eine aktive Halbleiterschichtenfolge, zumindest ein erstes und ein zweites Element, und mindestens eine Haftschicht, die zwischen mindestens einem ersten Element und mindestens einem zweiten Element angeordnet ist, wobei die Haftschicht aus einem Klebstoff hergestellt ist, der zumindest ein erstes ein-, zwei- oder mehrfachfunktionelles Epoxidharz, einen Beschleuniger und einen Haftvermittler umfasst. Weiterhin werden ein Verfahren zur Herstellung der Haftschicht in einem optoelektronischen Bauelement und eine Verwendung des Klebstoffes zur Bildung von Haftschichten in optoelektronischen Bauelementen beschrieben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement umfassend eine Haftschicht, Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht in einem
optoelektronischen Bauelement und Verwendung eines
Klebstoffes zur Bildung von Haftschichten in
optoelektronischen Bauelementen
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement umfassend eine Haftschicht zwischen zwei Elementen, ein
Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht in einem
optoelektronischen Bauelement und eine Verwendung eines Klebstoffs zur Bildung von Haftschichten in
optoelektronischen Bauelementen.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 114 559.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Elemente in optoelektronischen Bauelementen, wie
beispielsweise in lichtemittierenden Dioden (LEDs) , sind häufig durch Haftschichten miteinander verklebt. Eine zu geringe Haftung der zu verklebenden Elemente führt oftmals zu einer frühzeitigen Delaminiation der verklebten Elemente. Herkömmliche Haftschichten sind häufig vergilbungsanfällig, sind nur bei limitierten Betriebstemperaturen einsetzbar und können häufig nur mit erheblichem technischem Aufwand
verarbeitet werden.
Aufgabe zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optoelektronisches Bauelement mit einer Haftschicht, die verbesserte Eigenschaften aufweist, bereitzustellen. Aufgaben weiterer Ausführungsformen sind die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer
Haftschicht mit verbesserten Eigenschaften sowie die
Bereitstellung einer Verwendung eines Klebstoffes zur Bildung von Haftschichten mit verbesserten Eigenschaften.
Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht in einem optoelektronischen Bauelement gemäß Anspruch 7 und durch die Verwendung eines Klebstoffes zur Bildung von Haftschichten in
optoelektronischen Bauelementen gemäß Anspruch 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Dieses umfasst zumindest eine aktive Halbleiterschichtenfolge, zumindest ein erstes und ein zweites Element und mindestens eine Haftschicht, die zwischen mindestens einem ersten
Element und mindestens einem zweiten Element angeordnet ist, wobei das erste Element ausgewählt ist aus der aktiven
Halbleiterschichtenfolge, einem Verguss und einem Träger und wobei das zweite Element ausgewählt ist aus einem Träger, einem optischen Element und einem Substrat. Die Haftschicht ist aus einem Klebstoff hergestellt, der zumindest ein erstes zwei- oder mehrfach funktionelles Epoxidharz, einen
Beschleuniger und einen Haftvermittler umfasst. Es ist auch möglich, dass der Klebstoff eine Mischung aus mehreren ersten zwei- oder mehrfach funktionellen Epoxidharzen umfasst.
Weiterhin kann der Klebstoff einen aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohol umfassen. Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, dass eine Haftschicht, die aus diesem Klebstoff hergestellt ist, eine gute Verklebung eines ersten und eines zweiten Elements in optoelektronischen Bauelementen ermöglicht. Durch die gute Verklebung des ersten und des zweiten Elements wird einer frühzeitigen Delamination der Elemente vorgebeugt und es kann somit die Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements verlängert werden.
Die Haftschicht kann vollflächig, strukturiert oder punktuell zwischen dem ersten und dem zweiten Element aufgebracht sein.
Die Haftschicht kann beispielsweise zwischen einem Verguss und einem optischen Element und/oder zwischen einem Träger und einem Substrat und/oder zwischen zwei Trägern und/oder zwischen einer aktiven Halbleiterschichtenfolge und einem Substrat und/oder zwischen einem Träger und einem optischen Element angeordnet sein.
Auf dem Träger eines optoelektronischen Bauelements kann somit eine Haftschicht angeordnet sein auf der wiederum eine aktive Halbleiterschichtenfolge umfassend ein Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat und der Träger durch die Haftschicht miteinander verklebt sind. Die aktive
Halbleiterschichtenfolge ist mit der Außenfläche direkt auf dem Substrat angeordnet.
Möglich ist auch, dass das optoelektronische Bauelement ein Gehäuse umfasst, das in der Mitte eine Ausnehmung aufweist, die mit einem Verguss ausgefüllt ist. Auf den Verguss kann eine Haftschicht aufgebracht sein, über der ein optisches Element angeordnet ist. Das optische Element und der Verguss werden durch die Haftschicht miteinander verklebt. Es ist auch möglich, dass eine Haftschicht zwischen einer aktiven Halbleiterschichtfolge und einem Substrat angeordnet ist und diese miteinander verklebt. Das Substrat kann hierbei Bestandteil einer weiteren aktiven Halbleiterschichtenfolge sein. Insbesondere ist es möglich dass die erste und die zweite und auch weitere aktive Halbleiterschichtenfolgen umfassend ein Substrat durch die Haftschicht miteinender verklebt sind. Die aktiven Halbleiterschichtenfolgen sind jeweils mit der Außenfläche direkt auf dem Substrat
angeordnet .
Es ist weiter möglich, dass die Haftschicht zwischen zwei Trägern angeordnet ist.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente
zwischen der einen und der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
Dass eine Schicht oder ein Element "zwischen" zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist, kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine
Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder
elektrischen Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zur einen der zwei anderen Schichten oder Elementen und in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt oder in
mittelbarem Kontakt zur anderen der zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten
beziehungsweise zwischen dem einen und zumindest einem der zwei anderen Element angeordnet sein. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich um
Lumineszenzdioden, Photodioden, -transistoren, -arrays/module und optische Koppler handeln. Insbesondere kann es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um SMD (surface mounted device) -fähige elektronische und optoelektronische
Bauelemente beispielsweise für den Automobilbereich handeln.
Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann als
Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender
Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die aktive Halbleiterschichtenfolge
beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterchips und
Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen
Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-
Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa]__x_yN mit 0 < x < lr 0 < γ < 1 und x + y < 1 aufweist.
Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem
ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche
Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine
Einzelschicht ein Material aus dem III-V-
Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa]_-x-yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 aufweist.
Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere III-V- Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleiter- materialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten
Wellenlängenbereich zu emittieren.
Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle
Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte
Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder
Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement- , Cladding- oder Wellenleiterschichten,
Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere
hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip können Kantenlängen von unter 200 ym aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements besteht ein direkter Kontakt der Haftschicht mit dem ersten Element und/oder dem zweiten Element. Direkter Kontakt bedeutet, dass keine Schichten oder Elemente zwischen der Haftschicht und dem ersten Element und/oder dem zweiten Element angeordnet sind. Durch den direkten Kontakt können hohe Haftfestigkeiten erreicht werden, die auf van der
Waalsche Wechselwirkungen des in der Haftschicht enthaltenen Klebstoffs mit dem ersten und/oder zweiten Element beruhen können. Möglich sind auch chemische Bindungen oder
Wasserstoffbrücken zwischen der Haftschicht und dem ersten und/oder zweiten Element.
Das zumindest eine erste zwei- oder mehrfachfunktionelle Epoxidharz kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die
hydrierte oder unhydrierte aromatische Diglycidylether, Diglycidylester, Glycidylether, epoxidierte Olefine und cycloaliphatische Epoxidharze umfasst. Gemäß einer
Ausführungsform werden als zwei- oder mehrfachfunktionelle Epoxidharze Diglycidylether des Bisphenol-A, Diglycidylether des Bisphenol-F, zwei- oder mehrfachfunktionelle Phenol
Novolac-Epoxidharze und/oder 3, 4-Epoxycyclohexyl-methyl-3, 4- epoxycyclohexancarboxylat ausgewählt. Mehrfachfunktionelle Epoxidharze sind in der Regel höher viskos und stärker gefärbt als zweifachfunktionelle Epoxidharze. Außerdem können mehrfachfunktionelle Epoxidharze eine höhere
Glasübergangstemperatur der Haftschicht als
zweifachfunktionelle Epoxidharze bewirken. Es ist möglich, dass die mehrfachfunktionellen Epoxidharze Feststoffe sind. Somit können je nach Anwendung zwei- oder
mehrfachfunktionelle Epoxidharze eingesetzt werden.
Der Beschleuniger löst primär die chemische Vernetzung des Klebstoffs aus und unterstützt die chemische Umsetzung im Härtungsprozess . Die chemische Vernetzung verläuft
beispielsweise über einen kationischen Mechanismus. Der
Beschleuniger kann einen kationischen Photoinitiator, insbesondere einen UV-kationischen Photoinitiator, umfassen. Beispiele für kationische Photoinitionatoren sind alkylierte und aromatische Sulfonium- und Iodoniumsalze . Als Anionen in den Salzen können beispielsweise AsF6~, PF6~, SbF6~ und BF4 ~ Anwendung finden. Gemäß einer Ausführungsform wird als
Beschleuniger ein aromatisches Sulfoniumsalz verwendet. Der Beschleuniger kann als Feststoff oder gelöst eingesetzt werden. Ein geeignetes Lösungsmittel ist beispielsweise
Propylencarbonat . Beispielsweise kann der Beschleuniger zumindest ein Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat-Salz umfassen. Es ist auch möglich, dass der Beschleuniger
Diphenyl (4-phenylthiophenyl) sulfoniumhexafluoroantimonat umfasst. Der Beschleuniger kann UVI6976 von Unicure sein. Bei UVI6976 von Unicure handelt es sich um Mischungen aus
Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat-Salzen, die Diphenyl (4- phenylthiophenyl ) sulfoniumhexafluoroantimonat enthalten. Der Haftvermittler kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die organofunktionelle Silane umfasst. Organofunktionelle Silane können beispielsweise Trialkoxysilanverbindungen wie γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder γ-
Glycidoxypropyltriethoxysilan umfassen. Insbesondere können die Alkylreste keine basisch wirkenden funktionellen Gruppen wie Amine enthalten. Bevorzugt sind Alkylreste, die nicht basisch wirken. Insbesondere können die Alkylreste OH-, Epoxid- oder Acrylatfunktionen aufweisen. So kann die
Lagerfähigkeit des Klebstoffs erhöht werden und eine gute KlebstoffVernetzung gewährleistet werden. Die
organofunktionellen Silane können mit Glycidylethern, wie beispielsweise Trimethoxypropylglycidylether substituiert sein.
Ist ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohol in dem Klebstoff enthalten, kann dieser aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Ethanol, 1, 2-Propandiol, 1, 4-Butandiol, 1,6- Hexandiol, Tricyclodecandimethanol , Cyclohexandimethanol , ,2- Ethyl-2- (hydroxymethyl ) -1, 3-propandiol , Diethylenglykol , Triethylenglykol , Polyetherpolyole, Dipropoylenglykol ,
Diethylenglykolmonoalkylether, Glycerin und Isosorbid
umfasst. Insbesondere kann der Alkohol
Tricyclodecandimethanol sein. Die rheologischen, mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften sowie das Benetzungsund Verlaufsverhalten des Klebstoffs auf dem ersten Element können mittels Zugabe des aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohols auf die gewünschte
Applikationsform und gewünschte Größe der Klebstofftropfen abgestimmt werden. Durch den Zusatz des aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohols ist es weiterhin möglich, eine Haftschicht mit gewünschten Ziel- Glasübergangstemperatur (Tg) zu erhalten. Dies garantiert einen sicheren Betrieb des Bauelements unter den auftretenden thermomechanischen
Stressbedingungen bei angelegter Spannung. Die eingestellte Tg bleibt auch über die Lebensdauer des Bauelements
weitgehend erhalten, ohne sich unter Temperatur-, Licht- und Feuchtebelastung wesentlich zu beeinträchtigen. Die Tg der Haftschicht liegt in einem Bereich von 100 °C bis 180 °C, bevorzugt in einem Bereich von 130 °C bis 160 °C und
besonders bevorzugt in einem Bereich von 140 °C bis 160 °C. Durch den Zusatz des aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohols kann eine Vergilbung der Haftschicht vermindert werden .
Die Haftschicht enthält Strukturelemente der im Klebstoff enthaltenen Bestandteile. Die Vernetzung des Klebstoffs erfolgt durch chemische Reaktionen der im Klebstoff
vorhandenen funktionellen Gruppen.
Die Zusammensetzung der Haftschicht ist so gewählt, dass sie durch Temperatur-, Feuchte- und Strahlenbelastung, denen sie in einem optoelektronischen Bauelement ausgesetzt sein kann, nicht oder nur geringfügig vergilbt und eintrübt und sich in ihren mechanischen Eigenschaften nicht oder kaum verändert. Damit ist auch gewährleistet, dass die Lichtausbeute nicht oder weniger herabgesetzt wird und die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements nicht oder nur geringfügig verändert wird, wenn sich die Haftschicht im Strahlengang der emittierten Strahlung beispielweise einer LED befindet. Auch die mechanische Festigkeit der Haftschicht kann trotz dieser Belastungen zumindest weitgehend erhalten bleiben. Außerdem können Ablösungen der Haftschicht durch äußere
Stressbelastungen weitgehend vermieden werden. In einer weiteren Ausführungsform sind der Klebstoff und die den Klebstoff enthaltende Haftschicht ausreichend
temperaturstabil. Somit können sie beispielsweise
Lötbadbedingungen ausgesetzt werden, welche beispielsweise für die SMD-Montage eines SMD-Bauelements erforderlich sind, ohne beschädigt zu werden, womit Funktionsstörungen des Bauelements vermieden werden können.
In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Haftschicht eine Scherfestigkeit von mindestens 2,0 MPa auf. Die Scherfestigkeit ist der
Widerstand, den ein Festkörper, also das erste und/oder das zweite Element, tangentialen Scherkräften entgegensetzt. Sie gibt die maximale Schubspannung an, mit der ein Element vor dem Abscheren belastet werden kann. Die Scherfestigkeit ist größer als 2 MPa, bevorzugt größer als 10 MPa und besonders bevorzugt größer als 20 MPa oder 30 MPa. Je größer die
Scherfestigkeit, desto besser ist die Haftung des ersten und des zweiten Elements aneinander und desto mehr wird eine frühzeitige Delamination der Elemente verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Haftschicht transparent für von der aktiven Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung. Unter "transparent" wird vorliegend verstanden, dass ein Material, eine Schicht oder ein Element für das gesamte sichtbare elektromagnetische Spektrum oder eines Teilspektrums davon zumindest teilweise durchlässig ist. Die von der aktiven Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung kann beispielsweise im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Die Haftschicht kann insbesondere transparent ausgebildet sein und im Strahlengang der von der aktiven Halbleiterschichtenfolge emittierten Strahlung angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die Haftschicht einen Brechungsindex nD bei 23 °C von 1,48 bis 1,58 auf, um eine gute Lichtauskopplung durch die Haftschicht hindurch zu gewährleisten. Ein solcher Brechungsindex kann einen
ähnlichen Wert aufweisen, wie Brechungsindices des ersten und/oder zweiten Elements, was die Lichtauskopplung weiterhin verbessert. Der Brechungsindex kann über die Zusammensetzung und die Bestandteile des Klebstoffs eingestellt werden.
Allgemein können aliphatische und cycloaliphatische
Bestandteile den Brechungsindex vermindern, beispielsweise auf < 1,5, während aromatische Bestandteile den
Brechungsindex erhöhen können, beispielsweise bis zu 1,58. In einer weiteren Ausführungsform weist die Haftschicht
Schichtdicken von maximal 50 ym, bevorzugt von 1 ym bis 20 ym und besonders bevorzugt von 1 ym bis 10 ym auf. Diese
geringen Schichtdicken verringern das Alterungsrisiko durch Vergilbung bei Betrieb des optoelektronischen Bauelements.
In einer weiteren Ausführungsform enthält zumindest eines aus erstem und zweitem Element Saphir. Es ist auch möglich, dass das erste und das zweite Element Saphir enthalten. Zumindest das Element, das Saphir enthält, kann transparent ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt die optische Transmission von Licht einer Wellenlänge von 300 nm bis 1100 nm je nach Schichtdicke des transparent ausgebildeten Elements, zwischen 80 % und 100 %, bevorzugt zwischen 85 % und 100 % und besonders bevorzugt zwischen 90 % und 100 %. Das oder die Elemente, die Saphir enthalten, können somit im Strahlengang eines
optoelektronischen Bauelements angeordnet sein. Durch
Rauigkeitsoptimierung der Oberfläche des ersten und/oder zweiten Elements kann das Transmissionsverhalten und die Haftfestigkeit der Haftschicht verbessert werden.
Unter Saphir soll die Zusammensetzung AI2O3, insbesondere die α-Modifikation, verstanden werden, welche folgende
Eigenschaften aufweist: seine Dichte p bei 20°C liegt
zwischen 3,95 bis 4,03 g/crn-^ und die Härte auf der Mohs Skala bei 9. Der Schmelzpunkt von Saphir liegt zwischen 2030°C bis 2050°C und es hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zwischen 5,0 und 6,6 ppm/K liegt. Weiterhin weist Saphir eine Zugfestigkeit von 275 bis 400 MPa und ein Elastizitätsmodul (Youngs Modul) von 345 MPa auf. Die Poissonzahl liegt bei 0,29. Schließlich hat Saphir eine Wärmeleitfähigkeit von 23 W/mK bei 23°C.
Elemente, die Saphir enthalten, können somit in
optoelektronischen Bauelementen die entstehende Wärme bei Betrieb des Bauelements ableiten. Entstehende Wärmegradienten können zu einer frühzeitigen Alterung des optoelektronischen Bauelements führen. Somit kann die Lebensdauer des
Bauelements durch die Verwendung von Elementen, die Saphir enthalten, erhöht werden. Durch den hohen Schmelzpunkt von Saphir können Elemente, die Saphir enthalten, bei hohen
Einsatztemperaturen eingesetzt werden. Durch die Dichte und die weiteren mechanischen Eigenschaften kann eine
Materialbeständigkeit bei der Verarbeitung von Elementen, die Saphir enthalten, gewährleistet sein und sie können im Betieb zuverlässig verwendet werden. Durch den
Wärmeausdehnungskoeffizienten zeigen Elemente, die Saphir enthalten, eine hohe Verbundfestigkeit bei einem
Temperaturwechsel beziehungsweise einem Temperaturschock. In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das optische Element aus einer Gruppe
ausgewählt, die Linsen, Prismen und Filter umfasst. Die optischen Elemente können transparent ausgebildet sein, beispielsweise wenn sich diese im Strahlengang der von der Halbleiterschichtenfolge emittierten Strahlung befinden und über die optischen Elemente die Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. Die optischen Elemente können ein Material aufweisen, das aus Glas, Kristallen, Quarz, Saphir und/oder Kunststoffen ausgewählt ist. Insbesondere weist das optische Element ein Material aus Saphir auf. Saphir verleiht den optischen Elementen eine hohe Härte und Kratzfestigkeit.
Weiterhin können die optischen Elemente planar, konkav oder konvex ausgeformt sein und können eine definierte Rauhigkeit und Welligkeit aufweisen. Möglich sind auch
Sägezahnstrukturen und Elemente, die mehrere Teilelemente, beispielsweise Schichten umfassen. Es sind beispielsweise Aufbauten des optischen Elements umfassend mehrere
Saphirschichten (Multistack) möglich. Die optischen Elemente können mit einer planaren Fläche auf der Haftschicht
aufgebracht sein. Somit können insbesondere keine Hohlräume zischen der Haftschicht und dem optischen Element bestehen.
Optische Elemente können das äußerste Element eines
optoelektronischen Bauelements sein und so eine Grenzfläche mit der das Bauelement umgebenden Atmosphäre aufweisen. Daher sollten sie stabil gegenüber mechanischen Einflüssen von außen sein und gleichzeitig die darunterliegenden Schichten und Elemente des optoelektronischen Bauelements schützen. Dies kann beispielsweise durch die oben genannten
Materialeigenschaften von Saphir gewährleistet sein.
Insbesondere verleiht Saphir den optischen Elementen eine hohe Härte und Kratzfestigkeit. In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Material des Trägers aus einer Gruppe ausgewählt, die Saphir, Quarz, Glas, Metall, Keramik,
Polymere und Halbleitermaterialien umfasst. Die
Halbleitermaterialien können Si, SiC, Ge und GaN umfassen. Insbesondere kann der Träger Bestandteil der aktiven
Halbleiterschichtenfolge sein. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Träger Saphir. Insbesondere kann der Träger transparent ausgebildet sein, wenn er sich im Strahlengang der emittierten Strahlung beispielsweise einer LED befindet.
In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Material des Substrats aus einer Gruppe ausgewählt, die Saphir oder Glas umfasst. Beispielsweise kann es sich bei dem Glas um ein Quarzglas handeln. Aufgrund des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von circa 0,5 ppm/K kann eine stabile thermomechanische Anpassung erfolgen.
Möglich sind auch Glastypen, die einen Brechungsindex größer als 1,5 bei 25 °C aufweisen, um eine verbesserte
Lichtauskopplung zu erreichen. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Substrat Saphir. Insbesondere kann das Substrat transparent ausgebildet sein, wenn es sich im Strahlengang der emittierten Strahlung beispielsweise einer LED befindet. Das Substrat kann Bestandteil einer aktiven
Halbleiterschichtenfolge sein.
Nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge kann das Substrat, das das zweite Element in dem Bauelement ist, gedünnt werden, um die gewünschte Dicke einzustellen. Dieser Schritt kann insbesondere durchgeführt werden, wenn das Substrat aus Saphir gebildet ist. Die Schichtdicken des Substrats liegen beispielsweise zwischen 0,1 und 1,0 nm. Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann direkt nach dem Abdünnprozess des Substrats mittels der Haftschicht mit dem ersten Element, beispielsweise einem Träger, verklebt werden, wobei eine gute Haftfestigkeit zwischen Träger und Substrat und eine exakte Fixierung der beiden Elemente aneinander gewährleistet wird. Insbesondere ist dies möglich, wenn das Substrat Saphir enthält. Aktive Halbleiterschichtenfolgen, die ein Substrat, das Saphir enthält, umfassen, können höhere Lichtausbeuten aufweisen und hellere LEDs ergeben. Möglich ist auch, dass das Substrat nach dem Abdünnprozess zunächst optisch poliert wird, bevor es mit dem ersten Element mittels einer Haftschicht verklebt wird. In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen
Bauelements ist das Material des Vergusses aus einer Gruppe ausgewählt, die Saphir, Quarz, Glas, und Polymere umfasst. Polymere können beispielsweise Epoxidharze oder Silikone sein. Insbesondere kann der Verguss transparent ausgebildet sein, wenn er sich im Strahlengang der emittierten Strahlung beispielsweise einer LED befindet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verguss ein Konversionsmaterial oder Partikel eines Konversionsmaterials. Es ist möglich, dass es sich bei dem Konversionsmaterial um einen Leuchtstoff handelt. Das Konversionsmaterial
konvertiert die von der aktiven Halbleiterschichtenfolge emittierte elektromagnetische Strahlung teilweise oder vollständig in eine Strahlung mit einer anderen Wellenlänge.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement eine
Lumineszenzkonversionsschicht . Die Lumineszenzkonversionsschicht befindet sich bevorzugt im Strahlengang der emittierten Strahlung einer aktiven
Halbleiterschichtenfolge. Die Lumineszenzkonversionsschicht konvertiert die von der aktiven Halbleiterschichtenfolge emittierte elektromagnetische Strahlung teilweise oder vollständig in eine Strahlung mit einer unterschiedlichen Wellenlänge. Bei teilweiser Konversion setzt sich die
emittierte Strahlung des Bauelements sich aus der emittierten Strahlung der aktiven Halbleiterschichtenfolge und der konvertierten Strahlung zusammen. Das optoelektronische
Bauelement kann so beispielsweise mischfarbiges, insbesondere weißes Licht emittieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die aktive
Halbleiterschichtenfolge und die
Lumineszenzkonversionsschicht räumlich voneinander getrennt. Dies bedeutet, dass sich mindestens eine Schicht oder ein Element zwischen der aktiven Halbleiterschichtenfolge und der Lumineszenzkonversionsschicht befindet und die aktive
Halbleiterschichtenfolge und die
Lumineszenzkonversionsschicht insbesondere nicht in direktem Kontakt zueinander stehen. So kann weitgehend gewährleistet werden, dass die von der aktiven Halbleiterschichtenfolge erzeugte Wärme sich möglicht wenig auf die
Lumineszenzkonversionsschicht überträgt beziehungsweise sich in der Lumineszenzkonversionsschicht keine Wärmegradienten befinden, die bei LEDs zu inhomogen ausgekoppeltem Licht führen . Gemäß einer Ausführungsform ist die
Lumineszenskonversionsschicht auf dem Träger angeordnet.
Bevorzugt ist die Lumineszenskonversionsschicht auf der von der aktiven Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Trägers angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann
beispielsweise der Träger Saphir enthalten. Es ist auch möglich, dass die Lumineszenzkonversionsschicht zwischen dem Träger und dem optischen Element angeordnet ist. Das optische Element ist gemäß dieser Ausführungsform auf dem Träger angeordnet. Bevorzugt ist das optische Element auf der von der aktiven Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Trägers angeordnet. Durch den Träger, der Saphir enthält, kann die entstehende Wärme besonders gut von der aktiven Halbleiterschichtenfolge abgeleitet werden beziehungsweise zu einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung innerhalb des
Bauelements beitragen. In der
Lumineszenzkonversionsschicht und dem optischen Element befinden sich somit bevorzugt keine Wärmegradienten, was eine homogene Abstrahlcharakteristik gewährleisten kann.
Möglich ist auch, dass die Lumineszenzkonversionsschicht zwischen zwei optischen Elementen angeordnet ist. Die
optischen Element können beispielsweise ein Filter und eine Linse sein, die transparent ausgebildet sind und
beispielsweise Saphir enthalten.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Haftschicht zwischen zwei Elementen in einem
optoelektronischen Bauelement angegeben. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
A) Bereitstellen eines ersten Elements,
B) Applikation eines Klebstoffs,
C) Positionierung eines zweiten Elements,
D) Härtung des Klebstoffs.
Im Verfahrensschritt D) kann somit eine Haftschicht zwischen erstem und zweitem Element gebildet werden. Durch die Applikation eines Klebstoffs und die Härtung des Klebstoffs können ein erstes und ein zweites Element miteinander
verklebt werden. Nach vollständiger Aushärtung des Klebstoffs zeigt die hergestellte Haftschicht keine oder nur
geringfügige optischen Inhomogenitäten wie Lufteinschlüsse und Risse.
Mit einem solchen Verfahren kann ein optoelektronisches
Bauelement gemäß den obigen Ausführungen hergestellt werden.
Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von LEDs in einer wirtschaftlichen und rationellen Großserienmontage.
Als Klebstoff kann ein Klebstoff ausgewählt werden, der dem in Bezug auf die Haftschicht des optoelektronischen
Bauelements offenbarten Klebstoff entspricht.
Der Klebstoff kann im Verfahrensschritt B) punkt-, linien- oder flächenförmig aufgebracht werden. Somit kann die
hergestellte Haftschicht punktuell, strukturiert oder
vollflächig zwischen dem ersten und dem zweiten Element aufgebracht sein.
Der Klebstoff kann in dem Verfahrensschritt B) mittels eines Dispensers, beispielsweise mittels eines Nadeldispensers , aufgebracht werden. Alternativ kann der Klebstoff in dem Verfahrensschritt B) durch ein Jet-, Sprüh-, oder Spincoat- Verfahren, oder einer Stempeltechnik oder Siebdruck
aufgebracht werden.
Die Viskosität des Klebstoffes kann auf die Technologie des Verfahrensschritts B) , den Verlaufseigenschaften des Klebstoffs zum ersten Element und auf die gewünschte Dicke der Haftschicht angepasst sein.
Für dünne Haftschichten < 20 ym kann die Viskosität des Klebstoffs maximal bei 6000 mPas bei 25 °C liegen. Für dünne Haftschichten < 10 ym kann die Viskosität des Klebstoffs maximal bei 1000 mPas bei 25 °C liegen. Für Haftschichten von 20 ym bis 50 nm, beispielsweise 50 ym, kann die Viskosität des Klebstoffs maximal bei 40000 mPas bei 25 °C liegen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der
Verfahrensschritt D) die Verfahrensschritte:
Dl) Aktivierung und Vorhärtung des Klebstoffs und
D2) thermische Aushärtung. Der Verfahrensschritt D2) kann direkt oder zeitverzögert auf den Verfahrensschritt Dl) folgen. Im Verfahrensschritt Dl) kann der Klebstoff partiell gehärtet werden, im Verfahrensschritt D2) kann die partielle Härtung zumindest weitgehend vervollständigt werden. Die Haftfestigkeit des gehärteten Klebstoffs kann durch den zusätzlichen thermischen Härtungsschritt noch weiter
verbessert werden. Durch die partielle Vorhärtung kann die thermische Härtung bei niedrigeren Temperaturen und/oder mit weniger Zeitaufwand durchgeführt werden, als bei herkömmlich angewandten thermischen Härtungsvorgängen.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Härtung des Klebstoffs im Verfahrensschritt D) durch Belichten mit einer Strahlungsquelle. So kann der Klebstoff nur mittels einer Strahlungsquelle gehärtet werden oder mit einer
Strahlungsquelle vorgehärtet, also nur partiell gehärtet, und dann thermisch ausgehärtet werden. Durch das Härten mit einer mit einer Strahlungsquelle sind keine Fixierhilfen oder
Haltevorrichtungen erforderlich um die gewünschten geometrischen Maßtoleranzen zu erfüllen. Die Strahlungsquelle kann elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen unter 500 nm (im Folgenden als Lichtquelle bezeichnet) oder
elektromagnetische Strahlung im UVB und UVA Bereich (im
Folgenden als UV-Strahlungsquelle bezeichnet) emittieren. Bevorzugt werden G-Strahler eingesetzt. Besonders bevorzugt werden F-Strahler eingesetzt, die ein Emissionsspektrum gemäß Figur 13 zeigen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Belichten mit einer UV-Strahlungsquelle oder einer Lichtquelle für maximal 120 Sekunden. Es ist beispielsweise möglich, dass das
Belichten für 10 s, 20 s, 30 s oder 60 s erfolgt. Beispielsweise erfolgt die Belichtung für 60 s bei einer
Bestrahlungsleistung von 60 bis 100 mW/ cm2. In diesem Fall kann durch die lange Prozesszeit bereits eine ausreichende Härtung des Klebstoffs erreicht werden. Gemäß einer
Ausführungsform kann eine thermische Aushärtung bei einer Belichtung für 60 s bei einer Bestrahlungsleistung von 60 bis 100 mW/ cm2 nicht nötig sein. Bei der UV-Strahlungsquelle oder Lichtquelle kann es sich um einen Flächenstrahler handeln. Die Flächenleistung dieser Strahler kann im Einsatz bei 40 bis 500 mW/cm2 liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Belichten mit einer UV-Strahlungsquelle oder einer Lichtquelle für 20 Sekunden und einer Strahlungsleistung von etwa 3000 mW/cm^. In diesem Fall kann durch die lange Prozesszeit bereits eine ausreichende Härtung des Klebstoffs erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform kann eine thermische Aushärtung bei einer Belichtung für 20 s bei einer Bestrahlungsleistung von 3000 mW/ cm2 nicht nötig sein. Bei der Strahlungsquelle kann es sich hierbei um einen Punktstrahler handeln.
Der Klebstoff kann ein 1-Komponenten-Klebstoffen sein. 1- Komponenten-Klebstoffe härten durch Veränderung der
Umgebungsbedingungen aus, wie beispielsweise eine
Temperaturerhöhung oder Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung. 1-Komponenten-Klebstoffe können über gewisse Zeitperioden gelagert werden ohne bereits auszuhärten.
Beispielsweise können solche Klebstoffe mindestens sechs
Monate bei Raumtemperatur und mindestens 12 Monate bei etwa 5°C gelagert werden.
Der Klebstoff kann ein UV-oder Licht-härtender Klebstoff sein. Bei UV- oder Licht-härtenden Klebstoffen wird die
Härtung durch die Einwirkung elektromagnetischer Strahlung initiiert. UV- oder Licht-härtende Klebstoffe können innerhalb sehr kurzer Prozesszeiten gehärtet werden, wodurch die erforderlichen hohen Durchsatzzahlen in der
Großserienfertigung bereitgestellt werden können.
Der Klebstoff kann ein kationisch härtender Klebstoff sein. Kationisch härtende Klebstoffe können nach einer
ausreichenden Aktivierung mit UV-Strahlung oder Licht im Dunklen weiterhärten.
Die Vorhärtung gemäß dem Verfahrensschritt Dl) kann
beispielsweise für 30 Sekunden und einer Strahlungsleistung von 40 bis 100 mW/cm^ oder für 10 Sekunden und einer
Strahlungsleistung von 3000 mW/cm^ erfolgen. Die thermische Aushärtung gemäß dem Verfahrensschritt D2) kann bei
Temperaturen ab 130°C für 0.5 bis 4 Stunden, beispielsweise bei 150 °C für zwei Stunden erfolgen. UV- oder Licht-härtende Klebstoffe gehen in einem schnellen licht- oder UV-initiieren angeregten Prozess in eine Gelphase über, die bereits eine Vorfixierung erlaubt. Beim Einsatz eines solchen Klebstoffs wird eine schnelle und exakte
Fixierung der zu verklebenden ersten und zweiten Elemente ermöglicht. Eine vollständige Aushärtung der bereits
vorfixierten Elemente kann dann direkt im Anschluss an die UV- oder Licht-Vorhärtung oder mit einer Zeitverzögerung erfolgen. Die thermische Aushärtung kann ohne zusätzliche
Hilfsmaßnahmen wie etwaige Fixierungen und drucklos erfolgen, da die Ausrichtung der zu verklebenden Elemente relativ zueinander erhalten bleibt. Dadurch wird der technische
Aufwand sehr gering gehalten.
Die schnelle Härtung beziehungsweise auch Anhärtung des UV- oder Licht-härtenden Klebstoffs hat den weiteren Vorteil, dass sie bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden kann, die im Hinblick auf die spätere Betriebstemperatur des optoelektronischen Bauelements ausgewählt sein kann. Es werden Temperaturen für die Härtung beziehungsweise auch Anhärtung gewählt, die unterhalb der Betriebstemperatur liegen. Insbesondere werden Temperaturen unterhalb der
Betriebstemperatur gewählt, wenn das erste und das zweite Element unterschiedliche Materialien enthalten, die
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben, um permanente thermische Spannungen des ersten und des zweiten Elements zu vermeiden. Bevorzugt wird die UV- oder Licht-induzierte Härtung beziehungsweise Vorhärtung des
Klebstoffs bei möglichst niedrigen Temperaturen durchgeführt, insbesondere bei Temperaturen bis 60°C. Eine
spannungsreduzierte Verklebung zeichnet sich außerdem durch eine erhöhte Stabilität aus und lässt sich in reproduzierbarer Weise herstellen. Außerdem wird eine
mögliche geringe Vergilbung der Haftschicht im
Verfahrensschritt D) minimiert. Beim Verkleben eines transparenten zweiten Elements mit einem ersten Element kann das Belichten des Klebstoffs durch das erste oder zweite Element hindurch stattfinden.
Beispielsweise kann das Belichten durch ein Substrat, das beispielsweise aus Saphir, Glas oder Kunststoff gebildet ist, einer Halbleiterschichtenfolge hindurch auf den Klebstoff erfolgen, womit die Haftschicht gebildet wird. Sind das erste und das zweite Element transparent ausgebildet, kann das Belichten durch beide Elemente hindurch stattfinden. Durch das Verkleben von einem transparenten ersten und/oder zweiten Element werden hohe Haftfestigkeiten der Haftschicht
erreicht .
Das Verfahren eignet sich besonders gut zur Verklebung von zwei Elementen, wenn mindestens ein Element davon Saphir enthält. Zumindest das Element, das Saphir enthält, kann transparent ausgebildet sein. Das Belichten des Klebstoffs kann dann zumindest durch das transparente Element, das
Saphir enthält, erfolgen. Nach der Härtung des Klebstoffs ist die Verklebung des ersten und des zweiten Elements, wenn mindestens ein Element Saphir enthält, durch die Haftschicht besonders gut. Es können Scherfestigkeiten über 38 N/mm2 erreicht werden.
Der technische Aufwand des Verfahrens kann gering gehalten werden, wenn das Substrat einer aktiven
Halbleiterschichtenfolge Saphir enthält, da dieses ohne vorherige Reinigung oder Polierung mit einem ersten Element verklebt werden kann. Es ist auch möglich, dass es sich bei dem ersten oder dem zweiten Element um einen Sapirrahmen handelt. Saphirrahmen können mit den oben genannten aktiven
Halbleiterschichtenfolgen, Substraten, Vergüssen und Trägern verklebt werden. Die Applikation des Klebstoffs kann auf den Saphirrahmen und/oder der aktiven Halbleiterschichtenfolge, dem Substrat, dem Verguss oder dem Träger erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Applikation des Klebstoffs nur auf der aktiven Halbleiterschichtenfolge, dem Substrat, dem Verguss oder dem Träger .
Weiterhin wird die Verwendung eines Klebstoffs, der zumindest ein erstes zwei- oder mehrfach funktionelles Epoxidharz, einen Beschleuniger und einen Haftvermittler umfasst, zur Bildung von Haftschichten zwischen Elementen in
optoelektronischen Bauelementen, angegeben. Weiterhin kann der Klebstoff auch einen aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohol enthalten.
Die Verwendung des Klebstoffs kann in dem Verfahren gemäß zumindest einer oben genannten Ausführungsformen eingesetzt werden. Weiterhin kann die Haftschicht des optoelektronischen Bauelements gemäß zumindest einer der oben genannten
Ausführungsformen durch die oben genannte und die folgenden Ausführungsformen der Verwendung des Klebstoffs hergestellt sein .
In einer weiteren Ausführungsform der Verwendung des
Klebstoffs zur Bildung von Haftschichten zwischen Elementen in optoelektronischen Bauelementen enthält mindestens ein Element Saphir. Insbesondere wenn ein erstes und/oder ein zweites Element, zwischen denen eine Haftschicht gebildet werden soll, Saphir enthält, ist die Verklebung der beiden Elemente durch die Haftschicht besonders gut. Durch die gute Verklebung wird einer frühzeitigen Delamination der Elemente vorgebeugt und es kann somit die Lebensdauer des
optoelektronischen Bauelements verlängert werden. Es können Scherfestigkeiten über 38 N/mm2 erreicht werden. Die hohe Haftfestigkeit von Elementen, die Saphir enthalten, beruht unter anderem auf van der Waalschen-Wechselwirkungen zwischen der Haftschicht und dem Element, das Saphir enthält. Zur hohen Haftfestigkeit können auch Wasserstoffbrücken zwischen funktionellen Gruppen der Haftschicht und den OH Gruppen der Elemente aus Saphir beitragen.
Das erste zwei- oder mehrfachfunktionelle Epoxidharz kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die hydrierte oder unhydrierte aromatische Diglycidylether, Diglycidylester, Glycidylether, epoxidierte Olefine und cycloaliphatische Epoxidharze
umfasst. Gemäß einer Ausführungsform werden als zwei- oder mehrfachfunktionelle Epoxidharze Diglycidylether des
Bisphenol-A, Diglycidylether des Bisphenol-F, zwei- oder mehrfachfunktionelle Phenol Novolac-Epoxidharze und/oder 3,4- Epoxycyclohexyl-methyl-3 , 4-epoxycyclohexancarboxylat
ausgewählt. Mehrfachfunktionelle Epoxidharze sind in der Regel höher viskos und stärker gefärbt als
zweifachfunktionelle Epoxidharze. Außerdem können
mehrfachfunktionelle Epoxidharze eine höhere
Glasübergangstemperatur der Haftschicht als
zweifachfunktionelle Epoxidharze bewirken. Es ist möglich, dass die mehrfachfunktionellen Epoxidharze Feststoffe sind.
Vorzugsweise weist das erste zwei- oder mehrfach funktionelle Epoxidharz eine hohe Reinheit auf. Die Reinheit kann zwischen 90 % und 100 %, bevorzugt zwischen 95 % und 100 %, und besonders bevorzugt zwischen 97 % und 100 % liegen. Somit kann beispielsweise nur ein geringer Anteil an Oligomeren in dem Epoxidharz vorhanden sein. Das Epoxidharz kann
destillativ gereinigt werden, um die Reinheit zu erhöhen. Möglich ist auch eine Reinigung fester Epoxidharze durch Umkristallisation . Nach einer destillativen Reinigung oder Reinigung durch Umkristallisation kann auch eine Verbesserung der Vergilbungsstabilität erreicht werden. Weiterhin kann das Epoxidharz eine geringe Eigenfarbe aufweisen und somit transparent sein. Die Eigenfarbe liegt beispielsweise bei einem APHA-Wert (DIN EN ISO 6271-2) von maximal 75.
Insbesondere liegt die Eigenfarbe beispielsweise bei einem APHA-Wert von unter 50. Der Beschleuniger löst primär die chemische Vernetzung des Klebstoffs aus und unterstützt die chemische Umsetzung im Härtungsprozess . Die chemische Vernetzung verläuft
beispielsweise über einen kationischen Mechanismus. Der
Beschleuniger kann einen kationischen Photoinitiator, insbesondere einen UV-kationischen Photoinitiator, umfassen. Beispiele für kationische Photoinitionatoren sind alkylierte und aromatische Sulfonium- und Iodoniumsalze . Als Anionen in den Salzen können beispielsweise AsF6~, PF6~, SbF6~ und BF4 ~ Anwendung finden. Gemäß einer Ausführungsform wird als
Beschleuniger ein aromatisches Sulfoniumsalz verwendet. Der Beschleuniger kann als Feststoff oder gelöst eingesetzt werden. Ein geeignetes Lösungsmittel ist beispielsweise
Propylencarbonat . Beispielsweise kann der Beschleuniger zumindest ein Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat-Salz umfassen. Es ist auch möglich, dass der Beschleuniger
Diphenyl (4-phenylthiophenyl) sulfoniumhexafluoroantimonat umfasst. Der Beschleuniger kann UVI6976 von Unicure sein. Bei UVI6976 von Unicure handelt es sich um Mischungen aus Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat-Salzen, die Diphenyl (4- phenylthiophenyl ) sulfoniumhexafluoroantimonat enthalten.
Der Haftvermittler kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die organofunktionelle Silane umfasst. Organofunktionelle Silane können beispielsweise Trialkoxysilanverbindungen wie γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder γ-
Glycidoxypropyltriethoxysilan umfassen. Insbesondere können die Alkylreste keine basisch wirkenden funktionellen Gruppen wie Amine enthalten. Bevorzugt sind Alkylreste, die nicht basisch wirken. Insbesondere können die Alkylreste OH-,
Epoxid- oder Acrylatfunktionen aufweisen. So kann die
Lagerfähigkeit des Klebstoffs erhöht werden und eine gute KlebstoffVernetzung gewährleistet werden. Die
organofunktionellen Silane können mit Glycidylethern, wie beispielsweise Trimethoxypropylglycidylether substituiert sein .
Ist auch ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohol in dem Klebstoff vorhanden, , kann dieser aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Ethanol, 1, 2-Propandiol, 1, 4-Butandiol, 1 , 6-Hexandiol , Tricyclodecandimethanol , Cyclohexandimethanol , , 2-Ethyl-2- (hydroxymethyl ) -1, 3-propandiol , Diethylenglykol , Triethylenglykol , Polyetherpolyole, Dipropoylenglykol ,
Diethylenglykolmonoalkylether, Glycerin und Isosorbid
umfasst. Insbesondere kann der Alkohol
Tricyclodecandimethanol sein. Die rheologischen, mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften sowie das Benetzungsund Verlaufsverhalten des Klebstoffs auf dem ersten Element können mittels Zugabe des aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohols auf die gewünschte
Applikationsform und gewünschte Größe der Klebstofftropfen abgestimmt werden. Durch den Zusatz des aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohols ist es weiterhin möglich, eine Haftschicht mit gewünschten Ziel- Glasübergangstemperatur (Tg) zu erhalten. Dies garantiert einen sicheren Betrieb des Bauelements unter den auftretenden thermomechanischen
Stressbedingungen bei angelegter Spannung. Die eingestellte Tg bleibt auch über die Lebensdauer des Bauelements
weitgehend erhalten, ohne sich unter Temperatur-, Licht- und Feuchtebelastung wesentlich zu beeinträchtigen. Die Tg der Haftschicht liegt in einem Bereich von 100 °C bis 180 °C, bevorzugt in einem Bereich von 130 °C bis 160 °C und
besonders bevorzugt in einem Bereich von 140 °C bis 160 °C. Durch den Zusatz des aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohols kann eine Vergilbung der Haftschicht vermindert werden .
In einer weiteren Ausführungsform der Verwendung des
Klebstoffs zur Bildung von Haftschichten zwischen Elementen in optoelektronischen Bauelementen umfasst der Klebstoff:
- 50 bis 99 Gew.-% eines ersten zwei- oder mehrfach
funktionellen Epoxidharzes,
- 0,3 bis 5 Gew.-% eines Beschleunigers,
- > 0 bis 20 Gew.-% eines aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohols,
- > 0 bis 5 Gew.-% eines Haftvermittlers.
„> 0" bedeutet hier und im Folgenden, dass die Verbindung in dem Klebstoff vorhanden ist, also mit mehr als null
Gewichtsprozent vorhanden ist. Es ist auch möglich, dass der Klebstoff 50 bis 99 Gew.-% einer Mischung aus mehreren ersten zwei- oder mehrfach funktionellen Epoxidharzen umfasst. Der Anteil des Beschleunigers liegt insbesondere zwischen 0,3 bis 2 Gew. %. So kann die Lagerfähigkeit des Klebstoffs erhöht werden . Durch diese Zusammensetzung des Klebstoffs zeigt die
gebildete Haftschicht, durch Temperatur-, Feuchte- und
Strahlenbelastung, denen sie in einem optoelektronischen Bauelement ausgesetzt sein kann, keine oder eine besonders geringe Vergilbung, Eintrübung und Änderung in ihren
mechanischen Eigenschaften. Die Lichtausbeute wird somit nicht oder besonders wenig herabgesetzt und die
Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements nicht oder nur sehr geringfügig verändert, wenn sich die gebildete Haftschicht im Strahlengang der emittierten
Strahlung beispielweise einer LED befindet.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Klebstoff ein 1- Komponenten-Klebstoff . 1-Komponenten-Klebstoffe härten durch Veränderung der Umgebungsbedingungen aus. 1-Komponenten-
Klebstoffe können über gewisse Zeitperioden gelagert werden ohne bereits auszuhärten.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Klebstoff
mindestens sechs Monate bei Raumtemperatur lagerbar. Es ist auch möglich den Klebstoff mindestens zwölf Monate in einem Kühlschrank bei 5 °C zu lagern. Somit ist die Anwendung technisch weniger anspruchsvoll als beispielsweise mit herkömmlichen Klebstoffen, die bei -15 °C gelagert werden müssen.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Klebstoff UV-oder Licht-härtbar. Die Härtung des Klebstoffs wird durch
elektromagnetische Strahlung initiiert. Es kann sich bei der elektromagnetischen Strahlung um sichtbares Licht oder UV- Licht handeln. UV-oder Licht-härtbare Klebstoffe können innerhalb kurzer Zeitperioden gehärtet werden. In einer weiteren Ausführungsform ist der Klebstoff ein kationisch härtender Klebstoff. Kationisch härtende
Klebstoffe härten durch eine Vernetzung, die über einen kationischen Mechanismus verläuft und beispielsweise durch UV-Licht oder durch sichtbares Licht < 500 nm initiiert werden .
In einer weiteren Ausführungsform zur Bildung von
Haftschichten zwischen Elementen in optoelektronischen
Bauelementen ist der Klebstoff transparent. Somit ist auch die aus dem Klebstoff gebildete Haftschicht transparent und kann im Strahlengang der von der aktiven
Halbleiterschichtenfolge emittierten Strahlung angeordnet sein .
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Klebstoff mindestens einen weiteren Bestandteil, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die einen aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohol, ein zweites zwei- oder mehrfach funktionelles Epoxidharz, einen Reaktivverdünner, einen Polyvinylether, ein Polyetherpolyol , einen
Vergilbungsstabilisator, ein Thixotropiermittel , Spacer, einen optischen Aufheller, einen Entlüfter, ein
Benetzungsmittel und ein Verlaufshilfsmittel oder
Kombinationen davon umfasst. Besonders bevorzugt umfasst der Klebstoff als mindestens einen weiteren Bestandteil einen aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohol.
Das zweite zwei- oder mehrfach funktionelle Epoxidharz kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die hydrierte oder
unhydrierte aromatische Diglycidylether, Diglycidylester, Glycidylether und epoxidierte Olefine, Bis (3,4- Epoxycyclohexylmethyl ) dicarbonsäureester und cycloaliphatische Epoxidharze umfasst. Gemäß einer Ausführungsform werden als zweites zwei- oder mehrfach funktionelles Epoxidharz, ein Epoxidharz als
Umsetzungsprodukt aus Bisphenol-A mit unterschiedlich langen Ethylenoxid- oder Propylenoxideinheiten mit Epoxidgruppen in /ω-Stellung, 1 , 4-Butandioldiglycidylether, /ω- Hexandioldiglycidylether, Diglycidylester von
Hexahydrophthalsäure, Diglycidylester von
MethylhexahydrOphthalsäureanhydrid, glycidylisiertes
Trimethylolpropan, glycidylisiertes Rizinusöl, Bisphenol A- und Bisphenol F-Glycidylether, Phenol-Novolac Epoxidharze, Cyclohexandimethyloldiglycidylether, Sorbitolglycidylether, Diglycidylether von Tricyclodekandimethanol und Bis (3,4- Epoxycyclohexylmethyl ) adipat ausgewählt. /ω-Stellung ist so zu verstehen, dass sich die Epoxidgruppen jeweils am Anfang und Ende von Molekülstrukturen befinden. Beispielsweise kann das zweite zwei- oder mehrfach funktionelle Epoxidharz das kommerziell verfügbare Epoxidharz EP-4005 von Asahi Denka umfassen. Gemäß einer Ausführungsform werden als zwei- oder mehrfachfunktionelle Epoxidharze Diglycidylether des
Bisphenol-A, Diglycidylether des Bisphenol-F und/oder 3,4- Epoxycyclohexyl-methyl-3 , 4-epoxycyclohexancarboxylat
ausgewählt . Der Reaktivverdünner kann ein drittes Epoxidharz umfassen. Er kann die Tg und die Viskosität beeinflussen. Der
Reaktivverdünner kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die hydrierte oder unhydrierte aromatische Diglycidylether und Glycidylether umfasst. Der Reaktivverdünner ist gemäß einer Ausführungsform aus o-Kresylglycidylether,
Neopentylglycoldiglycidylether, 2-Ethylhexylglycidylether, p- tert-Butylphenylglycidylether, Nonylphenolglycidylether, und aliphatischen monofunktionellen Glycidylethern ausgewählt. Monofunktionelle Glycidylether können 8 bis 10 oder 12 bis 18 Kohlenstoffatome umfassen. Insgesamt kann durch die geeignete Auswahl des ersten und -wenn vorhanden- des zweiten und des dritten Epoxidharzes die Tg der Haftschicht eingestellt werden. Bevorzugt umfasst der Reaktivverdünner
monofunktionelle Glycidylether mit 8 bis 10
Kohlenstoffatomen .
Das Polyetherpolyol kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Glykole und Glykolmonoalkylether umfasst. Gemäß einer Ausführungsform werden als Polyetherployol Diethylenglykol, Triethylenglykol , Dipropylenglykol , Tripropylenglykol und Monoethylether der genannten Verbindungen ausgewählt.
Als Vergilbungsstabilisatoren, die beispielsweise
Antioxidantien oder UV-Absorber sein können, können
beispielsweise sterisch gehinderte Phenole, Kresole und
Anisole sowie Phosphite, Phosphonite und/oder
Lactonverbindungen eingesetzt werden. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel sind die Vergilbungsstabilisatoren ausgewählt aus Thioester-3-tert-butyl-4-hydroxyanisol und 5, 7-Di-tert-butyl-3- (3, 4-dimethylphenyl) -3H-benzofuran-2-οη . Vergilbungsstabilisatoren sind beispielsweise unter den
Handelsnamen Irgafos , Irganox und Tinuvin erhältlich..
Als Thixotropiermittel dienen beispielsweise fein
dispergiertes Ti02, AI2O3, und/oder Si02. Thixotropiermittel dienen der Einstellungen der Rheologie und der
Verlaufseigenschaften des Klebstoffs.
Die Spacer umfassen anorganische Materialien, wie
beispielsweise Gläser wie S1O2 und AI2O3. Weiterhin können die Spacer kugelförmig sein. Dabei haben die Spacer eine enge Korngrößenverteilung, das heißt eine möglichst enge
Partikelgrößenverteilung, womit eine möglichst homogene Dicke der Haftschicht erreicht werden kann. Die Spacerpartikel weisen vorzugsweise eine Größe von 1 bis 20 ym auf, die je nach gewünschter Schichtdicke der Haftschicht ausgewählt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform werden als Spacer kugelförmige Glaspartikel eingesetzt.
Die optischen Aufheller umfassen beispielsweise blau
eingefärbte Epoxidgießharze, wobei die blaue Färbung mit organischen blauen Farbstoffen erzeugt werden kann.
Die Entlüfter, Benetzungsmittel und Verlaufshilfsmittel können funktionelle Silikone, organische Fluorverbindungen, Polyester und Polysiloxan-Copolymere, die beispielsweise polyethermodifiziert sind, umfassen. Die Benetzungsmittel und Verlaufshilfsmittel können zur Einstellung des Benetzungs¬ und Verlaufsverhalten des Klebstoffs auf dem ersten Element beitragen .
In einer weiteren Ausführungsform wird die Verwendung des Klebstoffs angegeben, wobei der Klebstoff mindestens eine weitere Komponente mit folgenden Anteilen, oder Kombinationen davon, zusätzlich umfasst, wobei die Komponenten ausgewählt sind aus:
- aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohol: bis
einschließlich 20 Gew.-%,
- zweites zwei- oder mehrfach funktionelles Epoxidharz: bis einschließlich 40 Gew.-%,
- Reaktivverdünner (drittes Epoxidharz) : bis einschließlich 20 Gew.-%,
- Polyvinylether : bis einschließlich 20 Gew.-%,
- Polyetherpolyol : bis einschließlich 20 Gew.-%,
- Vergilbungsstabilisator : bis einschließlich 5 Gew.-%,
- Thixotropiermittel : bis einschließlich 10 Gew.-%, - Spacer: bis einschließlich 5 Gew.-%,
- optischer Aufheller: bis einschließlich 5 Gew.-%,
- Entlüfter: bis einschließlich 3 Gew.-%, bevorzugt unter 1 Gew. -%
- Benetzungsmittel: bis einschließlich 3 Gew.-%, bevorzugt unter 1 Gew.-%
- Verlaufshilfsmittel: bis einschließlich 3 Gew.-%, bevorzugt unter 1 Gew.-%.
Insbesondere umfasst der Klebstoff als mindestens einen weiteren Bestandteil einen aliphatischen oder
cycloaliphatischen Alkohol.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Figuren 1 bis 8 zeigen schematische Seitenansichten
verschiedener Ausführungsformen von optoelektronischen Bauelementen
Figur 9 zeigt die Scherfestigkeit von Haftschichten, die sehen zwei Elementen angeordnet sind
Figur 10 zeigt die Scherfestigkeit von Haftschichten, die sehen zwei Elementen angeordnet sind
Figur 11 zeigt die Scherfestigkeit von Haftschichten, die sehen zwei Elementen angeordnet sind Figur 12 zeigt die Scherfestigkeit von Haftschichten, die zwischen zwei Elementen angeordnet sind Figur 13 zeigt das UV-Emissionsspektrum eines Blue Point 4
Punktstrahlers bei 100 Leistung
Figur 14 zeigt das Verhältnis der Strahlungsleistung eines
Blue Point 4 Punktstrahlers zu der Distanz des zu bestrahlenden Objekts und zu dem Durchmesser der auftreffenden Punktstrahlung auf dem zu
bestrahlenden Objekt
Figur 15 zeigt die optische Transmission eines
SaphirSubstrates
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als
maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zum besseren Verständnis
übertrieben groß dargestellt sein.
Figuren 1 bis 8 zeigen schematische Seitenansichten
verschiedener Ausführungsformen von optoelektronischen
Bauelementen. Dadurch soll beispielhaft veranschaulicht werden, an welchen Stellen in optoelektronischen
Bauelementen, Haftschichten gemäß den obigen Ausführungen zum Einsatz kommen können.
Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß Figur 1 zeigt einen Träger 5 mit einem Leiterrahmen 8. Auf dem Träger 5 ist eine aktive Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet, die mit dem Leiterrahmen 8 elektrisch verbunden ist. Die aktive
Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst ein Substrat 7, das vorzugsweise Saphir enthält. Zwischen dem Träger 5 und dem Substrat 7 ist eine Haftschicht 3 angeordnet. Die Schichtdicke der Haftschicht 3 liegt beispielsweise bei 10 ym. Die Haftschicht ist aus einem Klebstoff hergestellt, der zumindest ein erstes zwei- oder mehrfachfunktionelles
Epoxidharz, einen Beschleuniger und einen Haftvermittler umfasst. Die Haftschichten 3 der Figuren 1 bis 8 sind gemäß einer der obigen Ausführungen ausgestaltet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen
Bauelement 1 um eine LED, wobei die Strahlung entweder nach oben über die Halbleiterschichtenfolge 2, die in diesem Fall transparent ausgebildet ist, und/oder nach unten über die Haftschicht 3und den Träger 5, die in diesem Fall transparent ausgebildet sind, ausgekoppelt wird. Wird die Strahlung nach oben ausgekoppelt, kann eine Reflexionsschicht zwischen der Haftschicht 3 und dem Träger 5 angeordnet sein, um die
Lichtauskopplung zu erhöhen (hier nicht gezeigt) .
Alternativ können statt des Leiterrahmens 8 auch zwei
Elektroden auf dem Träger 5 angeordnet sein (hier nicht gezeigt) . Verschiedene Schichten der aktiven
Halbleiterschichtenfolge 2 sind dann über Leitungsdrähte mit den Elektroden verbunden. Die Haftschicht 3 ist dann direkt zwischen dem Träger 5 und dem Substrat 7 der aktiven
Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet.
Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß Figur 2 zeigt einen Träger 5 mit einem Leiterrahmen 8 und ein Gehäuse 9. Das Gehäuse 9 weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, in der die aktive Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet ist, die mit dem Leiterrahmen 8 elektrisch verbunden ist. Die Ausnehmung ist mit einem Verguss 4 ausgefüllt, der beispielsweise ein
Polymer umfasst. Auf den Verguss 4 ist eine Haftschicht 3 mit einer Dicke von beispielsweise 50 ym aufgebracht. Auf diese Haftschicht 3 ist ein optisches Element 6, wie beispielsweise eine optische Linse wie hier gezeigt aufgebracht. Das optische Element 6 enthält beispielsweise Saphir und ist transparent ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement 1 um eine LED, wobei die
Strahlung nach oben über eine transparente
Halbleiterschichtenfolge 2, einen transparenten Verguss 4, eine transparente Haftschicht 3 und ein transparentes optisches Element 6 ausgekoppelt wird.
In Figur 3 ist im Vergleich zu Figur 1 eine weitere
Haftschicht 3 zwischen dem Träger 5 und einem optischen
Element 6, wie beispielsweise eine optische Linse
aufgebracht. Die weitere Haftschicht 3 und das optische
Element 6 sind auf der von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers 5 aufgebracht. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement 1 um eine LED, wobei die Strahlung nach unten über die beiden Haftschichten 3, den Träger 5 und das optische Element 6, die in diesem Fall transparent ausgebildet sind, ausgekoppelt wird .
Die Figur 4 zeigt im Vergleich zu Figur 1 ein
optoelektronisches Bauelement 1, wobei eine weitere
Haftschicht 3 zwischen dem Träger 5 und einem weiteren Träger 5 aufgebracht ist. Die weitere Haftschicht 3 und der weitere Träger 5 sind auf der von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers 5 aufgebracht. Durch die zwei Träger 5 wird eine erhöhte Stabilität des Bauelements 1 erreicht . Die Figur 5 zeigt im Vergleich zu Figur 1, dass über der aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 drei weitere aktive
Halbleiterschichtenfolgen 2 angeordnet sind, wobei immer ein Substrat 7 einer aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer weiteren aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 mittels einer Haftschicht 3 miteinander verklebt sind. Möglich ist auch, dass nur eine, zwei oder mehr wie drei weitere aktive
Halbleiterschichtenfolgen 2 auf der ersten aktiven
Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht sind.
Die Figur 6 zeigt im Vergleich zu Figur 1, dass eine
Lumineszenzkonversionsschicht 10 auf dem Träger 5 angeordnet ist. Die Lumineszenzkonversionsschicht 10 ist auf der von der aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers 5 aufgebracht. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement 1 um eine LED, wobei die
Strahlung nach unten über die Haftschicht 3, den Träger 5 und die Lumineszenzkonversionsschicht 10 ausgekoppelt wird. Die Lumineszenzkonversionsschicht 10 konvertiert beispielsweise die von der aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 emittierte elektromagnetische Strahlung teilweise in eine Strahlung mit einer unterschiedlichen Wellenlänge. Die emittierte Strahlung des Bauelements 1 setzt sich aus der emittierten Strahlung der aktiven Halbleiterschichtenfolge 2 und der konvertierten Strahlung zusammen. Das optoelektronische Bauelement 1 kann so beispielsweise weißes Licht emittieren.
Die Figur 7 zeigt im Vergleich zu Figur 3, dass anstatt einer weiteren Haftschicht 3 eine Lumineszenzkonversionsschicht 10 zwischen dem Träger 5 und einem optischen Element 6
angebracht ist, wobei Lumineszenzkonversionsschicht 10 und optisches Element 6, in diesem Beispiel eine Linse, auf der von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers angeordnet sind.
Die Figur 8 zeigt im Vergleich zu Figur 3, dass eine
Lumineszenzkonversionsschicht 10 zwischen dem optischen
Element 6 angebracht ist. Das optische Element kann hier beispielsweise eine Linse sein, die zweigeteilt ist, wobei sich die Haftschicht 3 zwischen beiden Teilen der Linse befindet .
Die Figuren 9 bis 11 zeigen Scherfestigkeiten von
Haftschichten 3 die zwischen zwei Elementen angeordnet sind. Auf den y-Achsen ist jeweils die Scherfestigkeit S bei
Raumtemperatur in N/mm2 aufgetragen und auf den x-Achsen sind die jeweilig getesteten Kombinationen von Elementen, zwischen denen eine Haftschicht 3 gebildet wurde, aufgetragen. Bei den getesteten Kombinationen von Elementen handelt es sich um ein Saphirsubstrat mit einer Schichtdicke von 560 ym und einer Fläche von 2 mm χ 2 mm, eine Haftschicht 3 mit einer
Schichtdicke von 10 ym, und einen Träger. Die Materialien der Träger wurden dabei jeweils variiert. Dementsprechend sind die Kombinationen folgendermaßen benannt:
- Glas (Kombinationen von Elementen mit den Bezugzeichen IAi , IBi , I IAi , I IBi , I I IAi , I I IBi , IVAi und IVBi , Figur 9),
- ein Träger umfassend Polyphthalamid, Glas und Ti02,
beispielsweise Grivory XE3825 (Kombinationen von Elementen mit den Bezugzeichen IA2, IB2, IIA2, IIB2, IIIA2, IIIB2, IVA2 und IVB2, Figur 10) und
- eloxiertes Aluminium (Kombinationen von Elementen mit den Bezugzeichen IA3, IB3, IIA3, IIB3, IIIA3, IIIB3, IVA3 und IVB3,
Figur 11). Die Träger aus Glas/ Grivory XE3825/ eloxiertes Aluminium wurden vor der Applikation des Klebstoffs mit Isopropanol gereinigt und anschließend für 30 Minuten bei 80°C
getrocknet. Bei den mit den Bezugzeichen IAX und IBX (x = 1, 2 oder 3) versehenen Kombinationen von Elementen wurde ein Klebstoff folgender Zusammensetzung zur Herstellung der Haftschicht 3 verwendet:
Bisphenol-A-Epoxidharz : 83,9 Gew.%
Tricyclodecandimethanol 10,0 Gew.% Aliphatischer C8-C10 Glycidylether : 5,0 Gew.%
Siloxanhaltiger Entlüfter: 0,3 Gew.%
Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Unicure UVI 6976): 0,8 Gew. %
Der Klebstoff ist ein UV-kationisch härtender Klebstoff und weist einen Brechungsindex nD bei 23°C von 1.56, eine
Viskosität bei 25°C von 3000 bis 5000 mPas, und eine Tg von 110°C auf.
Bei den mit den Bezugzeichen IIAX und IIBX (x = 1, 2 oder 3) versehenen Kombinationen von Elementen wurde ein Klebstoff folgender Zusammensetzung zur Herstellung der Haftschicht 3 verwendet :
Bis (3, 4-Epoxyhexylmethyl) dicarbonsäureester 86,3 Gew.%
Tricyclodecandimethanol 12,0 Gew.% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan 0,5 Gew.%
Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Unicure UVI 6976): 1,2 Gew. %
Der Klebstoff ist ein UV-kationisch härtender Klebstoff und weist einen Brechungsindex nD bei 23°C von 1.4994, eine Viskosität bei 25°C von 400 bis 500 mPas, und eine Tg von 160°C auf. Bei den mit den Bezugzeichen IIIAX und IIIBX (x = 1, 2 oder 3) ersehenen Kombinationen von Elementen wurde ein Klebstoff mit der Bezeichnung 032 folgender Zusammensetzung zur
Herstellung der Haftschicht 3 verwendet
Bisphenol-A-Epoxidharz : 88,9 Gew.%
Epoxy-Phenol-Novolac 10,0 Gew.%
Siloxanhaltiger Entlüfter 0,4 Gew.%
Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Unicure UVI 6976): 0,7 Gew. %
Der Klebstoff ist ein UV-kationisch härtender Klebstoff und weist einen Brechungsindex nD bei 23 °C von 1.5752, eine Viskosität bei 25°C von 18000 bis 22000 mPas, und eine Tg von 160°C auf. Bei den mit den Bezugzeichen IVAX und IVBX (x = 1, 2 oder 3) versehenen Kombinationen von Elementen wurde zur
Herstellung der Haftschicht 3 ein Klebstoff folgender
Zusammensetzung verwendet:
Bisphenol-A-Epoxidharz: 88,5 Gew.% Tricyclodecandimethanol 10,0 Gew.% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan 0,5 Gew.%
Siloxanhaltiger Entlüfter: 0,2 Gew. %
Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Unicure UVI 6976): 0,8 Gew. %
Der Klebstoff ist ein UV-kationisch härtender Klebstoff und weist einen Brechungsindex nD bei 23°C von 1.5680, eine
Viskosität bei 25°C von 10000 bis 14000 mPas, und eine Tg von 135°C auf.
Durch die Zugabe des Alkohols Tricyclodecandimethanol in den Ausführungsbeispielen, die mit I, II und IV gekennzeichnet sind, wird die Applikation des Klebstoffs erleichtert, da die rheologischen, mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften besser eingestellt sind und das Benetzungs- und Verlaufsverhalten des Klebstoffs verbessert sind. Weiter wird durch den Zusatz von Tricyclodecandimethanol eine Vergilbung der Haftschicht 3 vermindert.
Die Haftschichten 3 der Kombinationen von Elementen mit den Bezugszeichen A, beispielsweise IAi , wurden unter UV- Bestrahlung für 60 Sekunden bei einer Strahlungsleistung von 60 mW/cm2 gehärtet und die Haftschichten 3 der Kombinationen von Elementen mit den Bezugszeichen B, beispielsweise IBi , wurden unter UV Einwirkung für 60 Sekunden bei 60 mW/cm2 und im Anschluss thermisch bei 150 °C für 2 Stunden nachgehärtet.
Es wurden jeweils 10 Kombinationen von Elementen einer
Ausführungsform getestet. Aus den Figuren 9 bis 11 erkennt man, dass die Haftschichten 3, die unter UV Einwirkung angehärtet wurden, bereits hohe Scherfestigkeiten von mehr als 2,5 N/mm2 aufweisen. Die bereits hohen Scherfestigkeiten der Haftschichten 3 können in den Kombinationen von Elementen durch eine thermische Nachhärtung der Haftschicht 3 nochmals auf bis zu 39 N/mm2 erhöht werden.
Die Figur 12 zeigt Scherfestigkeiten von Haftschichten 3 die zwischen zwei Elementen angeordnet sind. Auf der y-Achse ist die Scherfestigkeit S bei Raumtemperatur in N/mm2 aufgetragen und auf der x-Achse sind die jeweilig getesteten
Kombinationen von Elementen, zwischen denen eine Haftschicht 3 gebildet wurde, aufgetragen. In den getesteten
Kombinationen von Elementen wurde der Klebstoff mit der
Bezeichnung 032 zur Herstellung der Haftschicht 3 verwendet. Die Kombinationen von Elementen weisen folgenden Aufbau auf:
- IIIA4 und IIIB4: Glas, Haftschicht 3, Quarzsubstrat 7 ;
- I I IAi und I I IBi : Glas, Haftschicht 3, Saphirsubstrat 7; - IIIA5 und IIIB5: eloxiertes Aluminium, Haftschicht 3,
Quarzsubstrat 7 ;
- IIIA3 und IIIB3: eloxiertes Aluminium, Haftschicht 3,
Saphirsubstrat 7 ;
- IIIA6 und IIIB6: Grivory XE3825, Haftschicht 3,
Quarzsubstrat 7 ;
- IIIA2 und IIIB2: Grivory XE3825, Haftschicht 3,
Saphirsubstrat 7. Das Substrat 7 hat eine Schichtdicke von 560 ym. Die aktive Halbleiterschichtenfolge 2 ist über einer Haftschicht 3 mit einer Schichtdicke von 10 ym angeordnet, welche wiederum auf Glas, Grivory XE3825 und eloxiertem Aluminium angeordnet ist. Es wurden jeweils 10 Kombinationen von Elementen einer
Ausführungsform getestet. Die Haftschichten 3 der
Kombinationen von Elementen mit den Bezugszeichen A,
beispielsweise IIIA4 wurden unter UV-Bestrahlung für 10
Sekunden in 25 mm Abstand mit einem Blue Point 4
Punktstrahler mit einer Strahlungsleistung von ca. 2000 mW/cm2 gehärtet und die Haftschichten 3 der Kombinationen von Elementen mit den Bezugszeichen B, beispielsweise ΙΙΙΒε wurden unter UV Einwirkung für 10 Sekunden in 25 mm Abstand mit Blue Point 4 Punktstrahler mit einer Strahlungsleistung von 2000 mW/cm2 und im Anschluss thermisch bei 150 °C für 2 Stunden ausgehärtet. Aus Figur 12 erkennt man, dass die
Haftschichten 3 hohe Scherfestigkeiten nach dem UV- Härtungsschritt ab 6, 8 N/mm2 aufweisen und diese durch eine thermische Aushärtung maßgeblich gesteigert werden können. Es hat sich gezeigt, dass die Scherfestigkeit der Haftschicht 3 in Verbindung mit Saphirsubstraten höher ist als in
Verbindung mit Quarzsubstraten. Die Figur 13 zeigt das UV-Emissionsspektrum eines Blue Point 4 Punktstrahlers bei 100 % Leistung Es zeigt die
charakteristischen Emissionsbanden des Blue Point 4
Punktstrahlers für die Härtung des Klebstoffes im UVA- Bereich. Auf der y-Achse ist die relative Intensität I der Strahlung in % aufgetragen und auf der x-Achse ist die
Wellenlänge λ in nm aufgetragen.
In Figur 14 ist das Verhältnis der Strahlungsleistung eines Blue Point 4 Punktstrahlers zu der Distanz des zu
bestrahlenden Objekts und zu dem Durchmesser der
auftreffenden Punktstrahlung auf dem zu bestrahlenden Objekt gezeigt. Auf der linken y-Achse ist die Strahlungsleistung L in W/cm2, auf der rechten y-Achse ist der Durchmesser d des auftreffenden Punktstrahls in mm und auf der x-Achse ist der Abstand a zu dem zu bestrahlenden Objekt in mm aufgetragen. Man erkennt beispielsweise, dass auf ein Objekt in 25 mm Abstand zu dem Punktstrahler ein Punktstrahl mit einem
Durchmesser von ca. 16 mm und einer Strahlungsleistung von ca. 2 W/cm2 auftrifft.
Die Figur 15 zeigt die Transmission eines Saphirsubstrates einer Dicke von 650 ym in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Auf der y Achse ist die Transmission T in % und auf der x Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend zumindest eine aktive Halbleiterschichtenfolge (2), zumindest ein erstes und zweites Element, und mindestens eine Haftschicht (3) , die zwischen mindestens einem ersten Element (2,4,5) und
mindestens einem zweiten Element (5,6,7) angeordnet ist, wobei das erste Element (2,4,5) ausgewählt ist aus einer aktiven Halbleiterschichtenfolge (2), einem Verguss (4), einem Träger (5) und wobei das zweite Element (5,6,7) ausgewählt ist aus einem Träger (5), einem optischen Element (6) und einem
Substrat (7), und
wobei die Haftschicht (3) aus einem Klebstoff hergestellt ist, der zumindest ein erstes zwei- oder
mehrfachfunktionelles Epoxidharz, einen Beschleuniger und einen Haftvermittler umfasst.
2. Optoelektronisches Bauelement (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch, wobei die Haftschicht (3) eine
Schichtdicke von maximal 50 ym aufweist.
3. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haftschicht (3)
transparent für von der aktiven Halbleiterschichtenfolge (2) emittierte Strahlung ist.
4. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines aus erstem (2,4,5) und zweitem Element (5,6,7) Saphir enthält.
5. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (6) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Linsen, Prismen und Filter umfasst .
6. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des Trägers (5) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Saphir, Glas, Metall, Keramik, Polymere und Halbleitermaterialien umfasst.
7. Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht (3) zwischen zwei Elementen in einem optoelektronischen Bauelement (1) umfassend die Verfahrensschritte
A) Bereitstellen eines ersten Elements (2,4,5),
B) Applikation eines Klebstoffs,
C) Positionierung eines zweiten Elements (5,6,7),
D) Härtung des Klebstoffs.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verfahrensschritt D) die Verfahrensschritte
Dl) Aktivierung und Vorhärtung des Klebstoffs durch
Belichten und
D2) thermische Aushärtung umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei im Verfahrensschritt D) die Härtung des Klebstoffs durch
Belichten mit einer Strahlungsquelle erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Belichten mit einer UV-Strahlungsquelle für maximal 120 s erfolgt.
11. Verwendung eines Klebstoffes, der zumindest ein erstes zwei- oder mehrfachfunktionelles Epoxidharz, einen
Beschleuniger, und einen Haftvermittler umfasst, zur Bildung von Haftschichten (3) zwischen Elementen in
optoelektronischen Bauelementen (1).
12. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens ein Element Saphir enthält.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der Klebstoff UV- oder Licht-härtbar ist.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Klebstoff mindestens einen weiteren Bestandteil umfasst, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
- einen aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohol,
- ein zweites zwei- oder mehrfachfunktionelles Epoxidharz, - einen Reaktivverdünner,
- einen Polyvinylether,
- ein Polyether-Polyol ,
- einen Vergilbungsstabilisator,
- ein Thixotropiermittel ,
- Spacer,
- einen optischen Aufheller
- einen Entlüfter,
- ein Benetzungsmittel, und
- ein Verlaufshilfsmittel und Kombinationen davon umfasst.
15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei der Klebstoff
- 50-99 Gew% eines zwei- oder mehrfachfunktionellen
Epoxidharzes ,
- 0.3-5 Gew% eines Beschleunigers,
- > 0-20 Gew% eines aliphatischen oder cycloaliphatischen
Alkohols und
- > 0-5 Gew% eines Haftvermittlers umfasst.
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