WO2013127985A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2013127985A1
WO2013127985A1 PCT/EP2013/054136 EP2013054136W WO2013127985A1 WO 2013127985 A1 WO2013127985 A1 WO 2013127985A1 EP 2013054136 W EP2013054136 W EP 2013054136W WO 2013127985 A1 WO2013127985 A1 WO 2013127985A1
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WO
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semiconductor chip
optoelectronic component
sedimentation
decoupling
component according
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PCT/EP2013/054136
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Christoph Gallmeier
Christian Gärtner
Ales Markytan
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component, an arrangement of a carrier element, a semiconductor chip and a mask and a method for the
  • the present invention relates to a
  • Optoelectronic component with a sedimentation element which has a sedimented solids layer.
  • a non-exhaustive example of an optoelectronic component has an electrically contacted semiconductor chip for emitting electromagnetic radiation.
  • phosphors, fillers, scattering particles or the like in the beam path of the emitted radiation For example, phosphors, fillers, scattering particles or the like in the beam path of the emitted radiation
  • Binder and the solid which is present for example in the form of particles, on or in the vicinity of the
  • Binders off which is referred to as sedimentation. By settling the solid, this gets closer to the semiconductor chip, which offers advantages in terms of thermal and optical properties. Subsequently, optical elements are applied and the optoelectronic
  • the optoelectronic component is also referred to as an LED package.
  • the present invention is therefore based on the object to improve the known prior art.
  • an object of the present invention to provide an optoelectronic component, an arrangement of a carrier element, a semiconductor chip and a mask and a method for producing an optoelectronic component, so that the optoelectronic component is improved in terms of function and production.
  • the present invention relates to an optoelectronic component comprising a carrier element, one on the
  • the optoelectronic component according to the invention is characterized in particular by improved optical and thermal properties and by a simplified production. So far, solids have been sedimented on the semiconductor chip in a plane and specially provided for the sedimentation layer. Subsequently, optical elements
  • the present invention utilizes a single element in a dual function by providing both for sedimentation and for decoupling the radiation. As a result, the losses mentioned in the
  • Decoupling surface thus cooperate to the effect that the efficiency of the optoelectronic device is increased.
  • a central idea of the present invention is therefore the provision of a special decoupling surface in connection with the sedimentation process. Furthermore, it is ensured by the process of sedimentation that the optical and / or thermally active solid layer can be brought as close to the semiconductor chip, which, for example, due to the higher packing density, the advantage of improved heat conduction or, depending on the type of solid, an improvement in the optical properties
  • Second order surface By providing a
  • Total reflection can be minimized or avoided, whereby the efficiency of the optoelectronic component is increased.
  • Halbellipsoid a point-symmetrical or mirror-symmetrical AbtrahlCharakterizing.
  • Component is. This relationship ensures that total reflection at the decoupling surface is on the one hand effectively avoided, on the other hand, the maximum possible
  • the decoupling surface is roughened.
  • any desired basic shape can be selected for the sedimentation element, in which case the roughening in turn reduces or prevents total reflection. This allows greater flexibility in the selection of the sedimentation element and the manufacturing process.
  • this may, for example, a flat
  • Sedimentation be provided, whereby compared to an example hemispherical sedimentation material can be saved and at the same time the optoelectronic device can be kept compact.
  • the decoupling surface has a
  • Microstructure in particular microlenses or microprisms on.
  • Repeating microstructure total reflection can be particularly well reduced or prevented, thereby increasing the efficiency of the optoelectronic device.
  • the preferred relation d 2c on the one hand achieves a secure coupling-out of the radiation emitted by the semiconductor chip via the coupling-out surface, on the other hand the dimensions of the optoelectronic component are kept compact.
  • the binder has a
  • Refractive index which is lower than the refractive index of the semiconductor chip and higher than the refractive index of air.
  • optical properties in particular the efficiency of the optoelectronic device is improved.
  • the binder is a silicone, polysilane, siloxane, polysiloxane, epoxide, polysilazane or a mixture thereof.
  • the materials mentioned are characterized by easy processability, long durability and very good optical properties. Furthermore, all the materials mentioned have a refractive index which is lower than the refractive index of the semiconductor chip and higher than that
  • the optoelectronic device in one embodiment, the optoelectronic
  • Component further a the sedimentation downstream optical element, in particular a lens on.
  • the optical element preferably bears against the sedimentation element in a form-fitting manner and has a refractive index which is greater than the refractive index of air and less than the refractive index of the sedimentation element.
  • the solid layer preferably comprises at least one phosphor, at least one heat-conducting filler,
  • Optoelectronic device can be advantageously changed. Especially when using light-converting
  • Phosphors is the order of application and arrangement of the converter within the optoelectronic component decisive with respect to the optical and thermal
  • thermal cooling of the phosphor is improved.
  • the thermal cooling is again by the higher
  • Thermal conductivity of the material leads, improves. Further is achieved by the thus achieved complete and uniform wrapping of the semiconductor chip (English “conformal coating”) optimized radiation (color over angle).
  • the present invention furthermore relates to an arrangement comprising a carrier element, a semiconductor chip and a mask, comprising a carrier element, a semiconductor chip mounted on the carrier element and electrically contacted for emission of electromagnetic radiation, and a mask with a recess surrounding the semiconductor chip
  • Semiconductor chip facing surface of the recess is curved and / or structured.
  • the inventive arrangement makes it possible to produce the optoelectronic component according to the invention with the advantages already mentioned.
  • Shapes of the matrix for the sedimentation, the decoupling surface can be formed, at the same time can
  • Base mass be stabilized long enough in liquid form to allow sedimentation with the advantages already mentioned.
  • the present invention further relates to a method for producing an optoelectronic component
  • Carrier element mounted and electrically contacted
  • Semiconductor chips for emitting electromagnetic radiation, applying a matrix comprising a Binder base and solid particles at least on the semiconductor chip and simultaneous molding of the matrix, sedimenting the solid particles to a solid layer at least on the semiconductor chip, and curing of the matrix to a sedimentation, wherein the
  • Sedimentation element has a coupling-out surface for coupling out the radiation emitted by the semiconductor chip, and wherein the step of molding comprises forming the coupling-out surface, so that the coupling-out surface is curved and / or structured.
  • the process step of sedimentation is also the
  • Solid layer Semiconductor chip is completely covered by the solid layer, which offers the advantages already mentioned, depending on the type of solid used.
  • the sedimented solid layer and the decoupling element can be produced in one process step, which offers the advantage of cost savings.
  • the step of forming comprises the provision of a mask, in particular the provision of a mask with a recess enclosing the semiconductor chip, wherein the surface of the recess facing the semiconductor chip is curved and / or structured.
  • a mask By providing a mask, the steps of sedimentation and molding can be effectively accomplished in one step, thereby making the manufacturing process more efficient, less expensive and easier.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component according to the invention in accordance with a fifth embodiment
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component according to the invention in accordance with a sixth
  • FIG. 9a a schematic representation of a bottom view of a mask for forming a sedimentation element for the optoelectronic component according to the invention
  • Fig. 9b is a schematic representation of a cross section of
  • 9c is a schematic representation of a plan view of the mask of FIG. 9a.
  • FIG. 11 shows a flowchart with the method steps of the production method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component 100 according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment.
  • a carrier element 101 On a carrier element 101 is a semiconductor chip 102
  • the semiconductor chip 102 is an optoelectronic semiconductor chip 102, for example a light-emitting diode, OLED or another optoelectronic chip
  • the semiconductor chip 102 may be formed on a semiconductor substrate, for example, by a layer sequence generated in a semiconductor process.
  • the semiconductor chip 102 may also be made by a thin film process.
  • the semiconductor chip 102 may also be substrateless. He has a contact page 104, with which he on the
  • Carrier element 101 by means of known methods (LED attaches) is applied, and over which it has at least one electrical contact. It is conceivable that a further electrical contact via the contact side to the
  • Carrier element 101 is connected.
  • any other type of contacting of the semiconductor chip 102 is conceivable.
  • the carrier element 101 may be a leadframe or a substrate, depending on the type of optoelectronic component to be produced. It is used for example for
  • the support member 101 may, for example, a ceramic support or a
  • Semiconductor carrier be.
  • the semiconductor chip 102 On the side opposite the contact side 104, the semiconductor chip 102 has a radiation emission side 108. About the radiation emission side 108 is in the
  • the support member 101 may have a reflective surface, for example, a silver coating in the region of the contact side 104.
  • a sedimentation element 200 is arranged downstream of the semiconductor chip 102. That is, the sedimentation member 200 is provided on the radiation emission side 108 or in other words in the emission direction.
  • the sedimentation element 200 has a binder 220 and one in the binder
  • sedimentation is a well-known concept. This is a suspension of a
  • Base binder as a solid layer from 210, which is referred to as sedimentation.
  • Solid provides various benefits. Particularly when using light-converting phosphors, the method of application and arrangement of the converter within the optoelectronic component is decisive with regard to the optical and thermal properties, the efficiency, the costs and the service life of the optoelectronic component. When using phosphors as sedimented
  • Conformal coating achieves optimized radiation (color over angle) By using scattering particles, the color homogeneity with respect to the radiation angle can be improved Furthermore, an improvement in the thermal conductivity can be achieved by heat-conductive fillers.
  • the solid layer 210 is sedimented at least on or along the semiconductor chip 102. Depending on the shape and
  • the solids layer 210 may also be sedimented on further components
  • the sedimentation element 200 is thus the result of sedimentation and includes that from the
  • Binder base material resulting binder 220 and the sedimented solid layer 210 which in this
  • Embodiment is in direct contact with the semiconductor chip 102.
  • Sedimentation element 200 recognize that it means
  • the sedimentation element 200 has a decoupling surface 230 for decoupling the radiation emitted by the semiconductor chip 102 from the sedimentation element 200.
  • the decoupling surface 230 is that side or surface of the sedimentation element 200 through which substantially the radiation exits from the sedimentation element 200.
  • the decoupling surface is thus that of the semiconductor chip 102
  • Embodiment of FIG. 1 also has a side surface 240, which adjoins directly to the decoupling surface 230 and from which no or only a negligible part of the radiation exits.
  • the side surface 240 is preferably perpendicular to the plane of the semiconductor chip 102, but may also include an angle different from 90 ° with the plane of the semiconductor chip 102.
  • Decoupling surface 230 is therefore to be understood as meaning a surface of sedimentation element 200 facing away from semiconductor chip 102, along which or through which the entire or at least the essential part of the radiation exiting from sedimentation element 200 exits.
  • the decoupling surface 230 is curved and / or structured.
  • the decoupling surface 230 is thus not plan, but rather has a curvature, a structuring or both. This ensures that the radiation from the chip impinges on the decoupling surface 230 at an angle of approximately 90 °, so that
  • the structuring can be particularly in the areas
  • the radiation hits the decoupling surface, the higher the probability of
  • Decoupling be structured. That is, by a curved and / or structured coupling-out surface 230, the total reflection is reduced when the radiation from the sedimentation element 200 exits, so that a higher proportion of the radiation exits from the sedimentation element 200 and thereby the efficiency of the optoelectronic component 100 is increased.
  • a central idea of the present invention is thus the combination of the sedimentation step or of the
  • the sedimentation element can furthermore be produced in only one process step.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component 110 according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment. Unless otherwise described, all explanations made for the first embodiment also apply to the second
  • Component according to the second embodiment has, following the decoupling surface 230, a side member 241, which extends from the end of the decoupling surface 230 away from the semiconductor chip 102 in a lateral direction along the support member 101.
  • Lateral means, in particular, along main directions of extension of the semiconductor chip 102 or of the carrier element 101.
  • the outcoupling surface 230 seen in plan view, from which
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cross section of an optoelectronic component 120 according to the invention in accordance with a third exemplary embodiment. Unless otherwise stated, all apply to the first embodiment made explanations also for the third
  • the semiconductor chip 102 is enveloped laterally or in the lateral direction by a potting compound 300.
  • the potting compound 300 has the same height as the semiconductor chip 102 and thus terminates flush with the radiation emission side 108 of the semiconductor chip 102, so that the sedimentation element 202 is applied to a planar surface, which increases the application of the
  • the optoelectronic component 120 according to the third exemplary embodiment shown in FIG.
  • the potting compound 300 can also be combined with the first or second embodiment and the
  • the potting compound 300 may also be lower or higher than the semiconductor chip 102.
  • the core idea of the present invention is a decoupling surface in conjunction with
  • the curvature or structuring can in this case also be provided only on parts of the decoupling surface. For example, it may be production-related
  • Decoupling surface is nevertheless encompassed by the present invention.
  • the curvature and / or structure extends over a large part of the decoupling surface. It is preferable to design those regions with a curvature and / or a structuring, in which at least part of the radiation is greater than at an angle
  • Total reflection angle impinges (in each case measured to the solder on the exit surface).
  • Total reflection angle about 67 ° to the lot.
  • At least 70% of the exit surface is curved or with
  • Structured executed, preferably at least 80%, more preferably at least 90% of the exit surface.
  • Decoupling surface is no longer completely flat or even.
  • the decoupling surface is at least in sections a second-order surface.
  • the decoupling surface is at least in sections a second-order surface.
  • Decoupling have a hemisphere, a semi-ellipsoid or a shape approximated to these forms.
  • the decoupling surface can be partially approximated to different shapes and the radius of curvature of the decoupling surface can be constant or variable over the entire surface.
  • FIG. 4 again shows a schematic representation of a cross section of the optoelectronic component 100 according to the first exemplary embodiment.
  • the maximum extent of the optoelectronic component 100 is designated by p.
  • maximum expansion is understood to mean an expansion in the lateral direction.
  • Curvature of the decoupling surface 230 is to be understood according to this definition, the condition, according to which for any two points PI and P2 on the decoupling surface 230, the maximum
  • the curvature depends on the extent of the optoelectronic component 100, which ensures that for each size of the
  • the decoupling surface 230 is curved so that total reflection is avoided and the efficiency of the optoelectronic component 100 is increased. Even if this relation is an example of the first
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a plan view of the optoelectronic component 100 according to the invention according to the first exemplary embodiment.
  • the circumference 209 represents the maximum lateral extent of the decoupling surface 230.
  • the circumference thus does not represent the maximum lateral extent of the entire
  • Sedimentation element 200 but only the maximum lateral extent of the decoupling surface 230 in plan view.
  • the hemispherical decoupling surface 230 of the circumference 209 is circular, depending on the shape of the decoupling surface, the circumference 209 but also have any other shape.
  • FIG. 5 shows the maximum diameter d of the circumference 209 and the length c of the diagonal of the
  • the semiconductor chip 102 is located entirely within the outcoupling surface 230, i. the relation holds
  • the decoupling surface 230 has a diameter which corresponds to twice the chip diagonal, i. the relation holds
  • d corresponds to the diameter of the ball.
  • the refractive index of the semiconductor chip 102 ie in particular that comprising the epi-layer
  • Radiation emission side 108 is very high compared to the refractive index of air.
  • the sedimentation element 200 which is between the semiconductor chip 102 and the air
  • Sedimentation element 200 selected as large as possible in the context of the possible materials, so that it approximates the refractive index of the semiconductor chip 102.
  • the semiconductor chip 102 selected as large as possible in the context of the possible materials, so that it approximates the refractive index of the semiconductor chip 102.
  • Refractive index of the sedimentation element 200 therefore in the range 1.40 to 1.54.
  • the material is preferably silicone
  • LRI silicone low refractive index
  • HRI silicone high refractive index
  • HRI silicones are phenyl-substituted silicones.
  • HRI silicones have the advantage of a very low loss of brightness in the optoelectronic component.
  • silicone it is also possible to use epoxides having a refractive index of about 1.5 or polysilazanes having a refractive index of about 1.46.
  • Fig. 6 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component 150 according to the invention in accordance with a fourth exemplary embodiment. The
  • Optoelectronic component 150 corresponds in this case to the optoelectronic component 100 according to the first
  • Optoelectronic device 150 according to the fourth
  • Embodiment still an optical element 310th
  • the optical element 310 is a lens or coupling-out lens.
  • the optical element 310 may also be flush with other components, for example at the
  • the optical element is preferably produced by means of injection molding (English compression molding) in a separate step and then integrated into the optoelectronic device 150.
  • the optical element 310 consists of a
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a cross section of an optoelectronic component 130 according to the invention in accordance with a fifth exemplary embodiment. Unless otherwise stated, all explanations made for the first embodiment also apply to the fifth
  • the main extension direction of the roughened decoupling surface 233 is in this case parallel to the semiconductor chip 102 or to the carrier element 101. Unlike in FIG. 7, however, the main extension direction of the roughened decoupling surface 233 may follow a different shape, for example it may be curved or arched. In other words, a curvature of the decoupling surface can be combined with a roughening.
  • the roughening can be achieved, for example, by an etching process or by mechanical removal.
  • the roast depths depends on the process selected and can be selected in the range of 2 ym (for example, in chemical roughening) up to 250 ym (for example in the case of sandblasting). This roughening can be done both by roughening
  • Silicone body is located.
  • the processes (a) to (c) may be used singly or in combination.
  • the relation holds, according to which the d> 40 * T, (4) where d, as already explained, the diameter of
  • Fig. 8 shows a schematic illustration of a cross section of an optoelectronic component 130 according to the invention in accordance with a sixth exemplary embodiment. Unless otherwise described, all explanations made for the first embodiment also apply to the sixth
  • Device 140 has a microlens-provided
  • Decoupling surface 234, as shown in FIG. 8 schematically
  • the decoupling surface 234 thus has a plurality of miniaturized lenses and / or prisms, which in turn reduces or prevents total reflection.
  • the main extension direction of the microlensed coupling surface 234 is in this case parallel to the semiconductor chip 102 or to the carrier element 101. Unlike in FIG. 8
  • Moth eye structure can be combined.
  • FIGS. 9a to 9c a mask will now be described which can be used in the manufacture of the optoelectronic device according to the invention.
  • 9a shows a schematic representation of a bottom view of a mask for forming a
  • FIG. 9b is a schematic representation of a cross section of the mask of FIG. 9a and
  • Substantially hemispherical decoupling surface 230 has.
  • Surface 430 may be curved, structured or both. All statements made for the decoupling surface 230 thus apply in an analogous manner to the
  • Surface 430 of the recesses 410 It can be provided in a mask 400 and recesses 410 with different surfaces 430.
  • the mask 400 preferably has an opening 430 in the region of each recess 410 on the upper side. As a result, the material for the sedimentation element can be introduced through the opening 420 into the recess 410.
  • the mask 400 is preferably made of, for example
  • the mask may also be formed without an opening, accordingly the
  • the potting compound 300 is omitted for simplified illustration in FIGS. 10a to 10d.
  • Fig. 10a shows a provided carrier element 101 with a deposited and electrically contacted thereon
  • the mask 400 is placed on the carrier element 101, so that the recess 410 surrounds the semiconductor chip 102.
  • Decoupling surface 230 at least as large as the chip diagonal, so that the semiconductor chip 102 completely within the
  • Scope 109 of the decoupling surface 230 is located.
  • the mask rests on the carrier element 101 or on a potting compound 300 which may be provided.
  • the opening 420 lies on the side of the mask 400 facing away from the semiconductor chip 102.
  • Fig. 10a is an example of an arrangement 500
  • Mask 400 corresponding to a plurality of recesses 410, which encloses the plurality of semiconductor chip 102.
  • a matrix 250 for the sedimentation element 203 to be produced is subsequently introduced through the opening 420 into the recess 410, for example by means of a dispensing process.
  • the matrix 250 comprises a binder matrix 225 and a solid, preferably in the form of
  • the solid particles 225 are in this case dispersed in the binder base mass 225.
  • a silicone is preferably used as binder base 225.
  • a polysilane, siloxane and / or polysiloxane can be used as the material.
  • an epoxide or polysilazane can be used.
  • the binder base 225 is not fully cured and / or not fully crosslinked before.
  • the binder base mass 225 is flowable or deformable.
  • the curing or crosslinking of the binder base material 225 takes place by known methods, for example thermally, by UV radiation and / or by other methods.
  • Solid particles 215 a material for improving the
  • Thermal conductivity include, which is optically inactive and transparent, for example SiO 2 Another possibility is the use of diffusely scattering particles for
  • Beam angle Examples of this are reflective
  • Particles and / or scattering particles in particular metal oxides such as titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, zirconium oxide or Silica and barium sulfate, dyes, organic
  • the phosphor particles may contain one or more phosphor types.
  • the phosphor or the plurality of phosphors are adapted to that of
  • Semiconductor chip 102 emitted electromagnetic radiation from a first wavelength range at least partially absorb and in a radiation in a second
  • Wavelength range which is different from the first wavelength range to convert.
  • the first wavelength range to convert.
  • Phosphorus particles were designed to absorb radiation in a wavelength range between 420 nm and 490 nm inclusive and convert it into longer wavelength radiation. That is, the phosphor can convert, for example, blue light into greenish, yellowish and / or reddish light.
  • Non-exhaustive examples of phosphor particles are a rare earth-doped garnet such as YAG: Ce, a rare earth-doped orthosilicate such as (Ba, Sr) 2 S1O 4 : Eu or a
  • Rare earth-doped silicon oxynitride or silicon nitride such as (Ba, Sr) 2 S1 5 N 8 : Eu. These phosphors are just as
  • the solid particles 215 may also comprise a mixture of the above-mentioned materials.
  • the proportion of solid particles 215 and matrix 250 may also vary widely when using phosphor particles the proportion, for example, depending on the desired color location.
  • a proportion of the solid particles 215 on the matrix 250 is between 7% wt and 15% wt.
  • the recess 410 is completely filled with basic mass 250.
  • the solid particles 215 settle due to their higher density within the binder base 225. This process can be done solely by using the
  • the process can be done in a centrifuge.
  • the process can be done in a centrifuge.
  • Binder base mass 225 slows down, so that the
  • Sedimentation of the solid particles 215 can be done faster.
  • the methods mentioned can also be used in combination.
  • FIG. 10d schematically shows the arrangement 500 according to FIG.
  • Binder 220 To complete the optoelectronic Component still only the mask 400 has to be removed. For this purpose, it is advantageous if the decoupling surface 203 has sections flattening, so that the mask 400 can be detached more easily.
  • the solid particles 215 can be enlarged or reduced in size in relation to the optoelectronic component and can thus have any desired size. Also shown in the figures is the solid layer 210 of only one layer of solid particles 215, which serves merely to simplify the illustration. Notwithstanding the figures, a plurality of layers of solid particles 215 may be provided, the solid layer 210 may in particular also
  • variable thicknesses i. have different numbers of layers of solid particles 215 at different locations. Also, unlike the figures, preferably, there are no gaps in the figure
  • the opening 420 at least in the region of the opening 420 hardly or not curved and not structured.
  • the opening is in the range of a radiation angle of substantially 0 °, occurs at this point little or no total reflection, so that a lack of curvature or structuring here hardly matters.
  • An alternative manufacturing method which is not shown in the figures, provides a mask 400 without opening 420, ie the recesses 410 are at the top closed.
  • the basic mass 250 is introduced into the recesses 410, then the
  • Support member 101 is placed with the chip 102 on top of the mask, so that the semiconductor chip 102 dips into the ground mass 250 and is applied to this. Subsequently, the entire assembly 500 is reversed, so that then the sedimentation process can proceed.
  • the advantage with this mask and the associated method is that the entire outcoupling surface can be formed by the surface 430 of the recess 410, since no opening is provided.
  • step S1 a carrier element 101 is provided with a semiconductor chip 102 mounted thereon and electrically contacted.
  • a mask 400 with a recess 410 enclosing the semiconductor chip 102 and an opening 420 is placed in a step S2, wherein the surface 430 of the recess 410 facing the semiconductor chip 102 is curved and / or structured.
  • a matrix 250 comprising a
  • a mask 400 with a recess 410 and a curved one and / or structured surface 430 of the recess 410 in the following step S5, a matrix 250 comprising a binder base 225 and
  • Solid particles 215 introduced into the recess 410.
  • step S6 the carrier element 101 with the semiconductor chip 102 is placed on the mask 400 such that the semiconductor chip 102 comes into contact with the matrix 250.
  • the semiconductor chip 102 is so to speak immersed in the matrix 205.
  • the arrangement of carrier element 101, semiconductor chip 102 and matrix 250 filled with matrix 250 is reversed, so that the mask 400 rests on the semiconductor chip 102 or on the carrier element 101 and no longer vice versa.
  • step S8 follows, in which the solid particles 215 form a solid layer 210 at least along the
  • Semiconductor chips 102 are sedimented.
  • the surface of the matrix 250 facing away from the semiconductor chip 102 assumes the shape and / or structure of the surface 430 of the recess 410.
  • this part of the surface of the matrix 250 remains unstructured or unshaped.
  • the present method therefore comprises a
  • molding is structured.
  • molding is accomplished by providing a mask 400, but other ways of molding are also contemplated by the present invention.
  • the matrix 250 is cured or completely crosslinks us thus the sedimentation 200 formed, which has a decoupling surface, which corresponds in shape and / or structure of the surface 430 of the recess 410.
  • the mask 400 is removed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement aufweisend ein Trägerelement (101), einen auf dem Trägerelement (101) montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip (102) zur Emission elektromagnetischer Strahlung, und ein dem Halbleiterchip (102) nachgeordnetes Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204) aufweisend ein Bindemittel (220) und eine zumindest auf dem Halbleiterchip (102) sedimentierte Feststoffschicht (210). Das Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204) weist eine Auskoppelfläche (230, 233, 234) zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip (102) emittierten Strahlung auf, wobei die Auskoppelfläche (230, 233, 234) gekrümmt und/oder strukturiert ist. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.

Description

Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, eine Anordnung aus einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer Maske sowie ein Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
optoelektronisches Bauelement mit einem Sedimentationselement, welches eine sedimentierte FeststoffSchicht aufweist.
Ein nicht abschließendes Beispiel für ein optoelektronisches Bauelement weist einen elektrisch kontaktierten Halbleiterchip zur Emission elektromagnetischer Strahlung auf. Zur
Beeinflussung der optischen oder thermischen Eigenschaften des optoelektronischen Bauelements werden Feststoffe,
beispielsweise Leuchtstoffe, Füllstoffe, Streupartikel oder dergleichen im Strahlengang der emittierten Strahlung
angeordnet. Ein bekanntes Konzept ist hierbei die
Sedimentation. Hierbei wird eine Suspension aus einem
Bindemittel und dem Feststoff, welcher beispielsweise in Form von Partikeln vorliegt, auf oder in die Nähe des
Halbleiterchips aufgebracht. Nachfolgend setzt sich der
Feststoff auf Grund seiner höheren Dichte innerhalb des
Bindemittels ab, was als Sedimentation bezeichnet wird. Durch das Absetzen des Feststoffes, gelangt dieser näher an den Halbleiterchip, was Vorteile hinsichtlich thermischer und optischer Eigenschaften bietet. Anschließend werden noch optische Elemente aufgebracht und das optoelektronische
Bauelement kann je nach Verwendungszweck in Module oder dergleichen eingebaut werden. Das optoelektronische Bauelement wird auch als LED Package bezeichnet. Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den bekannten Stand der Technik zu verbessern.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement, eine Anordnung aus einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer Maske sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, so dass das optoelektronische Bauelement bezüglich Funktion und Herstellung verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
Des Weiteren wird diese Aufgabe durch eine Anordnung aus einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer Maske gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 gelöst.
Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
BEISPIELHAFTE AU S F Ü HRU G S F ORME
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement aufweisend ein Trägerelement, einen auf dem
Trägerelement montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip zur Emission elektromagnetischer Strahlung, und ein dem Halbleiterchip nachgeordnetes Sedimentationselement aufweisend ein Bindemittel und eine zumindest auf dem
Halbleiterchip sedimentierte FeststoffSchicht , wobei das Sedimentationselement eine Auskoppelfläche zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung aufweist, und wobei die Auskoppelfläche gekrümmt und/oder strukturiert ist.
Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement zeichnet sich insbesondere durch verbesserte optische und thermische Eigenschaften und durch eine vereinfachte Herstellung aus. Bislang wurden Feststoffe in einer ebenen und eigens für die Sedimentation vorgesehenen Schicht auf dem Halbleiterchip sedimentiert . Anschließend wurden optische Elemente
aufgebracht. Nachteilig hierbei ist zum einen die
Notwendigkeit, zwei Elemente separat zu fertigen. Des Weiteren wird durch den Übergang zwischen der Schicht zur Sedimentation und dem optischen Element ein Teil der Strahlung reflektiert und tritt somit nicht aus dem optoelektronischen Bauelement aus. Durch die vorliegende Erfindung wird ein einziges Element in einer Doppelfunktion verwendet, indem es sowohl für die Sedimentation vorgesehen ist als auch zur Auskopplung der Strahlung. Hierdurch werden die genannten Verluste beim
Übergang zwischen separaten Elementen vermieden. Durch die spezielle Form der Auskoppelfläche wird darüber hinaus
Totalreflexion vermindert oder ganz vermieden, so dass das optoelektronische Bauelement insgesamt eine erhöhte Effizienz hat. Die Reduzierung auf ein Element und die spezielle
Auskoppelfläche wirken somit dahingehend zusammen, dass die Effizienz des optoelektronischen Bauelements erhöht wird. Ein zentraler Gedanke der vorliegenden Erfindung ist somit das Vorsehen einer speziellen Auskoppelfläche in Verbindung mit dem Sedimentationsprozess . Des Weiteren wird auf Grund des Prozesses der Sedimentation sichergestellt, dass die optisch und/oder thermisch aktive FeststoffSchicht möglichst nahe an den Halbleiterchip gebracht werden kann, was beispielsweise auf Grund der höheren Packungsdichte den Vorteil einer verbesserten Wärmeleitung oder, je nach Art des Feststoffes, eine Verbesserung der optischen Eigenschaften wie
beispielsweise verbesserte Abstrahlung (Farbe über Winkel) oder eine verbesserte Farbhomogenität ermöglicht. Insgesamt ergibt sich somit durch das Zusammenwirken der einzelnen
Merkmale ein optoelektronisches Bauelement, welches
verbesserte optische und thermische Eigenschaften aufweist, insbesondere Verbesserungen hinsichtlich Effizienz.
In einer Ausführungsform ist die Auskoppelfläche eine
Oberfläche zweiter Ordnung. Durch das Vorsehen einer
Auskoppelfläche mit einer Oberfläche zweiter Ordnung wird eine Oberfläche vorgesehen, durch welche am effektivsten
Totalreflexion minimiert bzw. vermieden werden kann, wodurch die Effizienz des optoelektronischen Bauelements gesteigert wird .
In einer Ausführungsform hat die Auskoppelfläche im
Wesentlichen die Form einer Halbkugel oder eines
Halbellipsoids oder eine an diese Formen angenäherte Form. Die Verwendung einer Halbkugel oder eines Halbellipsoids bieten die gleichen Vorteile wie das Vorsehen einer Oberfläche zweiter Ordnung. Darüber hinaus bieten Haikugel und
Halbellipsoid eine punktsymmetrische bzw. spiegelsymmetrische AbtrahlCharakteristik .
In einer Ausführungsform gilt für die maximale Höhendifferenz max (hpi, P2) zwischen zwei beliebigen Punkten PI und P2 auf der Auskoppelfläche folgende Relation max(hpi, P2) > 0,01 p, (1) wobei p die maximale Ausdehnung des optoelektronischen
Bauelements ist. Durch diese Relation ist sichergestellt, dass Totalreflexion an der Auskoppelfläche einerseits effektiv vermieden wird, andererseits wird die maximal mögliche
Flexibilität bei der Form der Auskoppelfläche gewährleistet.
In einer Ausführungsform ist die Auskoppelfläche aufgeraut. Hierdurch kann im Prinzip eine beliebige Grundform für das Sedimentationselement gewählt werden, wobei dann durch die Aufrauung wiederum Totalreflexion vermindert bzw. verhindert wird. Dies erlaubt eine größere Flexibilität bei der Auswahl des Sedimentationselements und der Herstellungsverfahren.
Insbesondere kann hierdurch beispielsweise ein flaches
Sedimentationselement vorgesehen sein, wodurch im Vergleich zu einem beispielsweise halbkugelförmigen Sedimentationselement Material gespart werden und gleichzeitig das optoelektronische Bauelement kompakt gehalten werden kann. Allerdings ist es auch möglich, die Aufrauung mit einer der oben aufgeführten Formen der Auskoppelfläche zu kombinieren.
In einer Ausführungsform weist die Auskoppelfläche eine
Mikrostruktur, insbesondere Mikrolinsen oder Mikroprismen, auf. Durch das Vorsehen einer regelmäßigen und sich
wiederholenden Mikrostruktur kann Totalreflexion besonders gut vermindert bzw. verhindert werden, wodurch sich die Effizienz des optoelektronischen Bauelements erhöht.
Vorzugsweise liegt der Halbleiterchip innerhalb eines auf das Trägerelement projizierten Umfangs der Auskoppelfläche und es gilt d > c, (2), besonders bevorzugt d = 2c, (3), wobei d der maximale Durchmesser des projizierten Umfangs und c die Länge der Diagonale des Halbleiterchips ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die gesamte von Halbleiterchip emittierte Strahlung in das Sedimentationselement eintritt und über die Auskoppelfläche aus dem Sedimentationselement
ausgekoppelt wird. Insbesondere wird durch die bevorzugte Relation d=2c einerseits eine gesicherte Auskopplung der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung über die Auskoppelfläche erreicht, andererseits wird das optoelektronische Bauelement in seinen Abmessungen kompakt gehalten.
In einer Ausführungsform hat das Bindemittel einen
Brechungsindex, welcher niedriger ist als der Brechungsindex des Halbleiterchips und höher als der Brechungsindex von Luft. Hierdurch wird ein gradueller Übergang der Brechungsindizes von Halbleiterchip zu Luft erreicht, wodurch wiederum
Totalreflexion minimiert wird und somit insgesamt die
optischen Eigenschaften, insbesondere die Effizienz, des optoelektronischen Bauelements verbessert wird.
Vorzugsweise ist das Bindemittel ein Silikon, Polysilan, Siloxan, Polysiloxan, Epoxid, Polysilazan oder eine Mischung hieraus. Die genannten Materialien zeichnen sich durch eine leichte Verarbeitbarkeit , lange Haltbarkeit und sehr gute optische Eigenschaften aus. Des weiteren haben alle genannten Materialien einen Brechungsindex, welcher niedriger ist als der Brechungsindex des Halbleiterchips und höher als der
Brechungsindex von Luft, wodurch sich die bereits genannten Vorteile ergeben.
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische
Bauelement des Weiteren ein dem Sedimentationselement nachgeordnetes optisches Element, insbesondere eine Linse, auf .
Vorzugsweise liegt das optische Element formschlüssig an dem Sedimentationselement an und hat einen Brechungsindex, welcher größer als der Brechungsindex von Luft und kleiner als der Brechungsindex des Sedimentationselements ist. Durch das lückelose Aneinanderfügen von optischem Element und
Sedimentationselement in Kombination mit dem speziell
gewählten Brechungsindex wird der Übergang zwischen den
Brechungsindizes von Halbleiterchip und Luft weiter graduiert, wodurch wiederum Totalreflexion vermindert wird. Durch die Formschlüssigkeit wird vermieden, dass sich zwischen optischem Element und Sedimentationselement ein weiteres Material mit einem Brechungsindex befindet, durch welches der graduelle Übergang gestört werden könnte.
Vorzugsweise umfasst die FeststoffSchicht zumindest einen Leuchtstoff, zumindest einen wärmeleitenden Füllstoff,
Streupartikel oder eine Mischung hieraus. Je nach Art des verwendeten Feststoffes können die Eigenschaften des
optoelektronischen Bauelements vorteilhaft verändert werden. Insbesondere bei der Verwendung von lichtkonvertierenden
Leuchtstoffen ist die die Auftragsweise und Anordnung des Konverters innerhalb des optoelektronischen Bauelements maßgebend hinsichtlich der optischen und thermischen
Eigenschaften, der Effizienz, der Kosten und der Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements. Bei der Verwendung von Leuchtstoffen als sedimentierte FeststoffSchicht gelangt der Leuchtstoff näher an den Halbleiterchip, wodurch die
thermische Kühlung des Leuchtstoffs verbessert wird. Die thermische Kühlung wird abermals durch die höhere
Packungsdichte, welche zu einer höheren spezifischen
Wärmeleitfähigkeit des Materials führt, verbessert. Ferner wird durch das damit erreichte vollständige und gleichmäßig Umhüllen des Halbleiterchips (englisch „conformal coating") eine optimierte Abstrahlung (Farbe über Winkel) erreicht.
Durch die Verwendung von Streupartikeln kann die
Farbhomogenität bezüglich des Abstrahlwinkels verbessert werden. Durch wärmeleitende Füllstoffe kann des Weiteren eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung aus einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer Maske, aufweisend ein Trägerelement, einen auf dem Trägerelement montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip zur Emission elektromagnetischer Strahlung, und eine Maske mit einer den Halbleiterchip umschließenden Ausnehmung zur
Aufnahme einer zu formenden Grundmasse, wobei die dem
Halbleiterchip zugewandte Oberfläche der Ausnehmung gekrümmt und/oder strukturiert ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird das Erstellen des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements ermöglicht mit den bereits genannten Vorteilen. Durch die Maske zum
Formen der Grundmasse für das Sedimentationselement kann die Auskoppelfläche geformt werden, gleichzeitig kann die
Grundmasse lange genug in flüssiger Form stabilisiert werden, um Sedimentation zu ermöglichen mit den ebenfalls bereits genannten Vorteilen.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements,
aufweisend die Schritte Bereitstellen eines auf einem
Trägerelement montierten und elektrisch kontaktierten
Halbleiterchips zur Emission elektromagnetischer Strahlung, Aufbringen einer Grundmasse umfassend eine Bindemittelgrundmasse und Feststoffpartikel zumindest auf den Halbleiterchip und gleichzeitiges Formen der Grundmasse, Sedimentieren der Feststoffpartikel zu einer Feststoffschicht zumindest auf dem Halbleiterchip, und Aushärten der Grundmasse zu einem Sedimentationselement, wobei das
Sedimentationselement eine Auskoppelfläche zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung aufweist, und wobei der Schritt des Formens das Formen der Auskoppelfläche umfasst, so dass die Auskoppelfläche gekrümmt und/oder strukturiert ist.
Durch die Kombination von Sedimentation und Formen der
Auskoppelfläche in einem Element, wird das
Herstellungsverfahren vereinfacht, da nur noch ein Schritt zum Bilden von Auskoppelelement und Sedimentation der
Feststoffschicht vorgesehen werden muss. Durch den
Verfahrenschritt der Sedimentation wird außerdem das
Aufbringen der Feststoffschicht vereinfacht und der
Halbleiterchip wird vollständig von der Feststoffschicht bedeckt, was je nach Art des verwendeten Feststoffs die bereits genannten Vorteile bietet. Mit anderen Worten können die sedimentierte Feststoffschicht und das Auskoppelelement in einem Prozess-Schritt hergestellt werden, was den Vorteil einer Kostenersparnis bietet.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Formens das Vorsehen einer Maske, insbesondere das Vorsehen einer Maske mit einer den Halbleiterchip umschließenden Ausnehmung, wobei die dem Halbleiterchip zugewandte Oberfläche der Ausnehmung gekrümmt und/oder strukturiert ist. Durch das Vorsehen einer Maske können die Schritte der Sedimentation und des Formens effektiv in einem Schritt erfolgen, wodurch das Herstellungsverfahren effizienter, kostengünstiger und einfacher wird. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren geben die erste (n) Ziffer (n) eines Bezugszeichens die Figur an, in denen das Bezugzeichen zuerst verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen werden für gleichartige oder gleich wirkende Elemente bzw. Eigenschaften in allen Figuren
verwendet .
Es zeigen
eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines zweiten
Ausführungsbeispiels ,
eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines dritten
Ausführungsbeispiels ,
eine zweite schematische Darstellung eines Querschnitts des erfindungsgemäßen
optoelektronischen Bauelements gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ,
eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement gemäß des ersten Ausführungsbeispiels,
eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines vierten
Ausführungsbeispiels ,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines fünften
Ausführungsbeispiels ,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements gemäß eines sechsten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 9a eine schematische Darstellung einer Unteransicht einer Maske zum Formen eines Sedimentationselements für das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement,
Fig. 9b eine schematische Darstellung eines Querschnitts der
Maske gemäß Fig. 9a,
Fig. 9c eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Maske gemäß Fig. 9a,
Fig. 10a bis lOd eine schematische Darstellung eines
Querschnitts einer erfindungsgemäßen Anordnung aus
Trägerelement, Halbleiterchip und Maske während verschiedener Prozessschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, und
Fig. 11 ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 100 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Auf einem Trägerelement 101 ist ein Halbleiterchip 102
montiert. Bei den Halbleiterchip 102 handelt es sich um einen optoelektronischen Halbleiterchip 102, beispielsweise um eine Leuchtdiode, OLED oder um ein anderes optoelektronisches
Element, das elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Der Halbleiterchip 102 kann beispielsweise durch eine in einem Halbleiterprozess erzeugte Schichtenabfolge auf einem Halbleitersubstrat gebildet sein. Der Halbleiterchip 102 kann ebenso durch ein Dünnschichtverfahren hergestellt worden sein. Der Halbleiterchip 102 kann auch substratlos sein. Er weist eine Kontaktseite 104 auf, mit der er auf dem
Trägerelement 101 mittels bekannter Verfahren (LED die attach) aufgebracht ist, und über die er zumindest einen elektrischen Kontakt aufweist. Dabei ist denkbar, dass auch ein weiterer elektrischer Kontakt über die Kontaktseite an das
Trägerelement 101 angeschlossen ist. Allerdings ist auch jede andere Art der Kontaktierung des Halbleiterchips 102 denkbar.
Das Trägerelement 101 kann je nach Typ des herzustellenden optoelektronischen Bauelements ein Leiterrahmen (leadframe) oder ein Substrat sein. Es dient beispielsweise zur
mechanischen Stabilisierung des optoelektronischen Bauelements und/oder zur elektrischen Verbindung des Halbleiterchips 102 mit äußeren elektrischen Kontakten. Das Trägerelement 101 kann beispielsweise ein keramischer Träger oder ein
Halbleiterträger sein.
Auf der der Kontaktseite 104 gegenüberliegenden Seite weist der Halbleiterchip 102 eine Strahlungsemissionsseite 108 auf. Über die Strahlungsemissionsseite 108 wird eine in dem
Halbleiterchip 102 erzeuge Strahlung ausgekoppelt. Um eine möglichst effiziente Auskopplung der erzeugten Strahlung zu erreichen, kann das Trägerelement 101 eine reflektierende Oberfläche beispielsweise eine Silberbeschichtung im Bereich der Kontaktseite 104 aufweisen.
Ein Sedimentationselement 200 ist dem Halbleiterchip 102 nachgeordnet. Das heißt, das Sedimentationselement 200 ist auf der Strahlungsemissionsseite 108 oder mit anderen Worten in Abstrahlrichtung vorgesehen. Das Sedimentationselement 200 weist ein Bindemittel 220 und eine in dem Bindemittel
sedimentierte FeststoffSchicht 210 auf.
Wie bereits erläutert, ist die Sedimentation ein bekanntes Konzept. Hierbei wird eine Suspension aus einer
Bindemittelgrundmasse und dem Feststoff, welcher
beispielsweise in Form von Partikeln vorliegt, auf dem
Halbleiterchip 102 aufgebracht. Nachfolgend setzt sich der Feststoff auf Grund seiner höheren Dichte innerhalb der
Bindemittelgrundmasse als FeststoffSchicht 210 ab, was als Sedimentation bezeichnet wird. Durch das Absetzen des
Feststoffes, gelangt dieser näher an den Halbleiterchip 102 als ohne Sedimentation, was je nach Art des verwendeten
Feststoffes verschiedene Vorteile bietet. Insbesondere bei der Verwendung von lichtkonvertierenden Leuchtstoffen ist die die Auftragsweise und Anordnung des Konverters innerhalb des optoelektronischen Bauelements maßgebend hinsichtlich der optischen und thermischen Eigenschaften, der Effizienz, der Kosten und der Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements. Bei der Verwendung von Leuchtstoffen als sedimentierte
FeststoffSchicht gelangt der Leuchtstoff näher an den
Halbleiterchip, wodurch die thermische Kühlung des
Leuchtstoffs verbessert wird. Die thermische Kühlung wird abermals durch die höhere Packungsdichte, welche zu einer höheren spezifischen Wärmeleitfähigkeit des Materials führt, verbessert. Ferner wird durch das damit erreichte vollständige und gleichmäßig Umhüllen des Halbleiterchips (englisch
„conformal coating") eine optimierte Abstrahlung (Farbe über Winkel) erreicht. Durch die Verwendung von Streupartikeln kann die Farbhomogenität bezüglich des Abstrahlwinkels verbessert werden. Durch wärmeleitende Füllstoffe kann des Weiteren eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.
Die FeststoffSchicht 210 ist zumindest auf dem bzw. entlang des Halbleiterchips 102 sedimentiert. Je nach Form und
Abmessungen des Sedimentationselements 200 und nach Aufbau des optoelektronischen Bauelements 100 kann die FeststoffSchicht 210 auch auf weiteren Komponenten sedimentiert sein,
beispielsweise auf dem Trägerelement 101, auf einer
Leiterverbindung (nicht dargestellt) oder auf einer oder mehreren anderen Komponenten des optoelektronischen
Bauelements 100.
Das Sedimentationselement 200 ist somit das Ergebnis der erfolgten Sedimentation und umfasst das aus der
Bindemittelgrundmasse entstandene Bindemittel 220 sowie die sedimentierte FeststoffSchicht 210, welche in diesem
Ausführungsbeispiel in direktem Kontakt zu dem Halbleiterchip 102 steht. Der Sedimentationsprozess und die verwendeten
Materialien werden später noch genauer erläutert. Durch die Verwendung der Sedimentation ist keine Grenzfläche zwischen dem klaren Bereich, d.h. dem Bindemittel 220, und der
sedimentierten FeststoffSchicht 210 zu erkennen. Dies
unterscheidet die Sedimentation von anderen Verfahren, bei denen das Auskoppelelement separat von der FeststoffSchicht gefertigt und aufgebracht wird, wo auf Grund des
nachträglichen Aufbringens eine Grenzfläche erkennbar ist. Des weiteren ist es möglich, dass bei Verwendung der Sedimentation vereinzelte unsedimentierte Feststoffpartikel im klaren
Bereich, insbesondere im Übergangsbereich, noch vorhanden sind. Dies ist im Falle eines nachträglich aufgebrachten
Auskoppelelements ebenfalls nicht der Fall. Insgesamt lässt sich somit bei Fehlen einer Grenzfläche und bei Vorhandensein einzelner unsedimentierter Partikel am fertig gestellten
Sedimentationselement 200 erkennen, dass es mittels
Sedimentation und nicht mittels anderer Verfahren hergestellt worden ist.
Das Sedimentationselement 200 weist eine Auskoppelfläche 230 auf zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip 102 emittierten Strahlung aus dem Sedimentationselement 200. Mit anderen
Worten ist die Auskoppelfläche 230 diejenige Seite bzw. Fläche des Sedimentationselements 200, durch die im Wesentlichen die Strahlung aus dem Sedimentationselement 200 austritt. Die Auskoppelfläche ist somit die vom Halbleiterchip 102
abgewandte Oberfläche des Sedimentationselements 200. Das Sedimentationselement 200 weist in dem ersten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 auch noch eine Seitenfläche 240 auf, welche sich unmittelbar an die Auskoppelfläche 230 anschließt und aus der keine oder nur ein vernachlässigbarer Teil der Strahlung austritt. Die Seitenfläche 240 steht bevorzugt senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips 102, kann aber auch einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Ebene des Halbleiterchips 102 einschließen. Unter Auskoppelfläche 230 soll daher eine dem Halbleiterchip 102 abgewandte Oberfläche des Sedimentationselements 200 verstanden werden, entlang welcher bzw. durch welche der gesamte oder zumindest der wesentliche Teil der aus dem Sedimentationselement 200 austretenden Strahlung austritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Auskoppelfläche 230 gekrümmt und/oder strukturiert. Die Auskoppelfläche 230 ist somit nicht plan, sondern weist vielmehr eine Krümmung, eine Strukturierung oder beides auf. Hierdurch wird erreicht, dass die Strahlung aus dem Chip auf die Auskoppelfläche 230 in einem Winkel von annähernd 90° auftrifft, so dass
Totalreflexion vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Die Strukturierung kann insbesondere in den Bereichen
vorgesehen sein, in welchen das Risiko für Totalreflexion erhöht ist. Je weiter weg von der Mitte des
Sedimentationselements die Strahlung auf die Auskoppelfläche trifft, um so höher ist die Wahrscheinlichkeit für
Totalreflexion. Daher kann entweder die gesamte
Auskoppelfläche oder auch nur der Randbereich der
Auskoppelfläche strukturiert sein. Das heißt, durch eine gekrümmte und/oder strukturierte Auskoppelfläche 230 wird beim Austritt der Strahlung aus dem Sedimentationselement 200 die Totalreflexion vermindert, so dass ein höherer Anteil der Strahlung aus dem Sedimentationselement 200 austritt und hierdurch die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 100 erhöht wird.
Ein zentraler Gedanke der vorliegenden Erfindung ist somit die Kombination des Sedimentationsschritts bzw. des zur
Sedimentation notwendigen Elements mit einer
Auskoppelstruktur. Beide Elemente bzw. Schritte werden somit im Sedimentationselement mit der erfindungsgemäßen
Auskoppelfläche kombiniert. Das Sedimentationselement kann des Weiteren in nur einem Prozessschritt hergestellt werden.
Darüber hinaus können die Vorteile der Sedimentation genutzt werden. Insgesamt ergibt die erfindungsgemäße Kombination aus Sedimentation uns Auskoppelfläche in einem Element bzw. in einem Herstellungsschritt einen synergistischen Effekt, so dass die vorliegende Erfindung ein vereinfachtes und
kostengünstigeres Herstellungsverfahren sowie ein
optoelektronisches Bauelement bereitstellt, welches
hinsichtlich seiner optischen und thermischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich seiner Effizienz verbessert ist. In dem optoelektronischen Bauelement 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels hat die Auskoppelfläche 230 wie in Fig. 1 dargestellt im Wesentlichen die Form einer Halbkugel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 110 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Sofern nicht anders beschrieben, gelten alle für das erste Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen auch für das zweite
Ausführungsbeispiel .
Das Sedimentationselement 201 des optoelektronischen
Bauelements gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels weist im Anschluss an die Auskoppelfläche 230 ein Seitenelement 241 auf, welches sich von dem Ende der Auskoppelfläche 230 vom Halbleiterchip 102 weg in lateraler Richtung entlang des Trägerelements 101 erstreckt. Lateral bedeutet insbesondere entlang von Haupterstreckungsrichtungen des Halbleiterchips 102 bzw. des Trägerelements 101. Es ist mit anderen Worten die Auskoppelfläche 230, in Draufsicht gesehen, von dem
Seitenelement 241 umrandet, insbesondere mit einer
gleichmäßigen Breite. Durch das Seitenelement 241 ist auf Grund der größeren Auflagefläche des Sedimentationselements 230 eine bessere Haftung zwischen dem Sedimentationselement 230 und dem Halbleiterchip 102 bzw. dem Trägerelement 101 gewährleistet .
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 120 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Sofern nicht anders beschrieben, gelten alle für das erste Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen auch für das dritte
Ausführungsbeispiel .
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterchip 102 seitlich bzw. in lateraler Richtung von einer Vergussmasse 300 umhüllt. Vorzugsweise hat die Vergussmasse 300 die gleiche Höhe wie der Halbleiterchip 102 und schließt somit bündig mit der Strahlungsemissionsseite 108 des Halbleiterchip 102 ab, so dass das Sedimentationselement 202 auf eine plane Fläche aufgebracht wird, was das Aufbringen des
Sedimentationselements 202 vereinfacht. In die Vergussmasse 300 können reflektierende Partikel oder Streupartikel
integriert sein, beispielsweise Metalloxide, so dass seitlich aus dem Halbleiterchip 102 austretende Strahlung reflektiert wird und entlang der Hauptabstrahlrichtung aus dem
Halbleiterchip 102 austritt. Hierdurch wird ebenfalls die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 120 erhöht.
Bei dem optoelektronischen Bauelement 120 gemäß des in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels schließt sich die
Auskoppelfläche 230 direkt an die Vergussmasse 300 an und es ist keine Seitenfläche 240 oder Seitenelement 241 vorgesehen. Alternativ kann die Vergussmasse 300 auch mit dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel kombiniert werden und die
Seitenfläche 240 oder das Seitenelement 241 kann auf der
Vergussmasse 300 aufliegen bzw. an diese anschließen. Die Vergussmasse 300 kann auch niedriger oder höher sein als der Halbleiterchip 102.
Wie bereits erläutert, ist der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, eine Auskoppelfläche in Verbindung mit
Sedimentation bereitzustellen, welche gekrümmt und/oder strukturiert ist. Die Krümmung bzw. Strukturierung kann hierbei auch nur auf Teilen der Auskoppelfläche vorgesehen sein. Beispielsweise kann es aus produktionstechnischen
Gründen nicht möglich sein, die gesamte Auskoppelfläche durchgehend mit einer Krümmung und/oder Struktur zu versehen und es können Bereiche ungekrümmt bzw. unstrukturiert bleiben. Es können auch absichtlich bestimmte Bereiche ungekrümmt bzw. unstrukturiert bleiben, um beispielsweise ein Ablösen eines formenden Werkzeugs zu erleichtern. Eine solche
Auskoppelfläche ist trotzdem von der vorliegenden Erfindung mit umfasst. Vorzugsweise erstreckt sich die Krümmung und/oder Struktur über einen Großteil der Auskoppelfläche. Es sind bevorzugt diejenigen Bereiche mit einer Krümmung und/oder einer Strukturierung auszgestaltet , in welchen zumindest ein Teil des Strahlung unter einem Winkel größer als dem
Totalreflexionswinkel auftrifft (jeweils gemessen zum Lot auf der Austrittsfläche) . Der kritische Totalreflexionswinkel (gemessen zur Senkrechten zur Austrittsfläche) ist gegeben durch Tc = aresin (n_2)/n_l), wobei n_l und n_2 jeweils der Brechungsindex des äußeren und inneren Materials ist. Im
Allgemeinen gilt n_2 > n_l . Beispielsweise bei einer
Auskopplung von Silikon (n = 1,41) gegenüber Luft (n ~ 1) ist dieser Winkel etwa 45°. Bei Auskopplung von einen Silikon mit n = 1,53 in ein Silikon mit n = 1,41 beträgt der
Totalreflexionswinkel etwa 67° zum Lot. In einer bevorzugten Ausführung (um neben der verbesserten Auskopplung auch eine Formung der Abstrahlcharakteristik zu erreichen) wird
mindestens 70% der Austrittsfläche gekrümmt oder mit
Strukturierung ausgeführt, vorzugsweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Austrittsfläche.
Im Folgenden soll auf das Merkmal der Krümmung genauer
eingegangen werden. Unter Krümmung soll zunächst jede Wölbung der Auskoppelfläche verstanden werden, durch welche die
Auskoppelfläche nicht mehr vollständig plan bzw. eben ist. Insbesondere ist die Auskoppelfläche zumindest Abschnittsweise eine Oberfläche zweiter Ordnung. Beispielsweise kann die
Auskoppelfläche eine Halbkugel, ein Halbellipsoid oder eine an diese Formen angenäherte Form haben. Insbesondere kann die Auskoppelfläche abschnittsweise an unterschiedliche Formen angenähert sein und der Krümmungsradius der Auskoppelfläche kann konstant oder über die gesamte Fläche variabel sein.
Bezugnehmend auf Fig . 4 wird im Folgenden eine alternative Definition für die Krümmung der Auskoppelfläche genauer erläutert. Fig . 4 zeigt wieder eine schematische Darstellung eines Querschnitts des optoelektronischen Bauelements 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels.
Die maximale Ausdehnung des optoelektronischen Bauelements 100 ist mit p bezeichnet. Unter maximaler Ausdehnung wird hierbei eine Ausdehnung in lateraler Richtung verstanden. Unter
Krümmung der Auskoppelfläche 230 soll nach dieser Definition die Bedingung verstanden werden, wonach für zwei beliebige Punkte PI und P2 auf der Auskoppelfläche 230 die maximale
Höhendifferenz h zwischen diesen beiden Punkten die folgende Relation erfüllt:
max ( hpi , P2) > 0,01 p , (1)
wobei max (hPi , P2 ) die bereits erläuterte maximale
Höhendifferenz darstellt. Hierdurch richtet sich die Krümmung nach der Ausdehnung des optoelektronischen Bauelements 100, wodurch sichergestellt ist, dass für jede Größe des
optoelektronischen Bauelements 100 die Auskoppelfläche 230 so gekrümmt ist, dass Totalreflexion vermieden und die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 100 erhöht wird. Auch wenn diese Relation beispielhaft an Hand des ersten
Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist die Relation nicht auf das erste Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielmehr auf jedes andere Ausführungsbeispiel anwendbar. Wie bereits erläutert, kann diese Relation auch nur abschnittsweise für die Auskoppelfläche gelten.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels. An Hand dieser
Draufsicht sollen die bevorzugten Größenverhältnisse zwischen dem Halbleiterchip 102 und dem Sedimentationselement 200 beschrieben werden. Ein auf das Trägerelement 101 projizierter Umfang 209 der Auskoppelfläche 230 ist in diesem
Ausführungsbeispiel kreisförmig dargestellt. Der Umfang 209 stellt mit anderen Worten die maximale laterale Ausdehnung der Auskoppelfläche 230 dar. Der Umfang stellt somit nicht die maximale laterale Ausdehnung des gesamten
Sedimentationselements 200 dar, sondern nur die maximale laterale Ausdehnung der Auskoppelfläche 230 in Draufsicht. Im Falle der halbkugelförmigen Auskoppelfläche 230 ist der Umfang 209 kreisförmig, abhängig von der Form der Auskoppelfläche kann der Umfang 209 aber auch jede andere Form haben.
In der Fig. 5 ist der maximale Durchmesser d des Umfang 209 dargestellt sowie die Länge c der Diagonale des
Halbleiterchips 102. Vorzugsweise liegt der Halbleiterchip 102 vollständig innerhalb der Auskoppelfläche 230, d.h. es gilt die Relation
d > c (2) Dies hat den Vorteil, dass im Wesentlichen die gesamte vom Halbleiterchip 102 über die Strahlungsemissionsseite 108 emittierte Strahlung das Sedimentationselement 200 durch die Auskoppelfläche 230 verlässt. Hierdurch wird wieder eine hohe Effizienz des optoelektronischen Bauelements erreicht.
Bevorzugt hat die Auskoppelfläche 230 einen Durchmesser, welcher der doppelten Chipdiagonale entspricht, d.h. es gilt die Relation
d = 2c (3)
Hierdurch wird einerseits Totalreflexion, beispielsweise im Randbereich der Auskoppelfläche 230, weiter reduziert,
andererseits wird trotzdem noch eine kompakte Größe des optoelektronischen Bauelements gewährleistet.
Im Falle einer Auskoppelfläche 230, welche die Form einer Halbkugel hat, entspricht d dem Durchmesser der Kugel.
Auch wenn die Größenverhältnisse beispielhaft an Hand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurden, ist die
Beschreibung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern vielmehr auf jedes andere
Ausführungsbeispiel sowie auf nicht dargestellte
Auskoppelflächen anwendbar.
Vorzugsweise wird gemäß der vorliegenden Erfindung die
Totalreflexion bzw. der Strahlungsverluste noch weiter durch entsprechende Materialauswahl reduziert, so dass ein
gradueller Brechungsindexübergang vom Halbleiterchip 102 zur Luft möglich wird. Der Brechungsindex des Halbleiterchips 102, d.h. insbesondere der die Epi-Schicht umfassenden
Strahlungsemissionsseite 108, ist sehr hoch gegenüber dem Brechungsindex von Luft. Das Sedimentationselement 200, welches zwischen dem Halbleiterchip 102 und der Luft
vorgesehen ist, hat daher idealerweise einen Brechungsindex, welcher niedriger ist als der Brechungsindex des
Halbleiterchips 102, aber höher als der Brechungsindex von Luft, so dass ein gradueller Übergang zwischen den
Brechungsindizes erreicht wird, wodurch Totalreflexion weiter vermindert wird. Insbesondere wir der Brechungsindex des
Sedimentationselements 200 im Rahmen der möglichen Materialien möglichst groß gewählt, so dass er sich an den Brechungsindex des Halbleiterchips 102 annähert. Vorzugsweise liegt der
Brechungsindex des Sedimentationselements 200 daher im Bereich 1,40 bis 1,54. Als Material wird vorzugsweise Silikon
verwendet. Insbesondere kann beispielsweise ein sogenanntes LRI-Silikon verwendet werden (LRI = low refractive index, d.h. englisch für niedrigbrechend) mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,41. Nicht abschließende Beispiele für solche LRI- Silikone sind methyl-substituierte Silikone. LRI-Silikone haben den Vorteil, dass sie kostengünstig sind und mechanisch robust, so dass sie eine lange Lebensdauer haben. Es kann auch ein sogenanntes HRI-Silikon verwendet werden (HRI = high refractive index, d.h. englisch für hochbrechend) mit einem Brechungsindex von 1,41 bis 1,57, in Abhängigkeit vom
Phenylierungsgrad . Nicht abschließende Beispiele für solche HRI-Silikone sind phenyl-substituierte Silikone. HRI-Silikone haben den Vorteil eines sehr geringen Helligkeitsverlustes beim optoelektronischen Bauelement. Statt Silikon können auch Epoxide verwendet werden mit einem Brechungsindex von ca. 1,5 oder Polysilazane mit einem Brechugnsindex von ca. 1,46. Fig . 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 150 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. Das
optoelektronische Bauelement 150 entspricht hierbei dem optoelektronischen Bauelement 100 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels in Fig. 1, lediglich ist in dem
optoelektronischen Bauelement 150 gemäß des vierten
Ausführungsbeispiels noch ein optisches Element 310
vorgesehen. Vorzugsweise ist das optische Element 310 eine Linse bzw. Auskoppellinse.
Das optische Element 310 ist dem Sedimentationselement 200 in Abstrahlrichtung nachgeordnet. Wie in Fig . 6 dargestellt, liegt das optische Element 310 vorzugsweise bündig an der Auskoppelfläche 230 an, d.h. steht in unmittelbarem Kontakt zur Auskoppelfläche 230. Es ist jedoch auch denkbar, dass zwischen dem optischen Element 310 und der Auskoppelfläche 230 teilweise oder vollständig ein Abstand besteht.
Das optische Element 310 kann darüber hinaus auch an weiteren Komponenten bündig anliegen, beispielsweise an der
Seitenfläche 240 und an dem Trägerelement 101. Das optische Element wird vorzugsweise mittels Spritzpressens (englisch compression molding) in einem separaten Schritt hergestellt und dann in das optoelektronische Bauelement 150 integriert.
Vorzugsweise besteht das optische Element 310 aus einem
Material, welches einen Brechungsindex hat, der größer ist als der Brechungsindex von Luft und kleiner als der Brechungsindex des Sedimentationselements 200. Hierdurch wird der
Brechungsindexübergang vom Halbleiterchip 102 zu Luft noch weiter graduiert, so dass durch die Abstufung der Brechungsindexsprung und damit Totalreflexion weiter vermindert wird.
Fig . 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 130 gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels. Sofern nicht anders beschrieben, gelten alle für das erste Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen auch für das fünfte
Ausführungsbeispiel .
Im Unterschied zu den bisher beschriebenen
Ausführungsbeispielen, bei welchen das Sedimentationselement eine gekrümmte oder gewölbte Auskoppelfläche umfasst, weist das Sedimentationselement 203 des optoelektronischen
Bauelements 130 eine aufgeraute Auskoppelfläche 233 auf, wie in Fig . 7 schematisch dargestellt.
Durch das Aufrauen wird ebenfalls wieder erreicht, dass
Totalreflexion beim Auftreffen der vom Halbleiterchip 102 emittierten Strahlung auf die Auskoppelfläche 233 vermindert bzw. verhindert wird. Hierdurch kann die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 130 gesteigert werden. Die Haupterstreckungsrichtung der aufgerauten Auskoppelfläche 233 ist hierbei parallel zu dem Halbleiterchip 102 bzw. zu dem Trägerelement 101. Anders als in Fig . 7 dargestellt, kann die Haupterstreckungsrichtung der aufgerauten Auskoppelfläche 233 jedoch einer anderen Form folgen, beispielsweise kann sie gekrümmt oder gewölbt sein. Mit anderen Worten kann eine Krümmung der Auskoppelfläche mit einer Aufrauung kombiniert werden.
Die Aufrauung kann beispielsweise durch einen Ätzprozess oder durch mechanisches Abtragen erreicht werden. Die Aufrautiefe ist abhängig vom gewählten Prozess und kann gewählt werden im Bereich von 2 ym (beispielsweise bei chemischer Aufrauung) bis zu 250 ym (beispielsweise im Fall von Sandstrahlen) . Dies Aufrauung kann erfolgen sowohl durch Aufrauung
(a) der fertigen Linse oder
(b) des Werkzeugs oder
(c) einer Folie (welche sich zwischen Werkzeug und
Silikonkörper befindet. Die Prozesse (a) bis (c) können einzeln verwendet oder kombiniert verwendet werden.
Vorzugsweise gilt die Relation, wonach die d > 40*T, (4) wobei d wie bereits erläutert der Durchmesser der
Auskoppelfläche 230 ist und T die Aufrautiefe.
Fig . 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 130 gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels. Sofern nicht anders beschrieben, gelten alle für das erste Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen auch für das sechste
Ausführungsbeispiel .
Das Sedimentationselement 204 des optoelektronischen
Bauelements 140 weist eine mit Mikrolinsen versehene
Auskoppelfläche 234 auf, wie in Fig . 8 schematisch
dargestellt. Alternativ können auch Mikroprismen, andere
Mikrostrukturen oder eine Mottenaugenstruktur verwendet werden. Die Auskoppelfläche 234 weist somit eine Vielzahl von miniaturisierten Linsen und/oder Prismen auf, durch die wiederum Totalreflexion vermindert bzw. verhindert wird. Die Haupterstreckungsrichtung der mit Mikrolinsen versehenen Auskoppelfläche 234 ist hierbei parallel zu dem Halbleiterchip 102 bzw. zu dem Trägerelement 101. Anders als in Fig. 8
dargestellt, kann die Haupterstreckungsrichtung der mit
Mikrolinsen versehenen Auskoppelfläche 233 jedoch einer anderen Form folgen, beispielsweise kann sie gekrümmt oder gewölbt sein. Mit anderen Worten kann eine Krümmung der
Auskoppelfläche mit Mikrolinsen, Mikroprismen oder einer
Mottenaugenstruktur kombiniert werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 9a bis 9c wird nun eine Maske beschrieben, welche bei der Herstellung des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements verwendet werden kann.
Fig. 9a zeigt hierbei eine schematische Darstellung einer Unteransicht einer Maske zum Formen eines
Sedimentationselements für das erfindungsgemäße
optoelektronische Bauelement, Fig. 9b eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Maske gemäß Fig. 9a und
Fig. 9c eine schematische Darstellung einer Draufsicht der Maske gemäß Fig. 9a. Hierbei wird beispielhaft eine Maske zur Herstellung eines Sedimentationselements 202 für ein
optoelektronisches Bauelement 120 gemäß des dritten
Ausführungsbeispiels beschrieben, allerdings lässt sich das Prinzip auf die Herstellung von jedem Sedimentationselement anwenden .
Die Maske 400 weist zumindest eine Ausnehmung 410 auf. Die Ausnehmung 410 stellt hierbei eine Form für das zu bildende Sedimentationselement 200 dar. Im vorliegenden Fall hat die
Ausnehmung 410 daher die Form einer Halbkugel entsprechend des Sedimentationselements 202 aus Fig. 3. Vorzugsweise umfasst die Maske 400 mehrere Ausnehmungen 410, die so angeordnet sind, dass durch jede Ausnehmung 410 ein Sedimentationselement 202 auf einem Halbleiterchip 102 gebildet werden kann. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungen 410 entsprechend der Halbleiterchips 102 auf einem Trägerelement angeordnet. Eine Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 ist entsprechend der zu erreichenden Auskoppelfläche geformt. Im vorliegenden Beispiel hat die Oberfläche 430 eine halbkugelförmige Form, so dass das gebildete Sedimentationselement 202 entsprechend eine im
Wesentlichen halbkugelförmige Auskoppelfläche 230 hat.
Alternativ kann je nach gewünschter Auskoppelfläche die
Oberfläche 430 verschiedenartig gekrümmt, strukturiert oder beides sein. Sämtliche für die Auskoppelfläche 230 gemachten Ausführungen gelten somit in analoger Weise auch für die
Oberfläche 430 der Ausnehmungen 410. Es können in einer Maske 400 auch Ausnehmungen 410 mit unterschiedlichen Oberflächen 430 vorgesehen sein.
Bevorzugt weist die Maske 400 an der Oberseite jeweils eine Öffnung 430 im Bereich jeder Ausnehmung 410 auf. Hierdurch kann das Material für das Sedimentationselement durch die Öffnung 420 in die Ausnehmung 410 eingebracht werden.
Die Maske 400 ist hierbei bevorzugt aus beispielsweise
Federstahl, beschichtetem Stahl, beschichtetem Metall, Teflon, beschichtetem Kunststoff oder Polyetheretherketon (PEEK) . In einer alternativen Ausführungsform kann die Maske auch ohne Öffnung ausgebildet sein, dementsprechend muss dann das
Herstellungsverfahren des optoelektronischen Bauelements entsprechend angepasst werden.
Fig. 10a bis lOd zeigen eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Anordnung 500 aus
Trägerelement, Halbleiterchip und Maske während verschiedener Prozessschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Hierbei wird beispielhaft die Herstellung eines
Sedimentationselements 200 eines optoelektronischen
Bauelements 120 gemäß des dritte Ausführungsbeispiels
beschrieben, allerdings ist zur vereinfachten Darstellung in den Fig. 10a bis lOd die Vergussmasse 300 weggelassen.
Fig. 10a zeigt ein bereitgestelltes Trägerelement 101 mit einem darauf aufgebrachten und elektrisch kontaktierten
Halbleiterchip 102. Weitere Komponenten (beispielsweise
Leiterbahnen) sind zur Vereinfachung in den Figuren nicht dargestellt .
Die Maske 400 wird auf das Trägerelement 101 aufgesetzt, so dass die Ausnehmung 410 den Halbleiterchip 102 umfängt bzw. umschließt. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist, wie bereits erläutert, der Durchmesser des Umfangs 109 der
Auskoppelfläche 230 mindestens so groß wie die Chipdiagonale, so dass der Halbleiterchip 102 vollständig innerhalb des
Umfangs 109 der Auskoppelfläche 230 liegt. In diesem Fall liegt die Maske auf dem Trägerelement 101 bzw. auf einer eventuell vorgesehenen Vergussmasse 300 auf. Die Öffnung 420 liegt hierbei auf der dem Halbleiterchip 102 abgewandten Seite der Maske 400.
In Fig. 10a ist beispielhaft eine Anordnung 500 aus
Halbleiterchip 102, Trägerelement 101 und Maske 400
dargestellt, bei welcher die Maske 400 nur eine Ausnehmung 410 hat. Alternativ können mehrere Halbleiterchips 102
nebeneinander oder in einer Matrix angeordnet sein und die
Maske 400 entsprechend mehrere Ausnehmungen 410 aufweisen, die die mehreren Halbleiterchip 102 umschließt. Wie in Fig. 10b dargestellt, wird anschließend eine Grundmasse 250 für das zu fertigende Sedimentationselement 203 durch die Öffnung 420 in die Ausnehmung 410 eingebracht, beispielsweise mittels eines Dispensierungs-Prozesses (englisch Dispensing) .
Die Grundmasse 250 umfasst eine Bindemittelgrundmasse 225 und einen Feststoff, vorzugsweise in der Form von
FeststoffPartikeln 215. Die Feststoffpartikel 225 sind hierbei in der Bindemittel-Grundmasse 225 dispergiert.
Als Bindemittelgrundmasse 225 wird vorzugsweise ein Silikon verwendet. Insbesondere kann als Material ein Polysilan, Siloxan und/oder Polysiloxan verwendet werden. Alternativ kann auch ein Epoxid oder Polysilazan verwendet werden. Beim
Einbringen der Grundmasse 250 in die Ausnehmung 410 liegt die Bindemittelgrundmasse 225 nicht vollständig ausgehärtet und/oder nicht vollständig vernetzt vor. Insbesondere ist die Bindemittelgrundmasse 225 fließfähig bzw. verformbar. Das Aushärten bzw. Vernetzen der Bindemittelgrundmasse 225 erfolgt durch bekannte Verfahren, beispielsweise thermisch, durch UV- Strahlung und/oder durch andere Verfahren.
Die Feststoffpartikel 215 können thermisch und/oder optisch aktive Feststoffe beinhalten. Beispielsweise können die
Feststoffpartikel 215 ein Material zur Verbesserung der
Wärmeleitfähigkeit umfassen, welches optisch inaktiv und transparent ist, beispielsweise Si02- Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von diffus streuenden Partikeln zur
Verbesserung der Farbhomogenität bezüglich des
Abstrahlwinkels. Beispiele hierfür sind reflektierende
Partikel und/oder Streupartikel, insbesondere Metalloxide wie Titanoxid, Aluminiunoxid, Zinkoxid, Zirkonoxid oder Siliziumoxid sowie Bariumsulfat, Farbstoffe, organische
Füllstoffe oder Mischungen hiervon.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von
Leuchststoffpartikel . Die Leuchtstoffpartikel können einen oder mehrere Leuchtstofftypen enthalten. Der Leuchtstoff oder die mehrere Leuchtstoffe sind dazu eingerichtet, die vom
Halbleiterchip 102 emittierte elektromagnetische Strahlung von einem ersten Wellenlängebereich wenigstens teilweise zu absorbieren und in eine Strahlung in einen zweiten
Wellenlängenbereich, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, umzuwandeln. Beispielsweise sind die
Leuchtstoffpartikel dazu eingereichtet, Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 490 nm zu absorbieren und in langwelligere Strahlung umzuwandeln. Das heißt, der Leuchtstoff kann beispielsweise blaues Licht in grünliches, gelbliches und/oder rötliches Licht umwandeln. Nicht abschließende Beispiele für Leuchtstoffpartikel ist ein Seltenerden-dotierter Granat wie YAG:Ce, ein Seltenerden- dotiertes Orthosilikat wie (Ba, Sr) 2S1O4 : Eu oder ein
Seltenerden-dotiertes Siliziumoxinitrid oder Siliziumnitrid wie (Ba, Sr) 2S15N8 : Eu . Diese Leuchtstoffe sind nur als
erläuternde Beispiele genannt und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genannten Leuchtstoffe beschränkt, sondern umfasst vielmehr die Verwendung der genannten Leuchtestoffe sowie beliebiger anderer Leuchtstoffe, einzeln oder in
Kombination. Die Vorteile des Prozesses der Sedimentation beim Aufbringen des Leuchtstoffs wurden bereits erläutert.
Die Feststoffpartikel 215 können auch eine Mischung der oben genannten Materialien umfassen. Die Partikelgröße kann hierbei variieren zwischen d50 = 2μη und d50 = 20μιη. Der Anteil der Feststoffpartikel 215 and der Grundmasse 250 kann ebenfalls stark variieren, bei Verwendung von LeuchtstoffPartikeln ist der Anteil beispielsweise abhängig vom gewünschten Farbort. Vorzugsweise liegt ein Anteil der Feststoffpartikel 215 an der Grundmasse 250 zwischen 7%wt und 15%wt.
Fig. 10c zeigt die Anordnung 500 nach dem Einbringen der
Grundmasse 250 während des Sedimentationsprozesses.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung 410 vollständig mit Grundmasse 250 ausgefüllt. Die Feststoffpartikel 215 setzten sich auf Grund ihrer höheren Dichte innerhalb der Bindemittelgrundmasse 225 ab. Dieser Vorgang kann allein unter Nutzung der
Schwerkraft, d.h. in Ruhe erfolgen, er kann aber auch
beschleunigt werden. Beispielsweise kann der Prozess in einer Zentrifuge erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der
Prozess auch potentialgesteuert ablaufen, hierbei erfolgt die Sedimentation innerhalb eines elektrischen Feldes. Eine weitere Möglichkeit ist die Temperatursteuerung des
Sedimentationsprozesses, bei dem über eine
Temperaturregulierung das Aushärten bzw. Vernetzen der
Bindemittel Grundmasse 225 verlangsamt wird, so dass die
Sedimentation der Feststoffpartikel 215 schneller erfolgen kann. Die genannten Verfahren können auch in Kombination angewendet werden.
Es besteht des Weiteren die Möglichkeit, im Fall der
Verwendung von Leuchtstoffen, durch die Öffnung 420 eine
Inline-Kontrolle des Farbortes durchzuführen und ggf. weitere Leuchtstoffpartikel durch die Öffnung 420 einzubringen, falls der gemessene Farbort vom gewünschten Farbort abweicht.
Fig. lOd zeigt schematisch die Anordnung 500 nach dem
Sedimentieren der Feststoffpartikel 215 zur FeststoffSchicht 210 und mit vollständig ausgehärtetem bzw. vernetztem
Bindemittel 220. Zur Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements muss lediglich noch die Maske 400 entfernt werden. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Auskoppelfläche 203 abschnittsweise Abflachungen aufweist, so dass die Maske 400 leichter abgelöst werden kann.
Hierbei ist anzumerken, dass die Darstellung in Fig. lOd sowie in den anderen Ausführungsbeispielen nicht maßstabsgetreu sein muss. Die Feststoffpartikel 215 können im Verhältnis zum optoelektronischen Bauelement vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, können somit jede beliebige Größe aufweisen. Auch ist in den Figuren die FeststoffSchicht 210 aus nur einer Lage von FeststoffPartikeln 215 dargestellt, was lediglich der vereinfachten Darstellung dient. Abweichend von den Figuren können mehrere Schichten aus FeststoffPartikeln 215 vorgesehen sein, die FeststoffSchicht 210 kann insbesondere auch
innerhalb der FeststoffSchicht 210 variable Dicken, d.h. an verschiedenen Stellen eine unterschiedliche Anzahl von Lagen aus FeststoffPartikeln 215 aufweisen. Auch sind vorzugsweise, anders als in den Figuren, keine Lücken in der
Feststoffschicht 210, so dass die FeststoffSchicht 210 den Halbleiterchip 102 lückenlos bedeckt.
Auf Grund der Öffnung 420 ist die Auskoppelfläche 230
zumindest im Bereich der Öffnung 420 kaum oder nicht gekrümmt und auch nicht strukturiert. Da sich die Öffnung allerdings im Bereich eines Abstrahlwinkels von im Wesentlichen 0° befindet, tritt an dieser Stelle wenig oder gar keine Totalreflexion auf, so dass eine fehlende Krümmung oder Strukturierung hier kaum ins Gewicht fällt.
Ein alternatives Fertigungsverfahren, welches in den Figuren nicht dargestellt ist, sieht eine Maske 400 ohne Öffnung 420 vor, d.h. die Ausnehmungen 410 sind an der Oberseite geschlossen. Hierbei wird die Grundmasse 250 in die Ausnehmungen 410 eingebracht, anschließend wird das
Trägerelement 101 mit dem Chip 102 über Kopf auf die Maske aufgelegt, so dass der Halbleiterchip 102 in die Grundmasse 250 eintaucht bzw. an dieser anliegt. Anschließend wird die gesamte Anordnung 500 umgedreht, so dass anschließend der Sedimentations-Prozess ablaufen kann. Der Vorteil bei dieser Maske und dem zugehörigen Verfahren ist, dass die gesamte Auskoppelfläche durch die Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 geformt werden kann, da keine Öffnung vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf Fig. 11 werden im Folgenden die
Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens erläutert .
Das Verfahren beginnt in einem ersten Schritt SO. Im Schritt Sl wird ein Trägerelement 101 mit einem darauf montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip 102 bereitgestellt.
Nachfolgend können zwei alternative Prozesse vorgesehen sein.
Gemäß der ersten Alternative wird in einem Schritt S2 eine Maske 400 mit einer den Halbleiterchip 102 umschließenden Ausnehmung 410 und einer Öffnung 420 aufgesetzt, wobei die dem Halbleiterchip 102 zugewandte Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 gekrümmt und/oder strukturiert ist. Im folgenden Schritt S3 wird eine Grundmasse 250 aufweisend eine
Bindemittelgrundmasse 225 und Feststoffpartikel 215 durch die Öffnung 420 in die Ausnehmung 410 eingebracht.
Gemäß der zweiten Alternative wird in einem Schritt S4 eine Maske 400 mit einer Ausnehmung 410 und einer gekrümmten und/oder strukturierten Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 bereitgestellt. Im folgenden Schritt S5 wird eine Grundmasse 250 aufweisend eine Bindemittelgrundmasse 225 und
Feststoffpartikel 215 in die Ausnehmung 410 eingebracht.
Anschließend wird in Schritt S6 das Trägerelement 101 mit dem Halbleiterchip 102 auf die Maske 400 derart aufgelegt, dass der Halbleiterchip 102 in Kontakt mit der Grundmasse 250 kommt. Der Halbleiterchip 102 wird sozusagen in die Grundmasse 205 eingetaucht. Im folgenden Schritt wird die Anordnung aus Trägerelement 101, Halbleiterchip 102 und mit Grundmasse 250 gefüllter Maske 400 umgedreht, so dass, die Maske 400 auf dem Halbleiterchip 102 bzw. auf dem Trägerelement 101 aufliegt und nicht mehr umgekehrt.
Unabhängig von den eben genannten Alternativen folgt in jedem Fall der Schritt S8, in welchem die Feststoffpartikel 215 zu einer FeststoffSchicht 210 zumindest entlang des
Halbleiterchips 102 sedimentiert werden. Indem die Ausnehmung 410 durch die Grundmasse 250 ausgefüllt wird, nimmt die dem Halbleiterchip 102 abgewandte Oberfläche der Grundmasse 250 die Form und/oder Struktur der Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 an. Im Falle einer Öffnung 420 in der Maske bleibt dieser Teil der Oberfläche der Grundmasse 250 unstrukturiert bzw. ungeformt. Des vorliegende Verfahren umfasst daher einen
Schritt zum Formen der Grundmasse 250 derart, dass die dem
Halbleiterchip 102 abgewandte Seite der Grundmasse 250, welche später die Auskoppelfläche bildet, gekrümmt und/oder
strukturiert ist. Vorzugsweise wird das Formen durch das Vorsehen einer Maske 400 erreicht, allerdings sind auch andere Möglichkeiten des Formens von der vorliegenden Erfindung mit umfasst .
Im folgenden Schritt S9 wird die Grundmasse 250 ausgehärtet bzw. vollständig vernetzt uns somit das Sedimentationselement 200 gebildet, welches eine Auskoppelfläche hat, die in Form und/oder Struktur der Oberfläche 430 der Ausnehmung 410 entspricht .
Im nächsten Schritt S10 wird die Maske 400 entfernt. Der
Prozess endet in Schritt Sil.
ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG
Das optoelektronische Bauelement und das Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelements wurden zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die
Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte
Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso möglich, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre
realisiert bleibt.
Auch wenn die Schritte des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sind, so ist es selbstverständlich, dass jedes der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren in jeder
anderen, sinnvollen Reihenfolge durchgeführt werden kann, wobei auch Verfahrensschritte ausgelassen oder hinzugefügt werden können, soweit nicht von dem Grundgedanken der
beschriebenen technischen Lehre abgewichen wird.
Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Beispielsweise kann mittels des hier beschriebenen Verfahrens eine von vielen Möglichkeiten zur Herstellung des hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements realisiert werden. Das heißt, dass sämtliche für das optoelektronische Bauelement beschriebenen Merkmale auch für das Verfahren offenbart sind und umgekehrt.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 optoelektronisches Bauelement gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels
101 Trägerelement
102 Halbleiterchip 104 Kontaktseite
108 Strahlungsemissionsseite
110 optoelektronisches Bauelement gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels
120 optoelektronisches Bauelement gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels
130 optoelektronisches Bauelement gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels
140 optoelektronisches Bauelement gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels
150 optoelektronisches Bauelement gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels
200 Sedimentationselement des Bauelements 100
201 Sedimentationselement des Bauelements 110
202 Sedimentationselement des Bauelements 120
203 Sedimentationselement des Bauelements 130
204 Sedimentationselement des Bauelements 140
209 äußere Begrenzung
210 FeststoffSchicht
215 Feststoffpartikel 220 Bindemittel
225 Bindmittelgrundmasse 230 Auskoppelfläche 233 aufgeraute Auskoppelfläche
234 mit Mikrolinsen versehene Auskoppelfläche
240 Seitenfläche
241 Seitenelement
250 Grundmasse
300 Vergussmasse
310 optisches Element
400 Maske
410 Ausnehmung
420 Öffnung
430 Oberfläche der Ausnehmung 410
500 Anordnung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement aufweisend ein Trägerelement (101),
einen auf dem Trägerelement (101) montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip (102) zur Emission
elektromagnetischer Strahlung, und ein dem Halbleiterchip (102) nachgeordnetes
Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204) aufweisend ein Bindemittel (220) und eine zumindest auf dem Halbleiterchip (102) sedimentierte FeststoffSchicht (210), wobei das Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204) eine Auskoppelfläche (230, 233, 234) zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip (102) emittierten Strahlung aufweist, und wobei die Auskoppelfläche (230, 233, 234) gekrümmt und/oder strukturiert ist.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Auskoppelfläche (230) eine Oberfläche zweiter
Ordnung ist.
3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auskoppelfläche (230) im Wesentlichen eine Halbkugel oder ein Halbellipsoid ist.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die maximale Höhendifferenz max (hPi, P2) zwischen zwei beliebigen Punkten PI und P2 auf der Auskoppelfläche (230) folgende Relation gilt max(hpi, P2) > 0,01 p, (1) wobei p die maximale Ausdehnung des optoelektronischen
Bauelements (100, 110, 120, 150) ist.
5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auskoppelfläche (233) aufgeraut ist.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auskoppelfläche (234) eine Mikrostruktur,
insbesondere Mikrolinsen oder Mikroprismen, aufweist.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip ( 102 ) innerhalb eines auf das
Trägerelement (101) projizierten Umfangs (209) der
Auskoppelfläche (230, 233, 234) liegt und es gilt
d > c (2), besonders bevorzugt d = 2c (3) , wobei d der maximale Durchmesser des projizierten Umfangs (209) und c die Länge der Diagonale des Halbleiterchips (102) ist .
8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel (220) einen Brechungsindex hat, welcher niedriger ist als der Brechungsindex des Halbleiterchips (102) und höher als der Brechungsindex von Luft.
9. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bindemittel (220) ein Silikon, Polysilan, Siloxan, Polysiloxan, Epoxid, Polysilazan oder eine Mischung hieraus ist .
10. Optoelektronisches Bauelement nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren aufweisend ein dem Sedimentationselement (200) nachgeordnetes optisches Element (310), insbesondere eine Linse.
11. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10, wobei das optische Element (310) formschlüssig an dem
Sedimentationselement (200) anliegt und das optische Element (310) einen Brechungsindex hat, welcher größer als der
Brechungsindex von Luft und kleiner als der Brechungsindex des Sedimentationselements (200) ist.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die FeststoffSchicht (210) zumindest einen Leuchtstoff, zumindest einen wärmeleitenden Füllstoff, Streupartikel oder eine Mischung hieraus umfasst.
13. Anordnung aus einem Trägerelement, einem Halbleiterchip und einer Maske, aufweisend ein Trägerelement (101),
einen auf dem Trägerelement (101) montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchip (102) zur Emission
elektromagnetischer Strahlung, und eine Maske (400) mit einer den Halbleiterchip (102)
umschließenden Ausnehmung (410) zur Aufnahme einer zu
formenden Grundmasse (250), wobei die dem Halbleiterchip (102) zugewandte Oberfläche (430) der Ausnehmung (410) gekrümmt und/oder strukturiert ist.
14. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen
Bauelements, aufweisend die Schritte
Bereitstellen (Sl) eines auf einem Trägerelement (101)
montierten und elektrisch kontaktierten Halbleiterchips (102) zur Emission elektromagnetischer Strahlung,
Aufbringen (S3, S5) einer Grundmasse umfassend eine
Bindemittelgrundmasse (225) und Feststoffpartikel (215) zumindest auf den Halbleiterchip (102) und gleichzeitiges Formen (S2, S4) der Grundmasse (250), Sedimentieren (S8) der Feststoffpartikel (215) zu einer
FeststoffSchicht (210) zumindest auf dem Halbleiterchip (102), und
Aushärten (S9) der Grundmasse (250) zu einem
Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204), wobei das Sedimentationselement (200, 201, 202, 203, 204) eine
Auskoppelfläche (230, 233, 234) zum Auskoppeln der von dem Halbleiterchip (102) emittierten Strahlung aufweist, und wobei der Schritt des Formens (S2, S4) das Formen der
Auskoppelfläche (230, 233, 234) umfasst, so dass die
Auskoppelfläche (230, 233, 234) gekrümmt und/oder strukturiert ist .
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Formens (S2, S4) das Vorsehen einer Maske (400) umfasst, insbesondere das Vorsehen einer Maske (400) mit einer den Halbleiterchip (102) umschließenden Ausnehmung (410), wobei die dem Halbleiterchip (102) zugewandte Oberfläche (430) der Ausnehmung (410) gekrümmt und/oder strukturiert ist.
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