WO2014091003A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer leuchtdiode - Google Patents

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WO2014091003A1
WO2014091003A1 PCT/EP2013/076575 EP2013076575W WO2014091003A1 WO 2014091003 A1 WO2014091003 A1 WO 2014091003A1 EP 2013076575 W EP2013076575 W EP 2013076575W WO 2014091003 A1 WO2014091003 A1 WO 2014091003A1
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WO
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radiation
conversion element
semiconductor chip
emitting semiconductor
spraying
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Hans-Christoph Gallmeier
Markus Richter
Tony Albrecht
Alexander Baumgartner
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
    • H10H20/0361—Manufacture or treatment of packages of wavelength conversion means

Definitions

  • a method for producing a radiation-emitting semiconductor component is specified. Furthermore, a device is specified with which a radiation-emitting semiconductor component is produced
  • the publication DE 10 2009 051 748 A1 describes a method for producing a semiconductor component which generates mixed light during operation and has a semiconductor chip and a conversion element.
  • the conversion element is removed in places by means of laser radiation.
  • An object to be solved in the present case is to provide a non-destructive method for producing a radiation-emitting semiconductor component which emits radiation having a predetermined color location. Further objects are an apparatus for producing a radiation-emitting semiconductor component and a
  • Specify radiation-emitting semiconductor device which emits radiation having a predetermined color location.
  • At least one radiation is emitted in one step
  • Semiconductor chip having an upper side and at least one side surface, which extends obliquely, in particular perpendicularly, to the upper side provided.
  • the "at least one side surface” is understood to mean that the semiconductor chip in particular has only one side surface when the
  • Semiconductor chip is cylindrical. The side surface is then formed by the lateral surface of the cylinder. If the semiconductor chip is cuboid, it has, in particular, four side surfaces.
  • For generating electromagnetic primary radiation includes the
  • Semiconductor chip preferably an active zone.
  • the primary radiation generated during operation leaves the semiconductor chip
  • Top can be partially or completely of the
  • Conversion element to be covered. Additionally or alternatively, the at least one side surface partially or
  • the conversion element is applied by spraying (English: spray coating) on the semiconductor chip.
  • the conversion element of a Spray produces a matrix material
  • Matrix material the converter particles already in the spray.
  • the converter particles are distributed, for example, in the matrix material and surrounded on all sides by the matrix material.
  • Matrix material after application may provide good adhesion between the semiconductor chip and the converter particles.
  • a resin-based matrix material may be used.
  • a silicone material is suitable as a matrix material.
  • the spraying agent preferably contains a
  • Conversion element facilitates.
  • a heptane can be used as a solvent.
  • a heptane is particularly useful when using a silicone-containing matrix material.
  • Conversion element is emitted, measured. Further, a difference between the measured color location and a
  • predetermined target color location determined.
  • the color loci are considered to be the same if no difference between the two color loci is discernible by the human standard observer.
  • the color locus can be specified in Cx, Cy coordinates of the CIE standard color chart.
  • the color loci match when the
  • the spraying agent in the production of the conversion element, is applied to the semiconductor chip in a plurality of layers. This allows a uniform application of the
  • a first spray may be generated to produce a first layer.
  • a second spray can be generated. You can take a break between the sprays, during which time the spray can solidify to a thin layer.
  • Layer thickness can be determined by a particle size of the
  • the layer thickness of a layer is preferably between 3 ⁇ m and 15 ⁇ m.
  • the layer thickness is about 5 ⁇ . Furthermore, between three and ten layers are preferably applied to the semiconductor chip for producing the conversion element. That is, the conversion element has
  • the layers are made of the same
  • a first measurement of the color location is carried out after the application of several layers. For example, first three layers be sprayed on. Then the color locus of the generated
  • the radiation-emitting semiconductor chip is used for measuring the
  • the radiation-emitting semiconductor chip is electrically connected and generates during operation primary radiation, which is at least partially converted by the conversion element into secondary radiation.
  • a plurality of radiation is produced in a first method step
  • the semiconductor chips of the composite are pre-sorted according to their primary wavelength.
  • the spray parameter may be the number of
  • the spraying is determined by the spraying parameter used in the
  • Spraying was obtained in connection with the first composite. This eliminates post-spraying the second composite.
  • a plurality of radiation-emitting semiconductor chips are mounted on a common connection carrier and electrically
  • the conversion elements are applied to the semiconductor chips.
  • the semiconductor chips may be provided, for example, with a housing or an optical element.
  • Connection carrier and semiconductor chips is isolated, so that several radiation emitting semiconductor devices
  • connection carrier is divided into several connection carrier, so that the finished
  • connection carrier each have a connection carrier
  • a radiation-emitting semiconductor component which is preferably produced by means of the method described above, comprises a radiation-emitting semiconductor chip with an upper side and at least one side surface, through which at least a portion of the primary radiation generated during operation
  • a semiconductor chip leaves, and a conversion element which is in direct contact with at least parts of the upper side and / or the at least one side surface and is intended to convert at least a portion of the emitted primary radiation into secondary radiation, wherein the
  • Conversion element is sprayed on the top and / or the at least one side surface.
  • the side surface is inclined, in particular perpendicular, to the
  • the device comprises a spraying device which contains a spraying means for producing a conversion element.
  • the device comprises a measuring device for measuring a color locus of mixed light, which of a
  • Radiation emitting semiconductor chip and the applied on an upper side and / or on at least one side surface of the semiconductor chip conversion element is emitted.
  • the device comprises a control unit which is adapted to control a method, wherein in a first method step the spraying means by means of Spray device is sprayed onto the radiation-emitting semiconductor chip.
  • Process step the color location of the mixed light is measured by means of the measuring device.
  • Process step a difference between the measured color location and a predetermined target color location is determined.
  • the spray is further sprayed by the sprayer when the measured color location deviates from the target color location.
  • the step measurement of the color locus, comparison with the target color locus, further spraying of sprays may be repeated until the measured color locus corresponds to the destination color locus.
  • the spraying device has a spray head, by means of which a plurality of radiation-emitting semiconductor chips are sprayed.
  • a composite of semiconductor chips is sprayed with only one spray head.
  • Spray head are moved across the semiconductor chip away.
  • FIG. 1 to 3 is a schematic representation of one here
  • FIG. 4 shows a schematic sectional representation of a radiation-emitting semiconductor component according to a
  • FIG. 1 shows a device (not marked) with which a method for producing a radiation
  • the device comprises a control unit 1, the
  • At least one microprocessor for example, at least one microprocessor for
  • the device comprises a spray device 2, which is provided for generating a conversion element.
  • the spray device 2 is connected to the control unit 1.
  • the spray device 2 comprises, for example, a spray head 2a.
  • the spray device 2, in particular the spray head 2a, has a spray 2b for generating the conversion element.
  • the spraying agent 2b contains a matrix material and converter particles. Particularly preferably contains
  • Spray 2b additionally a solvent.
  • the matrix material is formed from a resin-based or silicone-containing material.
  • At least one of the following materials is suitable for the converter particles: Garnets doped with rare earth metals, with
  • Rare earth metals doped alkaline earth sulfides with rare earth doped thiogallates are rare earth metals doped alkaline earth sulfides with rare earth doped thiogallates
  • Rare earth metals doped oxynitrides, rare earth-doped aluminum oxynitrides.
  • the converter particles are doped
  • the apparatus further comprises a measuring device 3, which is provided for determining a color location.
  • the measuring device 3 comprises, for example, at least one photodiode and / or at least one CCD sensor.
  • the measuring device 3 is connected to the
  • Control unit 1 connected.
  • the device becomes a composite of radiation
  • the radiation-emitting semiconductor chips 4 are arranged on a common connection carrier 5.
  • the connection carrier 5 has, for example, a plurality of first connection regions 5a and a plurality of second connection regions 5b.
  • a radiation-emitting semiconductor chip 4 is in each case connected to a first Connecting portion 5a and a second connection portion 5b electrically connected.
  • Spraying means 2b the conversion elements 8 are generated (see Figures 1 and 2).
  • the spraying agent 2b may be applied in layers. The layers are produced successively by individual sprays. After about three layers, a first measurement of the color location can be made.
  • the semiconductor chips 4 For measuring the color locus, the semiconductor chips 4
  • Semiconductor chips 4 primary radiation 9a, which is at least partially converted by the respective conversion element 8 in secondary radiation 9b.
  • the radiation-emitting semiconductor chips 4 can emit blue light which is at least partially converted by the respective conversion element 8 into green and / or red and / or yellow light, so that the finished semiconductor components emit white light during operation.
  • Primary radiation 9a and the secondary radiation 9b are Primary radiation 9a and the secondary radiation 9b
  • control unit 1 for each
  • Semiconductor chip 4 is a difference between the measured
  • the semiconductor chips 4 can each be provided with a housing 10 (cf., FIG. 3).
  • the housing 10 may be formed from a clear potting.
  • the housings 10 are formed as a lens.
  • each radiation-emitting semiconductor component 11 has a
  • Connection carrier 5 has.
  • a semiconductor device 11 thus formed comprises one
  • Radiation emitting semiconductor chip 4 having a top 6 and a plurality of side surfaces 7, through which at least a portion of the primary radiation 9a generated in operation the
  • Semiconductor chip 4 leaves, and comprises a conversion element 8, which is in direct contact with at least parts of the top 6 and / or the side surfaces 7 and is intended to convert at least a portion of the emitted primary radiation 9a in secondary radiation 9b,
  • the conversion element 8 is sprayed onto the upper side 6 and / or the side surfaces 7.
  • a second composite with a plurality of semiconductor chips can be introduced into the device (not shown). Spraying sprayer is then determined by a spray parameter, which in the

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement (11) mit den folgenden Schritten angegeben: -Bereitstellen von mindestens einem Strahlung emittierenden Halbleiterchip (4) mit einer Oberseite (6) und mindestens einer Seitenfläche (7), die schräg zu der Oberseite (6) verläuft, -Aufbringen eines Konversionselements (8) auf die Oberseite (6) und/oder die mindestens eine Seitenfläche (7) mittels Aufsprühen, wobei das Konversionselement (8) aus einem Sprühmittel (2b) erzeugt wird, das ein Matrixmaterial und Konverterpartikel enthält.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINER LEUCHTDIODE
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements und Strahlung
emittierendes Halbleiterbauelement
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements angegeben. Ferner eine Vorrichtung angegeben, mit welcher ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement hergestellt werden
Schließlich wird ein Strahlung emittierendes
Halbleiterbauelement angegeben.
In der Druckschrift DE 10 2009 051 748 AI ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements beschrieben, das im Betrieb Mischlicht erzeugt und einen Halbleiterchip und ein Konversionselement aufweist. Um
Mischlicht mit einem vorgegebenen Farbort zu erzielen, wird das Konversionselement mittels Laserstrahlung stellenweise abgetragen .
Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, ein zerstörungsfreies Verfahren zur Herstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements anzugeben, welches Strahlung mit einem vorgegebenen Farbort emittiert. Weitere Aufgaben sind es, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements und ein
Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement anzugeben, welches Strahlung mit einem vorgegebenen Farbort emittiert.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren, eine Vorrichtung und einen Gegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Schritt mindestens ein Strahlung emittierender
Halbleiterchip mit einer Oberseite und mindestens einer Seitenfläche, die schräg, insbesondere senkrecht, zu der Oberseite verläuft, bereitgestellt. Die "mindestens eine Seitenfläche" ist so zu verstehen, dass der Halbleiterchip insbesondere nur eine Seitenfläche aufweist, wenn der
Halbleiterchip zylindrisch ausgebildet ist. Die Seitenfläche ist dann durch die Mantelfläche des Zylinders gebildet. Ist der Halbleiterchip quaderförmig ausgebildet, weist er insbesondere vier Seitenflächen auf. Zur Erzeugung von elektromagnetischer Primärstrahlung umfasst der
Halbleiterchip vorzugsweise eine aktive Zone. Die im Betrieb erzeugte Primärstrahlung verlässt den Halbleiterchip
zumindest zum Teil durch die Oberseite. Weiterhin kann ein Teil der Primärstrahlung durch die mindestens eine
Seitenfläche aus dem Halbleiterchip austreten.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein
Konversionselement auf die Oberseite und/oder die mindestens eine Seitenfläche des Halbleiterchips aufgebracht. Die
Oberseite kann teilweise oder vollständig von dem
Konversionselement bedeckt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die mindestens eine Seitenfläche teilweise oder
vollständig von dem Konversionselement bedeckt werden.
Das Konversionselement wird mittels Aufsprühen (Englisch: Spray-Coating) auf den Halbleiterchip aufgebracht.
Vorzugsweise wird das Konversionselement aus einem Sprühmittel erzeugt, das ein Matrixmaterial und
Konverterpartikel enthält. Insbesondere umgibt das
Matrixmaterial die Konverterpartikel bereits im Sprühmittel. Die Konverterpartikel sind zum Beispiel im Matrixmaterial verteilt und allseitig vom Matrixmaterial umgeben. Das
Matrixmaterial kann nach dem Aufbringen für eine gute Haftung zwischen dem Halbleiterchip und den Konverterpartikeln sorgen. Beispielsweise kann ein harzbasiertes Matrixmaterial verwendet werden. Weiterhin eignet sich ein Silikonmaterial als Matrixmaterial.
Ferner enthält das Sprühmittel vorzugsweise ein
Lösungsmittel, das die Mischung aus Konverterpartikeln und Matrixmaterial verdünnt und damit ein Aufsprühen des
Konversionselements erleichtert. Beispielsweise kann ein Heptan als Lösungsmittel verwendet werden. Ein Heptan ist insbesondere bei der Verwendung eines Silikon enthaltenden Matrixmaterials geeignet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird nach dem Aufbringen des Konversionselements eine Farbortmessung an dem
Halbleiterchip durchgeführt. Hierbei wird der Farbort des Mischlichts, das von dem Halbleiterchip und dem
Konversionselement emittiert wird, gemessen. Ferner wird eine Differenz zwischen dem gemessenen Farbort und einem
vorgegebenen Ziel-Farbort bestimmt. Wenn der gemessene
Farbort von dem Ziel-Farbort abweicht, wird in einem nächsten Verfahrensschritt weiter Sprühmittel aufgesprüht. Dieser Vorgang- Messung des Farborts, Vergleich mit dem Ziel- Farbort, weiteres Aufsprühen von Sprühmittel- wird
vorzugsweise solange wiederholt, bis der gemessene Farbort dem Ziel-Farbort entspricht. Vorliegend werden die Farborte als gleich angesehen, wenn vom menschlichen Standardbeobachter kein Unterschied zwischen den beiden Farborten wahrnehmbar ist. Der Farbort kann in Cx, Cy- Koordinaten der CIE-Normfarbtafel angegeben werden.
Beispielsweise entsprechen sich die Farborte, wenn der
Abstand in der CIE-Normfarbtafel kleiner als 0,05,
vorzugsweise kleiner als 0,025, besonders bevorzugt kleiner als 0,01 ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Herstellung des Konversionselements das Sprühmittel in mehreren Schichten auf den Halbleiterchip aufgebracht. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Aufbringung des
Konversionselements. Beispielsweise kann zur Herstellung einer ersten Schicht ein erster Sprühstoß erzeugt werden. Zur Herstellung einer zweiten Schicht kann ein zweiter Sprühstoß erzeugt werden. Zwischen den Sprühstößen kann eine Pause eingelegt werden, wobei sich das Sprühmittel in der Pause zu einer dünnen Schicht verfestigen kann. Eine minimale
Schichtdicke kann hierbei durch eine Partikelgröße der
Konverterpartikel bestimmt werden. Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke einer Schicht zwischen 3 μιη und 15 μιη.
Insbesondere beträgt die Schichtdicke etwa 5 μιη. Weiterhin werden zur Herstellung des Konversionselements vorzugsweise zwischen drei und zehn Schichten auf den Halbleiterchip aufgebracht. Das heißt, das Konversionselement weist
vorzugsweise zwischen drei und zehn Schichten auf.
Insbesondere werden die Schichten aus dem gleichen
Sprühmittel hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine erste Messung des Farborts nach dem Aufbringen mehrerer Schichten. Zum Beispiel können zunächst drei Schichten aufgesprüht werden. Dann wird der Farbort des erzeugten
Mischlichts gemessen. Nach der Messung des Farborts
entscheidet sich, ob der vorgegebene Ziel-Farbort bereits erreicht ist oder ob noch eine weitere Schicht aufgebracht werden soll, um den vorgegebenen Ziel-Farbort zu erreichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Strahlung emittierende Halbleiterchip zur Messung des
Farborts elektrisch betrieben. Der Strahlung emittierende Halbleiterchip ist elektrisch angeschlossen und erzeugt im Betrieb Primärstrahlung, die von dem Konversionselement zumindest teilweise in Sekundärstrahlung konvertiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in einem ersten Verfahrensschritt mehrere Strahlung
emittierende Halbleiterchips in einem ersten Verbund
bereitgestellt, die im Betrieb Primärstrahlung in einem ersten Wellenlängenbereich erzeugen. Die Halbleiterchips des Verbunds sind nach ihrer Primärwellenlänge vorsortiert.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird auf jeden
Halbleiterchip ein Konversionselement aufgebracht.
Anschließend wird bei jedem Halbleiterchip der Farbort des von Halbleiterchip und Konversionselement erzeugten
Mischlichts gemessen.
Für die Art des Aufsprühens wird ein Sprühparameter gewonnen. Beispielsweise kann der Sprühparameter die Anzahl der
Sprühstöße beinhalten.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden mehrere Strahlung emittierende Halbleiterchips in einem zweiten Verbund
bereitgestellt, die im Betrieb Primärstrahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugen. Auch diese Halbleiterchips sind nach ihrer Primärwellenlänge vorsortiert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf jeden Halbleiterchip ein
Konversionselement aufgebracht. Vorteilhafterweise wird das Aufsprühen durch den Sprühparameter bestimmt, der beim
Aufsprühen im Zusammenhang mit dem ersten Verbund gewonnen wurde. Dadurch kann ein Nachsprühen beim zweiten Verbund entfallen .
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere Strahlung emittierende Halbleiterchips auf einem gemeinsamen Anschlussträger montiert und elektrisch
angeschlossen. Anschließend werden die Konversionselemente auf die Halbleiterchips aufgebracht. Nachfolgend können die Halbleiterchips beispielsweise mit einem Gehäuse oder einem optischen Element versehen werden. Der Verbund aus
Anschlussträger und Halbleiterchips wird vereinzelt, so dass mehrere Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente
entstehen. Hierbei wird der gemeinsame Anschlussträger in mehrere Anschlussträger zerteilt, so dass die fertigen
Halbleiterbauelemente jeweils einen Anschlussträger
aufweisen .
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht eine effiziente Herstellung von Halbleiterbauelementen, die im Betrieb
Mischlicht erzeugen. Vorteilhafterweise kann bei den so erzeugten Halbleiterbauelementen eine vergleichsweise enge Farbortverteilung realisiert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement, das vorzugsweise mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt ist, einen Strahlung emittierenden Halbleiterchip mit einer Oberseite und mindestens einer Seitenfläche, durch die zumindest ein Teil der im Betrieb erzeugten Primärstrahlung den
Halbleiterchip verlässt, und ein Konversionselement, das mit zumindest Teilen der Oberseite und/oder der mindestens einen Seitenfläche in direktem Kontakt steht und dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der emittierten Primärstrahlung in Sekundärstrahlung zu konvertieren, wobei das
Konversionselement auf die Oberseite und/oder die mindestens eine Seitenfläche aufgesprüht ist. Insbesondere verläuft die Seitenfläche schräg, insbesondere senkrecht, zu der
Oberseite .
Es wird eine Vorrichtung angegeben, die insbesondere zur Herstellung eines Strahlung emittierenden
Halbleiterbauelements mit den oben genannten Eigenschaften geeignet ist. Das heißt, sämtliche für das Verfahren
offenbarten Merkmale sind auch für die Vorrichtung offenbart und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sprühvorrichtung, die ein Sprühmittel zur Erzeugung eines Konversionselements enthält.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Messvorrichtung zur Messung eines Farborts von Mischlicht, das von einem
Strahlung emittierenden Halbleiterchip und dem auf einer Oberseite und/oder auf mindestens einer Seitenfläche des Halbleiterchips aufgebrachten Konversionselement emittiert wird .
Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist ein Verfahren zu steuern, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Sprühmittel mittels der Sprühvorrichtung auf den Strahlung emittierenden Halbleiterchip aufgesprüht wird. In einem nächsten
Verfahrensschritt wird der Farbort des Mischlichts mittels der Messvorrichtung gemessen. In einem weiteren
Verfahrensschritt wird eine Differenz zwischen dem gemessenen Farbort und einem vorgegebenen Ziel-Farbort bestimmt.
Das Sprühmittel wird mittels der Sprühvorrichtung weiter aufgesprüht, wenn der gemessene Farbort von dem Ziel-Farbort abweicht. Die Schritte- Messung des Farborts, Vergleich mit dem Ziel-Farbort, weiteres Aufsprühen von Sprühmittel- können wiederholt werden bis der gemessene Farbort dem Ziel-Farbort entspricht .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Sprühvorrichtung einen Sprühkopf auf, mittels welchem mehrere Strahlung emittierende Halbleiterchips besprüht werden. Insbesondere wird ein Verbund aus Halbleiterchips mit nur einem Sprühkopf besprüht. Beispielsweise kann der
Sprühkopf über die Halbleiterchips hinweg bewegt werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 eine schematische Darstellung einer hier
beschriebenen Vorrichtung, mit welcher ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines
Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements
durchgeführt werden kann, und Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung (nicht gekennzeichnet) , mit welcher ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlung
emittierenden Halbleiterbauelements durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit 1, die
beispielsweise zumindest einen Mikroprozessor zur
Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Sprühvorrichtung 2, die zur Erzeugung eines Konversionselements vorgesehen ist. Die Sprühvorrichtung 2 ist mit der Steuereinheit 1 verbunden. Die Sprühvorrichtung 2 umfasst beispielsweise einen Sprühkopf 2a. Die Sprühvorrichtung 2, insbesondere der Sprühkopf 2a, weist ein Sprühmittel 2b zur Erzeugung des Konversionselements auf. Vorzugsweise enthält das Sprühmittel 2b ein Matrixmaterial und Konverterpartikel. Besonders bevorzugt enthält das
Sprühmittel 2b zusätzlich ein Lösungsmittel. Insbesondere ist das Matrixmaterial aus einem harzbasierten oder Silikon enthaltenden Material gebildet.
Für die Konverterpartikel kommt beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien in Betracht: Mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit
Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit
Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit
Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxynitride .
Vorzugsweise sind die Konverterpartikel aus dotierten
Granaten wie Ce- oder Tb-aktivierte Granate wie YAG:Ce, TAG : Ce , TbYAG : Ce gebildet.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Messvorrichtung 3, die zur Bestimmung eines Farbortes vorgesehen ist. Die Messvorrichtung 3 umfasst beispielsweise zumindest eine Photodiode und/oder zumindest einen CCD-Sensor. Die Messvorrichtung 3 ist mit der
Steuereinheit 1 verbunden.
Mittels der Vorrichtung wird nun folgendes Verfahren
durchgeführt :
In die Vorrichtung wird ein Verbund aus Strahlung
emittierenden Halbleiterchips 4 eingebracht (vgl. Figur 1). Die Strahlung emittierenden Halbleiterchips 4 sind auf einem gemeinsamen Anschlussträger 5 angeordnet. Der Anschlussträger 5 weist beispielsweise mehrere erste Anschlussbereiche 5a und mehrere zweite Anschlussbereiche 5b auf. Ein Strahlung emittierender Halbleiterchip 4 ist jeweils mit einem ersten Anschlussbereich 5a und einem zweiten Anschlussbereich 5b elektrisch verbunden.
Auf eine Oberseite 6 und/oder Seitenflächen 7 der
Halbleiterchips 4 wird Sprühmittel 2b aufgesprüht. Aus dem
Sprühmittel 2b werden die Konversionselemente 8 erzeugt (vgl. Figuren 1 und 2) . Beispielsweise kann das Sprühmittel 2b schichtenweise aufgetragen werden. Die Schichten werden nacheinander durch einzelne Sprühstöße erzeugt. Nach etwa drei Schichten kann eine erste Messung des Farborts erfolgen.
Zur Messung des Farborts werden die Halbleiterchips 4
elektrisch betrieben. Im Betrieb emittieren die
Halbleiterchips 4 Primärstrahlung 9a, die durch das jeweilige Konversionselement 8 zumindest teilweise in Sekundärstrahlung 9b umgewandelt wird. Beispielsweise können die Strahlung emittierenden Halbleiterchips 4 blaues Licht emittieren, das von dem jeweiligen Konversionselement 8 zumindest teilweise in grünes und/oder rotes und/oder gelbes Licht umgewandelt wird, sodass die fertigen Halbleiterbauelemente im Betrieb weißes Licht abstrahlen. Mischlicht, das sich aus der
Primärstrahlung 9a und der Sekundärstrahlung 9b
zusammensetzt, trifft auf die Messvorrichtung 3 auf (vgl. Figur 2) . Mittels der Messvorrichtung 3 wird für jeden
Halbleiterchip 4 der Farbort des Mischlichts gemessen.
Ferner wird mittels der Steuereinheit 1 für jeden
Halbleiterchip 4 eine Differenz zwischen dem gemessenen
Farbort und einem vorgegebenen Ziel-Farbort bestimmt. Wenn bei einem Halbleiterchip 4 der gemessene Farbort von dem
Ziel-Farbort abweicht, wird entsprechend weiter Sprühmittel 2b aufgesprüht. Dieser Vorgang- Messung des Farborts,
Vergleich mit dem Ziel-Farbort, weiteres Aufsprühen von Sprühmittel 2b-kann für jeden Halbleiterchip 4 solange wiederholt werden, bis der gemessene Farbort dem Ziel-Farbort entspricht . Ist der vorgegebene Ziel-Farbort bei jedem Halbleiterchip 4 erreicht, können die Halbleiterchips 4 jeweils mit einem Gehäuse 10 versehen werden (vgl. Figur 3) . Beispielsweise können die Gehäuse 10 aus einem Klarverguss gebildet werden. Vorzugsweise werden die Gehäuse 10 als Linse ausgebildet.
Nach der Herstellung der Gehäuse 10 kann der Verbund
vereinzelt werden, so dass mehrere Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente 11 entstehen (vgl. Figur 4) . Dabei wird der gemeinsame Anschlussträger 5 derart zerteilt, dass jedes Strahlung emittierende Halbleiterbauelement 11 einen
Anschlussträger 5 aufweist.
Ein so gebildetes Halbleiterbauelement 11 umfasst einen
Strahlung emittierenden Halbleiterchip 4 mit einer Oberseite 6 und mehreren Seitenflächen 7, durch die zumindest ein Teil der im Betrieb erzeugten Primärstrahlung 9a den
Halbleiterchip 4 verlässt, und umfasst ein Konversionselement 8, das mit zumindest Teilen der Oberseite 6 und/oder der Seitenflächen 7 in direktem Kontakt steht und dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der emittierten Primärstrahlung 9a in Sekundärstrahlung 9b zu konvertieren, wobei
das Konversionselement 8 auf die Oberseite 6 und/oder die Seitenflächen 7 aufgesprüht ist. In einem weiteren Verfahrensschritt kann ein zweiter Verbund mit mehreren Halbleiterchips in die Vorrichtung eingebracht werden (nicht dargestellt) . Das Aufsprühen von Sprühmittel wird dann durch einen Sprühparameter bestimmt, der im
Zusammenhang mit dem ersten Verbund gewonnen wurde.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012112316.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement (11) mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen von mindestens einem Strahlung emittierenden Halbleiterchip (4) mit einer Oberseite (6) und mindestens einer Seitenfläche (7), die schräg zu der Oberseite (6) verläuft ,
- Aufbringen eines Konversionselements (8) auf die Oberseite (6) und/oder die mindestens eine Seitenfläche (7) mittels Aufsprühen, wobei das Konversionselement (8) aus einem
Sprühmittel (2b) erzeugt wird, das ein Matrixmaterial und Konverterpartikel enthält.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei
nach dem Aufbringen des Konversionselements (8) folgende Schritte erfolgen:
a. Messung eines Farborts von Mischlicht, das von dem
Halbleiterchip (4) und dem Konversionselement (8) emittiert wird,
b. Bestimmung einer Differenz zwischen dem gemessenen Farbort und einem vorgegebenen Ziel-Farbort,
c. Weiteres Aufsprühen von Sprühmittel (2b) , wenn der gemessene Farbort von dem Ziel-Farbort abweicht.
3. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Schritte a, b und c wiederholt werden, bis der gemessene Farbort dem Ziel-Farbort entspricht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei zur Herstellung des Konversionselements (8) das Sprühmittel (2b) in mehreren Schichten auf den Halbleiterchip (4) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei
zur Herstellung des Konversionselements (8) drei bis zehn Schichten auf den Halbleiterchip (4) aufgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schichtdicke einer Schicht zwischen 3 μιη und 15 μιη beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Schichten aus dem gleichen Sprühmittel hergestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei eine erste Messung des Farborts nach dem Aufbringen mehrerer
Schichten erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei
der Strahlung emittierende Halbleiterchip (4) zur Messung des Farborts elektrisch betrieben wird und im Betrieb
Primärstrahlung (9a) erzeugt, die von dem Konversionselement (8) zumindest teilweise in Sekundärstrahlung (9b) konvertiert wird .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sprühmittel (2b) zusätzlich ein Lösungsmittel enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei
- mehrere Strahlung emittierende Halbleiterchips (4) in einem ersten Verbund bereitgestellt werden, die im Betrieb
Primärstrahlung (9a) in einem ersten Wellenlängenbereich erzeugen, - auf jeden Halbleiterchip (4) ein Konversionselement (8) aufgebracht und der Farbort gemessen wird,
- für die Art des Aufsprühens ein Sprühparameter gewonnen wird,
- mehrere Strahlung emittierende Halbleiterchips (4) in einem zweiten Verbund bereitgestellt werden, die im Betrieb
Primärstrahlung (9a) in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugen, wobei auf jeden Halbleiterchip (4) ein
Konversionselement (8) aufgebracht und die Art des
Aufsprühens durch den gewonnenen Sprühparameter bestimmt wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei
die Strahlung emittierenden Halbleiterchips (4) des ersten oder zweiten Verbunds vor dem Aufbringen des
Konversionselements (8) jeweils auf einem gemeinsamen
Anschlussträger (5) montiert und elektrisch angeschlossen werden .
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei
zur Herstellung von mehreren Strahlung emittierenden
Halbleiterbauelementen (11) der gemeinsame Anschlussträger (5) in mehrere Anschlussträger (5) zerteilt wird, so dass die fertigen Halbleiterbauelemente (11) jeweils einen
Anschlussträger (5) aufweisen.
14. Vorrichtung zur Herstellung eines Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements (11) mit
- einer Sprühvorrichtung (2), die ein Sprühmittel (2b) zur Erzeugung eines Konversionselements (8) enthält,
- einer Messvorrichtung (3) zur Messung eines Farborts von Mischlicht, das von einem Strahlung emittierenden
Halbleiterchip (4) und dem auf einer Oberseite (6) und/oder auf mindestens einer Seitenfläche (7) des Halbleiterchips (4) aufgebrachten Konversionselement (8) emittiert wird,
- einer Steuereinheit (1), die dazu eingerichtet ist,
folgendes Verfahren zu steuern:
a. Aufsprühen des Sprühmittels (2b) auf den Strahlung
emittierenden Halbleiterchip (4) mittels der Sprühvorrichtung (2) ,
b. Messung des Farborts des Mischlichts mittels der
Messvorrichtung (3) ,
c. Bestimmung einer Differenz zwischen dem gemessenen Farbort und einem vorgegebenen Ziel-Farbort,
d. Weiteres Aufsprühen von Sprühmittel (2b) mittels der
Sprühvorrichtung (2b) , wenn der gemessene Farbort von dem Ziel-Farbort abweicht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei
die Sprühvorrichtung (2) einen Sprühkopf (2a) aufweist, mittels welchem mehrere Strahlung emittierende
Halbleiterchips (4) besprüht werden.
16. Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement (11) mit
- einem Strahlung emittierenden Halbleiterchip (4) mit einer Oberseite (6) und mindestens einer Seitenfläche (7), durch die zumindest ein Teil der im Betrieb erzeugten
Primärstrahlung (9a) den Halbleiterchip (4) verlässt,
- einem Konversionselement (8), das mit zumindest Teilen der Oberseite (6) und/oder der mindestens einen Seitenfläche (7) in direktem Kontakt steht und dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der emittierten Primärstrahlung (9a) in
Sekundärstrahlung (9b) zu konvertieren, wobei
das Konversionselement (8) auf die Oberseite (6) und/oder die mindestens eine Seitenfläche (7) aufgesprüht ist.
17. Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement (11) nach Anspruch 16, wobei das Konversionselement (8) aus mehreren Schichten eines Sprühmittels gebildet ist.
18. Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement (11) nach Anspruch 17, wobei das Konversionselement (8) drei bis zehn Schichten umfasst.
19. Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement (11) nach Anspruch 18, wobei die Schichtdicke einer Schicht zwischen 3 μιη und 15 μιη beträgt.
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