WO2015189285A1 - Verfahren zur herstellung mehrerer konversionselemente, konversionselement und optoelektronisches bauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung mehrerer konversionselemente, konversionselement und optoelektronisches bauelement Download PDF

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WO2015189285A1
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conversion element
substrate
converter
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Hailing Cui
Norwin Von Malm
Britta GÖÖTZ
Robert Schulz
Dominik SCHULTEN
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a plurality of conversion elements, a conversion element and a
  • New high-resolution screen displays such as 2k or 4k (Ultra High Definition) increase the
  • Quantum dot wavelength converter as advantageous, since this has the property of a narrow band emission (about the color green a bandwidth of less than 50 nm and for the color red, a bandwidth of less than 60 nm) and a
  • the invention is based on the object, an improved
  • the carrier substrate has a rigid consistency in order to advantageously ensure a mechanically stable support for further components during the production process. Furthermore, it is also possible to provide the carrier substrate in liquid form and then to cure.
  • the carrier substrate can advantageously consist of a single layer or alternatively of one Multilayer structure or contain such.
  • the multilayer structure contains or consists for example of various polymers such as silicones, epoxide, PET, parylene or polysilazanes or contains or consists of
  • the multilayer structure may further comprise a layer sequence of organic and inorganic materials
  • the carrier substrate can be any material. Materials include.
  • the carrier substrate can be any material.
  • a converter material is introduced into a matrix material.
  • the converter material can be selected according to the application requirements.
  • the converter material is advantageous in the
  • the matrix material is a liquid
  • the plate preferably has a thickness of 20 ym to 200 ym.
  • Matrix material to form a thin plate for example, by means of slit casting, screen printing, stencil printing or molding. Subsequently, advantageously, a singling of the plate in several platelets by punching (punching), sawing or cutting done with knives or lasers.
  • step of the method becomes of the matrix material with the converter material applied to individual areas of the carrier substrate in a non-contiguous pattern. Placement of the matrix material in areas in a non-contiguous pattern results in a discontinuous placement on the carrier substrate.
  • Distribution of the areas with the converter material on the carrier substrate can therefore be advantageously adapted to the respective requirements.
  • Area of the shape of a radiating surface of a light source such as an LED, or a sub-area thereof
  • Carrier substrate with converting and non-converting segments are formed thereon, wherein the arrangement of the segments can be advantageously carried out in the manufacture as needed.
  • a barrier substrate is applied to the matrix material and onto the substrate
  • the barrier substrate can be any material applied.
  • the barrier substrate can be any material applied.
  • the barrier substrate can be any material applied.
  • Forming applying, for example, points to that
  • Barrier substrate to a rigid consistency or is in non-solid form, for example, liquid, on the
  • a barrier substrate which is not applied in a solid phase to the matrix material and the carrier substrate can advantageously be changed and adapted after or during the application in shape and design, For example, advantageously a desired shape of the outer surface and / or the edge surfaces can be achieved.
  • the arrangement of barrier substrate, matrix material and carrier substrate with the barrier substrate can be a flat
  • the barrier substrate may advantageously consist of or consist of a single layer or alternatively of a multilayer structure.
  • the multilayer structure contains or consists of different ones, for example
  • Polymers such as silicones, epoxide, PET, parylene or
  • the barrier substrate can advantageously be made of thin glass and advantageously has a thickness of 50 .mu.m to 100 .mu.m. Furthermore, the barrier substrate can advantageously be applied to the matrix material with the converter material and onto the carrier substrate such that a three-dimensionally completely encapsulated matrix material results. In a further method step of the method, the carrier substrate with the matrix material and the
  • Barrier substrate singulated into a plurality of conversion elements along singulation lines, wherein the conversion elements each comprise at least one of the regions of the matrix material.
  • the singulation lines can be advantageous as required via the barrier substrate, the matrix material and the Carrier substrate run and possibly also
  • conversion elements for example, as platelets or in elongated strip form comprising
  • the isolated conversion elements can be applied directly to a light-emitting component (for example, to the emission surface of an LED chip) (for example by gluing) or with a distance (semi-remote) to the light-emitting component, for example on its housing.
  • Converter material a quantum dot wavelength converter.
  • Quantum dot wavelength converters are characterized in particular by a high purity of the converted colors. For example, it is possible to achieve a high color purity of individual pixels of a screen.
  • a pixel provided with a quantum dot wavelength converter emits only the converted color and no components of other colors, by means of which, without the application of a quantum dot wavelength converter, the color to be emitted as
  • Quantum dot wavelength converters prove to be
  • this a narrow band emission (about for the Color green a bandwidth of less than 50 nm and for the color red a bandwidth of less than 60 nm) and a
  • Quantum dot wavelength converters of all types can be introduced into the matrix material.
  • Barrier substrate applied as potting on the matrix material and the carrier substrate.
  • the potting is advantageously applied in liquid form and then cured. It is advantageously possible, an outer shape of the barrier substrate to the
  • the potting can, for example
  • Silicones, epoxide, PET, parylene or polysilazanes have.
  • Carrier substrate and the barrier substrate made of different materials.
  • the carrier substrate and the barrier substrate advantageously have different functions in the finished conversion element. For example, that serves
  • Carrier substrate as the material through which the converting light enters the conversion element and the barrier substrate, for example, as the material through which the converted light exits the conversion element. Furthermore, because of the application of the
  • Conversion element for example, the material of the
  • Carrier substrate have a more rigid consistency than the material of the barrier substrate. It is also possible that the carrier substrate has a flexible and bendable consistency to form a bendable conversion element.
  • Barrier substrate deposited from a gas phase on the matrix material and on the carrier substrate may advantageously be carried out by means of processes such as physical or chemical vapor deposition (PVD, CVD) or
  • Regions are formed as cavities in the carrier substrate.
  • the carrier substrate itself as a layer of, for example, liquid
  • Polymer material is formed on a substrate or comprises such an arrangement, wherein this layer of
  • Polymer material can be structured and processed and then cured, so that there are cavities for the matrix material with the converter material.
  • Cavities can advantageously be filled with the matrix material.
  • Convert converter material without filling the matrix material in the cavities.
  • the mask can advantageously comprise or be formed from materials such as metals, ceramics or polymers. Furthermore, it is possible to form the mask by applying a layer to the carrier substrate and forming the areas provided for the matrix material before or after the mask material is applied thereto. The matrix material is advantageously introduced into the designated areas of the mask, wherein the
  • Matrix material for example, is liquid and after the
  • Hardening is cured.
  • the mask is removed again.
  • the removal of the mask is advantageously carried out by detachment or dissolution of the material of the mask.
  • the barrier substrate can advantageously be in direct contact with the carrier substrate and cast or surround it, for example, together with the matrix material.
  • this is done
  • this is done
  • the conversion element comprises a carrier substrate, at least one region with a
  • Embedded matrix material and a barrier substrate, wherein the matrix material is enclosed with the converter material between the carrier substrate and the barrier substrate, wherein the conversion element has a platelet shape or a strip shape.
  • the at least one area of the matrix material is
  • Form conversion element which are preferably formed planar. That's completely beneficial with the
  • Matrix material with the converter material thus corresponds to a completely three-dimensional encapsulated
  • Conversion element which as an independent component au other components such as LED assemblies (with a distance to the light-emitting chip as a "semi-remote") or can be applied directly to emission surfaces of light-emitting chips.
  • the converter material advantageously comprises a quantum dot wavelength converter material.
  • the conversion element advantageously has a platelet shape or a strip shape, wherein the conversion element can also comprise a plurality of regions with the matrix material, which advantageously do not belong together and to which the
  • the optoelectronic component comprises at least one semiconductor chip on one
  • Connection plate and at least one conversion element, wherein the at least one semiconductor chip is assigned in each case at least one conversion element.
  • the at least one conversion element is arranged on the semiconductor chip in such a way that, in a plan view of the optoelectronic component, that of the semiconductor chip
  • Conversion element converted radiation can be seen.
  • the conversion element covers the
  • Conversion elements cover a semiconductor chip, or that a conversion element covers a plurality of semiconductor chips.
  • the optoelectronic component has a radiation with a narrow band emission (approximately for the color green a
  • Conversion element to be arranged precisely at a position selected as needed, to which light is to be converted.
  • the conversion element is arranged as a small-scale component, for example, individually or in an ensemble with further conversion elements.
  • the targeted attachment of quantum dot wavelength converter materials can advantageously be positioned more precisely on the region provided for conversion, and so on a conversion plate covering the entire optoelectronic component
  • Wavelength converter materials are saved, since they must be located only at the required area.
  • the at least one conversion element can advantageously be applied to any type of light-emitting device
  • optoelectronic component Such optoelectronic devices with conversion elements comprising quantum dot wavelength converter materials are comparable in function to pc-LEDs (phosphor converted LEDs) and offer numerous design variations for screens.
  • the conversion element has a strip shape and is irradiated by a plurality of semiconductor chips According to one embodiment of the optoelectronic component, the conversion element is directly on a
  • the at least one conversion element is advantageously applied as an independent component directly on the at least one semiconductor chip.
  • the direct application can continue to cost for a
  • Backlighting (BLU) of the conversion element can be saved.
  • Component is the conversion element to the associated
  • the conversion element can be arranged both within the optoelectronic component and outside of it in an emission direction of the semiconductor chip and at least partially cover it in plan view from a radiation direction.
  • a barrier substrate can be laminated over the entire arrangement of semiconductor chip, carrier substrate and conversion element, which can be used, for example, in chip-on-board arrangements
  • the at least one semiconductor chip may be on the
  • Connection plate advantageous by means of gluing, soldering or
  • connection plate can advantageously be arbitrary.
  • the semiconductor chip is either through the
  • Carrier substrate encapsulated or the carrier substrate is applied only to the semiconductor chip itself.
  • the applied barrier substrate is advantageous, the entire arrangement of terminal plate, semiconductor chip, carrier substrate and
  • a plurality of optoelectronic components for example as a chip-on-board, with at least one semiconductor chip and a conversion element in direct or spaced-apart manner can be singled out
  • Figures la, 2, 3 and 4 show an embodiment of the method for producing a plurality of conversion elements.
  • Figure lb shows a side view of a
  • FIGS 5a, 5b, 5c and 5d show arrangements of
  • FIG. 6 shows an optoelectronic component with a conversion element. Identical or equivalent elements are each provided with the same reference numerals in the figures. The components shown in the figures and the
  • Size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.
  • la is a sequence of process steps for producing a plurality of conversion elements 10 in one
  • Top view shown. In the first step is a
  • Carrier substrate 1 is provided.
  • the carrier substrate 1 has a solid consistency and a rectangular outline to during the manufacturing process
  • the carrier substrate 1 can be provided in liquid form and then to cure.
  • the carrier substrate 1 can be provided in liquid form and then to cure.
  • the multilayer structure comprises or consists, for example, various polymers such as silicones, epoxy, PET, parylene or polysilazanes, or contains or consists of various inorganic materials such as SiO x, SiN x, A1 2 0 3, Ti0 2 or Zr0 second
  • the multilayer structure may further comprise a layer sequence of organic and inorganic materials.
  • the carrier substrate 1 can be any suitable carrier substrate 1 .
  • the next process step to be more non-contiguous regions ⁇ 8 of a matrix material 2 comprising a quantum well wavelength converter material 3 on the support substrate 1 in a non-contiguous pattern applied.
  • the regions 8 have in particular square structures.
  • the converter material 3 is advantageous in the
  • the matrix material 2 is, for example, a liquid
  • the plate has a thickness of 20 ym to 200 ym.
  • the processing of the matrix material into a thin plate takes place, for example, by means of potting in a diaphragm, screen printing, stencil printing or
  • a barrier substrate 5 is applied to the matrix material 2 and to the carrier substrate 1
  • the barrier substrate 5 has a rigid consistency or is applied in non-solid form, for example liquid, to the matrix material 2 and to the carrier substrate 1 and then cured.
  • Barrier substrate 5 which is not applied in solid phase to the matrix material 2 and the carrier substrate 1, can advantageously be changed and adapted after or during the application in shape and design, for example, can advantageously be achieved a desired shape of the outer surface and / or the edge surfaces.
  • the barrier substrate 5 is laminated and has a flat outer surface, which faces away from the carrier substrate 1.
  • the barrier substrate 5 may advantageously consist of or consist of a single layer or alternatively of a multi-layer structure.
  • the multilayer structure contains or consists of different ones, for example
  • Polymers such as silicones, epoxide, PET, parylene or
  • the barrier substrate 5 can be advantageously made of thin glass and advantageously has a thickness of 50 ym to 100 ym.
  • the barrier substrate 5 advantageously encapsulates the
  • Matrix material and the carrier substrate 1 completely, so that all exposed surfaces of the matrix material of the
  • the carrier substrate 1 with the matrix material and the barrier substrate 5 is singulated into a plurality of conversion elements 10 along singulation lines V, wherein the conversion elements 10 each comprise one of the regions 8 of the matrix material.
  • the separating lines V run in straight lines
  • the separation is done with separation methods such as sawing, cutting with knives or lasers or punching. In this way can be advantageous in a simple way a
  • FIG. 2 shows a sequence of method steps for producing a plurality of conversion elements 10 in one
  • a mask 15 is applied to the carrier substrate 1 before the application of the matrix material 2.
  • the mask 15 advantageously comprises rectangular or square recesses 16 into which the matrix material 2 is introduced.
  • the barrier substrate 5 is applied to the matrix material 2 and the mask 15 according to FIG. Alternatively, it is possible the mask 15 from
  • FIG. 3 shows a sequence of method steps for producing a plurality of conversion elements 10 in one
  • FIG. 3 also shows a side view of the carrier substrate 1 with the
  • FIG. 4 shows a sequence of method steps for producing a plurality of conversion elements in a plan view, wherein the conversion elements are additionally arranged on semiconductor chips 21.
  • the semiconductor chips can be arranged in any pattern on the connection plate.
  • Matrix material 2 is at a distance from the emission surface 22 of the semiconductor chip 21. The distance is selected by the thickness of the carrier substrate 1.
  • the barrier substrate 5 is applied so that it is the entire arrangement
  • Optoelectronic devices 20 each with a
  • FIG. 4 shows a side view of the optoelectronic component 20, wherein the spacing of the matrix material 2 from the semiconductor chip 21 and the
  • Encapsulation of the matrix material 2, the carrier substrate 1 and the semiconductor chip 21 can be seen on the terminal plate 11.
  • FIG. 5a shows a direct arrangement of a
  • FIG. 5b shows the optoelectronic component 20 according to FIG. 5a, wherein the conversion element 10 does not act directly on the semiconductor chip 21 but on the housing 9
  • potting 12 of the semiconductor chip 21 may be introduced another converter material.
  • FIG. 5 c shows an optoelectronic component 20, wherein the conversion element 10 is located directly on a
  • Emission surface 22 of a semiconductor chip 21 is mounted and a potting 12, the conversion element 10 and the
  • Semiconductor chip 21 encapsulated on a terminal plate 11 in lens form.
  • FIG. 5d shows an optoelectronic component 20 according to FIG. 5c, wherein a casting 12 is not formed in lens form, does not cover a radiating surface of the conversion element 10 and itself comprises a converter material.
  • the optoelectronic component may be formed, for example, as a chip-scale package (CSP).
  • FIG. 6 shows an optoelectronic component 20 with a plurality of semiconductor chips 21 on one side
  • Terminal plate 11 wherein the semiconductor chips 21 are covered with a strip-shaped conversion element 10.
  • the invention is not by the description based on the

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  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Konversionselemente (10) angegeben, umfassend ein Bereitstellen eines Trägersubstrats (1), ein Einbringen eines Konvertermaterials (3) in ein Matrixmaterial (2), ein Aufbringen des Matrixmaterials (2) mit dem Konvertermaterial (3) auf einzelne Bereiche (8) des Trägersubstrats (1) in einem nicht zusammenhängenden Muster, ein Aufbringen eines Barrieresubstrats (5) auf das Matrixmaterial (2) und auf das Trägersubstrat (1), und ein Vereinzeln des Trägersubstrats (1) mit dem Matrixmaterial (2) und dem Barrieresubstrat (5) in mehrere Konversionselemente (10) entlang von Vereinzelungslinien (V), wobei die Konversionselemente (10) jeweils zumindest einen der Bereiche (8) des Matrixmaterials (2) umfassen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung mehrerer Konversionselemente, Konversionselement und optoelektronisches Bauelement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Konversionselemente, ein Konversionselement und ein
optoelektronisches Bauelement. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 108 362.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Konversionsbauteile zur Konversion der Wellenlänge von Licht benötigen zur Anwendung in Bildschirmen einen breiten
Farbbereich. Neuartige hochauflösende Bildschirmdarstellungen wie 2k oder 4k (Ultra High Definition) erhöhen die
Notwendigkeit von Konversionsbauteilen mit breiten
Farbbereichen. Mittels der Anwendung von Konversionsbauteilen basierend auf herkömmlichen Konvertermaterialien, wie etwa Phosphor (pc-LED) , ist die Anforderung eines breiten
Farbbereiches allerdings schwer erzielbar, da herkömmliche Konvertermaterialien, beispielsweise für LEDs, eine breite Bandemission (etwa für die Farbe Grün eine Bandbreite von größer 60 nm und für die Farbe Rot eine Bandbreite von größer 70 nm) und eine begrenzte Breite eines Emissionsmaximums aufweisen. Für eine solche Anwendung erweisen sich
Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter als vorteilhaft, da diese die Eigenschaft einer schmalen Bandemission (etwa für die Farbe Grün eine Bandbreite von kleiner 50 nm und für die Farbe Rot eine Bandbreite von kleiner 60 nm) und einer
Flexibilität im Emissionsmaximum aufweisen. Aus Gründen der Stabilität, ist bisher eine direkte Anordnung von Quantenpunkt-Wellenlängenkonvertern auf LEDs, vorallem eine direkte Anordnung auf Ebene einer LED-Einheit, nicht möglich .
Hersteller gängiger Bildschirme verwenden Konversionsbauteile mit Quantenpunkt-Wellenlängenkonvertern, welche nicht direkt auf die Lichtquelle, beispielsweise auf die Emissionsfläche einer LED, aufgebracht sind, was auch als remote concept bezeichnet wird. Bekannt sind verschiedene Arten von remote concepts, wie Color IQ in Glaskapillaren für
Randbeleuchtungen oder Quantum Dot Enhancement Films (QDEFs) in Plattenform. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung mehrerer Konversionselemente sowie ein Konversionselement für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein
Konversionselement gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In einem Verfahrensschritt des Verfahrens zur Herstellung mehrerer Konversionselemente wird ein Trägersubstrat
bereitgestellt. Das Trägersubstrat weist beispielsweise eine rigide Konsistenz auf, um während des Herstellungsverfahrens vorteilhaft eine mechanisch stabile Unterlage für weitere Komponenten zu gewährleisten. Weiterhin ist es auch möglich, das Trägersubstrat in flüssiger Form bereitzustellen und anschließend auszuhärten. Das Trägersubstrat kann vorteilhaft aus einer einzelnen Schicht oder alternativ dazu aus einer Mehrschichtstruktur bestehen oder eine solche enthalten. Die Mehrschichtstruktur enthält oder besteht beispielsweise aus verschiedenen Polymeren wie Silikone, Epoxid, PET, Parylen oder Polysilazane oder enthält oder besteht aus
unterschiedlichen anorganischen Materialien wie SiOx, SiNx, AI2O3, T1O2 oder Zr02- Die Mehrschichtstruktur kann weiterhin eine Schichtfolge aus organischen und anorganischen
Materialien umfassen. Das Trägersubstrat kann
vorteilhafterweise auch aus dünnem Glas hergestellt werden und weist vorteilhaft eine Dicke von 50 ym bis 100 ym auf.
In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens wird ein Konvertermaterial in ein Matrixmaterial eingebracht. Das Konvertermaterial kann je nach Anwendungsbedarf gewählt werden. Das Konvertermaterial wird vorteilhaft in das
Matrixmaterial eingebracht, wobei das Matrixmaterial
beispielsweise flüssig ist und nach dem Einbringen des
Konvertermaterials ausgehärtet wird. Dazu handelt es sich bei dem Matrixmaterial beispielsweise um ein flüssiges
Polymermaterial wie etwa Silikon, Acrylat oder Ähnliches. In weiterer Folge kann das Matrixmaterial mit dem
Konvertermaterial vorteilhaft zu einer dünnen Platte
verarbeitet werden, wobei die Platte vorzugsweise eine Dicke von 20 ym bis 200 ym aufweist. Die Verarbeitung des
Matrixmaterials zu einer dünnen Platte erfolgt beispielsweise mittels Vergießen in einer Blende (slit casting) , Siebdrucken (screen printing) , Schablonendrucken (stencil printing) oder Formpressen (molding) . Nachträglich kann vorteilhaft ein Vereinzeln der Platte in mehrere Plättchen mittels Stanzen (punching) , Sägen oder Schneiden mit Messern oder Lasern erfolgen .
In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens wird des Matrixmaterials mit dem Konvertermaterial auf einzelne Bereiche des Trägersubstrats in einem nicht zusammenhängenden Muster aufgebracht. Eine Anordnung des Matrixmaterials in Bereichen in einem nicht zusammenhängenden Muster ergibt eine unterbrochene Anordnung auf dem Trägersubstrat. Die
Verteilung der Bereiche mit dem Konvertermaterial auf dem Trägersubstrat kann daher vorteilhaft dem jeweiligen Bedarf angepasst werden. So kann beispielsweise die Form eines
Bereichs der Form einer Abstrahlfläche einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED, oder einem Teilgebiet davon
entsprechen über welcher das fertiggestellte
Konversionselement positioniert oder angebracht werden soll. Auf diese Weise kann ein vorteilhaft transparentes
Trägersubstrat mit konvertierenden und nicht-konvertierenden Segmenten darauf ausgebildet werden, wobei die Anordnung der Segmente bei der Herstellung vorteilhaft je nach Bedarf erfolgen kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens wird ein Barrieresubstrat auf das Matrixmaterial und auf das
Trägersubstrat aufgebracht. Das Barrieresubstrat kann
vorteilhaft auf das Matrixmaterial mit dem Konvertermaterial und auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. Dabei ist es vorteilhaft möglich das Barrieresubstrat im bereits
ausgefertigten Zustand aufzubringen oder es während des
Aufbringens auszuformen, beispielsweise weist dazu das
Barrieresubstrat eine rigide Konsistenz auf oder wird in nicht fester Form, beispielsweise flüssig, auf das
Matrixmaterial und auf das Trägersubstrat aufgebracht und anschließend ausgehärtet. Ein Barrieresubstrat, welches nicht in fester Phase auf das Matrixmaterial und das Trägersubstrat aufgebracht wird, kann vorteilhaft nach oder während dem Aufbringen in Form und Design verändert und angepasst werden, beispielsweise kann vorteilhaft eine gewünschte Form der Außenfläche und/oder der Randflächen erzielt werden. Nach dem Aufbringen und vorteilhaft Laminieren des Barrieresubstrats kann die Anordnung aus Barrieresubstrat, Matrixmaterial und Trägersubstrat mit dem Barrieresubstrat eine ebene
Außenfläche aufweisen, die dem Trägersubstrat abgewandt ist.
Das Barrieresubstrat kann vorteilhaft aus einer einzelnen Schicht oder alternativ dazu aus einer Mehrschichtstruktur bestehen oder eine solche enthalten. Die Mehrschichtstruktur enthält oder besteht beispielsweise aus verschiedenen
Polymeren wie Silikone, Epoxid, PET, Parylen oder
Polysilazane oder enthält oder besteht aus unterschiedlichen anorganischen Materialien wie SiOx, SiNx, AI2O3, T1O2 oder ZrÜ2 oder enthält oder besteht aus Schichtfolgen aus organischen und anorganischen Materialien. Das Barrieresubstrat kann vorteilhafterweise aus dünnem Glas hergestellt werden und weist vorteilhaft eine Dicke von 50 ym bis 100 ym auf. Weiterhin kann das Barrieresubstrat vorteilhaft derart auf das Matrixmaterial mit dem Konvertermaterial und auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, dass ein dreidimensional vollständig verkapseltes Matrixmaterial resultiert. In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens wird das Trägersubstrat mit dem Matrixmaterial und dem
Barrieresubstrat in mehrere Konversionselemente entlang von Vereinzelungslinien vereinzelt, wobei die Konversionselemente jeweils zumindest einen der Bereiche des Matrixmaterials umfassen.
Die Vereinzelungslinien können vorteilhaft je nach Bedarf über das Barrieresubstrat, das Matrixmaterial und das Trägersubstrat verlaufen und sich gegebenenfalls auch
kreuzen, beispielsweise in Form eines Gitters. Die
Vereinzelung erfolgt mit Vereinzelungsmethoden wie etwa
Sägen, Schneiden mit Messern oder Lasern oder Stanzen. Auf diese Weise kann vorteilhaft auf eine einfache Art eine
Vielzahl von Konversionselementen hergestellt werden. Dazu können die jeweiligen Konversionselemente beispielsweise als Plättchen oder in länglicher Streifenform umfassend
vorteilhaft einen oder mehrere konvertierende Bereiche
(Bereiche des Matrixmaterials) ausgebildet werden.
Die vereinzelten Konversionselemente können direkt auf ein lichtemittierendes Bauelement (etwa auf die Emissionsfläche eines LED-Chips) aufgebracht werden (beispielsweise mittels Kleben) oder mit Distanz (semi-remote) zum lichtemittierenden Bauelement, beispielsweise auf dessen Gehäuse, aufgebracht werden .
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das
Konvertermaterial einen Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter.
Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Reinheit der konvertierten Farben aus. So ist es beispielsweise möglich, eine hohe Farbreinheit einzelner Pixel eines Bildschirms zu erzielen. So emittiert ein mit einem Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter versehenes Pixel nur die konvertierte Farbe und keine Anteile anderer Farben, mittels welcher ohne die Anwendung eines Quantenpunkt- Wellenlängenkonverters die zu emittierende Farbe als
Mischfarbe resultieren würde.
Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter erweisen sich als
vorteilhaft, da diese eine schmale Bandemission (etwa für die Farbe Grün eine Bandbreite von kleiner 50 nm und für die Farbe Rot eine Bandbreite von kleiner 60 nm) und eine
Flexibilität in der Breite des Emissionsmaximums aufweisen. Es können Quantenpunkt-Wellenlängenkonverter aller Art in das Matrixmaterial eingebracht werden.
Weiterhin ist es auch möglich, Matrixmaterialien mit
vorteilhaft unterschiedlichen Quantenpunkt- Wellenlängenkonvertern anzuwenden und in Bereiche des
Trägersubstrats in einem nicht zusammenhängenden Muster aufzubringen. So können Konversionselemente mit
unterschiedlichen Konvertermaterialien in einem
Konversionselement hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das
Barrieresubstrat als Verguss auf das Matrixmaterial und das Trägersubstrat aufgebracht. Der Verguss wird vorteilhaft in flüssiger Form aufgebracht und anschließend ausgehärtet. Dabei ist es vorteilhaft möglich, eine Außenform des Barrieresubstrats bis zum
endgültigen Aushärten zu prägen, so können Seitenflächen und/oder Außenflächen wie die Strahlungsaustrittsfläche nach Bedarf modelliert werden. Der Verguss kann beispielsweise
Silikone, Epoxid, PET, Parylene oder Polysilazane aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bestehen das
Trägersubstrat und das Barrieresubstrat aus unterschiedlichen Materialien. Das Trägersubstrat und das Barrieresubstrat weisen vorteilhaft unterschiedliche Funktionen im fertigen Konversionselement auf. So dient beispielsweise das
Trägersubstrat als das Material, durch welches das zu konvertierende Licht in das Konversionselement eintritt und das Barrieresubstrat beispielsweise als das Material, durch welches das konvertierte Licht aus dem Konversionselement austritt. Weiterhin kann, wegen dem Aufbringen des
Matrixmaterials mit dem Konvertermaterial auf das
Trägersubstrat zur besseren Stabilität des
Konversionselements, beispielsweise das Material des
Trägersubstrats eine rigidere Konsistenz aufweisen als das Material des Barrieresubstrats. Es ist auch möglich, dass das Trägersubstrat eine flexible und biegbare Konsistenz aufweist um ein biegbares Konversionselement auszubilden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das
Barrieresubstrat aus einer Gasphase auf das Matrixmaterial und auf das Trägersubstrat abgeschieden. Ein Aufbringen des Barrieresubstrats aus gasförmiger Form kann vorteilhaft mittels Prozessen wie beispielsweise physikalischer oder chemischer Abscheidung aus der Gasphase (PVD, CVD) oder
Ähnlichen erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die
Bereiche als Kavitäten in dem Trägersubstrat ausgeformt.
Dazu ist es vorteilhaft möglich, dass das Trägersubstrat selbst als eine Schicht aus beispielsweise flüssigem
Polymermaterial auf einem Substrat ausgebildet wird oder eine solche Anordnung umfasst, wobei diese Schicht aus
Polymermaterial strukturiert und prozessiert werden kann und anschließend ausgehärtet wird, so dass sich Kavitäten für das Matrixmaterial mit dem Konvertermaterial ergeben. Die
Kavitäten können vorteilhaft mit dem Matrixmaterial gefüllt werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, nur das Konvertermaterial ohne das Matrixmaterial in die Kavitäten zu füllen .
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das
Aufbringen des Matrixmaterials mit dem Konvertermaterial mittels einer Maske ausgeführt, wobei die Maske auf das Trägersubstrat aufgebracht wird.
Die Maske kann dabei vorteilhaft Materialien wie Metalle, Keramiken oder Polymere umfassen oder aus diesen gebildet werden. Weiterhin ist es möglich, die Maske auszubilden, indem eine Schicht auf das Trägersubstrat aufgebracht wird und die für das Matrixmaterial vorgesehenen Bereiche vor oder nach dem Aufbringen des Maskenmaterials in diesem ausgebildet werden. Das Matrixmaterial wird vorteilhaft in die dafür vorgesehenen Bereiche der Maske eingebracht, wobei das
Matrixmaterial beispielsweise flüssig ist und nach dem
Einbringen ausgehärtet wird. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Aufbringen des Matrixmaterials die Maske wieder entfernt. Das Entfernen der Maske erfolgt vorteilhaft mittels Ablösen oder Auflösen des Materials der Maske. Nach dem Entfernen der Maske kann vorteilhaft das Barrieresubstrat direkt mit dem Trägersubstrat in Kontakt stehen und dieses beispielsweise zusammen mit dem Matrixmaterial vergießen oder umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das
Aufbringen des Matrixmaterials unter Schutzgas oder Vakuum mittels Sprühbeschichtung, Dispensierung, Drucken oder
Verspritzen (Jetting) . Durch die Anwendung von Schutzgas kann vorteilhaft eine unerwünschte Beeinträchtigung durch Fremdstoffe,
beispielsweise aus atmosphärischem Gase vermieden werden und somit eine höhere Reinheit des aufgebrachten Materials erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das
Vereinzeln unter Schutzgas oder Vakuum.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement ein Trägersubstrat, zumindest einen Bereich mit einem
Matrixmaterial, wobei ein Konvertermaterial in das
Matrixmaterial eingebettet ist, und ein Barrieresubstrat, wobei das Matrixmaterial mit dem Konvertermaterial zwischen dem Trägersubstrat und dem Barrieresubstrat eingeschlossen ist, wobei das Konversionselement eine Plättchenform oder eine Streifenform aufweist.
Der zumindest eine Bereich des Matrixmaterials ist
vorteilhaft mit einer Seite auf dem Trägersubstrat
aufgebracht und an den anderen Seiten von dem
Barrieresubstrat umgeben, beispielsweise durch das
Barrieresubstrat verkapselt oder vergossen, wobei das
Trägersubstrat und das Barrieresubstrat vorteilhafterweise zwei einander gegenüberliegende Außenflächen des
Konversionselements bilden, welche vorzugsweise planar ausgebildet sind. Das vorteilhaft vollständig mit dem
Trägersubstrat und mit dem Barrieresubstrat umgebene
Matrixmaterial mit dem Konvertermaterial entspricht somit einem vollständig drei-dimensional verkapselten
Konversionselement, welches als eigenständiges Bauelement au weitere Bauelemente wie beispielsweise LED-Anordnungen (mit einem Abstand zum lichtemittierenden Chip als „semi-remote" ) oder direkt auf Emissionsflächen von lichtemittierenden Chips aufgebracht werden kann.
Das Konvertermaterial umfasst vorteilhaft ein Quantenpunkt- Wellenlängenkonvertermaterial .
Das Konversionselement weist vorteilhaft eine Plättchenform oder eine Streifenform auf, wobei das Konversionselement auch mehrere Bereiche mit dem Matrixmaterial umfassen kann, welche vorteilhaft nicht zusammenhängen und auf welche das
Barrieresubstrat aufgebracht ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement zumindest einen Halbleiterchip auf einer
Anschlussplatte und zumindest ein Konversionselement, wobei dem zumindest einen Halbleiterchip jeweils zumindest ein Konversionselement zugeordnet ist.
Das zumindest eine Konversionselement ist derart auf dem Halbleiterchip angeordnet, dass in einer Draufsicht auf das optoelektronische Bauelement die vom Halbleiterchip
abgestrahlte Strahlung zumindest zu einem Teil als vom
Konversionselement konvertierte Strahlung zu sehen ist. Mit anderen Worten bedeckt das Konversionselement den
Halbleiterchip zumindest teilweise. Weiterhin ist es auch möglich, dass mehrere gleiche oder unterschiedliche
Konversionselemente einen Halbleiterchip abdecken, oder dass ein Konversionselement mehrere Halbleiterchips abdeckt.
Mittels dem zumindest einen Konversionselement weist das optoelektronische Bauelement eine Abstrahlung mit einer schmalen Bandemission (etwa für die Farbe Grün eine
Bandbreite von kleiner 50 nm und für die Farbe Rot eine
Bandbreite von kleiner 60 nm) und einer Flexibilität in der Breite des Emissionsmaximums auf. Vorteilhaft ist gegenüber geläufigen Konversionsplatten, welche als Platte die
Abstrahlfläche eines lichtemittierenden Bauelements abdecken, eine flexiblere und genauere Abdeckung von kleinen Bereichen, beispielsweise Teilbereichen der Abstrahlfläche (oder eines Pixels), ermöglicht. Mit anderen Worten kann ein
Konversionselement präzise an einer bedarfsweise gewählten Position angeordnet sein, an welcher Licht konvertiert werden soll. Dabei ist das Konversionselement als kleinskaliges Bauteil, beispielsweise einzeln oder in einem Ensemble mit weiteren Konversionselementen, angeordnet.
Weiterhin können durch das gezielte Anbringen Quantenpunkt- Wellenlängenkonvertermaterialien vorteilhaft genauer an dem zur Konversion vorgesehenen Bereich positioniert werden und so gegenüber einer das gesamte optoelektronische Bauelement abdeckenden Konversionsplatte
Wellenlängenkonvertermaterialien gespart werden, da sich diese nur am benötigten Bereich befinden müssen.
Auf diese Weise kann das zumindest eine Konversionselement vorteilhaft auf jede Art von 1ichtemittierenden
optoelektronischen Bauelement aufgebracht sein. Solche optoelektronischen Bauelemente mit Konversionselementen umfassend Quantenpunkt-Wellenlängenkonvertermaterialien sind in ihrer Funktion mit pc-LEDs (phosphor konvertierte LEDS) vergleichbar und bieten zahlreiche Designvariationen für Bildschirme .
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Bauelements weist das Konversionselement eine Streifenform auf und wird von mehreren Halbleiterchips bestrahlt Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Konversionselement direkt auf eine
Emissionsfläche des zugehörigen Halbleiterchips aufgebracht.
Das zumindest eine Konversionselement ist vorteilhaft als eigenständiges Bauelement direkt auf dem zumindest einen Halbleiterchip aufgebracht. Vorteilhaft befindet sich somit kein weiteres Material und auch kein Abstand zwischen dem Konversionselement und dem Halbleiterchip. Dies ermöglicht eine flache und einfach herzustellende Bauweise. Durch das direkte Aufbringen können weiterhin Kosten für eine
Hinterleuchtung (BLU) des Konversionselements eingespart werden .
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Bauelements ist das Konversionselement zum zugehörigen
Halbleiterchip und zu dessen Emissionsfläche beabstandet.
In einer beabstandeten Anordnung des Konversionselements zum Halbleiterchip kann das Konversionselement sowohl innerhalb des optoelektronischen Bauelements als auch außerhalb davon in einer Abstrahlrichtung des Halbleiterchips angeordnet sein und diesen in Draufsicht aus einer Abstrahlrichtung zumindest teilweise überdecken. Dabei wird der Abstand zwischen
Halbleiterchip und Konversionselement („semi remote") vorteilhaft durch das Trägersubstrat erzielt. Weiterhin kann über die gesamte Anordnung aus Halbleiterchip, Trägersubstrat und Konversionselement ein Barrieresubstrat auflaminiert sein. Dies ist beispielsweise bei Chip-on-Board Anordnungen anwendbar. Vorteilhaft kann mit dieser beabstandeten
Anordnung eine Konversion in einem Schritt (Ein-Schritt- Konversion) erzielt werden. Der zumindest eine Halbleiterchip kann auf der
Anschlussplatte vorteilhaft mittels Kleben, Löten oder
Ähnlichem fixiert sein. Bei mehreren Halbleiterchips kann die Anordnung auf der Anschlussplatte vorteilhaft beliebig erfolgen. Der Halbleiterchip wird entweder durch das
Trägersubstrat verkapselt oder das Trägersubstrat ist nur auf den Halbleiterchip selbst aufgebracht. Durch das aufgebrachte Barrieresubstrat wird vorteilhaft die gesamte Anordnung aus Anschlussplatte, Halbleiterchip, Trägersubstrat und
Matrixmaterial verkapselt.
Bei mehreren Halbleiterchips kann mittels Vereinzelung eine Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen, beispielsweise als Chip-on-Board, mit zumindest einem Halbleiterchip und einem Konversionselement in direkter oder beabstandeter
Bauweise erzeugt werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Die Figuren la, 2, 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung mehrerer Konversionselemente.
Die Figur lb zeigt eine Seitenansicht eines
Konversionselements .
Die Figuren 5a, 5b, 5c und 5d zeigen Anordnungen von
Konversionselementen auf optoelektronischen Bauelementen.
Die Figur 6 zeigt ein optoelektronisches Bauelement mit einem Konversionselement . Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Bestandteile sowie die
Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In der Figur la ist eine Abfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung mehrerer Konversionselemente 10 in einer
Draufsicht dargestellt. Im ersten Schritt wird ein
Trägersubstrat 1 bereitgestellt. Das Trägersubstrat 1 weist beispielsweise eine feste Konsistenz und einen rechteckigen Grundriss auf, um während des Herstellungsverfahrens
vorteilhaft als mechanisch stabile Unterlage für weitere Komponenten zu dienen. Weiterhin ist es auch möglich, das Trägersubstrat 1 in flüssiger Form bereitzustellen und anschließend auszuhärten. Das Trägersubstrat 1 kann
vorteilhaft aus einer einzelnen Schicht oder alternativ dazu aus einer Mehrschichtstruktur bestehen oder eine solche enthalten. Die Mehrschichtstruktur enthält oder besteht beispielsweise aus verschiedenen Polymeren wie Silikone, Epoxid, PET, Parylen oder Polysilazane oder enthält oder besteht aus unterschiedlichen anorganischen Materialien wie SiOx, SiNx, A1203, Ti02 oder Zr02. Die Mehrschichtstruktur kann weiterhin eine Schichtfolge aus organischen und anorganischen Materialien umfassen. Das Trägersubstrat 1 kann
vorteilhafterweise auch aus dünnem Glas hergestellt werden und weist vorteilhaft eine Dicke von 50 ym bis 100 ym auf. In nächsten Verfahrensschritt werden mehrere nicht¬ zusammenhängende Bereiche 8 eines Matrixmaterials 2 umfassend ein Quantentopf-Wellenlängenkonvertermaterial 3 auf das Trägersubstrat 1 in einem nicht zusammenhängenden Muster aufgebracht. Die Bereiche 8 weisen insbesondere quadratische Strukturen auf.
Das Konvertermaterial 3 wird vorteilhaft in das
Matrixmaterial 2 eingebracht, wobei das Matrixmaterial beispielsweise flüssig ist und nach dem Einbringen des
Konvertermaterials ausgehärtet wird. Bei dem Matrixmaterial 2 handelt es sich beispielsweise um ein flüssiges
Polymermaterial wie etwa Silikon, Acrylat oder Ähnliches. In weiterer Folge kann das Matrixmaterial mit dem
Konvertermaterial vorteilhaft zu einer dünnen Platte
verarbeitet werden, wobei die Platte eine Dicke von 20 ym bis 200 ym aufweist. Die Verarbeitung des Matrixmaterials zu einer dünnen Platte erfolgt beispielsweise mittels Vergießen in einer Blende, Siebdrucken, Schablonendrucken oder
Formpressen. Nachträglich kann vorteilhaft ein Vereinzeln der Platte in mehrere Plättchen mittels Stanzen, Sägen oder
Schneiden mit Messern oder Lasern erfolgen. Die Verteilung der Bereiche 8 auf dem Trägersubstrat 1 kann daher vorteilhaft dem jeweiligen Bedarf angepasst werden.
Im nächsten Verfahrensschritt wird ein Barrieresubstrat 5 auf das Matrixmaterial 2 und auf das Trägersubstrat 1
aufgebracht. Dabei ist es vorteilhaft möglich das
Barrieresubstrat 5 im bereits ausgefertigten Zustand
aufzubringen oder es während des Aufbringens auszuformen, beispielsweise weist dazu das Barrieresubstrat 5 eine rigide Konsistenz auf oder wird in nicht fester Form, beispielsweise flüssig, auf das Matrixmaterial 2 und auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht und anschließend ausgehärtet. Ein
Barrieresubstrat 5, welches nicht in fester Phase auf das Matrixmaterial 2 und das Trägersubstrat 1 aufgebracht wird, kann vorteilhaft nach oder während dem Aufbringen in Form und Design verändert und angepasst werden, beispielsweise kann vorteilhaft eine gewünschte Form der Außenfläche und/oder der Randflächen erzielt werden. Nach dem Aufbringen wird das Barrieresubstrat 5 laminiert und weist eine ebene Außenfläche auf, die dem Trägersubstrat 1 abgewandt ist.
Das Barrieresubstrat 5 kann vorteilhaft aus einer einzelnen Schicht oder alternativ dazu aus einer Mehrschichtstruktur bestehen oder eine solche enthalten. Die Mehrschichtstruktur enthält oder besteht beispielsweise aus verschiedenen
Polymeren wie Silikone, Epoxid, PET, Parylen oder
Polysilazane oder enthält oder besteht aus unterschiedlichen anorganischen Materialien wie SiOx, SiNx, AI2O3, T1O2 oder ZrÜ2 oder enthält oder besteht aus Schichtfolgen aus organischen und anorganischen Materialien. Das Barrieresubstrat 5 kann vorteilhafterweise aus dünnem Glas hergestellt werden und weist vorteilhaft eine Dicke von 50 ym bis 100 ym auf. Das Barrieresubstrat 5 verkapselt vorteilhaft das
Matrixmaterial und das Trägersubstrat 1 vollständig, so dass alle freiliegenden Flächen des Matrixmaterials von dem
Barrieresubstrat bedeckt werden. Im nächsten Verfahrensschritt wird das Trägersubstrat 1 mit dem Matrixmaterial und dem Barrieresubstrat 5 in mehrere Konversionselemente 10 entlang von Vereinzelungslinien V vereinzelt, wobei die Konversionselemente 10 jeweils einen der Bereiche 8 des Matrixmaterials umfassen.
Die Vereinzelungslinien V verlaufen in geraden Linien
parallel zu den Seitenflächen des Trägersubstrats 1 und schneiden sich unter rechten Winkeln. Die Vereinzelung erfolgt mit Vereinzelungsmethoden wie etwa Sägen, Schneiden mit Messern oder Lasern oder Stanzen. Auf diese Weise kann vorteilhaft auf eine einfache Art eine
Vielzahl von Konversionselementen 10 hergestellt werden, die in der Figur lb in einer Seitenansicht mit dem Trägersubstrat 1 und dem Barrieresubstrat 5 und einem Querschnitt durch das Matrixmaterial 2 gezeigt sind. Die Figur 2 zeigt eine Abfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung mehrerer Konversionselemente 10 in einer
Draufsicht. Zusätzlich zum Verfahrensablauf der Figur la wird vor dem Aufbringen des Matrixmaterials 2 eine Maske 15 auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht. Die Maske 15 umfasst vorteilhaft rechteckige oder quadratische Aussparungen 16, in welche das Matrixmaterial 2 eingebracht wird. Nach dem
Einbringen des Matrixmaterials 2 wird gemäß der Figur la das Barrieresubstrat 5 auf das Matrixmaterial 2 und die Maske 15 aufgebracht. Alternativ ist es möglich die Maske 15 vom
Trägersubstrat 1 abzulösen, nachdem das Matrixmaterial 2 aufgebracht ist.
Die Figur 3 zeigt eine Abfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung mehrerer Konversionselemente 10 in einer
Draufsicht, wobei das Trägersubstrat 1 quadratische Kavitäten K umfasst, in welche das Matrixmaterial 2 eingebracht, insbesondere als flüssiges Material eingefüllt wird. Die Form und Anordnung der Kavitäten sind beliebig. Die Figur 3 zeigt auch eine Seitenansicht des Trägersubstrats 1 mit den
Kavitäten K entlang einer Schnittlinie S.
Die Figur 4 zeigt eine Abfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung mehrerer Konversionselemente in einer Draufsicht, wobei die Konversionselemente zusätzlich auf Halbleiterchips 21 angeordnet sind.
In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Vielzahl von Halbleiterchips 21 auf einer Anschlussplatte 11
bereitgestellt. Die Halbleiterchips können dabei in einem beliebigen Raster auf der Anschlussplatte angeordnet sein.
Nachfolgend wird über die Halbleiterchips 21 in weiteren Verfahrensschritten gemäß dem Verfahren aus der Figur la ein Trägersubstrat 1, ein Matrixmaterial 2 und ein
Barrieresubstrat 5 bereitgestellt und aufgebracht. Das
Matrixmaterial 2 ist dabei beabstandet zur Emissionsfläche 22 des Halbleiterchips 21. Der Abstand wird durch die Dicke des Trägersubstrats 1 gewählt. Das Barrieresubstrat 5 wird dabei so aufgebracht, dass es die gesamte Anordnung aus
Matrixmaterial 2, Trägersubstrat 1, Halbleiterchip 21 und Anschlussplatte 11 verkapselt. Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein Vereinzeln entlang von Vereinzelungslinien V, so dass eine Vielzahl von
optoelektronischen Bauelementen 20 mit je einem
Halbleiterchip 21 auf einer Anschlussplatte 11 entsteht. In der letzten Bildfolge zeigt die Figur 4 eine Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 20, wobei die Beabstandung des Matrixmaterials 2 von dem Halbleiterchip 21 und die
Verkapselung des Matrixmaterials 2, des Trägersubstrats 1 und des Halbleiterchips 21 auf der Anschlussplatte 11 zu sehen ist .
Die Figur 5a zeigt eine direkte Anordnung eines
Konversionselements 10 in einem optoelektronischen Bauelement 20, beispielsweise direkt auf einer Emissionsfläche 22 eines Halbleiterchips 21, wobei das Konversionselement 10 und der Halbleiterchip 21 innerhalb einer Kavität eines Gehäuses 9, beispielsweise als QFN-Package, vergossen sind. Die Figur 5b zeigt das optoelektronische Bauelement 20 gemäß der Figur 5a, wobei das Konversionselement 10 nicht direkt auf dem Halbleiterchip 21 sondern auf dem Gehäuse 9
angeordnet ist. In den Verguss 12 des Halbleiterchips 21 kann dabei ein weiteres Konvertermaterial eingebracht sein.
Die Figur 5c zeigt ein optoelektronisches Bauelement 20, wobei das Konversionselement 10 direkt auf einer
Emissionsfläche 22 eines Halbleiterchips 21 angebracht ist und ein Verguss 12 das Konversionselement 10 und den
Halbleiterchip 21 auf einer Anschlussplatte 11 in Linsenform verkapselt .
Die Figur 5d zeigt ein optoelektronisches Bauelement 20 gemäß der Figur 5c, wobei ein Verguss 12 nicht in Linsenform ausgebildet ist, eine Abstrahlfläche des Konversionselements 10 nicht überdeckt und selbst ein Konvertermaterial umfasst. Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise als chip-scale Package (CSP) ausgebildet sein. Die Figur 6 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 20 mit einer Mehrzahl von Halbleiterchips 21 auf einer
Anschlussplatte 11, wobei die Halbleiterchips 21 mit einem streifenförmigen Konversionselement 10 überdeckt sind. 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.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung mehrerer Konversionselemente
(10) mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (1), Einbringen eines Konvertermaterials (3) in ein Matrixmaterial (2),
Aufbringen des Matrixmaterials (2) mit dem Konvertermaterial (3) auf einzelne Bereiche (8) des Trägersubstrats (1) in einem nicht zusammenhängenden Muster,
Aufbringen eines Barrieresubstrats (5) auf das Matrixmaterial (2) und auf das Trägersubstrat (1),
Vereinzeln des Trägersubstrats (1) mit dem Matrixmaterial (2) und dem Barrieresubstrat (5) in mehrere Konversionselemente (10) entlang von
Vereinzelungslinien (V) , wobei die Konversionselemente (10) jeweils zumindest einen der Bereiche (8) des Matrixmaterials (2) umfassen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem das Konvertermaterial (3) einen Quantenpunkt- Wellenlängenkonverter umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Barrieresubstrat (5) als Verguss auf das Matrixmaterial (2) und das Trägersubstrat (1)
aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Trägersubstrat (1) und das Barrieresubstrat (5) aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Barrieresubstrat (5) aus einer Gasphase auf das Matrixmaterial (2) und auf das Trägersubstrat (1) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bereiche (8) als Kavitäten in dem
Trägersubstrat (1) ausgeformt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufbringen des Matrixmaterials (2) mit dem Konvertermaterial (3) mittels einer Maske (15)
ausgeführt wird, wobei die Maske (15) auf das
Trägersubstrat (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem nach dem Aufbringen des Matrixmaterials (2) die
Maske (15) wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufbringen des Matrixmaterials (2) unter Schutzgas oder Vakuum mittels Sprühbeschichtung,
Dispensierung, Drucken oder Verspritzen (Jetting) erfolgt .
Konversionselement (10) umfassend
- ein Trägersubstrat (1),
- zumindest einen Bereich (8) mit einem Matrixmaterial (2), wobei ein Konvertermaterial (3) in das
Matrixmaterial (2) eingebettet ist,
- ein Barrieresubstrat (5), wobei das Matrixmaterial (2) mit dem Konvertermaterial (3) zwischen dem
Trägersubstrat (1) und dem Barrieresubstrat (5) eingeschlossen ist, wobei das Konversionselement (10) eine Plättchenform oder eine Streifenform aufweist.
11. Optoelektronisches Bauelement (20) umfassend zumindest einen Halbleiterchip (21) auf einer Anschlussplatte (11) und zumindest ein Konversionselement (10) nach Anspruch 10, wobei dem zumindest einen Halbleiterchip (21) jeweils zumindest ein Konversionselement (10) zugeordnet ist .
12. Optoelektronisches Bauelement (20) nach dem
vorhergehenden Anspruch, wobei das Konversionselement (10) eine Streifenform aufweist und von mehreren
Halbleiterchips (21) bestrahlt wird.
13. Optoelektronisches Bauelement (20) nach einem der
Ansprüche 11 oder 12, wobei das Konversionselement (10) direkt auf eine Emissionsfläche (22) des zugehörigen Halbleiterchips (21) aufgebracht ist.
14. Optoelektronisches Bauelement (20) nach einem der
Ansprüche 11 oder 12,
bei dem das Konversionselement (10) zum Halbleiterchip (21) und zu dessen Emissionsfläche (22) beabstandet ist.
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