WO2015189347A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements sowie lichtquelle mit einem optoelektronischen halbleiterbauelement - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements sowie lichtquelle mit einem optoelektronischen halbleiterbauelement Download PDF

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Definitions

  • Optoelectronic semiconductor component and a method for producing such an optoelectronic
  • An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor component with a sensitive one
  • Specify converter material and a light source with such an optoelectronic semiconductor device each having an increased life. Another object to be achieved is to specify a method for producing an optoelectronic semiconductor component with a sensitive converter material.
  • the optoelectronic semiconductor component is, for example, a light-emitting semiconductor diode which is provided for the emission of electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor component may also be a
  • this comprises a light-emitting diode component.
  • the light-emitting diode component may, for example, at an inorganic light emitting diode component act.
  • the light-emitting diode component comprises at least one light-emitting diode chip and a cover surface which surrounds the light-emitting diode chip in one
  • the light-emitting diode chip may be an inorganic light-emitting diode chip.
  • a semiconductor body of the LED chip may be formed with inorganic compounds or within the manufacturing tolerances of inorganic
  • the light-emitting diode component has a main extension plane in which it extends in lateral directions.
  • the LED component has a thickness.
  • the thickness of the light-emitting diode component is small compared to the maximum extent of the light-emitting diode component in a lateral direction.
  • this comprises a conversion element which is arranged downstream of the light-emitting diode component in the emission direction.
  • the conversion element comprises in particular a
  • a sensitive wavelength-converting converter material stands out
  • the converter material can be destroyed and / or damaged by contact with, for example, oxygen and / or water by, for example, oxidation.
  • the sensitive converter material can be destroyed and / or damaged by contact with, for example, oxygen and / or water by, for example, oxidation.
  • the sensitive converter material may be in the present case wavelength-converting quantum dots and / or a
  • LED chip emitted electromagnetic radiation is converted to the converter material.
  • the wavelength is increased here.
  • Conversion element at least partially or completely converted into a red and / or green radiation.
  • the conversion element does not comprise an active zone for generating radiation by converting electrical energy into photons.
  • the conversion element is a passive element that only the one of the
  • this comprises a cover body which is formed from a radiation-transmissive material.
  • radiation-transmissive may mean that the material of the cover body is emitted and / or detected by the light-emitting diode component and / or by the converter material converted electromagnetic radiation one
  • the cover body may be formed, for example, with a glass. Sometimes it can be at the cover body to a
  • a glass plate is an integrally formed body which is formed with glass.
  • the glass plate has a
  • the cover body is the
  • Light emitting diode component emitted electromagnetic radiation can thus pass through the cover body and in a surrounding the semiconductor device material, such as ambient air, are coupled out.
  • this comprises a frame body.
  • the frame body includes, for example, a metallic material.
  • the frame body may be formed in particular reflective. "Reflective" may here and below mean that the light emitted by the LED component and / or detected and / or the of the converter material
  • Frame body is reflected.
  • Reflective and / or “radiation-reflecting” here and below mean that the frame body is emitted and / or detected by the light-emitting diode component and / or the converted from the converter material
  • the electromagnetic radiation has a reflection coefficient of at least 90%, preferably at least 95%.
  • the frame body has a high
  • Converter material for example, be derived via the frame body, whereby the conversion element can be protected from heating.
  • the frame body encloses all
  • frame-like does not mean that the conversion element facing outer surfaces and / or the conversion element facing inner surfaces of the frame body and / or the
  • Conversion element in a plan view must have a rectangular shape. Rather, the outer surface and / or the inner surfaces of the frame body and / or the
  • Conversion element in a plan view have a polygonal, triangular, oval or round shape.
  • the frame body completely surrounds all side surfaces of the conversion element.
  • a gap which may be filled with a gas, is located between the frame body and the conversion element.
  • At least one cover surface of the frame body is formed contiguously in a top view.
  • the covering body covers the body
  • the cover body may further the
  • Cover light emitting diode component facing away from cover surface.
  • the cover body preferably completely covers the conversion element and the frame body.
  • Semiconductor component is thus no exposed surface of the conversion element and / or the frame body to recognize.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a light-emitting diode component having at least one light-emitting diode chip and a cover surface which surrounds the light-emitting diode chip in a radiation direction
  • Light emitting diode component is arranged downstream in the emission direction, a frame body and a cover body, which is formed of a radiation-transparent material.
  • Frame body encloses all side surfaces of the
  • the cover body is the
  • Conversion element downstream in the emission direction covers the conversion element at its the
  • Light emitting diode component facing away from the top surface.
  • this further comprises a
  • the barrier layer is between the
  • the barrier layer can in particular with the
  • Light emitting diode component and / or the conversion element are in direct contact.
  • Adjacent conversion element Furthermore, it is possible that the barrier layer directly to the side surfaces of the
  • the barrier layer completely covers all the outer surface of the light-emitting diode component facing the conversion element.
  • the outer surfaces of the light-emitting diode component facing the conversion element are in this case the outer surfaces which, in the event that no layer would be arranged between the conversion element and the light-emitting diode component - ie the conversion element with the
  • Light emitting diode component would be in direct contact - would have a direct contact with the conversion element.
  • the conversion element For example, it is also possible that the
  • the barrier layer may also be lateral
  • the barrier layer seals that
  • the barrier layer may at least partially cover all inner surfaces of the optoelectronic semiconductor component.
  • the barrier layer covers 90%, preferably 95%, of the inner surfaces of the optoelectronic
  • Optoelectronic semiconductor component are in this case by the conversion element facing the outer surfaces of the
  • the conversion element comprises
  • Wavelength-converting quantum dots as a sensitive wavelength-converting converter material.
  • the conversion element is formed with a matrix material, wherein the wavelength-converting quantum dots are introduced into the matrix material.
  • the conversion element may thus be a potting body containing the quantum dots.
  • the potting body is preferably formed of a material which, for example by means of
  • the matrix material may be formed with silicone, acrylate, epoxy resin, polycarbonate or a sol-gel material.
  • quantum dots as a converter material sometimes good color reproduction is achieved because the converted electromagnetic radiation relative
  • Spectrum of the converted radiation has a wavelength width of at least 20 nm to at most 35 nm. This allows the generation of light whose color can be very accurately assigned to a spectral range. In this way, when using the optoelectronic semiconductor component in a display, a large color gamut can be achieved, since
  • a narrowband green and a narrowband red converting converter instead of a broadband yellow converting converter can be used and thus a larger color coverage is made possible.
  • the quantum dots are preferably around
  • Nanoparticles that is particles with a size in the
  • the quantum dots include one
  • the semiconductor core can be formed, for example, with CdSe, CdS, InAs and / or InP.
  • the semiconductor core can be sheathed by several layers. In other words, the semiconductor core may be completely or almost completely covered by further layers on its outer surfaces.
  • a first encapsulating layer of a quantum dot is, for example, an inorganic material such as
  • the first overcladding layer and the semiconductor core are exposed by at least one second cladding layer at the exposed ones
  • the layer may be formed with an organic material such as cystamine or cysteine, and sometimes serves to improve the solubility of the material
  • Quantum dots in, for example, a matrix material and / or a solvent are distributed in, for example, a matrix material and / or a solvent.
  • the second covering layer due to the second covering layer a spatially uniform distribution of the quantum dots in a matrix material
  • the destruction of the second cladding layer may be accomplished by hermetically sealing the quantum dots of the
  • This hermetic seal takes place here via the seal by means of the frame body, the cover body and / or the
  • quantum dots As
  • the wavelength conversion element may include an organic converter material.
  • the organic converter material is organic dyes. As organic dyes are examples of organic converter material.
  • suitable dyes based on one or more of the following substances or these
  • acridine dyes contain or consist of: acridine dyes, acridinone dyes, Anthrachino dyes, anthracene dyes, cyanine dyes, dansyl, squaryllium dyes, spiropyrans, boron-dipyrromethane (BODIPY), perylenes, pyrenes, naphthalenes, flavins, pyrroles , Porphyrins and their metal complexes, diarylmethane dyes,
  • Triarylmethane dyes nitro dyes, nitroso dyes, phthalocyanine dyes, metal complexes of phthalocyanines, quinones, azo dyes, indophenol Dyes, oxazines, oxazones, thiazines, thiazoles, fluorenes, flurones, pyronines, rhodamines, coumarins.
  • organic dyes are, for example, from the German
  • the optoelectronic semiconductor component the cover body and the
  • Frame body mechanically interconnected.
  • cover body and the frame body all cover the
  • the light-emitting diode component comprises a shaped body.
  • the shaped body can be in direct contact with the light-emitting diode component.
  • the molding can
  • the shaped body may be formed mechanically stabilizing.
  • Handling of the light-emitting diode component is improved by the shaped body, whereby, for example, a higher external force can act on the optoelectronic semiconductor component without this being destroyed.
  • a higher external force can act on the optoelectronic semiconductor component without this being destroyed.
  • the light-emitting diode component For example, in the context of a manufacturing process with tools such as tweezers can be handled without another supporting element must be present.
  • the use of the shaped body thus makes it possible to dispense with a further mechanically stabilizing carrier or another housing.
  • the light-emitting diode component can be made particularly compact and / or planar.
  • the light-emitting diode component further comprises connection points.
  • the connection points may in particular be designed to be electrically conductive and to penetrate the shaped body at least in certain areas.
  • the connection points can be electrically conductively connected to the LED chip.
  • the connection points are free from outside at least on an outer surface of the light-emitting diode component
  • the molded body covers all lateral side surfaces of the light-emitting diode component and the
  • Connection points are freely accessible on a bottom surface of the light-emitting diode component facing away from the conversion element and can be contacted directly there.
  • the light-emitting diode component is then a so-called top-looker.
  • the shaped body it is possible for the shaped body to cover the side surfaces of the light-emitting diode component only in places and additionally for the top surface of the light-emitting diode component
  • LED chips and the connection points at least
  • connection points then takes place on one of the side surfaces of the light-emitting diode component.
  • the light-emitting diode component is then a so-called side-looker. It is also possible that at least one further electronic component, such as a
  • Molded body is introduced.
  • Components of the light-emitting diode component that is to say the at least one light-emitting diode chip and the connection points, are then produced via the molded body.
  • Light emitting diode component comprise at least a second LED chip.
  • the conversion element is formed by the barrier layer and / or the connection points, the
  • connection with the frame body cover body guarantees a long service life of the optoelectronic
  • Seal is designed as well as possible. That is, the materials of the barrier layer and / or the
  • connection points, the frame body and the cover body are chosen so that they have the lowest possible
  • the material of the barrier layer, the material of the frame body and / or the material of the cap body has a water vapor transmission rate (English: Water Vapor Transmission Rate (WVTR)), which not more than lxl0 ⁇ 3 g / m ⁇ / Day, preferably highest 3xl0- ⁇ g / m ⁇ / day.
  • WVTR Water Vapor Transmission Rate
  • Cover body is thus hermetically sealing components.
  • the cover body is for this purpose formed with a glass.
  • the barrier layer includes for
  • hermetic sealing for example, a plurality of layers, wherein organic and inorganic layers can alternate in the emission direction.
  • the materials are in particular very close to penetration and / or transmission of air and / or water vapor. This can be achieved with materials described herein and barrier layers described herein.
  • the material of the shaped body has a higher water vapor transmission rate than the material of the barrier layer, the material of the frame body and / or the material of the cover body. In the areas of
  • Shaped body can thus oxygen, air and / or
  • the barrier layer is provided on the LED component.
  • a further hermetically sealing layer may be present on the shaped body.
  • the barrier layer comprises at least one first layer and at least one second layer in the emission direction. The first and the second layer can directly adjoin one another. The first and second layers are formed of different materials.
  • the first layer includes a
  • organic material and the second layer of an inorganic material or vice versa.
  • the second layer of an inorganic material or vice versa.
  • Barrier layer a plurality of layers, wherein organic and inorganic layers can alternate in the emission direction.
  • AI2O3, S1O2, Zr C> 2 ⁇ ⁇ 2 'S13N4 and / or SiO x Ny as materials for the layers are suitable.
  • the first layer may be formed with T1O2 and the second layer with Al2O3.
  • the barrier layer preferably has a high
  • the thermal expansion coefficient of the barrier layer deviates by at most 20%, preferably at most 10%, from the coefficient of thermal expansion of the material of the molded body.
  • connection points cover all outer surfaces of the shaped body facing the conversion element within the scope of the manufacturing tolerances.
  • Connection points are thus formed over a large area and over the conversion element facing the outer surfaces of the
  • connection points cover 90%, preferably 95%, of the outer surface of the molded body facing the conversion element.
  • This large-area design of the connection points can be present as an alternative or in addition to the barrier layer. It is possible in this case to hermetically seal the conversion element by means of this large-area design of the connection points.
  • the frame body comprises a reactive heating layer and a first metal frame. The reactive
  • Heating layer is formed with a reactive material.
  • the reactive heating layer is formed of multiple layers, wherein the layers with at least two different
  • Metals and / or semiconductor materials are formed.
  • the layers contain palladium, aluminum, nickel, titanium and / or silicon.
  • the layers contain palladium, aluminum, nickel, titanium and / or silicon.
  • Combination of the above materials contain: Pd / Al, Ni / Al,
  • the materials of the reactive heating layer are preferably chosen such that they react exothermically with one another when electrically ignited, thus resulting in a local melting of the reactive heating layer at the regions of the reacting materials.
  • the reactive heating layer may be formed in a grid shape.
  • Materials of the heating layer may be formed in the form of a grid.
  • the reactive heating layer assumes the function of a connecting material. In particular, this is intended to circumvent the use of a non-hermetically sealing adhesive.
  • the first metal frame is formed with a metal.
  • the reactive heating layer and the metal of the first metal frame are by means of an exothermic chemical reaction of the reactive material
  • the reactive heating layer additionally contains a solder layer which has been melted by means of an exothermic chemical reaction.
  • the solder layer can be formed, for example, with one of the following material combinations: Au / Sn, Ni / Sn, Cu / Sn / Ag, Au / In.
  • the optoelectronic semiconductor component can preferably be produced by means of this method. That is, all features disclosed for the method are also disclosed for the optoelectronic semiconductor device and
  • a light-emitting diode component having at least one light-emitting diode chip and a cover surface, which is the one
  • LED chip is arranged downstream in a radiation direction provided.
  • a first metal frame is applied, which comprises a radiation-reflecting metal.
  • a radiation-reflecting metal As an alternative to a metal, another radiation-reflecting and hermetically sealing material can also be used.
  • a Radiation-reflecting metal may in particular be a reflective metal.
  • the first metal frame is in a plan view of the emission direction
  • the first metal frame may be provided with physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD) or
  • Atomic layer deposition can be applied to the top surface.
  • a conversion element is attached to the first metal frame
  • the application of the conversion element takes place for example by molding or compression molding.
  • the first metal frame as a limiting shape for the potting material of
  • Conversion element for example, by gluing a prefabricated conversion element done.
  • the conversion element is first produced in a different process and then applied to the light-emitting diode component or to the cover body.
  • the gluing can be done for example with a silicone and / or a resin.
  • a radiation-permeable covering body is attached to one of the first
  • the cover body is a glass plate and the application is carried out by placing the cover body.
  • the cover body is then preferably bonded to the first metal frame by means of a composite material, such as a reactive heating layer.
  • a composite material such as a reactive heating layer.
  • the cover body it is possible for the cover body to be applied to the side of the light-emitting diode component having the metal frame by means of a deposition method.
  • LED chip is arranged downstream in a radiation direction
  • a barrier layer is applied to the top surface of the light-emitting diode component before the application of the conversion element.
  • the application of the barrier layer can, for example, with Atomic layer deposition (ALD) and / or chemical
  • CVD Gas phase deposition
  • the barrier layer is composed of several layers.
  • the barrier layer can thus be a multilayer stack.
  • at least one of the layers of the barrier layer can be applied with an ALD method and at least one of the layers of the barrier layer with a CVD method.
  • materials for the layers for example Al 2 O 3, SiO 2, ZrO 2, TiO 2, S 13 N 4 and / or SiO x N y can be used.
  • the barrier layer comprises at least a first layer and at least one second layer, wherein the first layer and the second layer are formed from different materials and / or different chemical compositions.
  • the first and the second layer are replaced by means of different ones
  • the first layer is formed by a CVD method
  • the second layer is formed by an ALD method or vice versa.
  • the barrier layer includes a plurality of layers, wherein layers which have been produced by a CVD method, and
  • Layers which were produced by an ALD process, can alternate.
  • organic layers are produced by a CVD method and inorganic ones
  • Layers with an ALD process or vice versa Preferably, layers bounded with different boundaries
  • the barrier layer When applying the barrier layer, it is sometimes possible for the barrier layer to cover an upper side of the first metal frame facing away from the light-emitting diode component. By a removing process, such as grinding or polishing, the barrier layer may be removed from the top of the first metal frame to form a solderable one
  • the cover body is first provided for the application of the cover body.
  • a reactive heating layer which is formed with a reactive material, is subsequently applied to a bottom surface of the cover body facing the light-emitting diode component.
  • the reactive heating layer further comprises a solder layer located on an outer surface of the reactive heating layer facing the first metal frame.
  • Lot Mrs is applied to one of the reactive heating layer facing outer surface of the first metal frame. Furthermore, the reactive heating layer on the first
  • the reactive heating layer exhibits in the context of
  • the reactive heating layer covers all outer surfaces of the first side facing away from the light-emitting diode component
  • the cover body is attached to the side of the light-emitting diode component having the first metal frame.
  • the first metal frame and the reactive heating layer are preferably in direct contact with one another.
  • the reactive heating layer is electrically ignited.
  • a reaction barrier is bridged by supplying electrical energy into the reactive heating layer, wherein an exothermic chemical reaction in the reactive heating layer can locally lead to a melting of the solder layer.
  • the reactive heating layer and the first metal frame merge into a frame body.
  • the solder connection between the first metal frame and the cover body then creates a hermetically sealed cavity.
  • This process step can be carried out under vacuum or in an inert gas atmosphere
  • Optoelectronic semiconductor device is in a
  • Reaction chamber in which there is a negative pressure or in which an inert gas is present introduced.
  • the application of the cover body comprises the following method steps:
  • a reactive heating layer which is formed with a reactive material, to a bottom surface of the cover body or to the first metal frame, wherein the reactive heating layer has the frame-like shape of the first metal frame within the manufacturing tolerances
  • Heating layer leads and merge the reactive heating layer and the first metal frame to a frame body.
  • the entire component does not have to be heated in an oven in order to melt the solder layer, whereby the other components of the optoelectronic component are not heated
  • Semiconductor device are advantageously exposed only a small thermal load.
  • the material of the cover body is applied to the conversion element and the first metal frame by means of a PVD, a CVD or an ALD method.
  • the cover body can then be applied to the conversion element and the first metal frame by means of a PVD, a CVD or an ALD method.
  • the cover body is thus initially not provided as a glass plate available, but only by the PVD, the CVD or the ALD method on a light emitting diode component facing away from the outer surface of the
  • the optoelectronic semiconductor component then comprises no reactive heating layer.
  • the cover body can be a thin-film encapsulation that is applied by means of a PVD, a CVD or an ALD method.
  • the cover body may comprise at least one ALD layer produced by an ALD method.
  • the means, at least this layer of the cover body is formed by means of an ALD method.
  • ALD layers are known for example from US publications US
  • Heating layer and the first metal frame applied to the bottom surface of the cover body For this purpose, a second metal frame is first applied to the bottom surface of the cover body.
  • the application of the second metal frame can be carried out analogously to the application of the first metal frame.
  • Reactive material is then applied either to the second metal frame or to the first metal frame
  • Light emitting diode component to connect.
  • a light source is also indicated.
  • the light source comprises in particular a described here
  • Optoelectronic semiconductor component which is preferably produced by a method described herein. That is, all for the process and for the
  • Optoelectronic semiconductor device disclosed features are also disclosed for the light source and vice versa.
  • this comprises a plurality of optoelectronic
  • the light source comprises a Composite moldings.
  • the molding composite includes the
  • Shaped body monolithically connected to each other.
  • Molded body composite is formed in one piece in this case.
  • the optoelectronic semiconductor components are then laterally connected by means of the molding composite.
  • a single cover body covers the plurality of optoelectronic semiconductor components. That is, not every one
  • Optoelectronic semiconductor component has its own cover body, but a single, one-piece
  • cover body covers all optoelectronic semiconductor devices.
  • the covering bodies of the respective optoelectronic semiconductor components are monolithically connected to one another. Between adjacent conversion elements of the optoelectronic
  • the frame body is thus in a plan view of the
  • Radiation direction arranged in a grid around the conversion elements around, wherein the conversion elements are each arranged in the mesh of the grid.
  • the light source is preferably produced by means of this method. That is, all features disclosed for the method are also disclosed for the light source and vice versa.
  • the molded body is composite and the only cover body along a part of the frame body or within the manufacturing tolerances parallel to at least a part of the frame body
  • Semiconductor devices in a plurality of light sources, each having a smaller number than the first number
  • FIGS. 1, 2A, 2B, 3A and 3B show exemplary embodiments of a method described here and of an optoelectronic device described here Semiconductor device based on schematic
  • FIGS. 4, 5 and 6 show exemplary embodiments of an optoelectronic device described here
  • FIGS. 7 and 8 show exemplary embodiments of a light source described here with reference to FIG.
  • Light-emitting diode component 1 provided with at least one LED chip 11 and a top surface la.
  • the top surface la is the light-emitting diode component 1 in a radiation direction Z
  • the light-emitting diode component 1 further comprises a shaped body 12 and connection points 13.
  • the shaped body 12 encloses the light-emitting diode chip 11 at its lateral side surfaces IIb.
  • the connection points 13 completely penetrate the molded body 12 and extend at least partially on a bottom surface 12 c and / or on a top surface 12 a of the
  • connection points are attached to a laterally located side surface of the shaped body 12 and the molded body 12 a cover surface facing away from the bottom surface of the LED chip 11 and the connection points 13 completely covered.
  • a conversion element 2 is arranged, which comprises wave-converting quantum dots 21. It is also possible, however, another
  • Converter material such as a sulfide or a
  • the conversion element 2 can have a cover surface 2 a facing away from the light-emitting diode component 1, a base surface 2 b facing the light-emitting diode component 1, and side surfaces 2 c.
  • the conversion element 2 is arranged downstream of the light-emitting diode chip 1 in the emission direction Z.
  • All the conversion element 2 facing outer surfaces of the shaped body 12 may in this case in the context of
  • connection points 13 may be covered.
  • the conversion element 2 is not in direct contact with the molded body 12. Only exposed outer surfaces of the LED chip 11 can with the
  • Conversion element 2 are in direct contact.
  • Connection points 13 the conversion element 2 facing outer surfaces 12 d of the shaped body 12 in the context of
  • Conversion element 2 facing outer surfaces 12d of the Shaped body 12 comprise in the figure 2 parts of the top surface 12a of the shaped body 12. Furthermore, the connection points 13 cover the LED chip 11 at least partially in
  • the conversion element 2 is already of a first one
  • Metal frame 32 frame-shaped enclosed. The first
  • Metal frame 32 limits the conversion element 2 laterally.
  • the first metal frame 32 may, for example, with a
  • the cover body 4 comprises a reactive heating layer 31 on its bottom surface 4c.
  • the reactive heating layer 31 has the frame-like shape of the first metal frame 32 within the manufacturing tolerances. Thereby, by connecting the reactive heating layer 31 and the metal frame 32, a hermetic seal can be made.
  • Cover body 4 including the reactive heating layer 31, is applied to the first metal frame 32 and fused to it by electric ignition.
  • Embodiment cover the connection points 13, the conversion element 2 facing outer surfaces 12 d of the Shaped body 12 only partially. Thus, none occurs
  • the component comprises a barrier layer 5, which is located between the
  • Light emitting diode component 1 and the conversion element 2 is arranged.
  • the barrier layer 5 covers all of this
  • the barrier layer 5 covers all outer surfaces 12d of the molded body 12 facing the conversion element 2.
  • the barrier layer 5 directly adjoins the conversion element 2.
  • a contact point 14 of the LED chip is shown, which is not shown in the remaining figures.
  • the contact point 14 serves to make contact with the light-emitting diode chip 11 by means of the connection points 13.
  • the connection points 13 directly adjoin the contact point 14.
  • the adhesive layer 22 is in direct contact with the LED chip 11 and the conversion element 2.
  • the adhesive layer 22 may be formed, for example, with silicone and / or a resin.
  • the barrier layer 5 additionally covers only the outer surfaces 12d of the shaped body 12 facing the conversion element 2. These include a Part of the top surface 12a of the shaped body 12. Die den
  • LED chips 11 remains free at least in places of the barrier layer. 5
  • FIG. 3A According to the schematic sectional view of FIG. 3A, a further exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic method described here is shown
  • the conversion element 2 is applied to the bottom surface 4c of the cover body 4.
  • the reactive heating layer 31 is applied to the first metal frame 32, which in turn on the top surface la of
  • Light-emitting diode component 1 is applied.
  • a second metal frame 33rd On the bottom surface 4c of the cover body 4 is a second metal frame 33rd
  • the conversion element is applied to the first metal frame 32 and the reactive heating layer 31 together with the cover body 4.
  • Heating layer 31 and the second metal frame 33 then form after joining the cover body with the rest
  • Metal frame 32 is.
  • the reactive heating layer 31 is then applied to the first metal frame 32 together with the cover body 4.
  • a barrier layer 5 is also present.
  • the barrier layer 5 completely covers the top surface 1 a of the light-emitting diode component 1 and serves for the hermetic sealing of the conversion element 2 to the molded body 12.
  • a frame body 3 is formed.
  • the frame body 3 encloses the
  • Conversion element 2 like a frame.
  • the frame body 3 surrounds all side surfaces 2c of the conversion element 2 like a frame.
  • the cover body 4 covers all the
  • the cover body 4 covers the conversion element 2 on its end surface 2a facing away from the light-emitting diode chip 11. Between the conversion element 2 and the cover body 4, a gap 6 is arranged.
  • the intermediate space 6 may be, for example, an air-filled empty space. It is also possible that in the gap 6, an inert gas is introduced. Furthermore, in the intermediate space 6, a vacuum, so a
  • the cover body 4 and / or the recesses 41 may be formed in the form of a lens. Furthermore, it is possible that the cover body 4 alternatively or additionally on its cover surface 4a have an anti-reflection layer, which also ensures an improved coupling of the light emitted from the LED chip 11 electromagnetic radiation.
  • Semiconductor device 9 is a PVD method
  • the shape of the frame body 3 can thus be transmitted to the covering body 4, so that a radiation exit surface 4a of the covering body 4 facing away from the bottom surface is in the
  • Regions of the frame body 3 has a greater distance from the LED component 1.
  • the cover body seals the conversion element 2 directly to the outside. That is, there is no gap 6 between the conversion element 2 and the Cover body 4 present, whereby a better stability of the matrix material of the conversion element 2 is ensured. In particular, it is thus impossible that any existing air particles in the space 6 to a
  • Oxidation of the protective layer of the quantum dots 21 can lead.
  • a light source comprises a plurality of optoelectronic semiconductor components 9.
  • the light source comprises a molding composite 12, wherein the
  • Molded body composite comprising the moldings 12 of the optoelectronic semiconductor components 9.
  • Semiconductor devices 9 are here by means of
  • a light source also comprises a single cover body 4 which simultaneously covers a large number of optoelectronic semiconductor components 9. Between adjacent conversion elements 2 of the optoelectronic semiconductor devices 9 is the
  • Frame body 3 is arranged.
  • the molded body composite 12 ⁇ and the single cover body 4 ⁇ can optionally be singulated along the dashed line in FIG.
  • the separation can be done with a cutting tool and / or a laser.
  • the shaped body composite 12 can be ⁇ and the single cover body 4 ⁇ along a within the manufacturing tolerances
  • the frame body 3 has
  • the composite body 12 ⁇ connects the optoelectronic semiconductor devices 9 with each other.
  • Dashed line 91, the molding composite 12 ⁇ and the single cover body 4 ⁇ can be optionally isolated.
  • a method described here or an optoelectronic semiconductor component 9 described here bring about the particular advantage that a compact and inexpensive manufacturable light-emitting diode component 1 with a shaped body 12 in conjunction with a conversion element 2 with quantum dots 21 can be used. This is sometimes due to the hermetic seal by means of
  • Quantum dots and a hermetic seal allows a compact, robust and inexpensive to manufacture

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  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) angegeben, umfassend - ein Leuchtdiodenbauteil (1) mit zumindest einem Leuchtdiodenchip (11) und einer Deckfläche (la), die dem Leuchtdiodenchip (11) in einer Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist, - ein Konversionselement (2), das dem Leuchtdiodenbauteil (1) in Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist, - einen Rahmenkörper (3) und - einen Deckkörper (4), der aus einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet ist, wobei - der Rahmenkörper (3) alle Seitenflächen (2c) des Konversionselementes (2) rahmenartig umschließt, - der Deckkörper (4) dem Konversionselement (2) in Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist und das Konversionselement (2) an seiner dem Leuchtdiodenchip (11) abgewandten Deckfläche (2a) überdeckt.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauelement, Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie Lichtquelle mit einem optoelektronischen
Halbleiterbauelement
Die Druckschrift DE 10 2012 110 668 beschreibt ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen
Halbleiterbauelements .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem empfindlichen
Konvertermaterial sowie eine Lichtquelle mit einem solchen optoelektronischen Halbleiterbauelement anzugeben, die jeweils eine erhöhte Lebensdauer aufweisen. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einem empfindlichen Konvertermaterial anzugeben.
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
angegeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um eine lichtemittierende Halbleiterdiode, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Alternativ kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement auch um eine
lichtdetektierende Halbleiterdiode handeln, die zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses ein Leuchtdiodenbauteil. Bei dem Leuchtdiodenbauteil kann es sich beispielsweise um ein anorganisches Leuchtdiodenbauteil handeln. Das Leuchtdiodenbauteil umfasst zumindest einen Leuchtdiodenchip und eine Deckfläche, die dem Leuchtdiodenchip in einer
Abstrahlrichtung nachgeordnet ist. Insbesondere kann der Leuchtdiodenchip ein anorganischer Leuchtdiodenchip sein. Mit anderen Worten, ein Halbleiterkörper des Leuchtdiodenchips kann mit anorganischen Verbindungen gebildet sein oder im Rahmen der Herstellungstoleranzen aus anorganischen
Verbindungen bestehen.
Das Leuchtdiodenbauteil weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der es sich in lateralen Richtungen erstreckt.
Senkrecht zur Haupterstreckungsebene, parallel zur
Abstrahlrichtung, weist das Leuchtdiodenbauteil eine Dicke auf. Die Dicke des Leuchtdiodenbauteils ist klein gegen die maximale Erstreckung des Leuchtdiodenbauteils in einer lateralen Richtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses ein Konversionselement, das dem Leuchtdiodenbauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet ist. Das Konversionselement umfasst insbesondere ein
empfindliches wellenlängenkonvertierendes Konvertermaterial. Ein empfindliches Konvertermaterial zeichnet sich
beispielsweise dadurch aus, dass das Konvertermaterial bei Kontakt mit beispielsweise Sauerstoff und/oder Wasser durch beispielsweise Oxidation zerstört und/oder beschädigt werden kann. Ferner kann das empfindliche Konvertermaterial
empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren und durch solche Temperaturschwankungen beispielsweise in seiner
Funktionalität beeinträchtigt werden. Bei dem empfindlichen Konvertermaterial kann es sich vorliegend um wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte und/oder ein
organisches Konvertermaterial handeln.
Ferner zeichnet sich ein wellenlängenkonvertierendes
Konvertermaterial dadurch aus, dass die Wellenlänge einer von dem Leuchtdiodenbauteil beziehungsweise von dem
Leuchtdiodenchip emittierten elektromagnetischen Strahlung an dem Konvertermaterial konvertiert wird. Bevorzugt wird die Wellenlänge hierbei vergrößert. Beispielsweise wird eine blaue elektromagnetische Strahlung durch das
Konversionselement zumindest teilweise oder vollständig in eine rote und/oder eine grüne Strahlung konvertiert.
Es ist insbesondere möglich, dass das Konversionselement keine aktive Zone zur Strahlungserzeugung durch Umwandlung von elektrischer Energie in Photonen umfasst. Mit anderen Worten, es ist möglich, dass das Konversionselement ein passives Element ist, das lediglich die von dem
Leuchtdiodenchip emittierte elektromagnetische Strahlung konvertiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses einen Deckkörper, der aus einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet ist.
„Strahlungsdurchlässig" kann hierbei und im Folgenden
bedeuten, dass eine von dem Leuchtdiodenbauteil emittierte und/oder detektierte und/oder eine von dem Konvertermaterial konvertierte elektromagnetische Strahlung zu wenigstens 90 %, insbesondere zu 90%, bevorzugt zu wenigstens 95 %, durch das Material des Deckkörpers transmittiert wird. Insbesondere kann „strahlungsdurchlässig" bedeuten, dass das Material des Deckkörpers für die von dem Leuchtdiodenbauteil emittierte und/oder detektierte und/oder von dem Konvertermaterial konvertierte elektromagnetische Strahlung einen
Transmissionskoeffizienten von wenigstens 90 %, bevorzugt wenigstens 95 %, aufweist. Der Deckkörper kann beispielsweise mit einem Glas gebildet sein. Mitunter kann es sich bei dem Deckkörper um eine
Glasplatte handeln. Bei einer Glasplatte handelt es sich vorliegend um einen einstückig ausgebildeten Körper, der mit Glas gebildet ist. Die Glasplatte weist eine
Haupterstreckungsebene auf und eine vertikal zu dieser
Haupterstreckungsebene verlaufende Dicke, die klein im
Vergleich zur Ausdehnung der Glasplatte in der
Haupterstreckungsebene ist. Der Deckkörper ist dem
Konversionselement in Abstrahlrichtung nachgeordnet. Die von dem Konversionselement konvertierte und zuvor von dem
Leuchtdiodenbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung kann somit durch den Deckkörper hindurchtreten und in ein das Halbleiterbauelement umgebendes Material, wie beispielsweise umgebende Luft, ausgekoppelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses einen Rahmenkörper. Der Rahmenkörper umfasst zum Beispiel ein metallisches Material. Der Rahmenkörper kann insbesondere reflektierend ausgebildet sein. „Reflektierend" kann hierbei und im Folgenden bedeuten, dass die von dem Leuchtdiodenbauteil emittierte und/oder detektierte und/oder die von dem Konvertermaterial
konvertierte elektromagnetische Strahlung zu wenigstens 90 %, bevorzugt wenigstens 95 %, durch ein Material des
Rahmenkörpers reflektiert wird. Insbesondere kann
„reflektierend" und/oder „Strahlungsreflektierend" hierbei und im Folgenden bedeuten, dass der Rahmenkörper für die von dem Leuchtdiodenbauteil emittierte und/oder detektierte und/oder die von dem Konvertermaterial konvertierte
elektromagnetische Strahlung einen Reflexionskoeffizienten von wenigstens 90 %, bevorzugt wenigstens 95 %, aufweist. Vorteilhafterweise weist der Rahmenkörper eine hohe
thermische Leitfähigkeit auf. So kann eine erhöhte Temperatur des Leuchtdiodenbauteils, insbesondere des
Konvertermaterials, beispielsweise über den Rahmenkörper abgeleitet werden, wodurch das Konversionselement von einer Erwärmung geschützt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umschließt der Rahmenkörper alle
Seitenflächen des Konversionselements rahmenartig. In einer Aufsicht aus der Abstrahlrichtung, das heißt in einer
Aufsicht von oben, begrenzt der Rahmenkörper das
Konversionselement somit lateral an dessen Seitenflächen. "Rahmenartig" heißt jedoch nicht, dass dem Konversionselement zugewandte Außenflächen und/oder dem Konversionselement zugewandte Innenflächen des Rahmenkörpers und/oder das
Konversionselement in einer Aufsicht eine rechteckige Form aufweisen müssen. Vielmehr können die Außenfläche und/oder die Innenflächen des Rahmenkörpers und/oder das
Konversionselement in einer Aufsicht eine vieleckige, eine dreieckige, eine ovale oder eine runde Form aufweisen.
Bevorzugt umschließt der Rahmenkörper alle Seitenflächen des Konversionselements vollständig. Hierbei kann der
Rahmenkörper direkt an das Konversionselement angrenzen. Es ist alternativ möglich, dass sich ein Hohlraum, wie
beispielsweise ein Spalt, der mit einem Gas gefüllt sein kann, zwischen dem Rahmenkörper und dem Konversionselement befindet. Zumindest eine Deckfläche des Rahmenkörpers ist in einer Aufsicht von oben zusammenhängend ausgebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements überdeckt der Deckkörper das
Konversionselement an dessen dem Leuchtdiodenbauteil
abgewandte Deckfläche. Der Deckkörper kann ferner den
Rahmenkörper zumindest stellenweise an dessen dem
Leuchtdiodenbauteil abgewandten Deckfläche bedecken.
Bevorzugt überdeckt der Deckkörper das Konversionselement und den Rahmenkörper vollständig. In einer Aufsicht aus der Abstrahlrichtung auf das optoelektronische
Halbleiterbauelement ist somit keine freiliegende Fläche des Konversionselements und/oder des Rahmenkörpers zu erkennen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses ein Leuchtdiodenbauteil mit zumindest einem Leuchtdiodenchip und einer Deckfläche, die dem Leuchtdiodenchip in einer Abstrahlrichtung
nachgeordnet ist, ein Konversionselement, das dem
Leuchtdiodenbauteil in Abstrahlrichtung nachgeordnet ist, einen Rahmenkörper und einen Deckkörper, der aus einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet ist. Der
Rahmenkörper umschließt alle Seitenflächen des
Konversionselements rahmenartig. Der Deckkörper ist dem
Konversionselement in Abstrahlrichtung nachgeordnet und überdeckt das Konversionselement an seiner dem
Leuchtdiodenbauteil abgewandten Deckfläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst dieses ferner eine
Barriereschicht. Die Barriereschicht ist zwischen dem
Leuchtdiodenbauteil und dem Konversionselement angeordnet. Die Barriereschicht kann insbesondere mit dem
Leuchtdiodenbauteil und/oder dem Konversionselement in direktem Kontakt stehen. Insbesondere kann die Barriereschicht direkt an die Bodenfläche des
Konversionselements angrenzen. Ferner ist es möglich, dass die Barriereschicht direkt an die Seitenflächen des
Konversionselements angrenzt. Die Barriereschicht bedeckt alle dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des Leuchtdiodenbauteils vollständig. Die dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des Leuchtdiodenbauteils sind hierbei die Außenflächen, die in dem Fall, dass keine Schicht zwischen dem Konversionselement und dem Leuchtdiodenbauteil angeordnet wäre - also das Konversionselement mit dem
Leuchtdiodenbauteil in direktem Kontakt stehen würde - einen direkten Kontakt mit dem Konversionselement aufweisen würden. Beispielsweise ist es zusätzlich möglich, dass die dem
Leuchtdiodenbauteil zugewandten Außenflächen des
Konversionselements vollständig von der Barriereschicht bedeckt sind. Die Barriereschicht kann ferner laterale
Seitenflächen des Konversionselements zumindest teilweise bedecken. Das Konversionselement ist nur an seinen dem
Leuchtdiodenbauteil abgewandten Außenflächen frei von der Barriereschicht. Die Barriereschicht dichtet das
Konversionselement an dessen dem Leuchtdiodenbauteil
zugewandten Außenflächen ab.
Insbesondere kann die Barriereschicht alle Innenflächen des optoelektronischen Halbleiterbauelements zumindest teilweise bedecken. Beispielsweise bedeckt die Barriereschicht 90 %, bevorzugt 95 %, der Innenflächen des optoelektronischen
Halbleiterbauelements. Die Innenflächen des
optoelektronischen Halbleiterbauelements sind hierbei durch die dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des
Leuchtdiodenbauteils und alle dem Konversionselement
zugewandten Seitenflächen des Rahmenkörpers gegebene. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Konversionselement
wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte als empfindliches wellenlängenkonvertierendes Konvertermaterial. Beispielsweise ist das Konversionselement mit einem Matrixmaterial gebildet, wobei die wellenlängenkonvertierenden Quantenpunkte in das Matrixmaterial eingebracht sind. Bei dem Konversionselement kann es sich somit um einen Vergusskörper handeln, der die Quantenpunkte enthält. Der Vergusskörper ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das, beispielsweise mittels
Formgießens, flüssig zum Endprodukt verarbeitet wird und als dieses erstarrt. Die Herstellung mittels Gießens kann
mitunter zu einer guten Befüllung und/oder Abdichtung von eventuell vorhandenen Hohlräumen führen und/oder zu einer formschlüssigen Überformung von vergossenen Materialien.
Beispielsweise kann das Matrixmaterial mit Silikon, Acrylat, Epoxidharz, Polycarbonat oder einem Sol-Gel-Material gebildet sein . Durch die Verwendung von Quantenpunkten als Konvertermaterial wird mitunter eine gute Farbwiedergabe erreicht, da die konvertierte elektromagnetische Strahlung relativ
schmalbandig ist und somit keine Mischung unterschiedlicher Spektralfarben erzeugt wird. Beispielsweise weist das
Spektrum der konvertierten Strahlung eine Wellenlängen-Breite von wenigstens 20 nm bis höchstens 35 nm auf. Dies ermöglicht die Erzeugung von Licht, dessen Farbe einem Spektralbereich sehr genau zugeordnet werden kann. Hierdurch kann bei einem Einsatz des optoelektronischen Halbleiterbauelements in einem Display ein großer Farbgamut erreicht werden, da
beispielsweise ein schmalbandiger grün und ein schmalbandiger rot konvertierender Konverter anstelle eines breitbandigen gelb konvertierenden Konverters eingesetzt werden kann und somit eine größere Farbabdeckung ermöglicht wird.
Bei den Quantenpunkten handelt es sich bevorzugt um
Nanopartikel , das heißt Teilchen mit einer Größe im
Nanometer-Bereich . Die Quantenpunkte umfassen einen
Halbleiterkern, der wellenlängenkonvertierende Eigenschaften aufweist. Der Halbleiterkern kann beispielsweise mit CdSe, CdS, InAs und/oder InP gebildet sein. Der Halbleiterkern kann von mehreren Schichten ummantelt sein. Mit anderen Worten, der Halbleiterkern kann an dessen Außenflächen vollständig oder nahezu vollständig von weiteren Schichten bedeckt sein.
Eine erste ummantelnde Schicht eines Quantenpunkts ist beispielsweise mit einem anorganischen Material, wie
beispielsweise ZnS, CdS und/oder CdSe, gebildet und dient der Erzeugung des Quantenpunkt-Potentials. Die erste ummantelnde Schicht und der Halbleiterkern werden von zumindest einer zweiten ummantelnden Schicht an den freiliegenden
Außenflächen nahezu vollständig umschlossen. Die zweite
Schicht kann beispielsweise mit einem organischen Material, wie beispielsweise Cystamin oder Cystein, gebildet sein und dient mitunter der Verbesserung der Löslichkeit der
Quantenpunkte in beispielsweise einem Matrixmaterial und/oder einem Lösungsmittel. Hierbei ist es möglich, dass aufgrund der zweiten ummantelnden Schicht eine räumlich gleichmäßige Verteilung der Quantenpunkte in einem Matrixmaterial
verbessert wird. Hierbei ergibt sich das Problem, dass die zweite ummantelnde Schicht des Quantenpunkts bei Kontakt mit Luft oxidieren und damit zerstört werden könnte, wodurch die Löslichkeit der Quantenpunkte reduziert werden würde. Dies würde dann beispielsweise zu einem Agglomerieren der Quantenpunkte, also zu einer Klumpen-Bildung, im Matrixmaterial führen. Im Fall einer Klumpen-Bildung würden sich die Quantenpunkte im
Matrixmaterial zu nahe kommen und die Anregungsenergien könnten strahlungslos zwischen den Quantenpunkten
ausgetauscht werden. Dies hätte einen Effizienzverlust bei der Wellenlängenkonversion zur Folge.
Die Zerstörung der zweiten ummantelnden Schicht kann durch das hermetische Abdichten der Quantenpunkte von der das
Halbleiterbauelement umgebenden Luft verhindert werden. Diese hermetische Abdichtung erfolgt vorliegend über die Abdichtung mittels des Rahmenkörpers, des Deckkörpers und/oder der
Barriereschicht. Dies ermöglicht die Verwendung eines
Konversionselements mit einem empfindlichen Konvertermaterial für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement.
Alternativ oder zusätzlich zu Quantenpunkten als
Konvertermaterial kann das Wellenlängenkonversionselement ein organisches Konvertermaterial beinhalten. Beispielsweise handelt es sich bei dem organischen Konvertermaterial um organische Farbstoffe. Als organische Farbstoffe sind
beispielsweise Farbstoffe geeignet, die auf einer oder mehrerer der folgenden Substanzen basieren oder diese
enthalten oder aus diesen bestehen: Acridin-Farbstoffe, Acridinon-Farbstoffe, Anthrachino-Farbstoffe, Anthracen- Farbstoffe, Cyanin-Farbstoffe, Dansyl, Squaryllium- Farbstoffe, Spiropyrane, Boron-dipyrromethane (BODIPY) , Perylene, Pyrene, Naphthalene, Flavine, Pyrrole, Porphyrine und deren Metallkomplexe, Diarylmethan-Farbstoffe,
Triarylmethan-Farbstoffe, Nitro-Farbstoffe, Nitroso- Farbstoffe, Phthalocyanin-Farbstoffe, Metallkomplexe von Phthalocyaninen, Quinone, Azo-Farbstoffe, Indophenol- Farbstoffe, Oxazine, Oxazone, Thiazine, Thiazole, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine. Solche organischen Farbstoffe sind beispielsweise auch aus der deutschen
Veröffentlichungsschrift DE 10 2007 049 005 AI bekannt, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind der Deckkörper und der
Rahmenkörper mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere überdecken der Deckkörper und der Rahmenkörper alle dem
Leuchtdiodenbauteil abgewandten Außenflächen inklusive der lateral liegenden Seitenflächen des Konversionselements vollständig. Mit anderen Worten, an den dem
Leuchtdiodenbauteil abgewandten Außenflächen wird das
Konversionselement durch den Deckkörper und den Rahmenkörper vollständig umschlossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Leuchtdiodenbauteil einen Formkörper. Der Formkörper kann mit dem Leuchtdiodenbauteil in direktem Kontakt stehen. Der Formkörper kann
beispielsweise mit einem Silikon und/oder einem Epoxidharz gebildet sein.
Insbesondere kann der Formkörper mechanisch stabilisierend ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die mechanische
Handhabung des Leuchtdiodenbauteils wird durch den Formkörper verbessert, wodurch beispielsweise eine höhere externe Kraft an dem optoelektronischen Halbleiterbauelement wirken kann, ohne dass dieses zerstört wird. Insbesondere kann das
Leuchtdiodenbauteil durch den Formkörper mechanisch
selbsttragend werden, das heißt, dass das Leuchtdiodenbauteil etwa im Rahmen eines Fertigungsverfahrens mit Werkzeugen wie beispielsweise einer Pinzette gehandhabt werden kann, ohne dass ein weiteres stützendes Element vorhanden sein muss. Die Verwendung des Formkörpers ermöglicht somit den Verzicht auf einen weiteren mechanisch stabilisierenden Träger oder ein weiteres Gehäuse. Hierdurch kann das Leuchtdiodenbauteil besonders kompakt und/oder planar ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Leuchtdiodenbauteil ferner Anschlussstellen. Die Anschlussstellen können insbesondere elektrisch leitend ausgebildet sein und den Formkörper zumindest bereichsweise durchdringen. Insbesondere können die Anschlussstellen elektrisch leitend mit dem Leuchtdiodenchip verbunden sein. Die Anschlussstellen sind zumindest an einer Außenfläche des Leuchtdiodenbauteils frei von außen
zugänglich .
Beispielsweise bedeckt der Formkörper alle lateral liegenden Seitenflächen des Leuchtdiodenbauteils und die
Anschlussstellen sind an einer dem Konversionselement abgewandten Bodenfläche des Leuchtdiodenbauteils frei zugänglich und können dort direkt kontaktiert werden. Bei dem Leuchtdiodenbauteil handelt es sich dann um einen sogenannten Top-Looker. Alternativ ist es möglich, dass der Formkörper die Seitenflächen des Leuchtdiodenbauteils nur stellenweise bedeckt und zusätzlich die der Deckfläche des
Leuchtdiodenbauteils abgewandte Bodenfläche des
Leuchtdiodenchips und der Anschlussstellen zumindest
stellenweise bedeckt. Die Kontaktierung mittels der
Anschlussstellen erfolgt dann an einer der Seitenflächen des Leuchtdiodenbauteils. Bei dem Leuchtdiodenbauteil handelt es sich dann um einen sogenannten Side-Looker. Es ist ferner möglich, dass zumindest eine weitere elektronische Komponente, wie beispielsweise ein
elektronischer Sensor, ein Treiber oder allgemein ein
weiteres elektronisches (Halbleiter- ) Bauteil , in dem
Formkörper eingebracht ist. Die mechanische Verbindung der weiteren elektronischen Komponente mit den übrigen
Komponenten des Leuchtdiodenbauteils, also dem zumindest einen Leuchtdiodenchip und den Anschlussstellen, ist dann über den Formkörper hergestellt. Zudem kann das
Leuchtdiodenbauteil zumindest einen zweiten Leuchtdiodenchip umfassen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist das Konversionselement durch die Barriereschicht und/oder die Anschlussstellen, den
Rahmenkörper und den Deckkörper im Rahmen der
Herstellungstoleranzen hermetisch abgedichtet. Die Anordnung des Konversionsmaterials zwischen der Barriereschicht
und/oder den Anschlussstellen und dem durch die Verbindung mit dem Rahmenkörper hermetisch dichten Deckkörper garantiert eine lange Betriebslebensdauer des optoelektronischen
Halbleiterbauelements. „Im Rahmen der Herstellungstoleranzen" ist hierbei insoweit zu verstehen, dass die hermetische
Abdichtung so gut als möglich ausgebildet ist. Das heißt, die Materialien der Barriereschicht und/oder der
Anschlussstellen, des Rahmenkörpers und des Deckkörpers werden so gewählt, dass sie eine möglichst geringe
Wasserdampf-Transmissionsrate aufweisen und beim Verbinden beziehungsweise Aufbringen der Barriereschicht
beziehungsweise der Anschlussstellen, des Rahmenkörpers und des Deckkörpers wird eine Löcherbildung in den jeweiligen Komponenten vermieden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Material der Barriereschicht, das Material des Rahmenkörpers und/oder das Material des Deckkörpers eine Wasserdampf-Transmissionsrate (englisch: Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ) auf, die höchstens lxl0~3 g/m^/Tag, bevorzugt höchstes 3xl0-^ g/m^/Tag beträgt. Bei der Barriereschicht, dem Rahmenkörper und/oder dem
Deckkörper handelt es sich somit um hermetisch abdichtende Komponenten. Beispielsweise ist der Deckkörper hierzu mit einem Glas gebildet. Die Barriereschicht umfasst zur
hermetischen Abdichtung beispielsweise eine Vielzahl von Schichten, wobei sich organische und anorganische Schichten in Abstrahlrichtung abwechseln können. Die Materialien sind insbesondere sehr dicht gegenüber einem Eindringen und/oder einer Transmission von Luft und/oder Wasserdampf. Dies kann mit hier beschriebenen Materialien und hier beschriebenen Barriereschichten erreicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Material des Formkörpers eine höhere Wasserdampf-Transmissionsrate als das Material der Barriereschicht, das Material des Rahmenkörpers und/oder das Material des Deckkörpers auf. In den Bereichen des
Formkörpers können somit Sauerstoff, Luft und/oder
Wasserdampf von außen durch den Formkörper diffundieren, wodurch es zu einer Oxidation der äußeren Schicht der
Quantenpunkte in dem Konversionselement kommen könnte. Um diese Oxidation aufgrund durch den Formkörper eintretenden Sauerstoffs zu verhindern, ist die Barriereschicht auf dem Leuchtdiodenbauteil vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere hermetisch abdichtende Schicht auf dem Formkörper vorhanden sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Barriereschicht in Abstrahlrichtung zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht. Die erste und die zweite Schicht können direkt aneinander grenzen. Die erste und die zweite Schicht sind aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Bevorzugt beinhaltet die erste Schicht ein
organisches Material und die zweite Schicht ein anorganisches Material oder umgekehrt. Beispielsweise umfasst die
Barriereschicht eine Vielzahl von Schichten, wobei sich organische und anorganische Schichten in Abstrahlrichtung abwechseln können. Als Materialien für die Schichten eignen sich beispielsweise AI2O3, S1O2, ZrC>2' ^ ^2 ' S13N4 und/oder SiOxNy. Beispielsweise können die erste Schicht mit T1O2 und die zweite Schicht mit AI2O3 gebildet sein.
Ferner weist die Barriereschicht bevorzugt ein hohes
Elastizitätsmodul und einen hohen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten auf. Beispielsweise weicht der thermische Ausdehnungskoeffizient der Barriereschicht um höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 %, von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Formkörpers ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements bedecken die Anschlussstellen im Rahmen der Herstellungstoleranzen alle dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des Formkörpers. Die
Anschlussstellen sind also großflächig ausgebildet und über die dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des
Formkörpers gezogen. „Im Rahmen der Herstellungstoleranzen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die dem
Konversionselement zugewandten Außenflächen des Formkörpers bereichsweise frei von den Anschlussstellen bleiben können, falls es andernfalls beispielsweise zu einem Kurzschluss kommen würde. Beispielsweise bedecken die Anschlussstellen 90 %, bevorzugt 95 %, der dem Konversionselement zugewandten Außenflächen des Formkörpers. Diese großflächige Ausführung der Anschlussstellen kann alternativ oder zusätzlich zu der Barriereschicht vorhanden sein. Es ist hierbei möglich, das Konversionselement mittels dieser großflächigen Ausführung der Anschlussstellen hermetisch abzudichten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst der Rahmenkörper eine reaktive Heizschicht und einen ersten Metallrahmen. Die reaktive
Heizschicht ist mit einem reaktionsfähigen Material gebildet. Die reaktive Heizschicht ist aus mehreren Lagen gebildet, wobei die Lagen mit wenigstens zwei unterschiedlichen
Metallen und/oder Halbleitermaterialien gebildet sind.
Beispielsweise enthalten die Lagen Palladium, Aluminium, Nickel, Titan und/oder Silizium. Hierbei können zwei
aneinandergrenzende Lagen beispielsweise die folgende
Kombination der obigen Materialien enthalten: Pd/Al, Ni/Al,
Ti/Si. Die Materialien der reaktiven Heizschicht sind hierbei bevorzugt so gewählt, dass sie bei elektrischem Zünden exotherm miteinander reagieren und es so zu einem lokalen Aufschmelzen der reaktiven Heizschicht an den Bereichen der reagierenden Materialien kommt.
Insbesondere kann die reaktive Heizschicht gitterförmig ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die reagierenden
Materialien der Heizschicht können in der Form eines Gitters ausgebildet sein. Die reaktive Heizschicht übernimmt hierbei die Funktion eines verbindenden Materials. Insbesondere soll hierdurch die Verwendung eines nicht hermetisch abdichtenden Klebers umgangen werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der erste Metallrahmen mit einem Metall gebildet. Hierbei sind die reaktive Heizschicht und das Metall des ersten Metallrahmens mittels einer exothermen chemischen Reaktion des reaktionsfähigen Materials
miteinander verschmolzen. Beispielsweise beinhaltet die reaktive Heizschicht hierzu zusätzlich eine Lotschicht, die mittels einer exothermen chemischen Reaktion aufgeschmolzen wurde. Die Lotschicht kann beispielsweise mit einer der folgenden Material-Kombinationen gebildet sein: Au/Sn, Ni/SN, Cu/Sn/Ag, Au/In.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist vorzugsweise mittels dieses Verfahrens herstellbar. Das heißt, sämtl für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für da optoelektronische Halbleiterbauelement offenbart und
umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird zunächst ein Leuchtdiodenbauteil mit zumindest einem Leuchtdiodenchip und einer Deckfläche, die dem
Leuchtdiodenchip in einer Abstrahlrichtung nachgeordnet ist, bereitgestellt .
Auf die Deckfläche des Leuchtdiodenbauteils wird ein erster Metallrahmen aufgebracht, der ein Strahlungsreflektierendes Metall umfasst. Alternativ zu einem Metall kann auch ein anderes Strahlungsreflektierendes und hermetisch abdichtendes Material zum Einsatz kommen. Bei einem Strahlungsreflektierenden Metall kann es sich insbesondere um ein reflektierendes Metall handeln. Der erste Metallrahmen ist in einer Aufsicht aus der Abstrahlrichtung
zusammenhängend und rahmenförmig ausgebildet. Beispielsweise wird die Form des ersten Metallrahmens mit einem
Lithographie-Verfahren definiert. Ferner ist es möglich, dass zur Herstellung des ersten Metallrahmens eine
Laserdirektbelichtung und/oder ein galvanisches
Abscheideverfahren Verwendung findet. Zudem kann der erste Metallrahmen mit physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) , chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) oder
Atomlagendeposition (ALD) auf die Deckfläche aufgebracht werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Konversionselement an der den ersten Metallrahmen
aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils aufgebracht. Das Aufbringen des Konversionselements erfolgt beispielsweise durch Formgießen oder Formpressen. Hierbei ist es möglich jedoch nicht erforderlich, dass der erste Metallrahmen als begrenzende Form für das Vergussmaterial des
Konversionselements dient. Das Aufbringen des
Konversionselements kann beispielsweise auch durch Aufkleben eines vorgefertigten Konversionselements erfolgen. Mit anderen Worten, das Konversionselement wird zunächst in einem anderweitigen Prozess hergestellt und anschließend auf das Leuchtdiodenbauteil oder auf den Deckkörper aufgebracht. Das Aufkleben kann beispielsweise mit einem Silikon und/oder einem Harz erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsdurchlässiger Deckkörper an einer den ersten
Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils angebracht. Beispielsweise handelt es sich bei dem Deckkörper um eine Glasplatte und das Aufbringen erfolgt durch Auflegen des Deckkörpers. Der Deckkörper wird dann bevorzugt mithilfe eines Verbundmaterials, wie beispielsweise einer reaktiven Heizschicht, mit dem ersten Metallrahmen verbunden. Ferner ist es möglich, dass der Deckkörper an der den Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils mithilfe eines Abscheideverfahrens aufgebracht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Leuchtdiodenbauteils mit zumindest einem Leuchtdiodenchip und einer Deckfläche, die dem
Leuchtdiodenchip in einer Abstrahlrichtung nachgeordnet ist,
- Aufbringen eines ersten Metallrahmens auf die Deckfläche des Leuchtdiodenbauteils, wobei der erste Metallrahmen in einer Aufsicht aus der Abstrahlrichtung zusammenhängend und rahmenförmig ausgebildet ist,
- Aufbringen eines Konversionselements an einer den ersten Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils,
- Aufbringen eines strahlungsdurchlässigen Deckkörpers an einer den ersten Metallrahmen aufweisenden Seite des
Leuchtdiodenbauteils .
Die Verfahrensschritte werden bevorzugt in der angegeb
Reihenfolge durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen des Konversionselements eine Barriereschicht auf der Deckfläche des Leuchtdiodenbauteils aufgebracht. Das Aufbringen der Barriereschicht kann beispielsweise mit Atomlagenabscheidung (ALD) und/oder chemischer
Gasphasenabscheidung (CVD) erfolgen.
Bevorzugt ist die Barriereschicht aus mehreren Schichten aufgebaut. Bei der Barriereschicht kann es sich somit um einen Multilagenstapel handeln. Hierbei kann zumindest eine der Schichten der Barriereschicht mit einem ALD-Verfahren und zumindest eine der Schichten der Barriereschicht mit einem CVD-Verfahren aufgebracht werden. Als Materialien für die Schichten können beispielsweise AI2O3, S1O2, Zr02, T1O2, S13N4 und/oder SiOxNy verwendet werden. Ferner ist die
Verwendung eines Parylens möglich.
Die Barriereschicht umfasst zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht aus unterschiedlichen Materialien und/oder unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen gebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die erste und die zweite Schicht mittels unterschiedlicher
Abscheideverfahren hergestellt. Beispielsweise wird die erste Schicht mit einem CVD-Verfahren hergestellt, während die zweite Schicht mit einem ALD-Verfahren gebildet wird oder umgekehrt. Es ist ferner möglich, dass die Barriereschicht eine Vielzahl von Schichten beinhaltet, wobei sich Schichten, welche mit einem CVD-Verfahren hergestellt wurden, und
Schichten, welche mit einem ALD-Verfahren hergestellt wurden, abwechseln können. Beispielsweise werden organische Schichten mit einem CVD-Verfahren hergestellt und anorganische
Schichten mit einem ALD-Verfahren oder umgekehrt. Bevorzugt grenzen Schichten, die mit unterschiedlichen
Abscheideverfahren hergestellt werden, direkt aneinander. Beim Aufbringen der Barriereschicht ist es mitunter möglich, dass die Barriereschicht eine dem Leuchtdiodenbauteil abgewandte Oberseite des ersten Metallrahmens bedeckt. Durch einen abtragenden Prozess, wie beispielsweise Schleifen oder Polieren, kann die Barriereschicht von der Oberseite des ersten Metallrahmens entfernt werden, um eine lötfähige
Metalloberfläche sicherzustellen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird für das Aufbringen des Deckkörpers zunächst der Deckkörper bereitgestellt. Auf eine dem Leuchtdiodenbauteil zugewandte Bodenfläche des Deckkörpers wird anschließend eine reaktive Heizschicht, die mit einem reaktionsfähigen Material gebildet ist, aufgebracht. Die reaktive Heizschicht umfasst ferner eine Lotschicht, die sich an einer dem ersten Metallrahmen zugewandten Außenfläche der reaktiven Heizschicht befindet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die
Lotschicht auf einer der reaktiven Heizschicht zugewandten Außenfläche des ersten Metallrahmens aufgebracht wird. Ferner kann auch die reaktive Heizschicht auf dem ersten
Metallrahmen aufgebracht werden.
Die reaktive Heizschicht weist im Rahmen der
Herstellungstoleranzen die rahmenartige Form des ersten
Metallrahmens auf. Mit anderen Worten, bei einem
Aneinanderbringen der reaktiven Heizschicht und des ersten Metallrahmens bedeckt die reaktive Heizschicht sämtliche dem Leuchtdiodenbauteil abgewandte Außenflächen des ersten
Metallrahmens im Rahmen der Herstellungstoleranzen
vollständig. Umgekehrt bedeckt der erste Metallrahmen
sämtliche dem Deckkörper abgewandten Außenflächen der
reaktiven Heizschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen vollständig . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Deckkörper an der den ersten Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils angebracht. Hierbei stehen der erste Metallrahmen und die reaktive Heizschicht bevorzugt in direktem Kontakt zueinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die reaktive Heizschicht elektrisch gezündet. Mit anderen Worten, eine Reaktionsbarriere wird durch Zuführen von elektrischer Energie in die reaktive Heizschicht überbrückt, wobei eine exotherme chemische Reaktion in der reaktiven Heizschicht lokal zu einem Aufschmelzen der Lotschicht führen kann.
Hierdurch verschmelzen die reaktive Heizschicht und der erste Metallrahmen zu einem Rahmenkörper. Durch die Lotverbindung zwischen dem ersten Metallrahmen und dem Deckkörper entsteht dann eine hermetisch dichte Kavität. Dieser Verfahrensschritt kann unter Vakuum oder in einer Inertgas-Atmosphäre
durchgeführt werden. Mit anderen Worten, das
optoelektronische Halbleiterbauelement wird in eine
Reaktionskammer, in der ein Unterdruck herrscht oder in der ein inertes Gas vorhanden ist, eingebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Aufbringen des Deckkörpers folgende Verfahrensschritte:
- Bereitstellen des Deckkörpers,
- Aufbringen einer reaktiven Heizschicht, die mit einem reaktionsfähigen Material gebildet ist, auf eine Bodenfläche des Deckkörpers oder auf den ersten Metallrahmen, wobei die reaktive Heizschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen die rahmenartige Form des ersten Metallrahmens aufweist,
- Anbringen des Deckkörpers an der den ersten Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils, wobei der erste Metallrahmen und die reaktive Heizschicht in direktem Kontakt zueinander stehen,
- elektrisches Zünden der reaktiven Heizschicht, wobei eine exotherme Reaktion zu einem Aufschmelzen der reaktiven
Heizschicht führt und die reaktive Heizschicht und der erste Metallrahmen zu einem Rahmenkörper verschmelzen.
Bei dem Zünden der reaktiven Heizschicht kommt es lediglich zu einem lokalen Aufschmelzen der Lotschicht. Der Rest des Bauteils, insbesondere der Deckkörper und das
Leuchtdiodenbauteil, werden dabei nicht nennenswert erwärmt Insbesondere muss hierdurch nicht das gesamte Bauteil in einem Ofen erhitzt werden, um die Lotschicht aufzuschmelzen wodurch die übrigen Komponenten des optoelektronischen
Halbleiterbauelements vorteilhafterweise nur einer geringen thermischen Belastung ausgesetzt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Material des Deckkörpers mit einem PVD-, einem CVD- oder einem ALD-Verfahren auf das Konversionselement und den ersten Metallrahmen aufgebracht. Der Deckkörper kann dann
beispielsweise mit Borosilikatglas gebildet sein. In diesem alternativen Verfahren wird der Deckkörper somit anfangs nicht als Glasplatte zur Verfügung gestellt, sondern erst durch den PVD-, den CVD- oder den ALD-Verfahren auf einer dem Leuchtdiodenbauteil abgewandten Außenfläche des
Konversionselements und des ersten Metallrahmens erzeugt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst dann keine reaktive Heizschicht. Beispielsweise kann es sich bei dem Deckkörper um eine Dünnfilmverkapselung, die mittels einem PVD-, eines CVD- oder eines ALD-Verfahrens aufgebracht wird. Insbesondere kann der Deckkörper wenigstens eine ALD-Schicht umfassen, die mit einem ALD-Verfahren hergestellt ist. Das heißt, zumindest diese Schicht des Deckkörpers ist mittels eines ALD-Verfahrens gebildet. Solche ALD-Schichten sind beispielsweise aus den US-Veröffentlichungsschriften US
2011/0049730 AI und US 2012/0132953 AI bekannt, deren
Offenbarung hiermit rückbezüglich aufgenommen wird
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Konversionselement vor dem Verschmelzen der reaktiven
Heizschicht und des ersten Metallrahmens auf die Bodenfläche des Deckkörpers aufgebracht. Hierzu wird zunächst ein zweiter Metallrahmen auf die Bodenfläche des Deckkörpers aufgebracht. Das Aufbringen des zweiten Metallrahmens kann analog zu dem Aufbringen des ersten Metallrahmens erfolgen. Das
reaktionsfähige Material wird anschließend entweder auf den zweiten Metallrahmen oder auf den ersten Metallrahmen
abgeschieden. Anschließend wird das Konversionselement gemeinsam mit dem Deckkörper an der den ersten Metallrahmen aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils aufgebracht. Dies stellt eine alternative Möglichkeit dar, das
Konversionselement mit dem Deckkörper und dem
Leuchtdiodenbauteil zu verbinden.
Es wird ferner eine Lichtquelle angegeben. Die Lichtquelle umfasst insbesondere ein hier beschriebenes
optoelektronisches Halbleiterbauelement, welches vorzugsweise mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar ist. Das heißt, sämtliche für das Verfahren und für das
optoelektronische Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind auch für die Lichtquelle offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Lichtquelle umfasst diese eine Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterbauelementen. Ferner umfasst die Lichtquelle einen Formkörperverbund. Der Formkörperverbund umfasst die
jeweiligen Formkörper der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente, wobei die Formkörper lateral
miteinander verbunden sind. Insbesondere können die
Formkörper monolithisch miteinander verbunden sein. Der
Formkörperverbund ist in diesem Fall einstückig ausgebildet. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente sind dann mittels des Formkörperverbundes lateral verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Lichtquelle bedeckt ein einziger Deckkörper die Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen. Das heißt, nicht jedes
optoelektronische Halbleiterbauelement weist einen eigenen Deckkörper auf, sondern ein einziger, einstückig
ausgebildeter Deckkörper bedeckt alle optoelektronischen Halbleiterbauelemente. Mit anderen Worten, die Deckkörper der jeweiligen optoelektronischen Halbleiterbauelemente sind monolithisch miteinander verbunden. Zwischen benachbarten Konversionselementen der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente ist dann der Rahmenkörper angeordnet. Der Rahmenkörper ist somit in einer Aufsicht aus der
Abstrahlrichtung gitterförmig um die Konversionselemente herum angeordnet, wobei die Konversionselemente jeweils in den Maschen des Gitters angeordnet sind.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer
Lichtquelle angegeben. Die Lichtquelle ist vorzugsweise mittels dieses Verfahrens herstellbar. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für die Lichtquelle offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Lichtquelle werden der Formkörperverbund und der einzige Deckkörper entlang eines Teils des Rahmenkörpers oder im Rahmen der Herstellungstoleranzen parallel zu zumindest einem Teil des Rahmenkörpers
vereinzelt. Bevorzugt erfolgt hierbei ebenfalls eine
Vereinzelung des Rahmenkörpers.
Durch dieses Vorgehen kann beispielsweise eine Lichtquelle, die eine erste Anzahl an optoelektronischen
Halbleiterbauelementen aufweist, in mehrere Lichtquellen, die jeweils eine geringere Anzahl als die erste Anzahl an
optoelektronischen Halbleiterbauelementen aufweisen,
vereinzelt werden. Bevorzugt erfolgt die Vereinzelung des Formkörperverbunds und des Deckkörpers entlang des gesamten Rahmenkörpers. In diesem Fall wird mit der Vereinzelung eine Vielzahl an optoelektronischen Halbleiterbauelementen, die bevorzugt genau der ersten Anzahl an optoelektronischen
Halbleiterbauelementen entsprechen, zur Verfügung gestellt. Mit anderen Worten, durch die Vereinzelung des Deckkörpers und des Formkörperverbunds entlang des Rahmenkörpers können aus einer Lichtquelle, umfassend eine erste Anzahl an
optoelektronischen Halbleiterbauelementen, einzelne
optoelektronische Halbleiterbauelemente hergestellt werden.
Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement, das hier beschriebene Verfahren sowie die hier beschriebene Lichtquelle anhand von
Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren 1, 2A, 2B, 3A und 3B zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens und eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements anhand schematischer
Schnittdarstellungen .
Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauelements anhand schematischer Schnittdarstellungen .
Die Figuren 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele einer hier beschriebenen Lichtquelle anhand einer
schematischen Schnittdarstellung und einer schematischen Draufsicht.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben 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 zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 1 ist ein Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Bei dem Verfahren wird zunächst ein
Leuchtdiodenbauteil 1 mit zumindest einem Leuchtdiodenchip 11 und einer Deckfläche la bereitgestellt. Die Deckfläche la ist dem Leuchtdiodenbauteil 1 in einer Abstrahlrichtung Z
nachgeordnet .
Das Leuchtdiodenbauteil 1 umfasst ferner einen Formkörper 12 und Anschlussstellen 13. Der Formkörper 12 umschließt hierbei den Leuchtdiodenchip 11 an dessen lateralen Seitenflächen IIb. Die Anschlussstellen 13 durchdringen den Formkörper 12 vollständig und erstrecken sich zumindest teilweise auf einer Bodenfläche 12c und/oder auf einer Deckfläche 12a des
Formkörpers 12. Es ist jedoch - anders als in den Figuren gezeigt - auch möglich, dass die Anschlussstellen an einer lateral liegenden Seitenfläche des Formkörpers 12 angebracht sind und der Formkörper 12 eine der Deckfläche abgewandte Bodenfläche des Leuchtdiodenchips 11 und der Anschlussstellen 13 vollständig bedeckt.
Auf dem Leuchtdiodenbauteil 1 ist ein Konversionselement 2 angeordnet, welches wellenkonvertierende Quantenpunkte 21 umfasst. Es ist jedoch auch möglich, ein anderes
empfindliches und schmalbandig konvertierendes
Konvertermaterial, wie beispielsweise ein Sulfid oder ein
Thiogallat, zu verwenden. Ferner kann das Konversionselement 2 eine dem Leuchtdiodenbauteil 1 abgewandte Deckfläche 2a, eine dem Leuchtdiodenbauteil 1 zugewandte Bodenfläche 2b und Seitenflächen 2c aufweisen. Das Konversionselement 2 ist dem Leuchtdiodenchip 1 in Abstrahlrichtung Z nachgeordnet.
Sämtliche dem Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen des Formkörpers 12 können hierbei im Rahmen der
Herstellungstoleranzen von den Anschlussstellen 13 bedeckt sein. Somit steht das Konversionselement 2 nicht mit dem Formkörper 12 in direktem Kontakt. Lediglich freiliegende Außenflächen des Leuchtdiodenchips 11 können mit dem
Konversionselement 2 in direktem Kontakt stehen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedecken die
Anschlussstellen 13 die dem Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen 12d des Formkörpers 12 im Rahmen der
Herstellungstoleranzen vollständig. Die dem
Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen 12d des Formkörpers 12 umfassen in der Figur 2 Teile der Deckfläche 12a des Formkörpers 12. Ferner bedecken die Anschlussstellen 13 den Leuchtdiodenchip 11 zumindest teilweise in
Abstrahlrichtung Z. An diesen Stellen ist beispielsweise eine Kontaktierung des Leuchtdiodenchips 11 mit den
Anschlussstellen 13 möglich.
Bei dem in der Figur 1 dargestellten Verfahrensschritt ist das Konversionselement 2 bereits von einem ersten
Metallrahmen 32 rahmenförmig umschlossen. Der erste
Metallrahmen 32 begrenzt das Konversionselement 2 lateral. Der erste Metallrahmen 32 kann beispielsweise mit einem
Metall gebildet sein.
Bei dem hier dargestellten Verfahrensschritt wird ein
strahlungsdurchlässiger Deckkörper 4 auf die bereits
aufgebrachten Komponenten, das heißt auf das
Konversionselement 2 und den ersten Metallrahmen 32,
aufgebracht. Der Deckkörper 4 umfasst an seiner Bodenfläche 4c eine reaktive Heizschicht 31. Die reaktive Heizschicht 31 weist im Rahmen der Herstellungstoleranzen die rahmenartige Form des ersten Metallrahmens 32 auf. Hierdurch kann durch Verbinden der reaktiven Heizschicht 31 und des Metallrahmens 32 eine hermetische Abdichtung hergestellt werden. Der
Deckkörper 4 wird inklusive der reaktiven Heizschicht 31 auf den ersten Metallrahmen 32 aufgebracht und durch elektrisches Zünden mit selbigem verschmolzen.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2A ist ein Verfahren eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. In diesem
Ausführungsbeispiel bedecken die Anschlussstellen 13 die dem Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen 12d des Formkörpers 12 nur bereichsweise. Somit erfolgt keine
hermetische Abdichtung mittels der Anschlussstellen 13.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2A umfasst das Bauelement eine Barriereschicht 5, die zwischen dem
Leuchtdiodenbauteil 1 und dem Konversionselement 2 angeordnet ist. Die Barriereschicht 5 bedeckt alle dem
Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen des
Leuchtdiodenbauteils 1 vollständig. Insbesondere bedeckt die Barriereschicht 5 alle dem Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen 12d des Formkörpers 12. Die Barriereschicht 5 grenzt direkt an das Konversionselement 2 an.
Ferner ist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Kontaktstelle 14 des Leuchtdiodenchips dargestellt, welche in den übrigen Figuren nicht gezeigt ist. Die Kontaktstelle 14 dient der Kontaktierung des Leuchtdiodenchips 11 mittels der Anschlussstellen 13. Hierfür grenzen die Anschlussstellen 13 direkt an die Kontaktstelle 14.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2B ist ein Verfahren eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 2A ist zwischen dem
Konversionselement 2 und der Barriereschicht 5 eine
zusätzliche Klebeschicht 22 angeordnet. Die Klebeschicht 22 steht in direktem Kontakt zu dem Leuchtdiodenchip 11 und dem Konversionselement 2. Die Klebeschicht 22 kann beispielsweise mit Silikon und/oder einem Harz gebildet sein.
Die Barriereschicht 5 bedeckt in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2B zudem nur die dem Konversionselement 2 zugewandten Außenflächen 12d des Formkörpers 12. Diese beinhalten einen Teil der Deckfläche 12a des Formkörpers 12. Die dem
Konversionselement zugewandte Deckfläche des
Leuchtdiodenchips 11 bleibt zumindest stellenweise frei von der Barriereschicht 5.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 3A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. In dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 2 auf die Bodenfläche 4c des Deckkörpers 4 aufgebracht. Die reaktive Heizschicht 31 ist auf dem ersten Metallrahmen 32 aufgebracht, der wiederum auf der Deckfläche la des
Leuchtdiodenbauteils 1 aufgebracht ist. Auf der Bodenfläche 4c des Deckkörpers 4 ist ein zweiter Metallrahmen 33
angeordnet, der das Konversionselement 2 lateral begrenzt. Das Konversionselement wird zusammen mit dem Deckkörper 4 auf den ersten Metallrahmen 32 und die reaktive Heizschicht 31 aufgebracht. Der erste Metallrahmen 32, die reaktive
Heizschicht 31 und der zweite Metallrahmen 33 bilden dann nach Zusammenfügen des Deckkörpers mit den übrigen
Komponenten zusammen einen Rahmenkörper 3.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Dieses
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem
Ausführungsbeispiel der Figur 3A dadurch, dass die reaktive Heizschicht 31 in direktem Kontakt mit dem ersten
Metallrahmen 32 steht. Die reaktive Heizschicht 31 wird dann zusammen mit dem Deckkörper 4 auf den ersten Metallrahmen 32 aufgebracht . In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 ist ferner eine Barriereschicht 5 vorhanden. Die Barriereschicht 5 bedeckt die Deckfläche la des Leuchtdiodenbauteils 1 vollständig und dient der hermetischen Abdichtung des Konversionselements 2 zum Formkörper 12.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 9 ist
beispielsweise mittels des Verfahrens gemäß der Figur 2A hergestellt. Nach dem Verbinden der reaktiven Heizschicht 31 und des ersten Metallrahmens 32 ist ein Rahmenkörper 3 ausgebildet. Der Rahmenkörper 3 umschließt das
Konversionselement 2 rahmenartig. Insbesondere umschließt der Rahmenkörper 3 alle Seitenflächen 2c des Konversionselementes 2 rahmenartig. Der Deckkörper 4 überdeckt sämtliche dem
Leuchtdiodenchip 1 abgewandten Außenflächen des
Konversionselements 2. Insbesondere überdeckt der Deckkörper 4 das Konversionselement 2 an seiner dem Leuchtdiodenchip 11 abgewandten Deckfläche 2a. Zwischen dem Konversionselement 2 und dem Deckkörper 4 ist ein Zwischenraum 6 angeordnet. Bei dem Zwischenraum 6 kann es sich beispielsweise um einen luftgefüllten Leerraum handeln. Es ist ferner möglich, dass in dem Zwischenraum 6 ein Inertgas eingebracht ist. Ferner kann in dem Zwischenraum 6 auch ein Vakuum, also ein
reduzierter Druck, vorherrschen. Beispielsweise beträgt der
Druck in dem Zwischenraum 6 höchstens 10~ mbar.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im
Wesentlichen dem der Figur 4, mit dem Unterschied, dass der Deckkörper 4 an einer dem Leuchtdiodenbauteil abgewandten Deckfläche 4a Ausnehmungen 41 aufweist, welche der
verbesserten Strahlungsauskopplung der von dem
Leuchtdiodenchip 11 emittierten elektromagnetischen Strahlung dient. Durch die Ausnehmungen 41 wird die Totalreflexion an der Grenzfläche von dem Material des Deckkörpers 4 zur umgebenden Luft reduziert. Alternativ oder zusätzlich können der Deckkörper 4 und/oder die Ausnehmungen 41 in Form einer Linse ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass der Deckkörper 4 alternativ oder zusätzlich an seiner Deckfläche 4a eine Antireflexionsschicht aufweisen, die ebenfalls eine verbesserte Auskopplung der von dem Leuchtdiodenchip 11 emittierten elektromagnetischen Strahlung gewährleistet.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 9 näher erläutert. Der Deckkörper 4 des hier gezeigten optoelektronischen
Halbleiterbauelements 9 ist mit einem PVD-Verfahren
abgeschieden worden. Dies ist an dem gleichmäßigen Überformen der zuvor aufgebrachten Komponenten sichtbar. Beispielsweise kann somit die Form des Rahmenkörpers 3 auf den Deckkörper 4 übertragen werden, so dass eine der Bodenfläche abgewandte Strahlungsaustrittsfläche 4a des Deckkörpers 4 in den
Bereichen des Rahmenkörpers 3 einen größeren Abstand zu dem Leuchtdiodenbauteil 1 aufweist. Bei der Verwendung eines PVD-Verfahrens ergibt sich der Vorteil, dass der Deckkörper das Konversionselement 2 unmittelbar nach außen abdichtet. Das heißt, es ist kein Zwischenraum 6 zwischen dem Konversionselement 2 und dem Deckkörper 4 vorhanden, wodurch eine bessere Stabilität des Matrixmaterials des Konversionselements 2 gewährleistet ist. Insbesondere ist es somit ausgeschlossen, dass eventuell vorhandene Luftpartikel in dem Zwischenraum 6 zu einer
Oxidation der Schutzschicht der Quantenpunkte 21 führen kann.
Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Lichtquelle näher erläutert. Eine Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 9. Zudem umfasst die Lichtquelle einen Formkörperverbund 12 wobei der
Formkörperverbund die Formkörper 12 der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 9 umfasst. Die optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 9 sind hierbei mittels des
Formkörperverbunds 12 λ lateral verbunden. Eine Lichtquelle umfasst zudem einen einzigen Deckkörper 4 der eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 9 gleichzeitig bedeckt. Zwischen benachbarten Konversionselementen 2 der optoelektronischen Halbleiterbauelementen 9 ist der
Rahmenkörper 3 angeordnet.
Der Formkörperverbund 12 λ und der einzige Deckkörper 4 λ können optional entlang der gestrichelten Linie in der Figur 7 vereinzelt werden. Beispielsweise kann die Vereinzelung mit einem Schneidewerkzeug und/oder einem Laser erfolgen. Ferner können der Formkörperverbund 12 λ und der einzige Deckkörper 4 λ entlang einer im Rahmen der Herstellungstoleranzen
parallel zu der gestrichelten Linie 91 verlaufenden Linie vereinzelt werden.
Gemäß der schematischen Aufsicht der Figur 8 ist ein
Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Lichtquelle näher erläutert. Die Aufsicht erfolgt hierbei aus der Abstrahlrichtung Z. Aufgrund der strahlungsdurchlässigen Ausführung des gemeinsamen Deckkörpers 4 λ sind die einzelnen Leuchtdiodenbauteile 9 mit den jeweiligen Leuchtdiodenchips 11, den Anschlussstellen 13 und den Kontaktstellen 14 in dieser Aufsicht erkennbar. Die optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 9 sind lateral durch den Rahmenkörper 3 voneinander getrennt. Der Rahmenkörper 3 weist
dementsprechend in einer Aufsicht die Form eines Gitters auf. Der Formkörperverbund 12 λ verbindet die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 9 untereinander. Entlang der
gestrichelten Linie 91 können der Formkörperverbund 12 λ und der einzige Deckkörper 4λ optional vereinzelt werden.
Ein hier beschriebenes Verfahren beziehungsweise ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 9 bringen insbesondere den Vorteil mit sich, dass ein kompaktes und günstig herstellbares Leuchtdiodenbauteil 1 mit einem Formkörper 12 in Verbindung mit einem Konversionselement 2 mit Quantenpunkten 21 verwendet werden kann. Dies wird mitunter durch die hermetische Abdichtung mittels der
Barriereschicht 5, des Rahmenkörpers 3 und/oder des
Deckkörpers 4 realisiert.
Die Kombination eines kompakten Leuchtdiodenbauteils mit einem Konversionsmaterial mit wellenlängenkonvertierenden
Quantenpunkten und einer hermetischen Abdichtung ermöglicht es, eine kompakte, robuste und preiswert herzustellende
Lichtquelle mit einem schmalbandigen Emissionsspektrum bereitzustellen.
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.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2014 108 282.6, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9), umfassend
- ein Leuchtdiodenbauteil (1) mit zumindest einem
Leuchtdiodenchip (11) und einer Deckfläche (la), die dem Leuchtdiodenchip (11) in einer Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist,
- ein Konversionselement (2), das dem
Leuchtdiodenbauteil (1) in Abstrahlrichtung (Z)
nachgeordnet ist,
- einen Rahmenkörper (3) und
- einen Deckkörper (4), der aus einem
strahlungsdurchlässigen Material gebildet ist, wobei
- der Rahmenkörper (3) alle Seitenflächen (2c) des Konversionselementes (2) rahmenartig umschließt,
- der Deckkörper (4) dem Konversionselement (2) in Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist und das
Konversionselement (2) an seiner dem Leuchtdiodenchip (11) abgewandten Deckfläche (2a) überdeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem eine Barriereschicht (5) vorhanden ist, die zwischen dem Leuchtdiodenbauteil (1) und dem
Konversionselement (2) angeordnet ist, wobei die
Barriereschicht (5) alle dem Konversionselement (2) zugewandten Außenflächen des Leuchtdiodenbauteils (1) vollständig bedeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Konversionselement (2)
wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte (21) umfasst. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Deckkörper (4) und der Rahmenkörper (3) miteinander verbunden sind und alle dem
Leuchtdiodenbauteil (1) abgewandten Außenflächen des Konversionselementes (2) vollständig überdecken.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Leuchtdiodenbauteil (1) einen Formkörper (12) und Anschlussstellen (13) umfasst.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem eine Barriereschicht (5) vorhanden ist, die zwischen dem Leuchtdiodenbauteil (1) und dem
Konversionselement (2) angeordnet ist, wobei die
Barriereschicht (5) alle dem Konversionselement (1) zugewandten Außenflächen des Formkörpers (12)
vollständig bedeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Konversionselement (2) durch die
Barriereschicht (5) und/oder die Anschlussstellen (13), den Rahmenkörper (3) und den Deckkörper (4) im Rahmen der Herstellungstoleranzen hermetisch abgedichtet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Material der Barriereschicht (5) , das
Material des Rahmenkörpers (3) und/oder das Material des Deckkörpers (4) eine Wasserdampf-Transmissionsrate aufweist, die höchstens 1 x 10~3 g/m^/Tag, bevorzugt höchstens 3 x lO-^ g/m^/Tag, beträgt.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Material des Formkörpers (12) eine höhere Wasserdampf-Transmissionsrate als das Material der
Barriereschicht (5) aufweist.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Barriereschicht (5) in Abstrahlrichtung zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht umfasst, wobei die erste Schicht mit einem organischen Material gebildet ist und die zweite Schicht mit einem anorganischen Material gebildet ist.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Anschlussstellen (13) im Rahmen der
Herstellungstoleranzen alle dem Konversionselement (2) zugewandten Außenflächen des Formkörpers (12) bedecken.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (9) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Rahmenkörper (3) eine reaktive Heizschicht (31) und einen ersten Metallrahmen (32) umfasst, wobei
- die reaktive Heizschicht (31) mit einem
reaktionsfähigen Material gebildet ist,
- der erste Metallrahmen (32) mit Metall gebildet ist und - die reaktive Heizschicht (31) und der erste Metallrahmen (32) mittels einer exothermen chemischen Reaktion des reaktionsfähigen Materials miteinander verschmolzen sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements (9), mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Leuchtdiodenbauteils (1) mit zumindest einem Leuchtdiodenchip (11) und einer
Deckfläche (la), die dem Leuchtdiodenbauteil (1) in einer Abstrahlrichtung (Z) nachgeordnet ist,
- Aufbringen eines ersten Metallrahmen (32) auf die Deckfläche (la) des Leuchtdiodenbauteils (1), wobei der erste Metallrahmen (32) in einer Aufsicht aus der
Abstrahlrichtung (Z) zusammenhängend und rahmenförmig ausgebildet ist,
- Aufbringen eines Konversionselementes (2) an einer den ersten Metallrahmen (32) aufweisenden Seite des
Leuchtdiodenbauteils (1),
- Aufbringen eines strahlungsdurchlässigen Deckkörpers (4) an der den ersten Metallrahmen (32) aufweisenden Seite des Leuchtdiodenbauteils (1).
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vor dem Aufbringen des Konversionselementes (2) eine Barriereschicht (5) auf der Deckfläche (la) des Leuchtdiodenbauteils (1) aufgebracht wird, wobei die Barriereschicht in Abstrahlrichtung zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht umfasst.
15. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht mittels unterschiedlicher Abscheideverfahren bereitgestellt werden .
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Aufbringen des Deckkörpers (4) folgende
Verfahrensschritte umfasst:
- Bereitstellen des Deckkörpers (4),
- Aufbringen einer reaktiven Heizschicht (31) die mit einem reaktionsfähigen Material gebildet ist auf eine Bodenfläche (4c) des Deckkörpers (4), wobei die reaktive Heizschicht (31) im Rahmen der Herstellungstoleranzen die rahmenartige Form des ersten Metallrahmens (32) aufweist,
- Anbringen des Deckkörpers (4) an der den ersten
Metallrahmen (32) aufweisenden Seite des
Leuchtdiodenbauteils (1), wobei der erste Metallrahmen (32) und die reaktive Heizschicht (31) in direktem
Kontakt zueinander stehen,
- elektrisches Zünden der reaktiven Heizschicht (31), wobei eine exotherme Reaktion zu einem zumindest teilweisen Aufschmelzen der reaktiven Heizschicht führt und die reaktive Heizschicht (31) und der erste
Metallrahmen (32) zu einem Rahmenkörper (3)
verschmelzen .
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das das Material des Deckkörpers (4) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer
Gasphasenabscheidung und/oder Atomlagendeposition auf das Konversionselement (2) und den ersten Metallrahmen (32) erfolgt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die reaktive Heizschicht (31) einen zweiten
Metallrahmen (33) umfasst, der mit dem Deckkörper (4) verbunden ist, und das Konversionselement (4) vor dem Verschmelzen der reaktiven Heizschicht (31) und des ersten Metallrahmens (32) auf die Bodenfläche (4c) des Deckkörpers (4) aufgebracht wird.
Lichtquelle, aufweisend
- eine Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterbauelementen (9) nach einem der vorherigen Ansprüche und
- einem Formkörperverbund, wobei
- der Formkörperverbund (12 λ) die Formkörper (12) der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (9) umfasst,
- die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (9) mittels des Formkörperverbundes (12 λ) lateral verbunden sind,
- ein einziger Deckkörper (4λ) die Vielzahl von
optoelektronischen Halbleiterbauelementen (9) bedeckt und
- zwischen benachbarten Konversionselemente (2) der Rahmenkörper (3) angeordnet ist. 20. Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Formkörperverbund (12 λ) und der einzige Deckkörper (4λ) entlang eines Teils des Rahmenkörpers (3) oder im Rahmen der
Herstellungstoleranzen parallel zu zumindest einem Teil des Rahmenkörpers (3) vereinzelt werden.
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