WO2016142344A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl an konversionselementen, konversionselement und optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2016142344A1
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mask layer
conversion
carrier
conversion elements
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David Racz
Matthias Sperl
Luca HAIBERGER
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • Conversion element can be specified.
  • Patent claim 17 solved.
  • Conversion element is formed wavelength converting.
  • wavelength conversion is used here in particular the conversion of irradiated
  • Wavelength range absorbed by the wavelength-converting element converted by electronic processes at the atomic and / or molecular level in electromagnetic radiation of another wavelength range and sent out again.
  • a carrier is first provided.
  • the carrier is at least transparent to visible light.
  • the support comprises, for example, one of the following materials or is formed of one of the following materials: sapphire, glass, borosilicate glass.
  • a first mask layer is applied to the carrier, which with
  • Breakthroughs is structured.
  • the carrier In the area of the apertures, the carrier is freely accessible.
  • a sacrificial layer is applied to the carrier. In this case, the
  • Sacrificial layer freely accessible through the openings.
  • a conversion material is introduced at least into the apertures.
  • the conversion material is usually present in a flowable form. In this case, that will
  • the conversion elements are singulated, so that a plurality of individual conversion elements is formed.
  • Conversion elements can be fixed on a film prior to singulation, so that they are present after the singulation as finished conversion elements on the film and can be easily processed, for example by a pick-and-place process.
  • the conversion material preferably adjoins the first mask layer laterally within the apertures. Furthermore, the conversion material within the openings preferably ends flush with a surface of the first mask layer. In other words, the conversion material preferably completely fills in the breakthroughs.
  • the openings of the first mask layer preferably form the inverse forms for the conversion material and give the later form of the conversion elements or at least of the wavelength converting element of the conversion element.
  • Conversion elements is based on the idea of forming structures of a mask layer with the conversion material and thus to achieve a conversion element with a well-defined shape.
  • the conversion element produced by the methods described here generally has a very smooth main surface and smooth side surfaces, for example compared to a screen-printed resin-based material
  • Conversion elements and conversion elements are made with a small edge length.
  • the conversion elements described here are preferably resin-based, for example silicone-based. Across from
  • ceramic conversion elements have resin-based
  • Conversion elements have the advantage of being able to contain several different phosphors in a simple manner.
  • the later conversion element has a very wide variety of shapes for the later conversion element.
  • the later conversion element has a
  • Such a cutout for a bonding wire is preferably at the edge of the Conversion element arranged.
  • a bonding wire recess can be molded particularly accurately with the methods specified here.
  • the singulation of the conversion elements by sawing, punching or laser writing and breaking, wherein the carrier is also cut, so that the carrier in each case part of
  • the carrier preferably serves the mechanical stabilization of the
  • Conversion material be shaped so that it alone is not mechanically stable. Compared to ceramic conversion elements such conversion elements are cheaper.
  • the conversion elements generally have rectangular shapes in this embodiment.
  • the first mask layer is also severed, so that
  • the first mask layer need not be removed with advantage. This simplifies the process.
  • the mask layer can be designed to be absorbent or else reflective for incident and / or converted light. Such a layer on the side surfaces of the finished conversion element later prevents the emission of light over the side surfaces of the conversion element and thus prevents optical crosstalk.
  • a reflective layer is applied to the first mask layer prior to application of the conversion material Side surfaces of the conversion material covered after separation.
  • the reflective layer on the side surfaces is preferably reflective for incidental and / or
  • the reflective layer on the side surfaces of the finished conversion element later also prevents the emission of light over the side surfaces of the conversion element and thus prevents optical crosstalk. Furthermore, the reflective layer can also homogenize the color impression of the emitted light with the viewing angle.
  • the reflective layer preferably has one of
  • the reflective layer may also be formed as a dielectric mirror comprising, for example, layers of silver and silicon oxide.
  • the reflective layer preferably has a thickness
  • the second mask layer preferably has structural elements or is formed from structural elements that are arranged in the openings of the first mask layer. According to one embodiment, this is on the first
  • a metallic seed layer preferably applied over the entire surface.
  • side walls of the first mask layer are particularly preferably covered with the metallic seed layer.
  • the deposition can be done, for example, by one of the following methods: sputtering, PVD, evaporation.
  • the metallic seed layer comprises, for example, one of the following materials or is formed from one of the following materials: chromium, titanium, platinum, aluminum,
  • the seed layer preferably has a thickness between
  • the second mask layer is removed again so that only the first mask layer is covered with the metallic seed layer.
  • the carrier or the sacrificial layer lies in the area of
  • Germ layer for example, with a galvanic
  • the galvanic process can be done with power or de-energized.
  • the carrier now has the first mask layer on which the reflective layer is deposited.
  • the breakthroughs of the first mask layer then become, as already
  • the reflective layer can also be used without the prior application of a seed layer on the first mask layer and the second mask layer
  • the reflective layer is preferably applied over the whole area.
  • sputtering is preferably used here and no galvanic process.
  • the second mask layer is removed again so that only the first mask layer is covered with the reflective layer and the carrier is exposed in the regions of the openings. Subsequently, the conversion elements can turn
  • a reflective layer is applied to the side surfaces of the conversion material, then it is also possible for the singulation of the conversion elements to again sever the first mask layer so that the reflective layer is coated with a layer of the first
  • Such structural elements can, for example, with a two-layer system of different
  • Photoresist layers are achieved. Between the structural elements becomes a metallic
  • Structural elements is formed.
  • the structure elements with the undercut serve as shadow masks for the
  • Seed layer Next, a reflective layer is applied to the structural elements of the seed layer, which is intended to cover the side surfaces of the conversion material of the finished conversion elements.
  • the seed layer forms with the
  • Germ layer and the reflective layer later than
  • the seed layer together with the reflective layer has a height which is greater than the subsequent thickness of the conversion elements.
  • the height of the seed layer together with the reflective layer is at least 50 microns.
  • the first mask layer and the second mask layer may be formed of a photoresist. Preference is given here a photoresist is used, from the structures with a
  • the photoresist of the second can preferably be used
  • a dry resist may be used for the second mask layer, which is deep-drawn to better reflect the topography of the first mask layer. After exposure and development of the photoresist of the second mask layer, it then preferably remains only where there is no first mask layer.
  • conversion material can be applied by one of the following methods: knife coating, spray coating,
  • Dispensing, printing, pressing As a printing method, for example, screen printing or stencil printing is suitable.
  • the conversion material is press-formed, it is preferred to provide channels in the directly adjacent material, ie the support, the sacrificial layer or the mask layer, which run away from the forms for the conversion elements. These channels serve to discharge air from the molds during the molding process.
  • the conversion material preferably comprises a resin, such as silicone, are incorporated in the phosphor particles.
  • Such conversion elements are also called "resin-based.”
  • the phosphor particles impart to the
  • the resin is usually initially in liquid form and is cured after application.
  • the resin may be, for example, an epoxy or a silicone or a mixture of these materials.
  • one of the following materials is suitable: doped with rare earths Grenades, rare-earth-doped alkaline-earth sulfides, rare-earth-doped thiogallates, rare-earth-doped aluminates, rare earth-doped silicates, rare-earth-doped orthosilicates, rare-earth-doped chlorosilicates, rare earth-doped silicates
  • Oxynitrides rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, rare earth doped sialons, quantum dots.
  • Main surface applied to a film and the carrier are removed again, so that the plurality of conversion elements are present on the film.
  • the carrier can be removed, for example, by means of a laser lift-off process.
  • a sacrificial layer can be arranged between the carrier and the first mask layer.
  • the sacrificial layer is intended to remove the carrier by removing the sacrificial layer from the conversion elements.
  • the removal of the sacrificial layer can be
  • the sacrificial layer may comprise, for example, one of the following materials or one of the following
  • Be formed materials molybdenum, silicon nitride,
  • the sacrificial layer can be deposited, for example, by one of the following methods: evaporation, PVD, sputtering.
  • the sacrificial layer preferably has a thickness between
  • structures are provided in the support which are intended to be molded in the later applied conversion material.
  • the structures may be lenses, microlenses or Fresnel structures.
  • Such structures if the carrier is removed from the conversion material again, can be imaged in a radiation exit surface of the conversion element. These are usually only
  • the structures can be etched into the glass, for example.
  • the structures serve to the
  • the structures may be adapted to the color of the emitted light as a function of
  • the carrier has a plurality
  • the recesses are preferably all of a similar design.
  • the recesses are designed lens-shaped. If the support is formed of glass, so can by isotropic etching, for example with Hydrofluoric acid, hemispherical recesses are formed in the carrier.
  • cuboidal recesses can be formed by means of anisotropic dry etching processes.
  • the conversion material completely fills the recesses.
  • the conversion material fills the recesses such that the conversion material forms a planar surface with the carrier.
  • a mask can also be used, which preferably prevents between the recesses
  • Conversion material is applied to the carrier.
  • Conversion element then comprises a part of the carrier with at least one recess which is filled with the conversion material.
  • a sacrificial layer is applied to the carrier, so that at least the recesses are provided with the sacrificial layer.
  • the conversion material is then applied to the sacrificial layer.
  • the composite of conversion material and carrier is fixed on a film.
  • the film may be, for example, a thermorelease film or a UV release film.
  • the carrier is removed.
  • the carrier is removed by the
  • Conversion elements preferably have a thickness of
  • Conversion elements preferably deviate only by at most 10% from an average over one of its major surfaces.
  • Conversion elements with high thickness are particularly suitable for being laterally encapsulated with a reflective potting, as is advantageous for the production of point light sources.
  • Conversion element is particularly suitable to be used in an optoelectronic device.
  • the conversion element is part of a
  • the optoelectronic component preferably comprises at least one radiation-emitting semiconductor chip which
  • Wavelength range For example, the
  • the conversion element is within the optoelectronic device such arranged that radiation of the semiconductor chip passes through the conversion element.
  • the conversion element is suitable for converting at least part of the radiation of the semiconductor chip into radiation of at least one other wavelength range.
  • the conversion element converts a part of the blue radiation of the semiconductor chip into yellow light, such that the semiconductor device emits mixed-colored white light of unconverted blue radiation and converted yellow radiation.
  • the conversion element is arranged downstream of the semiconductor chip in its main emission direction.
  • Conversion element is particularly preferred on a
  • the present conversion element is particularly suitable for use in an electronic component which is intended to serve as a point light source. Such a thing
  • Optoelectronic component preferably has a white, diffusely reflecting potting material which encapsulates at least side surfaces of the semiconductor chip.
  • FIG. 21 shows a
  • Figure 42 shows a schematic sectional view of an optoelectronic component according to an embodiment.
  • FIG. 43 shows by way of example a 3D measurement of the height profile of a plurality of conversion elements.
  • the same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.
  • the figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to scale consider. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better representability and / or better understanding.
  • a carrier 1 is produced in a first step.
  • a sacrificial layer 2 is applied over its entire area (FIG. 2), on which in turn a photoresist layer is deposited over its full area (FIG. 3).
  • the photoresist layer is patterned by exposure and development so that breakthroughs 3 are formed in the photoresist layer ( Figure 4).
  • the breakthroughs 3 penetrate
  • the photoresist layer serves as the first mask layer 4.
  • the openings 3 in the first mask layer 4 are completely filled with a
  • Conversion material 5 is formed here from a silicone, are introduced into the phosphor particles.
  • Phosphor particles give the finished conversion element the wavelength-converting properties.
  • the silicone is then cured and the first mask layer 4 removed again (Figure 6).
  • the conversion elements 6 are applied only with their exposed major surface on a film 7 ( Figure 7) and the carrier 1 again removed.
  • the carrier 1 is removed by removing the sacrificial layer 2.
  • the finished conversion elements 6 can be removed, for example by means of pick-and-place of the film 7 and continue
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of a film 7 with several different
  • Conversion elements 6 according to various embodiments.
  • the conversion elements 6 are exemplary in this case
  • the geometric shape of the conversion elements 6 is determined by the geometric shape of the openings 3, which are introduced into the first mask layer 4.
  • the conversion elements 6 a For example, the conversion elements 6 a
  • the steps are first of all carried out as already described with reference to FIGS. 1 to 6, but the application of the sacrificial layer 2 to the carrier 1 is dispensed with. After performing these steps are on the carrier 1 single cured areas with conversion material 6 before. This composite is then applied to a foil 7 with the main surface of the carrier 1, which faces away from the conversion material 5 (FIG. 10). The conversion elements 6 are now isolated, for example by sawing. In this method, unlike the method according to FIGS. 1 to 9, the carrier 1 remains
  • a conversion element 6, as can be produced by the method according to FIG. 10, is shown schematically in FIG.
  • the conversion element 6 is formed from the carrier 1 and the hardened conversion material 5, wherein the hardened conversion material 5 is applied in direct contact with the carrier 1.
  • the conversion material 5 gives the conversion element 6 the
  • the conversion elements 6 are now separated, for example by sawing or writing and breaking.
  • separating lines 8, along which they are to be separated run within the first mask layer 4, so that side surfaces of the conversion material 5 are covered with material of the first mask layer 4 (FIG. 13).
  • the conversion material 5 of the conversion element 6 according to the exemplary embodiment of FIG. 13 is applied to the carrier 1 and provided laterally over its entire surface with the material of the first mask layer 4.
  • a first structured mask layer 4 is applied to a carrier 1 provided with a sacrificial layer 2
  • the openings 3 of the first mask layer 4 have structural elements 9 of a second one
  • the second mask layer may be formed from a photoresist.
  • Mask layer a metallic seed layer 10 sputtered over the entire surface ( Figure 16) and the second mask layer removed again, for example with a solvent such as acetone.
  • the first mask layer 4 is now applied, which is completely covered with the metallic seed layer 10.
  • side surfaces of the first mask layer 4, which delimit the openings 3, are completely covered with the seed layer 10 (FIG. 17).
  • the seed layer 10 is formed by a galvanic process with another reflective
  • the openings 3 of the galvanically amplified first mask layer 4 are inserted Conversion material 5 introduced and cured.
  • a seed layer 10 is first sputtered, which is then reinforced by a subsequent galvanic process with a reflective layer 11, as described with reference to FIGS. 14 to 20, the same can also be applied to the first mask layer 4 and the second mask layer a thick reflective layer 11 are deposited, for example by sputtering.
  • This variant is not shown further to avoid repetition. It is also a conversion element. 6
  • Conversion element 6 according to the embodiment of Figure 21 comprises a layer of a conversion material 5 with side surfaces which are provided over the entire surface with a reflective layer 11. Within the reflective
  • Layer 11 recesses are formed, which are filled with the material of the first mask layer 4, such as a photoresist ( Figure 21).
  • the recesses with the photoresist extend in this case starting from a main surface of the
  • Conversion material 5 protrudes beyond a main surface of the layer formed by the conversion material 5.
  • a sacrificial layer is first applied to a carrier 1
  • a first mask layer 4 is applied with structural elements having an undercut (FIG. 23). Due to the undercut, the side surfaces of the structural elements each taper continuously towards the carrier 1. The cross-sectional area of
  • Structural elements are continuously reduced starting from a main surface facing away from the carrier 1 to a main surface facing the carrier 1.
  • a metallic seed layer 10 is formed between the structural elements of the first mask layer 4.
  • the metallic seed layer 10 is sputtered on, wherein the first mask layer 4 as
  • Shadow mask serves.
  • the seed layer 10 is reinforced by means of electrodeposition with a further reflective layer 11 (FIG. 26).
  • the openings 3 in the seed layer 10 are completely filled with a conversion material 5 (FIG. 27) and the composite of carrier 1 and
  • FIG. 30 shows a schematic sectional illustration of a conversion element 6, as can be produced, for example, by the method according to FIGS. 22 to 29.
  • the conversion element 6 according to the exemplary embodiment of FIG. 30 comprises a layer of cured
  • Conversion 5 are here covered with a metallic reflective layer 11, which consists of the material of the electrodeposited metallic reflective
  • Amplifier layer is formed.
  • a carrier 1, for example made of glass, having a plurality of recesses 12 is provided (FIG. 31).
  • the recesses 12 are present through
  • the recesses 12 are completely filled with a conversion material 5 (FIG. 32). Then, the composite of carrier 1 and conversion material 5 is applied to a film 7 and isolated, for example by means of sawing in individual conversion elements 6 ( Figure 33). A finished conversion element 6 is now formed from a carrier 1 having a hemispherical recess 12 which is completely filled with a conversion material 5.
  • a prestructured glass carrier 1 is likewise provided, as already described with reference to FIG has been described.
  • a sacrificial layer 2 for example of silicon nitride, is applied over the entire surface ( Figure 35).
  • a conversion material 5 is applied to the sacrificial layer 2 by means of compression molding.
  • the conversion material 5 is applied such that not only the recesses 12 in the carrier 1 completely with the
  • Conversion material 5 protrudes beyond the recesses 12 and forms a continuous layer on the carrier 1, which has a largely uniform thickness above and between the recesses 12 ( Figure 36).
  • the composite of the conversion material 5 and the carrier 1 is then laminated with the main surface facing away from the carrier 1 on a film 7 ( Figure 37).
  • Conversion element 6 has a conversion material 5 with a lens-shaped curvature on a
  • the layered part is arranged.
  • the layer-shaped part of the conversion element 6 protrudes laterally beyond the arched part.
  • the component housing comprises a lead frame 13, which is embedded in a reflector 14 ( Figure 39). In a cavity 15 of the
  • Component housing which is formed by the reflector 14, are a first electrical connection point 16 and a second electrical connection point 17 of the lead frame 13 free.
  • Lead frame 14 will now be a radiation-emitting
  • Semiconductor chip 18 mounted, which emits blue light from a radiation exit surface 19 during operation.
  • Semiconductor chip 18 is connected by means of a bonding wire 20
  • the conversion element 6 in this case comprises a carrier 1 and a conversion material 5.
  • the conversion element 6 is preferably arranged so that the conversion material 5 of the radiation exit surface 19 faces.
  • the conversion material 5 is in direct contact with the radiation exit surface 19.
  • the cavity 15 of the component housing is filled with a reflective potting 21, which laterally surrounds the semiconductor chip 18 and the conversion element 6 (FIG. 42).
  • a radiation exit surface 22 of the conversion element 6 is free of the reflective encapsulation 21.
  • the reflective encapsulation 21 is formed from a silicone into which titanium oxide particles are introduced.
  • FIG. 43 shows by way of example a 3D measurement of height profiles of conversion elements 6, as they are with the here
  • the Conversion elements 6 are very flat.
  • the edges of the conversion elements 6 are molded particularly uniform.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the claims

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Konversionselementen (6) mit den folgenden Schritten angegeben: - Bereitstellen eines Trägers (1), - Aufbringen einer ersten Maskenschicht (4) auf den Träger (1), wobei die erste Maskenschicht (4) mit Durchbrüchen (3) strukturiert ist, die die erste Maskenschicht (4) vollständig durchdringen, - Aufbringen eines Konversionsmaterials (5) zumindest in die Durchbrüche (3), und - Vereinzeln der Konversionselemente (6), so dass eine Vielzahl einzelner Konversionselemente (6) entsteht. Es werden zwei weitere Verfahren sowie ein Konversionselement (6) und ein optoelektronisches Bauelement angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Konversionselementen, Konversionselement und
optoelektronisches Bauelement
Es werden drei Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Konversionselementen, ein Konversionselement und ein
optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 103 571.5, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Verfahren zur Herstellung von Konversionselementen sind beispielsweise in den Druckschriften DE 10 2007 043183 AI, DE 10 2013 103983 AI und US 2012/0273807 AI beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, Verfahren zur
Herstellung einer Vielzahl an Konversionselementen anzugeben, mit denen Konversionselemente erzielt werden können, deren Form besonders gut definiert ist. Weiterhin soll ein
Konversionselement mit besonders definierter Form und ein optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen
Konversionselement angegeben werden.
Diese Aufgaben werden jeweils durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1, des Patentanspruchs 7 und des Patentanspruchs 13 sowie durch ein Konversionselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 und durch ein
optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der
Verfahren, des Konversionselements und des optoelektronischen Bauelements sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Das mit den hier beschriebenen Verfahren hergestellte
Konversionselement ist wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Mit dem Begriff „Wellenlängenkonversion" wird vorliegend insbesondere die Umwandlung von eingestrahlter
elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten
Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines anderen, bevorzugt längerwelligen, Wellenlängenbereichs verstanden. Insbesondere wird bei der Wellenlängenkonversion elektromagnetische Strahlung eines eingestrahlten
Wellenlängenbereiches durch das wellenlängenkonvertierende Element absorbiert, durch elektronische Vorgänge auf atomarer und/oder molekularer Ebene in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereiches umgewandelt und wieder ausgesendet. Insbesondere ist reine Streuung oder reine
Absorption von elektromagnetischer Strahlung vorliegend nicht mit dem Begriff „Wellenlängenkonversion" gemeint.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Konversionselementen wird zunächst ein Träger bereitgestellt. Besonders bevorzugt ist der Träger zumindest transparent für sichtbares Licht. Der Träger weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Saphir, Glas, Borsilikatglas.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Maskenschicht auf den Träger aufgebracht, die mit
Durchbrüchen strukturiert ist. Im Bereich der Durchbrüche ist der Träger frei zugänglich. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist auf den Träger eine Opferschicht aufgebracht. In diesem Fall ist die
Opferschicht durch die Durchbrüche frei zugänglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Konversionsmaterial zumindest in die Durchbrüche eingebracht. Hierbei liegt das Konversionsmaterial in der Regel in einer fließfähigen Form vor. In diesem Fall wird das
Konversionsmaterial zu einem späteren Zeitpunkt des
Verfahrens in der Regel ausgehärtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Konversionselemente vereinzelt, so dass eine Vielzahl einzelner Konversionselemente entsteht. Die
Konversionselemente können hierbei vor der Vereinzelung auf einer Folie fixiert werden, so dass sie nach der Vereinzelung als fertige Konversionselemente auf der Folie vorliegen und einfach weiterverarbeitet werden können, beispielsweise durch einen Pick-and-Place-Prozess .
Das Konversionsmaterial grenzt innerhalb der Durchbrüche bevorzugt jeweils seitlich direkt an die erste Maskenschicht an. Weiterhin schließt das Konversionsmaterial innerhalb der Durchbrüche mit einer Oberfläche der ersten Maskenschicht bevorzugt jeweils bündig ab. Mit anderen Worten füllt das Konversionsmaterial die Durchbrüche bevorzugt vollständig aus .
Die Durchbrüche der ersten Maskenschicht bilden bevorzugt die inversen Formen für das Konversionsmaterial und geben die spätere Form der Konversionselemente oder zumindest des wellenlängenkonvertierenden Elements des Konversionselements vor .
Den hier beschriebenen Herstellungsverfahren für die
Konversionselemente liegt die Idee zugrunde, Strukturen einer Maskenschicht mit dem Konversionsmaterial abzuformen und so ein Konversionselement mit wohldefinierter Form zu erzielen. Insbesondere weist das mit den hier beschriebenen Verfahren erzeugte Konversionselement in der Regel eine sehr glatte Hauptfläche und glatte Seitenflächen etwa im Vergleich zu einem mit Siebdruck erzeugten harzbasierten, etwa
silikonbasierten, Konversionsplättchen auf. Auch eine
Durchbiegung über die gesamte Fläche, wie sie bei gedruckten Konversionselementen beobachtet wird, weisen die mit den hier beschriebenen Verfahren erzeugten Konversionselemente in der Regel nicht auf. Weiterhin können mit den hier beschriebenen Verfahren mit Vorteil vergleichsweise dicke
Konversionselemente und Konversionselemente mit geringer Kantenlänge hergestellt werden.
Die hier beschriebenen Konversionselemente sind bevorzugt harzbasiert, beispielsweise silikonbasiert. Gegenüber
keramischen Konversionselementen weisen harzbasierte
Konversionselemente den Vorteil auf, auf einfache Art und Weise mehrere unterschiedliche Leuchtstoffe enthalten zu können .
Insbesondere, wenn der Träger nicht mehr Teil des späteren Konversionselements ist, ist eine sehr breite Vielfalt an Formen für das spätere Konversionselement möglich. Besonders bevorzugt weist das spätere Konversionselement eine
Aussparung für einen späteren Bonddraht auf. Eine derartige Aussparung für einen Bonddraht ist bevorzugt am Rand des Konversionselements angeordnet. Eine Bonddrahtaussparung kann mit den hier angegebenen Verfahren besonders genau abgeformt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Vereinzelung der Konversionselemente durch Sägen, Stanzen oder Laserschreiben und Brechen, wobei der Träger ebenfalls durchtrennt wird, so dass der Träger jeweils Teil der
späteren Konversionselemente ist. In diesem Fall dient der Träger bevorzugt der mechanischen Stabilisierung des
Konversionselements. Folglich kann mit Vorteil das
Konversionsmaterial derart geformt sein, dass es alleine nicht mechanisch stabil ist. Im Vergleich zu keramischen Konversionselementen sind derartige Konversionselemente kostengünstiger. Die Konversionselemente weisen bei dieser Ausführungsform in der Regel rechteckige Formen auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Maskenschicht ebenfalls durchtrennt, so dass
Seitenflächen des Konversionsmaterials mit einer Schicht der ersten Maskenschicht bedeckt sind. Bei dieser Ausführungsform muss die erste Maskenschicht mit Vorteil nicht entfernt werden. Dies vereinfacht das Verfahren. Weiterhin kann die Maskenschicht absorbierend oder auch reflektierend für einfallendes und/oder konvertiertes Licht ausgebildet sein. Eine derartige Schicht auf den Seitenflächen des fertigen Konversionselements verhindert später die Abgabe von Licht über die Seitenflächen des Konversionselements und verhindert damit ein optisches Übersprechen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen des Konversionsmaterials eine reflektierende Schicht auf die erste Maskenschicht aufgebracht, die die Seitenflächen des Konversionsmaterials nach dem Vereinzeln bedeckt. Besonders bevorzugt bedeckt die reflektierende
Schicht die Seitenflächen des Konversionsmaterials
vollständig. Die reflektierende Schicht auf den Seitenflächen ist bevorzugt reflektierend für einfallendes und/oder
konvertiertes Licht ausgebildet. Die reflektierende Schicht auf den Seitenflächen des fertigen Konversionselements verhindert später ebenfalls die Abgabe von Licht über die Seitenflächen des Konversionselements und verhindert damit ein optisches Übersprechen. Weiterhin kann die reflektierende Schicht auch den Farbeindruck des ausgesandten Lichtes mit dem Betrachtungswinkel homogenisieren.
Die reflektierende Schicht weist bevorzugt eines der
folgenden metallischen Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Silber, Gold, Aluminium, Platin. Weiterhin kann die reflektierende Schicht auch als dielektrischer Spiegel ausgebildet sein, der beispielsweise Schichten aus Silber und Siliziumoxid umfasst.
Die reflektierende Schicht weist bevorzugt eine Dicke
zwischen einschließlich 0,1 Mikrometer und einschließlich 200 Mikrometer auf. Zur Erzeugung einer reflektierenden Schicht auf den
Seitenflächen des Konversionsmaterials kann beispielsweise eine zweite strukturierte Maskenschicht auf den Träger aufgebracht werden. Die zweite Maskenschicht weist bevorzugt Strukturelemente auf oder ist aus Strukturelementen gebildet, die in den Durchbrüchen der ersten Maskenschicht angeordnet sind . Gemäß einer Ausführungsform wird hierzu auf der ersten
Maskenschicht und der zweiten Maskenschicht eine metallische Keimschicht, bevorzugt vollflächig, aufgebracht. Besonders bevorzugt werden hierbei Seitenwände der ersten Maskenschicht mit der metallischen Keimschicht bedeckt. Die Abscheidung kann beispielsweise mittels eines der folgenden Verfahren erfolgen: Sputtern, PVD, Verdampfen.
Die metallische Keimschicht weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Chrom, Titan, Platin, Aluminium,
Kupfer, Silber.
Die Keimschicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen
einschließlich 0,05 Mikrometer und einschließlich 0,2
Mikrometer auf.
Nach dem Abscheiden der metallischen Keimschicht wird die zweite Maskenschicht wieder entfernt, so dass nur die erste Maskenschicht mit der metallischen Keimschicht bedeckt ist. Der Träger oder die Opferschicht liegt im Bereich der
Durchbrüche bevorzugt frei. Dann wird die Keimschicht
abgeformt, so dass auf der ersten Maskenschicht die
reflektierende Schicht entsteht. Die Abformung der
Keimschicht kann beispielsweise mit einem galvanischen
Prozess durchgeführt werden. Der galvanische Prozess kann mit Strom oder stromlos erfolgen.
Auf dem Träger liegt nun die erste Maskenschicht vor, auf der die reflektierende Schicht abgeschieden ist. Die Durchbrüche der ersten Maskenschicht werden dann, wie bereits
beschrieben, mit dem Konversionsmaterial gefüllt und die Konversionselemente fertig gestellt. Alternativ zu dem gerade eben beschriebenen Verfahren zur Erzeugung der reflektierenden Schicht auf den Seitenflächen der Konversionselemente kann die reflektierende Schicht auch ohne die vorherige Aufbringung einer Keimschicht auf der ersten Maskenschicht und der zweiten Maskenschicht
aufgebracht werden. Bevorzugt wird die reflektierende Schicht hierbei vollflächig aufgebracht. Allerdings wird hierbei bevorzugt Sputtern verwendet und kein galvanischer Prozess.
Nach dem Abscheiden der reflektierenden Schicht wird die zweite Maskenschicht wieder entfernt, so dass nur die erste Maskenschicht mit der reflektierenden Schicht bedeckt wird und der Träger in den Bereichen der Durchbrüche frei liegt. Anschließend können die Konversionselemente wiederum
weiterprozessiert werden beginnend mit dem Aufbringen des Konversionsmaterials .
Wird mit einem der beschriebenen Ausführungsformen des
Verfahrens eine reflektierende Schicht auf die Seitenflächen des Konversionsmaterials aufgebracht, so ist es auch möglich, dass bei dem Vereinzeln der Konversionselemente wiederum die erste Maskenschicht ebenfalls durchtrennt wird, so dass die reflektierende Schicht mit einer Schicht der ersten
Maskenschicht bedeckt ist.
Gemäß einem weiteren Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Konversionselementen wird eine erste Maskenschicht
bereitgestellt, deren Strukturelemente einen Unterschnitt aufweisen. Derartige Strukturelemente können beispielsweise mit einem zweischichtigen System aus unterschiedlichen
Fotolackschichten erzielt werden. Zwischen den Strukturelementen wird eine metallische
Keimschicht aufgebracht und die erste Maskenschicht wieder entfernt, so dass die Keimschicht nur zwischen den
Strukturelementen ausgebildet ist. Die Strukturelemente mit dem Unterschnitt dienen hierbei als Schattenmasken für die
Keimschicht. Schließlich wird eine reflektierende Schicht auf die Strukturelemente der Keimschicht aufgebracht, die dazu vorgesehen ist, die Seitenflächen des Konversionsmaterials der fertigen Konversionselemente zu bedecken.
Bei diesem Verfahren bildet die Keimschicht mit der
reflektierenden Schicht die Formen aus, die durch das
Konversionsmaterial abgeformt werden soll, wobei die
Keimschicht und die reflektierende Schicht später als
Beschichtung der Seitenflächen des Konversionsmaterials zumindest teilweise Bestandteil der Konversionselemente sind. Besonders bevorzugt weist die Keimschicht zusammen mit der reflektierenden Schicht eine Höhe auf, die größer ist als die spätere Dicke der Konversionselemente. Beispielsweise ist die Höhe der Keimschicht zusammen mit der reflektierenden Schicht mindestens 50 Mikrometer.
Die erste Maskenschicht und die zweite Maskenschicht können aus einem Fotolack gebildet sein. Bevorzugt ist hierbei ein Fotolack verwendet, aus dem Strukturen mit einem
vergleichsweise hohen Aspektverhältnis erzeugt werden können. Mit diesen Fotolacken können insbesondere Konversionselemente großer Dicke erzielt werden. Bevorzugt lässt sich hierbei der Fotolack der zweiten
Maskenschicht im Vergleich zu dem Fotolack der ersten
Maskenschicht leicht chemisch lösen. Beispielsweise kann ein Trockenresist für die zweite Maskenschicht verwendet werden, der tiefgezogen wird, um die Topographie der ersten Maskenschicht besser abzubilden. Nach dem Belichten und dem Entwickeln des Fotolackes der zweiten Maskenschicht verbleibt dieser dann bevorzugt nur noch dort, wo sich keine erste Maskenschicht befindet.
Bei den hier beschriebenen Verfahren kann das
Konversionsmaterial beispielsweise mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht werden: Rakeln, Sprühbeschichten,
Dispensieren, Drucken, Pressformen. Als Druckverfahren ist beispielsweise Siebdruck oder Schablonendruck geeignet.
Wird das Konversionsmaterial pressgeformt, so sind bevorzugt Kanäle in dem direkt angrenzenden Material, also dem Träger, der Opferschicht oder der Maskenschicht, vorgesehen, die von den Formen für die Konversionselemente weg verlaufen. Diese Kanäle dienen dazu, Luft aus den Formen beim Formvorgang abzuleiten . Das Konversionsmaterial umfasst bevorzugt ein Harz, etwa Silikon, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind.
Derartige Konversionselemente werden auch „harzbasiert" genannt. Die Leuchtstoffpartikel verleihen dem
Konversionsmaterial und damit dem Konversionselement die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften. Das Harz liegt in der Regel zunächst in flüssiger Form vor und wird nach dem Aufbringen ausgehärtet.
Bei dem Harz kann es sich beispielsweise um ein Epoxid oder ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien handeln.
Für die Leuchtstoffpartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte
Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone, Quantum dots.
Bei den hier beschriebenen Verfahren können die
Konversionselemente mit der von dem Träger abgewandten
Hauptfläche auf eine Folie aufgebracht und der Träger wieder entfernt werden, so dass die Vielzahl an Konversionselementen auf der Folie vorliegen. Der Träger kann beispielsweise mittels eines Laser-Lift-Off-Prozesses entfernt werden.
Bei den hier beschriebenen Verfahren kann zwischen dem Träger und der ersten Maskenschicht eine Opferschicht angeordnet werden. Die Opferschicht ist dazu vorgesehen, den Träger durch Entfernen der Opferschicht von den Konversionselementen zu entfernen. Das Entfernen der Opferschicht kann
beispielsweise mittels eines nasschemischen Prozesses oder eines Laser-Lift-Off-Prozesses erfolgen.
Die Opferschicht kann beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden
Materialien gebildet sein: Molybdän, Siliziumnitrid,
Siliziumoxid.
Die Opferschicht kann beispielsweise mittels einem der folgenden Verfahren abgeschieden werden: Verdampfen, PVD, Sputtern . Die Opferschicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen
einschließlich 10 Nanometer und einschließlich 200 Nanometer auf .
Gemäß einer Ausführungsform der Verfahren sind in dem Träger Strukturen aufgebracht, die dazu vorgesehen sind, in dem später aufgebrachten Konversionsmaterial abgeformt zu werden. Beispielsweise können die Strukturen Linsen, Mikrolinsen oder Fresnelstrukturen sein. Derartige Strukturen können, falls der Träger von dem Konversionsmaterial wieder entfernt wird, in einer Strahlungsaustrittsfläche des Konversionselements abgebildet werden. Hierbei sind in der Regel nur
vergleichsweise grobe Strukturen möglich, beispielsweise Linsen. Falls der Träger in den fertigen Konversionselementen verbleibt, ist es auch möglich, feine Strukturen, wie
beispielsweise Mikrolinsen oder Fresnelstrukturen von dem Träger in das Konversionsmaterial abzuformen. Ist der Träger aus Glas, so können die Strukturen beispielsweise in das Glas geätzt werden. Die Strukturen dienen dazu, die
Strahlungsauskopplung auf gewünschte Art und Weise zu
beeinflussen. So können die Strukturen dazu geeignet sein, die Farbe des ausgesandten Lichtes in Abhängigkeit des
Betrachtungswinkels zu homogenisieren oder eine gerichtete Abstrahlung zu erzielen.
Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Konversionselementen wird wiederum ein Träger
bereitgestellt. Der Träger weist eine Vielzahl an
Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen sind bevorzugt alle gleichartig ausgebildet. Beispielsweise sind die Ausnehmungen linsenförmig ausgestaltet. Ist der Träger aus Glas gebildet, so können durch isotropes Ätzen, beispielsweise mit Flusssäure, halbkugelförmige Ausnehmungen in dem Träger gebildet werden. Mittels anisotroper Trockenätzprozesse können beispielsweise quaderförmige Ausnehmungen gebildet werden .
In die Ausnehmungen wird dann ein Konversionsmaterial
eingebracht. Bevorzugt füllt das Konversionsmaterial die Ausnehmungen jeweils vollständig aus. Beispielsweise füllt das Konversionsmaterial die Ausnehmungen derart aus, dass das Konversionsmaterial eine plane Oberfläche mit dem Träger ausbildet. Bei dem Einbringen des Konversionsmaterials in die Ausnehmungen kann ebenfalls eine Maske verwendet werden, die bevorzugt verhindert, dass zwischen den Ausnehmungen
Konversionsmaterial auf dem Träger aufgebracht wird.
Schließlich werden die Konversionselemente vereinzelt, beispielsweise mittels Ritzen und/oder Brechen. Ein
Konversionselement umfasst dann einen Teil des Trägers mit zumindest einer Ausnehmung, die mit dem Konversionsmaterial ausgefüllt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei dem
Vereinzeln der Konversionseiemente der Träger ebenfalls durchtrennt, so dass der Träger jeweils Teil des fertigen Konversionselements ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Opferschicht auf den Träger aufgebracht, so dass zumindest die Ausnehmungen mit der Opferschicht versehen sind. Auf die Opferschicht wird dann das Konversionsmaterial aufgebracht. Schließlich wird der Verbund aus Konversionsmaterial und Träger auf einer Folie fixiert. Bevorzugt erfolgt die
Fixierung der Folie derart, dass die Ausnehmungen mit dem Konversionsmaterial zu der Folie weisen. Bei der Folie kann es sich beispielsweise um eine Thermorelease-Folie oder eine UV-Release-Folie handeln. Schließlich wird der Träger entfernt. Bevorzugt wird der Träger entfernt, indem die
Opferschicht entfernt wird.
Die mit den vorliegenden Verfahren erzielten
Konversionselemente weisen bevorzugt eine Dicke von
mindestens 50 Mikrometer auf. Die Dicke der
Konversionselemente weicht bevorzugt lediglich um höchstens 10 % von einem Mittelwert über eine seiner Hauptfläche ab.
Gegenüber Sieb- oder Schablonendruck ohne Maskenschicht können mit den hier beschriebenen Verfahren
Konversionselemente hoher Dicke mit genauer
Oberflächenbeschaffenheit erzeugt werden. Konversionselemente mit hoher Dicke eignen sich insbesondere dazu, seitlich mit einem reflektierenden Verguss verkapselt zu werden, wie es für die Herstellung von Punktlichtquellen vorteilhaft ist.
Das mit den hier beschriebenen Verfahren erzeugte
Konversionselement ist insbesondere dazu geeignet, in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt zu werden.
Beispielsweise ist das Konversionselement Teil einer
Leuchtdiode.
Das optoelektronische Bauelement umfasst bevorzugt zumindest einen Strahlungsemittierenden Hableiterchip, der
elektromagnetische Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs aussendet. Beispielsweise sendet der
Halbleiterchip blaues Licht aus. Das Konversionselement ist innerhalb des optoelektronischen Bauelements derart angeordnet, dass Strahlung des Halbleiterchips durch das Konversionselement hindurch läuft.
Das Konversionselement ist dazu geeignet, zumindest einen Teil der Strahlung des Halbleiterchips in Strahlung zumindest eines anderen Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
Beispielsweise wandelt das Konversionselement einen Teil der blauen Strahlung des Halbleiterchips in gelbes Licht um, derart, dass das Halbleiterbauelement mischfarbiges weißes Licht aus unkonvertierter blauer Strahlung und konvertierter gelber Strahlung aussendet.
Bevorzugt ist das Konversionselement dem Halbleiterchip in dessen Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet. Das
Konversionselement ist besonders bevorzugt auf einer
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips angeordnet.
Das vorliegende Konversionselement ist aufgrund seiner besonders gut definierten Form insbesondere dazu geeignet, in einem elektronischen Bauelement verwendet zu werden, das als Punktlichtquelle dienen soll. Ein derartiges
optoelektronisches Bauelement weist bevorzugt ein weißes, diffus reflektierendes Vergussmaterial auf, das zumindest Seitenflächen des Halbleiterchips verkapselt.
Merkmale und Ausführungsformen , die vorliegend nur in
Verbindung mit einem Verfahren, dem Konversionselement oder dem Bauelement beschrieben sind, können ebenfalls bei den anderen Verfahren, dem Konversionselement oder dem Bauelement ausgeführt sein. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 8 wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Konversionselements näher erläutert .
Die schematische Draufsicht der Figur 9 zeigt
Konversionselemente gemäß verschiedener
Ausführungsbeispiele .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 10 und 12 wird jeweils ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Konversionselements erläutert.
Die schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 11 und 13 zeigen ein Konversionselement gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 14 bis 20 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines
Konversionselements näher erläutert.
Die schematische Schnittdarstellung der Figur 21 zeigt ein
Konversionselement gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 22 bis 29 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines
Konversionselements näher erläutert.
Die schematische Schnittdarstellung der Figur 30 zeigt ein
Konversionselement gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 31 bis 33 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines
Konversionselements näher erläutert.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 34 bis 38 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines
Konversionselements näher erläutert.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 39 bis 41 wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements näher erläutert.
Figur 42 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Figur 43 zeigt exemplarisch eine 3D-Messung des Höhenprofils einer Mehrzahl an Konversionselementen. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende 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, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 8 wird in einem ersten Schritt ein Träger 1
bereitgestellt (Figur 1) . Auf den Träger 1 wird vollflächig eine Opferschicht 2 aufgebracht (Figur 2), auf der wiederum vollflächig eine Fotolackschicht abgeschieden wird (Figur 3) .
Dann wird die Fotolackschicht durch Belichtung und Entwickeln so strukturiert, dass Durchbrüche 3 in der Fotolackschicht entstehen (Figur 4) . Die Durchbrüche 3 durchdringen
vorliegend die Fotolackschicht vollständig, sodass die
Opferschicht 2 im Bereich der Durchbrüche 3 von außen frei zugänglich ist. Die Fotolackschicht dient bei dem Verfahren gemäß der Figuren 1 bis 8 als erste Maskenschicht 4.
In einem nächsten Schritt werden die Durchbrüche 3 in der ersten Maskenschicht 4 vollständig mit einem
Konversionsmaterial 5 ausgefüllt (Figur 5) . Das
Konversionsmaterial 5 ist hierbei aus einem Silikon gebildet, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Die
Leuchtstoffpartikel verleihen dem fertigen Konversionselement die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
Das Silikon wird dann ausgehärtet und die erste Maskenschicht 4 wieder entfernt (Figur 6) . Die Konversionselemente 6 werden nur mit ihrer freiliegenden Hauptfläche auf eine Folie 7 aufgebracht (Figur 7) und der Träger 1 wieder entfernt. Vorliegend wird der Träger 1 durch Entfernen der Opferschicht 2 entfernt. Es liegen nun einzelne Konversionselemente 6 auf der Folie vor (Figur 8) . Die fertigen Konversionselemente 6 können beispielsweise mittels Pick-and-Place von der Folie 7 abgenommen und weiter
verarbeitet werden.
Die Draufsicht von Figur 9 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Folie 7 mit mehreren unterschiedlichen
Konversionselementen 6 gemäß verschiedener Ausführungsformen. Die Konversionselemente 6 weisen hierbei exemplarisch
verschiedene geometrische Formen auf. Die Darstellung soll hierbei demonstrieren, dass mit dem vorgestellten Verfahren unterschiedliche geometrische Formen möglich sind. In der Regel werden die Konversionselemente 6, die nach der
Durchführung des Verfahrens auf einer Folie 7 vorliegen, in der Realität die gleiche geometrische Form aufweisen.
Die geometrische Form der Konversionselemente 6 wird hierbei durch die geometrische Form der Durchbrüche 3 bestimmt, die in die erste Maskenschicht 4 eingebracht werden.
Beispielsweise können die Konversionselemente 6 eine
rechteckige Form, eine runde oder auch eine dreieckige Form aufweisen .
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 werden zunächst die Schritte durchgeführt, wie sie bereits anhand der Figuren 1 bis 6 bereits beschrieben wurden, wobei jedoch auf die Aufbringung der Opferschicht 2 auf den Träger 1 verzichtet wird. Nach dem Durchführen dieser Schritte liegen auf dem Träger 1 einzelne ausgehärtete Bereiche mit Konversionsmaterial 6 vor. Dieser Verbund wird dann mit der Hauptfläche des Trägers 1, die von dem Konversionsmaterial 5 abgewandt ist, auf eine Folie 7 aufgebracht (Figur 10) . Die Konversionselemente 6 werden nun vereinzelt, beispielsweise durch Sägen. Bei diesem Verfahren bleibt im Unterschied zu dem Verfahren gemäß der Figuren 1 bis 9 der Träger 1
Bestandteil der fertigen Konversionselemente 6. Ein Konversionselement 6, wie es mit dem Verfahren gemäß Figur 10 erzeugt werden kann, ist schematisch in Figur 11 dargestellt. Das Konversionselement 6 ist aus dem Träger 1 und dem ausgehärteten Konversionsmaterial 5 gebildet, wobei das ausgehärtete Konversionsmaterial 5 in direktem Kontakt auf den Träger 1 aufgebracht ist. Das Konversionsmaterial 5 verleiht dem Konversionselement 6 die
wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften .
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 12 werden ebenfalls zunächst die Verfahrensschritte
durchgeführt, wie sie bereits anhand der Figuren 1 bis 6 bereits beschrieben wurden, wobei wiederum auf die
Aufbringung der Opferschicht 2 verzichtet wird (Figur 12) . In einem nächsten Schritt werden nun die Konversionselemente 6 vereinzelt, beispielsweise durch Sägen oder Schreiben und Brechen. Hierbei verlaufen Trennlinien 8, entlang derer getrennt werden soll, innerhalb der ersten Maskenschicht 4, sodass Seitenflächen des Konversionsmaterials 5 mit Material der ersten Maskenschicht 4 bedeckt sind (Figur 13) .
Ein Konversionselement 6, wie es mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 12 hergestellt werden kann, ist schematisch in Figur 13 dargestellt. Das Konversionsmaterial 5 des Konversionselements 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 13 ist auf dem Träger 1 aufgebracht und seitlich vollflächig mit dem Material der ersten Maskenschicht 4 versehen . Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 14 bis 20 wird eine erste strukturierte Maskenschicht 4 auf einen mit einer Opferschicht 2 versehenen Träger 1
aufgebracht, wie es bereits anhand der Figuren 1 bis 4 im Detail beschrieben wurde (Figur 14) .
In einem nächsten Schritt werden in die Durchbrüche 3 der ersten Maskenschicht 4 Strukturelemente 9 einer zweiten
Maskenschicht aufgebracht (Figur 15) . In jedem Durchbruch 3 ist hierbei ein Strukturelement 9 der zweiten Maskenschicht angeordnet. Die zweite Maskenschicht kann, wie die erste Maskenschicht, aus einem Fotolack gebildet sein.
Dann wird auf die erste Maskenschicht 4 und die zweite
Maskenschicht eine metallische Keimschicht 10 vollflächig aufgesputtert (Figur 16) und die zweite Maskenschicht wieder entfernt, beispielsweise mit einem Lösungsmittel, wie Aceton.
Auf der Opferschicht 2 ist nun die erste Maskenschicht 4 aufgebracht, die vollständig mit der metallischen Keimschicht 10 bedeckt ist. Insbesondere sind Seitenflächen der ersten Maskenschicht 4, die die Durchbrüche 3 begrenzen, mit der Keimschicht 10 vollständig bedeckt (Figur 17). In einem nächsten Schritt wird die Keimschicht 10 durch einen galvanischen Prozess mit einer weiteren reflektierenden
Schicht überformt 11 (Figur 18) . Die mit der galvanisch abgeschiedenen reflektierenden Schicht 11 verstärkte erste Maskenschicht 4 ist nun höher als das später aufgebrachte Konversionsmaterial 5.
In einem nächsten Schritt wird in die Durchbrüche 3 der galvanisch verstärkten ersten Maskenschicht 4 ein Konversionsmaterial 5 eingebracht und ausgehärtet. Der
Verbund mit dem Träger 1 und dem Konversionsmaterial 5 wird auf einer Folie 7 aufgebracht, der Träger 1 durch Entfernen der Opferschicht 2 entfernt, die Konversionselemente 6 auf eine weitere Folie 7 aufgebracht und vereinzelt (Figur 20) . Die Konversionselemente 6 werden derart vereinzelt, dass die Seitenflächen des Konversionsmaterials 5 mit Material der galvanisch abgeschiedenen reflektierenden Schicht 11 versehen sind .
Alternativ zu dem Verfahren, bei dem zuerst eine Keimschicht 10 aufgesputtert wird, die dann durch einen nachfolgenden galvanischen Prozess mit einer reflektierenden Schicht 11 verstärkt wird, wie anhand der Figuren 14 bis 20 beschrieben, kann auch gleich auf der ersten Maskenschicht 4 und der zweiten Maskenschicht eine dicke reflektierende Schicht 11 abgeschieden werden, beispielsweise durch Sputtern. Diese Variante ist nicht weiter dargestellt, um Wiederholungen zu vermeiden. Es wird hier auch ein Konversionselement 6
erzeugt, wie anhand von Figur 21 beschrieben.
Ein Konversionselement 6, wie es mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 14 bis 20 hergestellt werden kann, ist schematisch in Figur 21 dargestellt. Das
Konversionselement 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 21 umfasst eine Schicht eines Konversionsmaterials 5 mit Seitenflächen, die vollflächig mit einer reflektierenden Schicht 11 versehen sind. Innerhalb der reflektierenden
Schicht 11 sind Ausnehmungen gebildet, die mit dem Material der ersten Maskenschicht 4, wie einem Fotolack, gefüllt sind (Figur 21) . Die Ausnehmungen mit dem Fotolack erstrecken sich hierbei ausgehend von einer Hauptfläche des
Konversionselementes 6 entlang dessen Seitenflächen. Die reflektierende Schicht 11 auf den Seitenflächen des
Konversionsmaterials 5 ragt hierbei über eine Hauptfläche der durch das Konversionsmaterial 5 gebildeten Schicht hinaus. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 22 bis 29 wird zunächst auf einen Träger 1 eine Opferschicht
2 aufgebracht (Figur 22) . Dann wird eine erste Maskenschicht 4 mit Strukturelementen aufgebracht, die einen Unterschnitt aufweisen (Figur 23) . Aufgrund des Unterschnitts verjüngen sich die Seitenflächen der Strukturelemente jeweils zu dem Träger 1 hin kontinuierlich. Die Querschnittsfläche der
Strukturelemente verringert sich ausgehend von einer dem Träger 1 abgewandten Hauptfläche zu einer dem Träger 1 zugewandten Hauptfläche kontinuierlich.
In einem nächsten Schritt wird eine metallische Keimschicht 10 zwischen den Strukturelementen der ersten Maskenschicht 4 ausgebildet. Beispielsweise wird die metallische Keimschicht 10 aufgesputtert , wobei die erste Maskenschicht 4 als
Schattenmaske dient.
Dann wird die erste Maskenschicht 4 wieder entfernt. Die Keimschicht 10 bildet nun eine Struktur aus, die Durchbrüche
3 aufweist, die die spätere Form der Konversionselemente 6 festlegen (Figur 25) . Die Keimschicht 10 wird mittels galvanischer Abscheidung mit einer weiteren reflektierenden Schicht 11 verstärkt (Figur 26) .
In einem nächsten Schritt werden die Durchbrüche 3 in der Keimschicht 10 mit einem Konversionsmaterial 5 vollständig ausgefüllt (Figur 27) und der Verbund aus Träger 1 und
Konversionsmaterial 5 auf eine Folie 7 aufgebracht (Figur 28) . Schließlich wird der Träger 1 entfernt, in dem die
Opferschicht 2 entfernt wird (Figur 29) .
Figur 30 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Konversionselementes 6, wie es beispielsweise durch das Verfahren gemäß den Figuren 22 bis 29 hergestellt werden kann. Das Konversionselement 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 30 umfasst eine Schicht ausgehärteten
Konversionsmaterials 5. Die Seitenflächen des
Konversionsmaterials 5 sind hierbei mit einer metallischen reflektierenden Schicht 11 bedeckt, die aus dem Material der galvanisch abgeschiedenen metallischen reflektierenden
Verstärkerschicht gebildet ist. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 31 bis 33 wird zunächst ein Träger 1, beispielsweise aus Glas, mit einer Vielzahl an Ausnehmungen 12 bereitgestellt (Figur 31) . Die Ausnehmungen 12 sind vorliegend durch
isotropes nasschemisches Ätzen halbkugelförmig in dem Träger 1 ausgebildet.
In einem nächsten Schritt werden die Ausnehmungen 12 mit einem Konversionsmaterial 5 vollständig gefüllt (Figur 32). Dann wird der Verbund aus Träger 1 und Konversionsmaterial 5 auf eine Folie 7 aufgebracht und beispielsweise mittels Sägen in einzelne Konversionselemente 6 vereinzelt (Figur 33) . Ein fertiges Konversionselement 6 ist nun aus einem Träger 1 gebildet, der eine halbkugelförmige Ausnehmung 12 aufweist, die vollständig mit einem Konversionsmaterial 5 gefüllt ist.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 34 bis 38 wird ebenfalls ein vorstrukturierter Glasträger 1 bereitgestellt, wie er anhand der Figur 31 bereits beschrieben wurde. Auf die Hauptfläche des Trägers 1, die die Ausnehmungen 12 aufweist, wird dann eine Opferschicht 2, beispielsweise aus Siliziumnitrid, vollflächig aufgebracht (Figur 35) .
In einem nächsten Schritt wird ein Konversionsmaterial 5 mittels Formpressen auf die Opferschicht 2 aufgebracht. Das Konversionsmaterial 5 wird derart aufgebracht, dass nicht nur die Ausnehmungen 12 in dem Träger 1 vollständig mit dem
Konversionsmaterial 5 gefüllt sind, sondern das
Konversionsmaterial 5 über die Ausnehmungen 12 hinausragt und eine durchgehende Schicht auf dem Träger 1 ausbildet, die über und zwischen den Ausnehmungen 12 eine weitestgehend einheitliche Dicke aufweist (Figur 36) .
Der Verbund aus dem Konversionsmaterial 5 und dem Träger 1 wird nun mit der von dem Träger 1 abgewandten Hauptfläche auf eine Folie 7 laminiert (Figur 37) . Mittels eines
Laserliftoff-Verfahrens wird der Träger 1 entfernt, in dem die Opferschicht 2 entfernt wird (Figur 38) . Die
Konversionselemente 6 werden vereinzelt. Jedes
Konversionselement 6 weist ein Konversionsmaterial 5 mit einer linsenförmigen Wölbung auf, die auf einem
schichtförmigen Teil angeordnet ist. Der schichtförmige Teil des Konversionselements 6 ragt jeweils seitlich über den gewölbten Teil hinaus.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß der Figuren 39 bis 42 wird zunächst ein Bauelementgehäuse bereitgestellt. Das Bauelementgehäuse umfasst einen Leiterrahmen 13, der in einen Reflektor 14 eingebettet ist (Figur 39) . In einer Kavität 15 des
Bauelementgehäuses, die durch den Reflektor 14 gebildet ist, liegen eine erste elektrische Anschlussstelle 16 und eine zweite elektrische Anschlussstelle 17 des Leiterrahmens 13 frei . Auf die erste elektrische Anschlussstelle 16 des
Leiterrahmens 14 wird nun ein strahlungsemittierender
Halbleiterchip 18 montiert, der im Betrieb blaues Licht von einer Strahlungsaustrittsfläche 19 aussendet. Der
Halbleiterchip 18 wird mittels eines Bonddrahtes 20
elektrisch leitend mit der zweiten Anschlussstelle 17 des Leiterrahmens 13 verbunden (Figur 40) .
Auf die Strahlungsaustrittsfläche 19 des Halbleiterchips 18 wird ein Konversionselement 6 aufgesetzt, wie es
beispielsweise anhand von Figur 11 bereits beschrieben wurde. Das Konversionselement 6 umfasst hierbei einen Träger 1 und ein Konversionsmaterial 5. Das Konversionselement 6 wird bevorzugt so angeordnet, dass das Konversionsmaterial 5 der Strahlungsaustrittsfläche 19 zugewandt ist. Besonders
bevorzugt steht das Konversionsmaterial 5 in direktem Kontakt mit der Strahlungsaustrittsfläche 19.
Nun wird die Kavität 15 des Bauelementgehäuses mit einem reflektierenden Verguss 21 gefüllt, der den Halbleiterchip 18 und das Konversionselement 6 seitlich umhüllt (Figur 42) .
Eine Strahlungsaustrittsfläche 22 des Konversionselementes 6 ist hierbei frei von dem reflektierenden Verguss 21. Der reflektierende Verguss 21 ist vorliegend aus einem Silikon gebildet, in das Titanoxidpartikel eingebracht sind.
Figur 43 zeigt exemplarisch eine 3D-Messung von Höhenprofilen von Konversionselementen 6, wie sie mit den hier
beschriebenen Verfahren erzeugt werden können. Die Konversionselemente 6 sind sehr eben ausgebildet. Auch die Kanten der Konversionselemente 6 sind besonders gleichmäßig abgeformt . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Konversionselementen (6) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Trägers (1),
- Aufbringen einer ersten Maskenschicht (4) auf den Träger (1), wobei die erste Maskenschicht (4) mit Durchbrüchen (3) strukturiert ist, die die erste Maskenschicht (4) vollständig durchdringen,
- Aufbringen eines Konversionsmaterials (5) zumindest in die Durchbrüche (3) , und
- Vereinzeln der Konversionselemente (6), so dass eine
Vielzahl einzelner Konversionselemente (6) entsteht,
bei dem vor dem Aufbringen des Konversionsmaterials (5) eine reflektierende Schicht (11) auf die erste Maskenschicht (4) aufgebracht wird, die Seitenflächen des Konversionsmaterials (5) nach dem Vereinzeln bedeckt.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Vereinzelung der Konversionselemente (6) durch
Sägen oder Brechen erfolgt, wobei der Träger (1) ebenfalls durchtrennt wird, so dass der Träger (1) jeweils Teil der späteren Konversionselemente (6) ist.
3. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die erste Maskenschicht (4) ebenfalls durchtrennt wird, so dass die Seitenflächen des Konversionsmaterials (5) mit einer Schicht der ersten Maskenschicht (4) bedeckt sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- eine zweite strukturierte Maskenschicht auf den Träger (1) aufgebracht wird, deren Strukturelemente (9) in den Durchbrüchen (3) der ersten Maskenschicht (4) angeordnet sind,
- eine metallische Keimschicht (10) vollflächig auf der ersten Maskenschicht (4) und der zweiten Maskenschicht aufgebracht wird,
- die zweite Maskenschicht wieder entfernt wird, so dass nur die erste Maskenschicht (4) mit der metallischen Keimschicht
(10) bedeckt ist und der Träger (1) oder die Opferschicht (2) im Bereich der Durchbrüche (3) frei liegt, und
- die Keimschicht (10) galvanisch abgeformt wird, so dass auf der ersten Maskenschicht (4) die reflektierende Schicht (11) entsteht .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- eine zweite strukturierte Maskenschicht auf den Träger (1) aufgebracht wird, deren Strukturelemente (9) in den
Durchbrüchen (3) angeordnet sind,
- die reflektierende Schicht (11) vollflächig über der ersten Maskenschicht (4) und der zweiten Maskenschicht aufgebracht wird, und
- die zweite Maskenschicht wieder entfernt wird, so dass nur die erste Maskenschicht (4) mit der reflektierenden Schicht
(11) bedeckt wird und der Träger (1) oder die Opferschicht (2) in den Bereichen der Durchbrüche (3) frei liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei dem Vereinzeln der Konversionselemente (6) die erste Maskenschicht (4) ebenfalls durchtrennt wird, so dass die reflektierende Schicht (11) mit einer Schicht der ersten Maskenschicht (4) bedeckt ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Konversionselemente (6),
bei dem
- eine erste Maskenschicht (4) bereitgestellt wird, deren Strukturelemente einen Unterschnitt aufweisen,
- auf freiliegende Bereiche zwischen den Strukturelementen der ersten Maskenschicht (4) eine metallische Keimschicht (10) aufgebracht wird,
- die erste Maskenschicht (4) wieder entfernt wird, und
- eine reflektierende Schicht (11) auf die Strukturelemente der Keimschicht (10) aufgebracht wird, die dazu vorgesehen ist, die Seitenflächen des Konversionsmaterials (5) der fertigen Konversionselemente (6) zu bedecken.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die erste und/oder die zweite Maskenschicht (4) eine Fotolackschicht ist.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem das Konversionsmaterial (5) mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht wird: Rakeln, Sprühbeschichten,
Dispensieren, Drucken, Pressformen.
10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem das Konversionsmaterial (5) ein Harz mit
LeuchtstoffPartikeln aufweist.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Konversionselemente (6) mit der von dem Träger (1) abgewandten Hauptfläche auf eine Folie (7) aufgebracht und der Träger (1) wieder entfernt wird, so dass die Vielzahl an Konversionselementen (6) auf der Folie (7) vorliegen.
12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem zwischen dem Träger (1) und der ersten Maskenschicht (4) eine Opferschicht (2) angeordnet wird und der Träger (1) durch Entfernen der Opferschicht (2) von den
Konversionselementen (6) entfernt wird.
13. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Konversionselementen (6), mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Trägers (1), der mit einer Vielzahl an Ausnehmungen (12) strukturiert ist, wobei die Ausnehmungen
(12) die Form einer Linse aufweisen,
- Einbringen eines Konversionsmaterials (5) in die
Ausnehmungen (12) des Trägers (1), und
- Vereinzeln der Konversionselemente (6).
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem bei dem Vereinzeln der Konversionselemente (6) der Träger (1) ebenfalls durchtrennt wird, so dass der Träger (1) jeweils Teil des fertigen Konversionselements (6) ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
bei dem
- eine Opferschicht (2) auf den Träger (1) aufgebracht wird, so dass zumindest die Ausnehmung (12) mit der Opferschicht (2) versehen sind,
- Aufbringen des Verbundes auf ein Folie (7), und
- Entfernen des Trägers (1) .
16. Konversionselement ( 6), das mit einem der obigen
Verfahren hergestellt wurde.
17. Optoelektronisches Bauelement mit einem
Konversionselement (6) nach dem vorherigen Anspruch.
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