WO2017055401A1 - Component comprising a light emitting semiconductor chip - Google Patents

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WO2017055401A1
WO2017055401A1 PCT/EP2016/073189 EP2016073189W WO2017055401A1 WO 2017055401 A1 WO2017055401 A1 WO 2017055401A1 EP 2016073189 W EP2016073189 W EP 2016073189W WO 2017055401 A1 WO2017055401 A1 WO 2017055401A1
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WO
WIPO (PCT)
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cover
semiconductor chip
component according
layer
light
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/073189
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gunnar Petersen
Konrad Wagner
Peter Brick
Daniel Wiener
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Publication of WO2017055401A1 publication Critical patent/WO2017055401A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements

Definitions

  • the invention relates to a device with a light emit ⁇ animal semiconductor chip according to claim. 1
  • the object of the invention is to provide a device with improved luminance.
  • the object of the invention is achieved by the device according to Pa ⁇ tent pipe 1. Further embodiments are given in the dependent claims.
  • the proposed device has the advantage that the luminance is increased in a radiation region of the component.
  • the increased luminance is achieved in that the cover has a structured surface on a radiation side. Due to the structured surface, more light can be coupled out and / or improved radiation in the desired direction can be achieved.
  • the structured surface is in the form of planar surfaces, which are arranged in an angular range between 40 ° and 80 ° relative to a surface normal of the Ab- beam side.
  • an improved beam steering is achieved in the desired emission range.
  • An increase of the luminance is achieved by an improved radiating when the planar surfaces are arranged with respect to an angular range between 50 ° and 75 ° to the surface of the emission side Norma ⁇ le.
  • the structured surface of a roughened surface was prepared for example with ⁇ means of grinding and / or by means of particle beams.
  • the roughened surface may have an average roughness in the range of 0.1 ym to 10 ym.
  • the average roughness can be in the range of 0.1 to 1 ⁇ m, in particular in the range of 0.4 ⁇ m.
  • An increase in the luminance is achieved by better off ⁇ coupling when at least 30% of the emission side have a structured surface.
  • the flat surfaces can be statistically distributed on the emission side.
  • the planar surfaces are designed to be planar at least in one direction, wherein the surfaces are designed to be plane in particular in two directions or, in particular, are designed to be rotationally symmetrical with respect to an axis.
  • the structured surfaces may be in the form of conical surfaces, in the form of pyramidal surfaces or in the form of prismatic surfaces.
  • the structured surfaces can be evenly distributed on the emission side. Also in this manner a raised stabili ⁇ hung luminance is achieved in the emission direction.
  • the cover is arranged at a distance from the semiconductor chip.
  • an air gap between the semiconductor chip and the cover may be provided.
  • a material layer, in particular an adhesive layer may be provided between the cover and the semiconductor chip.
  • the cover has at least a first and a second layer, wherein the first layer has the emission side, and wherein the first
  • the first layer may for example be formed in the form of a thin film, wherein the second layer may be formed in the form of a glass plate.
  • the first layer is formed from a substrate.
  • the cover that is to say the first and / or the second layer, may at least partially comprise glass, sapphire, plastic, silicone, epoxy material or semiconductor material.
  • the semiconductor chip and / or the cover are laterally surrounded by a frame, wherein the frame is at least partially light-reflecting and / or light-scattering.
  • the frame may include a material that reflects white light. In this way, a further increase in light ⁇ density is achieved as a side emitting light ER is more difficult.
  • the structured surface of the Ab ⁇ cover is provided with a cover layer, wherein the Bre ⁇ deviation index of the material of the structured surface is not equal to the refractive index of the cover layer.
  • the refractive index of the material of the structured surface is greater than the refractive index of the covering layer.
  • FIG. 2 shows a schematic view from above of a component with a roughened surface
  • FIG 3 shows a second embodiment of a component, wherein the cover is formed integrally with the structured emission side
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a component in which the component and the cover are surrounded by a reflecting frame
  • Figure 5 shows another embodiment of a device in which the cover is mounted on the semiconductor chip
  • Figure 6 is a schematic top view of the device of Figure 5
  • Figure 7 is a schematic diagram of a luminance in response to a flank angle of the structured FLAE ⁇ chen.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the device 1, which has a light emittie ⁇ in power semiconductor chip.
  • the semiconductor chip 2 is arranged on a carrier 3.
  • a cover 4 is provided, which protects the semiconductor chip 2, for example against environmental influences.
  • the cover 4 is fastened on the carrier 3 and covers an upper side 6 and four side surfaces 7 of the semiconductor chip 2.
  • the semiconductor chip 2 is manufactured by way of example, the semiconductor chip 2 is designed in the form of a light-emitting diode.
  • the semiconductor chip 2 can be designed as a surface emitter of the volume emitter.
  • the cover 4 has a layer 8 which is arranged legislativelie ⁇ ing to the upper side 6 of the semiconductor chip 2 on a Obersei ⁇ te the cover 4.
  • the layer 8 has an emission side 5 with a structured surface 9 on an upper side.
  • the structured surface may be formed in the form of pla ⁇ nen surfaces 9, which are arranged in an angular range 21 between 40 ° and 80 ° relative to a surface normal 10 of the emission side 5 of the cover 4.
  • the angle ⁇ range 21 relative to the surface normal 10 between 40 ° and 80 ° corresponds to a flank angle 22 of the flat surfaces 9 between 10 ° and 50 °.
  • the surface normal 10 is also perpendicular to a plane of the upper side 6 of the semiconductor chip 2.
  • the layer 8 is likewise arranged parallel to the plane of the upper side 6 of the semiconductor chip 2.
  • the light emitted by the semiconductor chip 2 is emitted in a rotationally symmetrically arranged emitting region 11.
  • the emitting region 11 may be provided in an emission cone with an opening width of 120 °, which is Rotati ⁇ onssymmetrisch and arranged centrally relative to the emission side. 5
  • the angular arrangement of the flat surfaces 9 can be identical for all surfaces 9.
  • the flat surfaces 9 in the angular range between 40 ° and 80 °, in particular between 50 ° and 75 ° relative to the emission direction 10 may be arranged at different angles.
  • the structured surface may also be formed as a roughened surface.
  • the roughened surface may have an average roughness (in a tactile measurement) in the range of 0.1 ym to 10 ym.
  • the roughness can be in the range of 0.1 to 1 ⁇ m, in particular in the range of 0.4 ⁇ m.
  • the roughened surface can be produced using a grinding process or a par ⁇ tikelstrahlvons.
  • a structured Have surface not the entire emission side 5 of the cover 4, but only a predetermined portion of the emission side 5, a structured Have surface.
  • the flat surfaces 9 may be formed at least in plan ei ⁇ ner direction.
  • the structured surfaces 9 may be formed in the form of conical surfaces, which are rotationally symmetrical to the emission direction 10.
  • the structured surfaces can also be designed in the form of pyramidal surfaces or in the form of prismatic surfaces.
  • the structured surfaces 9 may be arranged in a periodic pattern or randomly distributed on the emission side 5.
  • 5 different types of structured surfaces may be provided on the emission side, which are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° relative to the emission direction 10, in particular in a Winkelbe ⁇ rich between 50 ° and 75 ° relative to the emission direction 10.
  • the emission side 6 alswei ⁇ sen structured surfaces, which are formed in the form of flat surfaces, wherein the flat surfaces are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° to the emission direction 10, and wherein the flat surfaces are also roughened.
  • the planar surfaces may have an average roughness in the range of 0.1 to 10 ym ym aufwei ⁇ sen.
  • the emission side 6 can have partial surfaces with flat surfaces and partial surfaces with roughened surfaces.
  • the flat surfaces are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° to the emission direction 10.
  • the roughened surfaces have an average roughness in the range of 0.1 ym to 10 ym.
  • the layer 8 may be formed for example in the form of a film or a substrate.
  • the cover 4 may be in the form of silicone, plastic, plastic, sapphire, glass or Semiconductor material may be formed.
  • an air gap 13 is vorgese ⁇ hen between the cover 4 and the top 6 of the semiconductor chip 2.
  • a material layer may also be provided in order, for example, to achieve better matching of the refractive indices.
  • the radiation face 5 of the layer 8 is covered with a covering layer 24, as shown in Fi gur ⁇ . 1
  • the refractive index of the layer 8 is not equal to the refractive index of the cover layer 24 Insbesonde ⁇ re the refractive index of the layer 8 is larger than the Bre ⁇ deviation index of the covering layer 24.
  • it may also be dispensed with the cover 24th
  • Figure 2 shows a schematic representation of a device 1, which is constructed substantially in accordance with Figure 1, but where the radiation face 5 of the cover 4 with an up roughened surface 23 is provided at ⁇ .
  • the radiation face 5 of the cover 4 with an up roughened surface 23 is provided at ⁇ .
  • only a part of the emission side 5 may be provided with a roughened surface 23.
  • only a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with flat surfaces.
  • a part of the emission side 5 of the cover 4 may be provided with flat surfaces and with a roughened surface.
  • at least a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with planar surfaces, wherein the planar surfaces also have a roughness.
  • the roughness can be in the range between 0.1 .mu.m and 10 .mu.m.
  • Layer 8 may be covered with a cover layer 24.
  • the Bre ⁇ deviation index of the layer 8 is equal to 24.
  • the refractive index of the cover layer is the refractive index of the
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the device 1, in this embodiment, the cover 4 is not in two parts, but formed integrally and the structured surfaces 9 are located on the emission side 5 of the Abde ⁇ ckung. 4
  • the structured surfaces 9 may be formed according to the embodiment of FIG. Also in this embodiment, the structured surfaces 9 of the cover 4 may be covered with a cover layer 24, as shown in FIG.
  • the structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4.
  • the refractive index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer specifically, the Bre ⁇ deviation index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24. However, it may also be dispensed with the cover 24th
  • Figure 4 shows a further embodiment in which the Abde ⁇ ckung 4 is laterally surrounded by a frame 15th
  • a frame 15th In addition, between the cover 4 and the semiconductor chip 2, an air gap 13 or a material layer with a low Bre ⁇ index of index, for example 1 is arranged.
  • the frame 15 is formed of a light-reflecting and / or light-scattering material and serves to reflect laterally emitted light back toward the cover 4 or in the emission area 11 or to scatter.
  • the frame 15 may be formed, for example, to scatter white light.
  • the frame 15 may have Ti ⁇ tanoxid, which is embedded in plastic or silicone.
  • the frame 15 is guided with an upper side 16 up to a height in which the emission side 5 of the cover 4 is arranged.
  • the cover 4 may be formed in the form of a cover frame 17, which is arranged on the carrier 3 and surrounds the semiconductor chip 2 on all four sides.
  • the cover 4, which is designed as a plate, are glued ⁇ on, as shown schematically in Figure 4.
  • the Cover frame 17 may be made of plastic, silicone or plastic.
  • the structured surfaces 9 of the cover 4 may be covered with a cover layer 24, as shown.
  • the structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4.
  • the Bre ⁇ deviation index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer
  • the refractive index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24.
  • it may also be dispensed with the cover 24th
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the component 1, wherein in this embodiment the cover 4 is not fixed on the carrier 3 but on the semiconductor chip 2.
  • the cover 4 with a lower side 18 can rest directly on the semiconductor chip 2 or be connected by means of an adhesive layer 14.
  • the semiconductor chip 2 and the cover 4 are surrounded by a frame 15.
  • the cover 4 is formed in the illustrated embodiment in the form of a film having a radiation side 5 with structured surfaces 9.
  • the structured surfaces 9 may have the shapes and materials shown in FIG.
  • the cover 4 may also have the different structures and embodiments based on FIGS. 1, 2 and 3.
  • the structured surfaces 9 may be covered with a cover layer 24, as shown in the figure.
  • the structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4.
  • the Bre ⁇ deviation index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer
  • the refractive index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24.
  • it may also be dispensed with the cover 24th
  • the cover layer 24 When the cover layer 24 is provided, the frame is guided to the top of the cover layer 24. Is no cover Layer 24 provided, then the frame 15 ends at the level of the top of the cover 4, as shown in dashed lines.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the arrangement of FIG. 5 from above, wherein the representation of the covering layer has been dispensed with.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of a diagram showing a luminance L as a function of an angle ⁇ of the plane surface to the surface normal of the emission side 5 for the use of surfaces that are at least planar, such as prism surfaces, pyramid surfaces or conical surfaces .
  • the prism faces are triangular
  • the pyramid faces are spheres
  • the conical faces are squares. It can be clearly seen that in an arrangement of the surfaces at an angle ⁇ between 80 ° and 50 ° relative to the surface normal 10, ie at a flank angle of the flat surface between 10 ° and 40 ° relative to a plane of the emission side Ma ⁇ Maximum of the light flux is achieved.
  • the emission side 5 may also include part ⁇ surfaces with the roughened surfaces.
  • roughened surfaces for improved light extraction and plane surfaces with the aforementioned angular arrangements can provide an improvement in the luminous efficacy.
  • a brightness ⁇ increase of the device can be achieved in particular in LEDs.
  • a basic idea is to use a structured, transparent material as a cover for the semiconductor chips.
  • the cover may be at least partially or entirely made of glass, sapphire, plastic, silicone, epoxy or semiconductor material and so on.
  • a side frame may be provided, which acts as a white diffuser and reduces lateral radiation losses.
  • the emission side and / or underside 18 of the Cover B ⁇ ckung 4 which is assigned to the semiconductor chip using egg ⁇ ner anti-reflection layer may be coated.
  • sapphire having a refractive index of 1.7 may be used to form the cover.
  • Zvi ⁇ rule of the cover is made of sapphire and the semiconductor chip may be an adhesive layer having a refractive index of 1.6 is provided.
  • the semiconductor chip may have a refractive index n of 3.2.
  • only a part of the emission side 5 can be provided with a roughened surface 23 in all described embodiments of the components.
  • only a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with flat surfaces.
  • a part of the emission side 5 of the cover 4 may be provided with flat surfaces and with a roughened surface.
  • at least a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with planar surfaces, wherein the planar surfaces also have a roughness.
  • the average roughness of the roughened surface and the plano-roughened surfaces may be in the range between 0.1 ym and 10ym.

Abstract

The invention relates to a component (1) comprising a light emitting semiconductor chip (1), and a cover (4) for the semiconductor chip (2); the cover (4) is placed over the emitting side of the semiconductor chip (2) and has an emitting side (6) which has a structured surface (9, 23).

Description

BAUELEMENT MIT EINEM LICHT EMITTIERENDEN HALBLEITERCHIP  CONSTRUCTION ELEMENT WITH A LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einem Licht emit¬ tierenden Halbleiterchip gemäß Patentanspruch 1. DESCRIPTION The invention relates to a device with a light emit ¬ animal semiconductor chip according to claim. 1
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 116 595.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2015 116 595.3, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Bauelemente mit Licht emittierenden Halbleiterchips bereitzustellen, wobei der Halbleiterchip zum Schutz gegen Umwelteinflüsse mit einer Ab- deckung versehen ist. In the prior art, it is known to provide components with light-emitting semiconductor chips, wherein the semiconductor chip is provided with a cover for protection against environmental influences.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauelement mit einer verbesserten Leuchtdichte bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Bauelement gemäß Pa¬ tentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object of the invention is to provide a device with improved luminance. The object of the invention is achieved by the device according to Pa ¬ tentanspruch 1. Further embodiments are given in the dependent claims.
Das vorgeschlagene Bauelement weist den Vorteil auf, dass die Leuchtdichte in einem Abstrahlbereich des Bauelementes erhöht ist. Die erhöhte Leuchtdichte wird dadurch erreicht, dass die Abdeckung auf einer Abstrahlseite eine strukturierte Fläche aufweist. Aufgrund der strukturierten Fläche kann mehr Licht ausgekoppelt und/oder eine verbesserte Abstrahlung in der ge- wünschten Richtung erreicht werden. The proposed device has the advantage that the luminance is increased in a radiation region of the component. The increased luminance is achieved in that the cover has a structured surface on a radiation side. Due to the structured surface, more light can be coupled out and / or improved radiation in the desired direction can be achieved.
In einer Ausführungsform ist die strukturierte Fläche in Form von planen Flächen ausgebildet, die in einem Winkelbereich zwischen 40° und 80° bezogen auf eine Flächennormale der Ab- Strahlseite angeordnet sind. Durch die Anordnung der planenIn one embodiment, the structured surface is in the form of planar surfaces, which are arranged in an angular range between 40 ° and 80 ° relative to a surface normal of the Ab- beam side. By the arrangement of the plan
Flächen in diesem Winkelbereich wird eine verbesserte Strahllenkung in den gewünschten Abstrahlbereich erreicht. Eine Erhöhung der Leuchtdichte wird durch eine verbesserte Abstrahlung erreicht, wenn die planen Flächen in einem Winkelbereich zwischen 50° und 75° bezogen auf die Flächennorma¬ le der Abstrahlseite angeordnet sind. Surfaces in this angular range, an improved beam steering is achieved in the desired emission range. An increase of the luminance is achieved by an improved radiating when the planar surfaces are arranged with respect to an angular range between 50 ° and 75 ° to the surface of the emission side Norma ¬ le.
In einer Ausführungsform weist die strukturierte Fläche eine aufgeraute Fläche auf, wobei die aufgeraute Fläche z.B. mit¬ tels Schleifen und/oder mittels Partikelstrahlen hergestellt wurde. Die aufgeraute Fläche kann eine mittlere Rauheit im Bereich von 0,1 ym bis 10 ym aufweisen. Weiterhin kann die mittlere Rauheit im Bereich von 0,1 bis 1 ym, insbesondere im Bereich von 0,4 ym liegen. Dadurch werden eine bessere Auskopplung des Lichtes und eine Erhöhung der Leuchtdichte er¬ reicht . In one embodiment, the structured surface of a roughened surface, the roughened surface was prepared for example with ¬ means of grinding and / or by means of particle beams. The roughened surface may have an average roughness in the range of 0.1 ym to 10 ym. Furthermore, the average roughness can be in the range of 0.1 to 1 μm, in particular in the range of 0.4 μm. As a result, a better coupling of the light and an increase in the luminance he ¬ reaches.
Eine Erhöhung der Leuchtdichte wird durch eine bessere Aus¬ kopplung erreicht, wenn mindestens 30% der Abstrahlseite eine strukturierte Fläche aufweisen. An increase in the luminance is achieved by better off ¬ coupling when at least 30% of the emission side have a structured surface.
Die planen Flächen können statistisch auf der Abstrahlseite verteilt sein. In einer weiteren Ausführungsform sind die planen Flächen wenigstens in einer Richtung plan ausgebildet, wobei die Flächen insbesondere in zwei Richtungen plan ausge- bildet sind oder insbesondere rotationssymmetrisch zu einer Achse ausgebildet sind. Die strukturierten Flächen können in Form von Kegelflächen, in Form von Pyramidenflächen oder in Form von Prismenflächen ausgebildet sein. Dabei können die strukturierten Flächen gleichmäßig verteilt auf der Abstrahl- seite angeordnet sein. Auch auf diese Weise wird eine Erhö¬ hung der Leuchtdichte in der Abstrahlrichtung erreicht. The flat surfaces can be statistically distributed on the emission side. In a further embodiment, the planar surfaces are designed to be planar at least in one direction, wherein the surfaces are designed to be plane in particular in two directions or, in particular, are designed to be rotationally symmetrical with respect to an axis. The structured surfaces may be in the form of conical surfaces, in the form of pyramidal surfaces or in the form of prismatic surfaces. The structured surfaces can be evenly distributed on the emission side. Also in this manner a raised stabili ¬ hung luminance is achieved in the emission direction.
In einer Ausführungsform ist die Abdeckung in einem Abstand zu dem Halbleiterchip angeordnet. Dabei kann ein Luftspalt zwischen dem Halbleiterchip und der Abdeckung vorgesehen sein. Zudem kann in einer weiteren Ausbildungsform zwischen der Abdeckung und dem Halbleiterchip eine Materialschicht, insbesondere eine Klebeschicht vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die Abdeckung wenigstens eine erste und eine zweite Schicht auf, wobei die erste Schicht die Abstrahlseite aufweist, und wobei die erste In one embodiment, the cover is arranged at a distance from the semiconductor chip. In this case, an air gap between the semiconductor chip and the cover may be provided. In addition, in a further embodiment, a material layer, in particular an adhesive layer, may be provided between the cover and the semiconductor chip. In a further embodiment, the cover has at least a first and a second layer, wherein the first layer has the emission side, and wherein the first
Schicht und die zweite Schicht insbesondere aus verschiedenen Materialien gebildet sind. Die zweiteilige Ausführung der Ab¬ deckung bietet eine erhöhte Flexibilität bei der Herstellung der Abdeckung. Somit kann die erste Schicht beispielsweise in Form einer dünnen Folie ausgebildet werden, wobei die zweite Schicht in Form einer Glasplatte ausgebildet werden kann. Layer and the second layer are formed in particular of different materials. The two-part embodiment of the Ab ¬ cover provides increased flexibility in the manufacture of the cover. Thus, the first layer may for example be formed in the form of a thin film, wherein the second layer may be formed in the form of a glass plate.
In einer Ausführungsform ist die erste Schicht aus einem Substrat gebildet. Zudem kann die Abdeckung, das heißt die erste und/oder die zweite Schicht wenigstens teilweise Glas, Sa- phir, Plastik, Silikon, Epoxymaterial oder Halbleitermaterial aufweisen . In one embodiment, the first layer is formed from a substrate. In addition, the cover, that is to say the first and / or the second layer, may at least partially comprise glass, sapphire, plastic, silicone, epoxy material or semiconductor material.
In einer weiteren Ausführungsform sind der Halbleiterchip und/oder die Abdeckung seitlich von einem Rahmen umgeben, wo- bei der Rahmen wenigstens teilweise Licht reflektierend und/oder Licht streuend ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Rahmen ein Material aufweisen, das weißes Licht reflektiert. Auf diese Weise wird eine weitere Erhöhung der Leucht¬ dichte erreicht, da ein seitliches Abstrahlen von Licht er- schwert wird. In a further embodiment, the semiconductor chip and / or the cover are laterally surrounded by a frame, wherein the frame is at least partially light-reflecting and / or light-scattering. For example, the frame may include a material that reflects white light. In this way, a further increase in light ¬ density is achieved as a side emitting light ER is more difficult.
In einer Ausführungsform ist die strukturierte Fläche der Ab¬ deckung mit einer Abdeckschicht versehen, wobei der Bre¬ chungsindex des Materials der strukturierten Fläche ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht ist. Insbesondere ist der Brechungsindex des Materials der strukturierten Fläche größer als der Brechungsindex der Abdeckschicht. Dadurch kann eine verbesserte Abstrahlung erreicht werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Figur 1 ein Bauelement mit einem Halbleiterchip und einer Abdeckung, wobei die Abstrahlseite in Form einer separaten Schicht ausgebildet ist, In one embodiment, the structured surface of the Ab ¬ cover is provided with a cover layer, wherein the Bre ¬ deviation index of the material of the structured surface is not equal to the refractive index of the cover layer. In particular, the refractive index of the material of the structured surface is greater than the refractive index of the covering layer. As a result, an improved radiation can be achieved. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. Games, which are explained in more detail in connection with the drawings. 1 shows a component with a semiconductor chip and a cover, the emission side being in the form of a separate layer,
Figur 2 eine schematische Ansicht von oben auf ein Bauelement mit einer aufgerauten Fläche,  FIG. 2 shows a schematic view from above of a component with a roughened surface,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines Bauelementes, wobei die Abdeckung mit der strukturierten Abstrahlseite einteilig ausgebildet ist, 3 shows a second embodiment of a component, wherein the cover is formed integrally with the structured emission side,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, bei dem das Bauelement und die Abdeckung von einem reflektieren- den Rahmen umgeben sind,  FIG. 4 shows a further embodiment of a component in which the component and the cover are surrounded by a reflecting frame,
Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes, bei dem die Abdeckung auf dem Halbleiterchip befestigt ist, Figur 6 eine schematische Ansicht von oben auf das Bauelement der Figur 5, und  Figure 5 shows another embodiment of a device in which the cover is mounted on the semiconductor chip, Figure 6 is a schematic top view of the device of Figure 5, and
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Leuchtdichte in Abhängigkeit von einem Flankenwinkel der strukturierten Flä¬ chen . Figure 7 is a schematic diagram of a luminance in response to a flank angle of the structured FLAE ¬ chen.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des Bauelementes 1, das einen Licht emittie¬ renden Halbleiterchip 2 aufweist. Der Halbleiterchip 2 ist auf einem Träger 3 angeordnet. Zudem ist eine Abdeckung 4 vorgesehen, die den Halbleiterchip 2 z.B. gegenüber Umwelteinflüssen schützt. Die Abdeckung 4 ist auf dem Träger 3 be- festigt und deckt eine Oberseite 6 und vier Seitenflächen 7 des Halbleiterchips 2 ab. Der Halbleiterchip 2 ist ausgebil¬ det, um Licht, das heißt elektromagnetische Strahlung auf der Oberseite 6 abzugeben. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 2 in Form einer Licht emittierenden Diode ausgebildet. Der Halbleiterchip 2 kann als Oberflächenemitter der als Volumenemitter ausgebildet sein. Die Abdeckung 4 weist eine Schicht 8 auf, die gegenüberlie¬ gend zur Oberseite 6 des Halbleiterchips 2 auf einer Obersei¬ te der Abdeckung 4 angeordnet ist. Die Schicht 8 weist auf einer Oberseite eine Abstrahlseite 5 mit einer strukturierten Fläche 9 auf. Die strukturierte Fläche kann in Form von pla¬ nen Flächen 9 ausgebildet sein, die in einem Winkelbereich 21 zwischen 40° und 80° bezogen auf eine Flächennormale 10 der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 angeordnet sind. Der Winkel¬ bereich 21 relativ zur Flächennormalen 10 zwischen 40° und 80° entspricht einem Flankenwinkel 22 der planen Flächen 9 zwischen 10° und 50°. Die Flächennormale 10 steht in der dar¬ gestellten Ausführung auch senkrecht auf einer Ebene der Oberseite 6 des Halbleiterchips 2. Die Schicht 8 ist eben¬ falls parallel zur Ebene der Oberseite 6 des Halbleiterchips 2 angeordnet. Das vom Halbleiterchip 2 abgegebene Licht wird in einem rotationssymmetrisch angeordneten Abstrahlbereich 11 abgegeben. Der Abstrahlbereich 11 kann in einem Abstrahlkegel mit einer Öffnungsweite von 120° vorgesehen sein, der rotati¬ onssymmetrisch und mittig zur Abstrahlseite 5 angeordnet ist. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the device 1, which has a light emittie ¬ in power semiconductor chip. 2 The semiconductor chip 2 is arranged on a carrier 3. In addition, a cover 4 is provided, which protects the semiconductor chip 2, for example against environmental influences. The cover 4 is fastened on the carrier 3 and covers an upper side 6 and four side surfaces 7 of the semiconductor chip 2. The semiconductor chip 2 is ausgebil ¬ det to emit light, that is electromagnetic radiation on the top 6. By way of example, the semiconductor chip 2 is designed in the form of a light-emitting diode. The semiconductor chip 2 can be designed as a surface emitter of the volume emitter. The cover 4 has a layer 8 which is arranged gegenüberlie ¬ ing to the upper side 6 of the semiconductor chip 2 on a Obersei ¬ te the cover 4. The layer 8 has an emission side 5 with a structured surface 9 on an upper side. The structured surface may be formed in the form of pla ¬ nen surfaces 9, which are arranged in an angular range 21 between 40 ° and 80 ° relative to a surface normal 10 of the emission side 5 of the cover 4. The angle ¬ range 21 relative to the surface normal 10 between 40 ° and 80 ° corresponds to a flank angle 22 of the flat surfaces 9 between 10 ° and 50 °. In the illustrated embodiment, the surface normal 10 is also perpendicular to a plane of the upper side 6 of the semiconductor chip 2. The layer 8 is likewise arranged parallel to the plane of the upper side 6 of the semiconductor chip 2. The light emitted by the semiconductor chip 2 is emitted in a rotationally symmetrically arranged emitting region 11. The emitting region 11 may be provided in an emission cone with an opening width of 120 °, which is Rotati ¬ onssymmetrisch and arranged centrally relative to the emission side. 5
Die Winkelanordnung der planen Flächen 9 kann für alle Flächen 9 identisch sein. Zudem können die planen Flächen 9 in dem Winkelbereich zwischen 40° und 80°, insbesondere zwischen 50° und 75° bezogen auf die Abstrahlrichtung 10 in verschie- denen Winkeln angeordnet sein. The angular arrangement of the flat surfaces 9 can be identical for all surfaces 9. In addition, the flat surfaces 9 in the angular range between 40 ° and 80 °, in particular between 50 ° and 75 ° relative to the emission direction 10 may be arranged at different angles.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die strukturierte Fläche auch als aufgeraute Fläche ausgebildet sein. Die aufgeraute Fläche kann eine mittlere Rauheit (bei einer taktilen Messung) im Bereich von 0,1 ym bis 10 ym aufweisen. Insbesondere kann die Rauheit im Bereich von 0,1 bis 1 ym, insbesondere im Bereich von 0,4 ym liegen. Die aufgeraute Fläche kann mithilfe eines SchleifVerfahrens oder eines Par¬ tikelstrahlverfahrens hergestellt werden. Depending on the selected embodiment, the structured surface may also be formed as a roughened surface. The roughened surface may have an average roughness (in a tactile measurement) in the range of 0.1 ym to 10 ym. In particular, the roughness can be in the range of 0.1 to 1 μm, in particular in the range of 0.4 μm. The roughened surface can be produced using a grinding process or a par ¬ tikelstrahlverfahrens.
Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform nicht die gesamte Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4, sondern nur ein vorgegebener Anteil der Abstrahlseite 5 eine strukturierte Fläche aufweisen. Beispielsweise können 30% Anteil an struk¬ turierter Fläche auf der Abstrahlseite 5 bereits eine ge¬ wünschte Erhöhung der Leuchtdichte in dem Abstrahlbereich 11 erzeugen . In addition, depending on the selected embodiment, not the entire emission side 5 of the cover 4, but only a predetermined portion of the emission side 5, a structured Have surface. For example, already produce a ge ¬ desired increase in the luminance in the emitting area 11 on the emission side 5 for 30% of constructive ¬ structure surface.
Beispielsweise können die planen Flächen 9 wenigstens in ei¬ ner Richtung plan ausgebildet sein. Beispielsweise können die strukturierten Flächen 9 in Form von Kegelflächen ausgebildet sein, die rotationssymmetrisch zu der Abstrahlrichtung 10 an- geordnet sind. Zudem können die strukturierten Flächen auch in Form von Pyramidenflächen oder in Form Prismenflächen ausgebildet sein. Die strukturierten Flächen 9 können in einem periodischen Raster oder zufällig verteilt auf der Abstrahlseite 5 angeordnet sein. Zudem können auf der Abstrahlseite 5 verschiedenste Arten von strukturierten Flächen vorgesehen sein, die in dem Winkelbereich zwischen 40° und 80° bezogen auf die Abstrahlrichtung 10, insbesondere in einem Winkelbe¬ reich zwischen 50° und 75° bezogen auf die Abstrahlrichtung 10 angeordnet sind. For example, the flat surfaces 9 may be formed at least in plan ei ¬ ner direction. For example, the structured surfaces 9 may be formed in the form of conical surfaces, which are rotationally symmetrical to the emission direction 10. In addition, the structured surfaces can also be designed in the form of pyramidal surfaces or in the form of prismatic surfaces. The structured surfaces 9 may be arranged in a periodic pattern or randomly distributed on the emission side 5. In addition, 5 different types of structured surfaces may be provided on the emission side, which are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° relative to the emission direction 10, in particular in a Winkelbe ¬ rich between 50 ° and 75 ° relative to the emission direction 10.
Zudem kann die Abstrahlseite 6 strukturierte Flächen aufwei¬ sen, die in Form von planen Flächen ausgebildet sind, wobei die planen Flächen in dem Winkelbereich zwischen 40° und 80° zur Abstrahlrichtung 10 angeordnet sind, und wobei die planen Flächen zudem aufgeraut sind. Dabei können die planen Flächen eine mittlere Rauheit im Bereich von 0,1 ym bis 10 ym aufwei¬ sen . In addition, the emission side 6 aufwei ¬ sen structured surfaces, which are formed in the form of flat surfaces, wherein the flat surfaces are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° to the emission direction 10, and wherein the flat surfaces are also roughened. The planar surfaces may have an average roughness in the range of 0.1 to 10 ym ym aufwei ¬ sen.
Zudem kann die Abstrahlseite 6 Teilflächen mit planen Flächen und Teilflächen mit aufgerauten Flächen aufweisen. Die planen Flächen sind in dem Winkelbereich zwischen 40° und 80° zur Abstrahlrichtung 10 angeordnet. Die aufgerauten Flächen weisen eine mittlere Rauheit im Bereich von 0,1 ym bis 10 ym auf . In addition, the emission side 6 can have partial surfaces with flat surfaces and partial surfaces with roughened surfaces. The flat surfaces are arranged in the angular range between 40 ° and 80 ° to the emission direction 10. The roughened surfaces have an average roughness in the range of 0.1 ym to 10 ym.
Die Schicht 8 kann beispielsweise in Form einer Folie oder eines Substrates ausgebildet sein. Die Abdeckung 4 kann in Form von Silikon, Kunststoff, Plastik, Saphir, Glas oder Halbleitermaterial ausgebildet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Abdeckung 4 und der Oberseite 6 des Halbleiterchips 2 ein Luftspalt 13 vorgese¬ hen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann anstelle des Luftspalts 13 auch eine Materialschicht vorgesehen sein, um beispielsweise eine bessere Anpassung der Brechungsindizes zu erreichen. The layer 8 may be formed for example in the form of a film or a substrate. The cover 4 may be in the form of silicone, plastic, plastic, sapphire, glass or Semiconductor material may be formed. In the illustrated embodiment, an air gap 13 is vorgese ¬ hen between the cover 4 and the top 6 of the semiconductor chip 2. Depending on the selected embodiment, instead of the air gap 13, a material layer may also be provided in order, for example, to achieve better matching of the refractive indices.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Abstrahlseite 5 der Schicht 8 mit einer Abdeckschicht 24 bedeckt, wie in der Fi¬ gur 1 dargestellt ist. Der Brechungsindex der Schicht 8 ist ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Insbesonde¬ re ist der Brechungsindex der Schicht 8 größer als der Bre¬ chungsindex der Abdeckschicht 24. Es kann jedoch auch auf die Abdeckschicht 24 verzichtet werden. In another embodiment, the radiation face 5 of the layer 8 is covered with a covering layer 24, as shown in Fi gur ¬. 1 The refractive index of the layer 8 is not equal to the refractive index of the cover layer 24 Insbesonde ¬ re the refractive index of the layer 8 is larger than the Bre ¬ deviation index of the covering layer 24. However, it may also be dispensed with the cover 24th
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bauelement 1, das im Wesentlichen gemäß Figur 1 aufgebaut ist, wo¬ bei jedoch die Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit einer auf- gerauten Fläche 23 versehen ist. Abhängig von der gewähltenFigure 2 shows a schematic representation of a device 1, which is constructed substantially in accordance with Figure 1, but where the radiation face 5 of the cover 4 with an up roughened surface 23 is provided at ¬. Depending on the selected
Ausführungsform kann nur ein Teil der Abstrahlseite 5 mit einer aufgerauten Fläche 23 versehen sein. Zudem kann nur ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen versehen sein. Weiterhin kann ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen und mit einer aufgerauten Fläche versehen sein. Weiterhin kann wenigstens ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen versehen sein, wobei die planen Flächen zudem eine Rauheit aufweisen. Die Rauheit kann im Bereich zwischen 0,1 ym und 10ym aufwei- sen. Embodiment, only a part of the emission side 5 may be provided with a roughened surface 23. In addition, only a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with flat surfaces. Furthermore, a part of the emission side 5 of the cover 4 may be provided with flat surfaces and with a roughened surface. Furthermore, at least a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with planar surfaces, wherein the planar surfaces also have a roughness. The roughness can be in the range between 0.1 .mu.m and 10 .mu.m.
Auch bei dieser Ausführung kann die Abstrahlseite 5 der Also in this embodiment, the emission side 5 of the
Schicht 8 mit einer Abdeckschicht 24 bedeckt sein. Der Bre¬ chungsindex der Schicht 8 ist ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Insbesondere ist der Brechungsindex derLayer 8 may be covered with a cover layer 24. The Bre ¬ deviation index of the layer 8 is equal to 24. In particular, the refractive index of the cover layer is the refractive index of the
Schicht 8 größer als der Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Es kann jedoch auch auf die Abdeckschicht 24 verzichtet wer¬ den . Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bauelementes 1, wobei in dieser Ausführungsform die Abdeckung 4 nicht zweiteilig, sondern einteilig ausgebildet ist und die struk- turierten Flächen 9 direkt auf der Abstrahlseite 5 der Abde¬ ckung 4 angeordnet sind. Die strukturierten Flächen 9 können gemäß der Ausbildung der Figur 1 ausgebildet sein. Auch bei dieser Ausführung können die strukturierten Flächen 9 der Abdeckung 4 mit einer Abdeckschicht 24 bedeckt sein, wie in der Figur 3 dargestellt ist. Die strukturierten Flächen 9 sind z.B. aus dem gleichen Material wie die Abdeckung 4 gebildet. Der Brechungsindex der Abdeckung 4 ist ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Insbesondere ist der Bre¬ chungsindex der Abdeckung 4 größer als der Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Es kann jedoch auch auf die Abdeckschicht 24 verzichtet werden. Layer 8 is larger than the refractive index of the covering layer 24. However, it can dispense with the covering layer 24 ¬ the. Figure 3 shows a further embodiment of the device 1, in this embodiment, the cover 4 is not in two parts, but formed integrally and the structured surfaces 9 are located on the emission side 5 of the Abde ¬ ckung. 4 The structured surfaces 9 may be formed according to the embodiment of FIG. Also in this embodiment, the structured surfaces 9 of the cover 4 may be covered with a cover layer 24, as shown in FIG. The structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4. The refractive index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer specifically, the Bre ¬ deviation index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24. However, it may also be dispensed with the cover 24th
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei dem die Abde¬ ckung 4 seitlich von einem Rahmen 15 umgeben ist. Zudem ist zwischen der Abdeckung 4 und dem Halbleiterchip 2 ein Luftspalt 13 oder eine Materialschicht mit einem niedrigen Bre¬ chungsindex von beispielsweise 1 angeordnet. Der Rahmen 15 ist aus einem Licht reflektierenden und/oder Licht streuenden Material gebildet und dient dazu, seitlich abgestrahltes Licht wieder zurück in Richtung auf die Abdeckung 4 oder in den Abstrahlbereich 11 zu reflektieren bzw. zu streuen. Der Rahmen 15 kann beispielsweise ausgebildet sein, um weißes Licht zu streuend. Beispielsweise kann der Rahmen 15 Ti¬ tanoxid aufweisen, das in Plastik oder Silikon eingebettet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Rahmen 15 mit einer Oberseite 16 bis in eine Höhe geführt, in der die Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 angeordnet ist. Figure 4 shows a further embodiment in which the Abde ¬ ckung 4 is laterally surrounded by a frame 15th In addition, between the cover 4 and the semiconductor chip 2, an air gap 13 or a material layer with a low Bre ¬ index of index, for example 1 is arranged. The frame 15 is formed of a light-reflecting and / or light-scattering material and serves to reflect laterally emitted light back toward the cover 4 or in the emission area 11 or to scatter. The frame 15 may be formed, for example, to scatter white light. For example, the frame 15 may have Ti ¬ tanoxid, which is embedded in plastic or silicone. In the illustrated embodiment, the frame 15 is guided with an upper side 16 up to a height in which the emission side 5 of the cover 4 is arranged.
Weiterhin kann die Abdeckung 4 in Form eines Abdeckrahmens 17 ausgebildet sein, der auf dem Träger 3 angeordnet ist und den Halbleiterchip 2 auf allen vier Seiten umgibt. Auf den Rahmen 17 kann die Abdeckung 4, die als Platte ausgebildet ist, auf¬ geklebt werden, wie schematisch in Figur 4 dargestellt. Der Abdeckungsrahmen 17 kann aus Plastik, Silikon oder einem Kunststoff bestehen. Furthermore, the cover 4 may be formed in the form of a cover frame 17, which is arranged on the carrier 3 and surrounds the semiconductor chip 2 on all four sides. On the frame 17, the cover 4, which is designed as a plate, are glued ¬ on, as shown schematically in Figure 4. Of the Cover frame 17 may be made of plastic, silicone or plastic.
Auch bei dieser Ausführung können die strukturierten Flächen 9 der Abdeckung 4 mit einer Abdeckschicht 24 bedeckt sein, wie dargestellt. Die strukturierten Flächen 9 sind z.B. aus dem gleichen Material wie die Abdeckung 4 gebildet. Der Bre¬ chungsindex der Abdeckung 4 ist ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Insbesondere ist der Brechungsindex der Abdeckung 4 größer als der Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Es kann jedoch auch auf die Abdeckschicht 24 verzichtet werden . Also in this embodiment, the structured surfaces 9 of the cover 4 may be covered with a cover layer 24, as shown. The structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4. The Bre ¬ deviation index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer In particular, the refractive index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24. However, it may also be dispensed with the cover 24th
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bauelementes 1, wobei in dieser Ausführungsform die Abdeckung 4 nicht auf dem Träger 3, sondern auf dem Halbleiterchip 2 befestigt ist. Beispielsweise kann die Abdeckung 4 mit einer Unterseite 18 direkt auf dem Halbleiterchip 2 aufliegen oder mithilfe einer Klebeschicht 14 verbunden sein. Zudem sind in dieser Ausfüh- rungsform der Halbleiterchip 2 und die Abdeckung 4 mit einem Rahmen 15 umgeben. Die Abdeckung 4 ist in der dargestellten Ausführungsform in Form einer Folie mit einer Abstrahlseite 5 mit strukturierten Flächen 9 ausgebildet. Die strukturierten Flächen 9 können die zu Figur 1 ausgeführten Formen und Mate- rialien aufweisen. Ebenso kann die Abdeckung 4 auch die anhand der Figuren 1, 2 und 3 ausgeführten unterschiedlichen Strukturen und Ausführungsformen aufweisen. FIG. 5 shows a further embodiment of the component 1, wherein in this embodiment the cover 4 is not fixed on the carrier 3 but on the semiconductor chip 2. For example, the cover 4 with a lower side 18 can rest directly on the semiconductor chip 2 or be connected by means of an adhesive layer 14. In addition, in this embodiment, the semiconductor chip 2 and the cover 4 are surrounded by a frame 15. The cover 4 is formed in the illustrated embodiment in the form of a film having a radiation side 5 with structured surfaces 9. The structured surfaces 9 may have the shapes and materials shown in FIG. Likewise, the cover 4 may also have the different structures and embodiments based on FIGS. 1, 2 and 3.
Auch bei dieser Ausführung können die strukturierten Flächen 9 mit einer Abdeckschicht 24 bedeckt sein, wie in der Figur dargestellt ist. Die strukturierten Flächen 9 sind z.B. aus dem gleichen Material wie die Abdeckung 4 gebildet. Der Bre¬ chungsindex der Abdeckung 4 ist ungleich dem Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Insbesondere ist der Brechungsindex der Abdeckung 4 größer als der Brechungsindex der Abdeckschicht 24. Es kann jedoch auch auf die Abdeckschicht 24 verzichtet werden. Bei Vorsehen der Abdeckschicht 24 ist der Rahmen bis zur Oberseite der Abdeckschicht 24 geführt. Ist keine Abdeck- Schicht 24 vorgesehen, dann endet der Rahmen 15 auf der Höhe der Oberseite der Abdeckung 4, wie mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Figur 6 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung der Figur 5 von oben, wobei auf die Darstellung der Ab- deckschicht verzichtet wurde. Also in this embodiment, the structured surfaces 9 may be covered with a cover layer 24, as shown in the figure. The structured surfaces 9 are formed, for example, of the same material as the cover 4. The Bre ¬ deviation index of the cover 4 is not equal to 24, the refractive index of the cover layer In particular, the refractive index of the cover 4 is larger than the refractive index of the cladding layer 24. However, it may also be dispensed with the cover 24th When the cover layer 24 is provided, the frame is guided to the top of the cover layer 24. Is no cover Layer 24 provided, then the frame 15 ends at the level of the top of the cover 4, as shown in dashed lines. FIG. 6 shows a schematic representation of the arrangement of FIG. 5 from above, wherein the representation of the covering layer has been dispensed with.
Figur 7 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Dia- gramm, das für die Verwendung von wenigstens in einer Ebene planen Flächen wie zum Beispiel Prismenflächen, Pyramidenflächen oder Kegelflächen eine Leuchtdichte L in Abhängigkeit von einem Winkel α der planen Fläche zu der Flächennormalen der Abstrahlseite 5 zeigt. Die Prismenflächen sind mit Drei- ecken, die Pyramidenflächen sind mit Kugeln und die Kegelflächen sind mit Quadraten dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass bei einer Anordnung der Flächen in einem Winkel α zwischen 80° und 50° bezogen auf die Flächennormale 10, d.h. bei einem Flankenwinkel der planen Fläche zwischen 10° und 40° bezogen auf eine Ebene der Abstrahlseite ein Ma¬ ximum des Lichtflusses erreicht wird. FIG. 7 shows a schematic diagram of a diagram showing a luminance L as a function of an angle α of the plane surface to the surface normal of the emission side 5 for the use of surfaces that are at least planar, such as prism surfaces, pyramid surfaces or conical surfaces , The prism faces are triangular, the pyramid faces are spheres, and the conical faces are squares. It can be clearly seen that in an arrangement of the surfaces at an angle α between 80 ° and 50 ° relative to the surface normal 10, ie at a flank angle of the flat surface between 10 ° and 40 ° relative to a plane of the emission side Ma ¬ Maximum of the light flux is achieved.
Für die Erhöhung des Lichtflusses ist es nicht erforderlich, dass die Anordnung der planen Flächen periodisch ist. Wichtig ist dabei eine möglichst große Abdeckung der Abstrahlseite mit den planen Flächen. Die Abstrahlseite 5 kann auch Teil¬ flächen mit aufgerauten Flächen aufweisen. Somit können auf- geraute Flächen für eine erhöhte Lichtauskopplung und plane Flächen mit den genannten Winkelanordnungen für eine Verbes- serung der Lichtausbeute sorgen. Somit kann eine Helligkeits¬ steigerung des Bauelementes insbesondere bei LEDs erreicht werden. Eine Grundidee besteht darin, ein strukturiertes, transparentes Material als Abdeckung für die Halbleiterchips zu verwenden. Die Abdeckung kann wenigstens teilweise oder vollständig aus Glas, Saphir, Plastik, Silikon, Epoxy oder Halbleitermaterial und so weiter bestehen. Zudem kann ein seitlicher Rahmen vorgesehen sein, der als weißer Diffusor wirkt und seitliche Abstrahlverluste reduziert. Weiterhin kann die Abstrahlseite und/oder eine Unterseite 18 der Abde¬ ckung 4, die dem Halbleiterchip zugeordnet ist, mithilfe ei¬ ner Antireflexionsschicht beschichtet sein. Beispielsweise kann zur Ausbildung der Abdeckung Saphir verwendet werden, das einen Brechungsindex von 1,7 aufweist. Zudem kann zwi¬ schen der Abdeckung aus Saphir und dem Halbleiterchip eine Klebeschicht mit einem Brechungsindex von 1,6 vorgesehen sein. Weiterhin kann der Halbleiterchip einen Brechungsindex n von 3,2 aufweisen. Durch das Vorsehen der Klebeschicht kann eine verbesserte Indexanpassung erreicht werden. For the increase of the light flux, it is not necessary that the arrangement of the flat surfaces is periodic. It is important to cover as much as possible the radiation side with the flat surfaces. The emission side 5 may also include part ¬ surfaces with the roughened surfaces. Thus, roughened surfaces for improved light extraction and plane surfaces with the aforementioned angular arrangements can provide an improvement in the luminous efficacy. Thus, a brightness ¬ increase of the device can be achieved in particular in LEDs. A basic idea is to use a structured, transparent material as a cover for the semiconductor chips. The cover may be at least partially or entirely made of glass, sapphire, plastic, silicone, epoxy or semiconductor material and so on. In addition, a side frame may be provided, which acts as a white diffuser and reduces lateral radiation losses. Farther the emission side and / or underside 18 of the Cover B ¬ ckung 4, which is assigned to the semiconductor chip using egg ¬ ner anti-reflection layer may be coated. For example, sapphire having a refractive index of 1.7 may be used to form the cover. In addition, Zvi ¬ rule of the cover is made of sapphire and the semiconductor chip may be an adhesive layer having a refractive index of 1.6 is provided. Furthermore, the semiconductor chip may have a refractive index n of 3.2. By providing the adhesive layer, improved index matching can be achieved.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann bei allen beschriebenen Ausführungen der Bauelemente nur ein Teil der Abstrahlseite 5 mit einer aufgerauten Fläche 23 versehen sein. Zudem kann nur ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen versehen sein. Weiterhin kann ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen und mit einer aufgerauten Fläche versehen sein. Weiterhin kann wenigstens ein Teil der Abstrahlseite 5 der Abdeckung 4 mit planen Flächen versehen sein, wobei die planen Flächen zudem eine Rauheit aufweisen. Die mittlere Rauheit der aufgerauten Fläche und der planen, aufgerauten Flächen kann im Bereich zwischen 0,1 ym und 10ym aufweisen. Depending on the selected embodiment, only a part of the emission side 5 can be provided with a roughened surface 23 in all described embodiments of the components. In addition, only a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with flat surfaces. Furthermore, a part of the emission side 5 of the cover 4 may be provided with flat surfaces and with a roughened surface. Furthermore, at least a part of the emission side 5 of the cover 4 can be provided with planar surfaces, wherein the planar surfaces also have a roughness. The average roughness of the roughened surface and the plano-roughened surfaces may be in the range between 0.1 ym and 10ym.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . BEZUGSZEICHENLISTE Although the invention in detail by the preferred embodiment has been illustrated and described in detail, the invention is not limited ¬ by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bauelement 1 component
2 Halbleiterchip  2 semiconductor chip
3 Träger  3 carriers
4 Abdeckung  4 cover
5 Abstrahlseite  5 radiation side
6 Oberseite  6 top
7 Seitenfläche  7 side surface
8 Schicht  8 layer
9 Fläche  9 area
10 Abstrahlrichtung  10 emission direction
11 Abstrahlbereich  11 radiation area
13 Luftspalt  13 air gap
14 Kleberschicht  14 adhesive layer
15 Rahmen  15 frames
16 Oberseite  16 top
17 Abdeckrahmen  17 cover frame
18 Unterseite  18 bottom
21 Winkelbereich  21 angle range
22 Flankenwinkel  22 flank angle
23 aufgeraute Fläche  23 roughened surface
24 Abdeckschicht  24 cover layer

Claims

PATENTA S PRUCHE PATENTA S PRUCHE
Bauelement (1) mit einem Licht emittierenden Halbleiterchip (2), mit einer Abdeckung (4) für den Halbleiterchip (2), wobei die Abdeckung (4) über einer Abstrahlseite des Halbleiterchips (2) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (4) eine Abstrahlseite (5) aufweist, wobei die Abstrahl¬ seite (5) der Abdeckung (4) eine strukturierte Fläche (9,23) aufweist. Component (1) having a light-emitting semiconductor chip (2), with a cover (4) for the semiconductor chip (2), wherein the cover (4) is arranged above a radiation side of the semiconductor chip (2), wherein the cover (4) has a Radiating side (5), wherein the Abstrahl ¬ side (5) of the cover (4) has a structured surface (9,23).
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die strukturierte Fläche plane Flächen (9) aufweist, wobei die planen Flächen (9) wenigstens in einer Richtung plan ausgebildet sind, und wobei die planen Flächen in einem Winkelbereich zwischen 80° und 40° bezogen auf eine Flächennormale (10) der Ab¬ strahlseite (6) angeordnet sind. 2. The component according to claim 1, wherein the structured surface has plane surfaces (9), wherein the plane surfaces (9) are planar in at least one direction, and wherein the plane surfaces are in an angular range between 80 ° and 40 ° relative to a Surface normal (10) of Ab ¬ beam side (6) are arranged.
3. Bauelement nach Anspruch 2, wobei die planen Flächen (9) in einem Winkelbereich zwischen 75° und 50° bezogen auf die Flächennormale (10) der Abstrahlseite (5) angeordnet sind . 3. The component according to claim 2, wherein the flat surfaces (9) in an angular range between 75 ° and 50 ° relative to the surface normal (10) of the emission side (5) are arranged.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Fläche in Form einer aufgerauten Fläche (23) ausgebildet ist. 4. The component according to one of the preceding claims, wherein the structured surface in the form of a roughened surface (23) is formed.
5. Bauelement nach Anspruch 4, wobei eine mittlere Rauheit im Bereich von 0,1 ym und 10ym liegt. 5. The device of claim 4, wherein an average roughness is in the range of 0.1 ym and 10ym.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens 30% der Abstrahlseite (6) als strukturierte Fläche (9,23) ausgebildet sind. 6. The component according to one of the preceding claims, wherein at least 30% of the emission side (6) as a structured surface (9,23) are formed.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die planen Flächen in zwei Richtungen plan ausgebildet sind oder rotationssymmetrisch zu einer Achse ausgebildet sind. Bauelement nach Anspruch 7, wobei die strukturierten Flächen (9) in Form von Kegelflächen und/oder Pyramidenflächen und/oder Prismenflächen ausgebildet sind. 7. The component according to one of claims 2 or 3, wherein the flat surfaces are formed flat in two directions or are formed rotationally symmetrical to an axis. Component according to claim 7, wherein the structured surfaces (9) are in the form of conical surfaces and / or pyramidal surfaces and / or prismatic surfaces.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (4) in einem Abstand zu einer Licht abgebenden Seite (6) des Halbleiterchips (2) angeordnet ist, und wobei zwischen dem Halbleiterchip (2) und der Abdeckung (4) ein Luftspalt (13) vorgesehen ist. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Abdeckung (4) in einem Abstand zu einer Licht abgebenden Seite (6) des Halbleiterchips (2) angeordnet ist, und wo¬ bei zwischen dem Halbleiterchip (2) und der Abdeckung (4) eine Materialschicht (14), insbesondere eine Klebeschicht vorgesehen ist. Component according to one of the preceding claims, wherein the cover (4) is arranged at a distance to a light emitting side (6) of the semiconductor chip (2), and wherein between the semiconductor chip (2) and the cover (4) an air gap (13 ) is provided. Component according to one of claims 1 to 8, wherein the cover (4) is arranged at a distance to a light-emitting side (6) of the semiconductor chip (2), and where ¬ between the semiconductor chip (2) and the cover (4). a material layer (14), in particular an adhesive layer is provided.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (4) wenigstens eine erste und eine zweite Schicht (4, 8) aufweist, wobei die erste Schicht (8) die Abstrahlseite aufweist, und wobei die erste Schicht (8) und die zweite Schicht (4) aus verschiedenen Materialien gebildet sind. A device according to any one of the preceding claims, wherein the cover (4) comprises at least first and second layers (4, 8), the first layer (8) having the emission side, and wherein the first layer (8) and the second layer (4) are formed of different materials.
Bauelement nach Anspruch 10, wobei die erste Schicht als Folie ausgebildet ist. Component according to claim 10, wherein the first layer is formed as a film.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobe der Halbleiterchip (2) und/oder die Abdeckung (4) seitlich von einem Rahmen (15) umgeben ist, wobei der Rahmen (15) wenigstens teilweise Licht reflektierend und/oder Licht streuend ausgebildet ist, und insbesondere aus ei¬ nem weiß reflektierenden Material gebildet ist. Component according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor chip (2) and / or the cover (4) is laterally surrounded by a frame (15), wherein the frame (15) is at least partially light-reflecting and / or light-scattering formed, and is formed in particular from ei ¬ nem white reflective material.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobe die Abdeckung (4) wenigstens teilweise Glas, Saphir, Plastik, Silikon, Epoxymaterial oder Halbleitermaterial aufweist . Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (4) auf einem Abdeckrahmen (17) befestigt ist, wobei die Abdeckung (4) als Platte ausgebildet ist, und wobei der Abdeckrahmen (17) den Halbleiterchip (2) umrahmt . Component according to one of the preceding claims, wherein the cover (4) at least partially glass, sapphire, plastic, silicone, epoxy material or semiconductor material. Component according to one of the preceding claims, wherein the cover (4) on a cover frame (17) is fixed, wherein the cover (4) is formed as a plate, and wherein the cover frame (17) framing the semiconductor chip (2).
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Fläche (9,23) der Abdeckung (4) mit einer Abdeckschicht (24) versehen ist, und wobei der Brechungsindex des Materials der strukturierten Fläche (9,23) ungleich und insbesondere größer als der Bre¬ chungsindex der Abdeckschicht (24) ist. Component according to one of the preceding claims, wherein the structured surface (9, 23) of the cover (4) is provided with a covering layer (24), and wherein the refractive index of the material of the structured surface (9, 23) is unequal and, in particular, greater than that is Bre ¬ deviation index of the covering layer (24).
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