WO2018192985A1 - Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil und gewebe - Google Patents

Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil und gewebe Download PDF

Info

Publication number
WO2018192985A1
WO2018192985A1 PCT/EP2018/059921 EP2018059921W WO2018192985A1 WO 2018192985 A1 WO2018192985 A1 WO 2018192985A1 EP 2018059921 W EP2018059921 W EP 2018059921W WO 2018192985 A1 WO2018192985 A1 WO 2018192985A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor layer
layer sequence
anchoring structure
semiconductor component
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/059921
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Rudolf Behringer
Alexander F. PFEUFFER
Andreas PLÖSSL
Georg Bogner
Berthold Hahn
Frank Singer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to US16/606,538 priority Critical patent/US11296265B2/en
Priority to DE112018002092.4T priority patent/DE112018002092B4/de
Publication of WO2018192985A1 publication Critical patent/WO2018192985A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/10—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights
    • F21S4/15—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights the cables forming a grid, net or web structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/01—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with reflective or luminous safety means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B17/00—Protective clothing affording protection against heat or harmful chemical agents or for use at high altitudes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/038—Textiles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111—Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112—Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H05K1/114—Pad being close to via, but not surrounding the via
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/189—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components characterised by the use of flexible or folded printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0275—Fibers and reinforcement materials
    • H05K2201/0281—Conductive fibers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10287—Metal wires as connectors or conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
    • H10H20/0364—Manufacture or treatment of packages of interconnections

Definitions

  • RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR COMPONENT AND TISSUE A radiation-emitting semiconductor component is specified. In addition, a tissue is specified.
  • Specify radiation-emitting semiconductor device that can be efficiently integrated in a tissue.
  • This task is inter alia by a
  • this includes
  • Semiconductor layer sequence includes an active zone for generating radiation.
  • the active zone for generating radiation.
  • Semiconductor layer sequence as a light-emitting diode chip, in particular as a thin-film light-emitting diode chip, in which a Auswachssubstrat was removed for the semiconductor layer sequence designed.
  • Semiconductor component be present.
  • the radiation to be generated is
  • a wavelength of maximum intensity of the radiation generated by the semiconductor layer sequence is preferably at least 360 nm or 420 nm and / or at most 860 nm or 680 nm or 480 nm.
  • the semiconductor layer sequence is adapted to emit blue light or green light.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m N m Ga or a phosphide compound semiconductor material such as
  • Compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As or as Al n Ga m In ] __ n _ m AskP ] __k, where each 0 ⁇ n 1, 0 ⁇ m 1 and n + m ⁇ 1 and 0 -S k ⁇ 1.
  • this includes
  • Semiconductor device one or more carriers.
  • the at least one semiconductor layer sequence is applied to the at least one carrier.
  • several semiconductor layer sequence is applied to the at least one carrier.
  • Light-emitting diode chips each having one of the semiconductor layer sequences mounted on a common carrier.
  • the carrier is preferably that component which mechanically supports and supports the semiconductor device.
  • the carrier would not be mechanically stable in this case, the semiconductor device.
  • the carrier comprises or has all the carriers or a part of the carriers each
  • Anchoring structure is located in particular on an underside facing away from the semiconductor layer sequence
  • One or more anchoring structures may be present per support. Preferably, several of the anchoring structures are present in each carrier.
  • Anchoring structure or all anchoring structures or part of the anchoring structures electrical
  • Anchoring structure an electrical contact of the
  • Anchoring structure or are all anchoring structures or is a part of the anchoring structures adapted to receive at least one thread.
  • the thread may for example be clamped in the anchoring structure or fixed in the anchoring structure via a fastening means such as an adhesive or a solder.
  • Anchoring structure adapted to attach the semiconductor device to and / or in a tissue.
  • An electrical contact is preferably achieved via the at least one thread. That is, with the thread, which is used for fixation in the at least one anchoring structure is provided, it is preferably an electrical supply line.
  • this includes
  • the at least one carrier has at one of the semiconductor layer sequence
  • remote carrier base at least one
  • Anchoring structure includes or adjoins electrical contact points, wherein the electrical contact points for electrical contacting of the semiconductor layer sequence and thus the semiconductor device are set up.
  • At least one anchoring structure is for receiving
  • At least one thread for electrical contacting by means of the at least one thread and preferably for
  • At least one anchoring structure widened in the direction away from the semiconductor layer sequence as seen in cross section first and then narrows again.
  • the relevant parts of the anchoring structure can be seen in cross-section
  • the senor for example, be shaped like a keyhole. According to at least one embodiment, the
  • Anchoring structure is freely accessible from the semiconductor layer sequence side facing away. In particular, then the electrical contact points are free from the outside
  • At least one anchoring structure is closed on a side facing away from the semiconductor layer sequence.
  • the anchoring structure is designed, for example, in cross-section arched. In other words, at least in sections or continuously a tunnel may be formed by the anchoring structure, which optionally covers the electrical contact points.
  • At least one anchoring structure widens monotonically or strictly monotonically in the direction away from the semiconductor layer sequence when viewed in cross-section.
  • the anchoring structure has the shape of a V or a U in cross-section.
  • the anchoring structure seen in cross-section semicircular or rectangular shaped.
  • at least two anchoring structures intersect, in particular seen in plan view on the underside of the carrier. For example, a grid-shaped pattern is formed by the anchoring structures.
  • the anchoring structures can cross at right angles or at other angles, for example in
  • At least two anchoring structures extend as seen in plan view
  • Anchoring structures are aligned parallel to each other or a relatively small angle to each other
  • At least one of the anchoring structures extends in places or entirely curved.
  • the anchoring structure may have a continuous, constant curvature.
  • the anchoring structure may have different curvatures and, for example, be meander-shaped or sinusoidal in shape and / or have a plurality of changes of direction.
  • the anchoring structure is shaped as a serpent line with curve transitions or as a rectangular saw tooth or triangular saw tooth with sharp creases.
  • At least one anchoring structure has two or more than two layers.
  • the layers preferably follow in the direction away from the
  • a first layer is closer to the semiconductor layer sequence than a second layer.
  • the two layers can be made of the same
  • the layers are integrally molded or are attached to each other by gluing or bonding.
  • the anchoring structure at least in places on a different course.
  • the first one is closer to the first one
  • the carrier has one or more anchoring structures on two opposite end faces.
  • the end faces are preferably transversely, in particular perpendicular or approximately perpendicular to a Hauptausdehnungsraum the
  • the carrier underside is preferably parallel or approximately parallel to
  • Semiconductor device has two or more than two carriers.
  • the two carriers can be on both sides of the
  • Semiconductor layer sequence are located so that it can be mounted between the carriers.
  • both carriers each have one or more anchoring structures on the sides facing away from the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence can be integrated within a tissue.
  • at least one of the carriers is permeable to the radiation generated in the semiconductor layer sequence.
  • At least one of the anchoring structures is or are some of Anchoring structures or all anchoring structures are designed as a pillar and / or survey.
  • the columns may be made of a different or the same material as remaining parts of the carrier.
  • the columns are identical to each other. In accordance with at least one embodiment, the columns are identical to each other.
  • the columns are metal columns, such as galvanic on one
  • the pillars may have a plurality of regions or layers, so that in particular a part of the pillars furthest from the semiconductor layer sequence is electrically insulating in order to prevent short circuits
  • At least one anchoring structure or are some of
  • Anchoring structures or all anchoring structures are designed as a trench.
  • the trenches in particular represent
  • Anchoring structures can each have the same depths and / or widths, or there can be anchoring structures with differing depths and / or widths. The same applies with regard to the columns.
  • the trenches or at least one of the trenches are electrically conductive at least at a lowest point. This lowest point can be formed by one of the electrical contact points.
  • the trenches at a narrowest point be electrically conductive. Even the narrowest point can be designed as an electrical contact point.
  • different anchoring structures can be combined with each other.
  • Electrical functionalization means, for example, a
  • the at least one sensor is a sensor for temperature or pressure or brightness.
  • corresponding sensors it is possible to detect, for example, a pulse of a wearer of the tissue.
  • this includes
  • LED chips in particular LED chips. It is also possible to use a plurality of semiconductor layer sequences and / or
  • each other can produce red, green and blue light.
  • this includes
  • the at least one electronic unit is, for example, an integrated circuit, in short IC, such as an ASIC.
  • an electronics unit can be
  • Control semiconductor device independently. Furthermore, an addressing and / or control of the
  • the electronics unit is based, for example, on silicon.
  • the electronics unit contains, in particular, constant current sources, voltage sources, transistors, switches, memory components and / or registers.
  • the electronic unit is through the
  • Carrier formed which is in particular a silicon carrier or a silicon chip.
  • the fabric comprises one or more radiation-emitting semiconductor devices as described in connection with one or more of the above embodiments. Features of the fabric are therefore also disclosed for the semiconductor devices and
  • the fabric comprises one or more threads.
  • the at least one thread is connected to the semiconductor device, in particular firmly connected. That is, preferably, the semiconductor device does not detach from the thread in the proper use of the fabric. In accordance with at least one embodiment, this is
  • the tissue includes a plurality of fibers.
  • the fibers may be conventional fabric fibers, such as wool, cotton or
  • the fibers and the at least one thread are woven together to form the fabric.
  • the threads may be attached to or on the fibers, for example by gluing or welding or caulking.
  • the threads and the fibers may be woven together to form the fabric.
  • the threads may be attached to or on the fibers, for example by gluing or welding or caulking.
  • the fibers can be electrically insulating.
  • the fibers represent the basis of the tissue. It is possible that a mechanical integration of the
  • the threads can serve for the mechanical and electrical integration of the semiconductor component into the tissue, and the binding of the threads into the tissue takes place via the fibers.
  • Electroluminescent light-emitting material can be built up.
  • the fabric comprises at least one radiation-emitting semiconductor component and at least one thread firmly with the
  • Fibers are interwoven with the at least one thread to form a fabric or integrated into the fabric, so that the
  • Semiconductor component is firmly attached to the fabric or in the fabric.
  • the at least one thread or the threads are electrically conductively connected to the electrical contact points of the semiconductor component by means of gluing, clamping, soldering and / or welding.
  • the fibers comprise one or more electrically conductive coatings disposed on a core material.
  • an outer coating may be present on the thread and / or on the fibers, which may be the conductive one
  • the thread and / or the fibers comprise conductive filaments, for example of silver or carbon such as carbon nanotubes.
  • the filaments may be attached to a surface of the thread and / or the fibers and, alternatively or additionally, may be twisted in the thread and / or the fibers. That is, the thread may comprise one or more filaments of an electrically conductive material, which are preferably twisted together with an approximately thread-like base material, wherein the base material is preferably electrically insulating
  • the filaments in case of a Twisting the filaments with the base material, which in turn may be composed of electrically insulating filaments, it is possible that the electrically conductive filaments are exposed in places on the surface of the thread and / or the fibers.
  • conductive and / or electrically insulating filaments is preferably at most 10% or 2% or 0.5% of an average diameter of the associated thread and / or the associated fibers.
  • the thread has an average diameter of at least 5 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • the mean diameter is at most 50 ym or 30 ym.
  • the thread is mechanically flexible, so that no or no significant change in the mechanical
  • an average thickness of the semiconductor layer sequence and / or of the semiconductor component may be smaller than the mean diameter of the thread. It is possible that a mean diameter of the fibers is equal to the mean diameter of the thread, for example with a tolerance of at most a factor of 2 or 1.5 or 1.2. Alternatively, the thread and the fibers may have significantly different diameters.
  • the at least one thread seen in cross-section, lies completely within the at least one associated anchoring structure.
  • Such fabrics can be used for example
  • Safety clothing such as for fire and / or police and / or emergency services, are used. Also
  • Road users such as cyclists or pedestrians may use such fabrics, such as bracelets, fitness bands or safety strips. Likewise is a
  • FIGS. 1A, 2 to 5 and IIA show schematic sectional representations of exemplary embodiments of semiconductor components described here
  • FIGS 1B, 6 to 10, IIB, 12 and 13 are schematic
  • Figure 14 is a schematic perspective view of an embodiment of a tissue described herein
  • Figures 15 to 18 are schematic sectional views of
  • Figure 19 is a schematic sectional view and a
  • FIGS 20 and 21 are schematic perspective views of embodiments of described herein
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • the semiconductor component 1 comprises a carrier 3. On the carrier 3, a plurality of semiconductor layer sequences 2, in particular in the form of light-emitting diode chips such as thin-film LEDs, are applied. At the semiconductor layer sequences 2 are electrical contact points 5 for electrical contacting.
  • the contact points 5 are bounded towards one
  • Seen cross-section are the anchoring structures. 4
  • Anchoring structures 4 a first layer 45 closer to the
  • Openings in the two layers 45, 46 are placed in the middle of each other.
  • straight trenches 42 are formed, which extend parallel to each other along the carrier 3.
  • the trenches 42 in the region of the first layer 45 have a greater width than in the region of the second layer 46.
  • Anchoring structures 4 it is possible to clamp a thread, not shown, in the region of the first layer 45 and fix.
  • the semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical to The semiconductor layer sequences 2 are identical.
  • the semiconductor layer sequences 2 are based on the AlInGaN material system.
  • the semiconductor layer sequences 2 may have a coherent, homogeneous luminous surface or be subdivided into individual image regions or pixels, also referred to as pixels.
  • they may be configured to emit light monochrome, such as blue or green or red light. It is also possible that different colors
  • Semiconductor layer sequences 2 be continuous or partially not shown phosphors applied.
  • the carrier 3 is for example a silicon carrier
  • Vias also known as vias. Through the vias are in particular the electrical Contact points 5 formed. In this case, all electrical contacts of the semiconductor layer sequences 2 can face the carrier 3.
  • the carrier 3 made of a glass, a ceramic or a plastic or a
  • the carrier 3 is a cast or injection-molded or injection-molded body with at least one plastic and / or with electrical structures, for example for printed conductors or plated-through holes.
  • the trenches 42 of the anchoring structures 4 are
  • the semiconductor layer sequences 2 are designed to emit different colors, then for each polarity and / or for each color one or two of the trenches 42 as well as the
  • Anchoring structures 4 may be provided. As in all other embodiments, it is possible that the
  • Anchoring structures 4 are provided at least in places with a not shown roughening in order to achieve a better clamping action on the not shown thread.
  • Components such as phosphors or optics to a
  • Beam shaping be attached. This is also possible in all other embodiments.
  • the carrier 3, in particular made of silicon, can, after assembly of the semiconductor layer sequence 2 and for the production of the plated-through holes, also be made as through silicon via
  • the anchoring structures 4 are etched from the carrier back side 34 ago until the
  • Material used for example sapphire or a glass or a ceramic or a plastic.
  • the trenches 42 are seen in cross-section V-shaped.
  • the V-shape can reach into the electrical contact points 5.
  • a lowest point of the trenches 42 is formed by the contact points 5.
  • a width of the trenches 42 increases strictly monotonically.
  • Anchoring structures 4 seen in cross-section formed by oval openings. These openings are located in the first layer 45 directly to the contact points 5.
  • the second layer 46 extends continuously across these openings, so that the carrier base 34 can form a continuous, closed surface.
  • Anchoring structures 4 seen in cross section, gate-like openings through which similar to a Nadelschreib or tunnel a fiber and / or a thread can run.
  • the areas of the carrier 3 remaining in the first layer 45 can also be closed only after the insertion of a thread and / or a fiber by applying the second layer 46.
  • the gate-like structures and the second layer 46 may therefore, if necessary, be present only in the finished yarn and / or fabric after the semiconductor device 1 has been attached.
  • Semiconductor device 1 a first carrier 3a and a second carrier 3b, between which the
  • Each of the carriers 3a, 3b is provided with the anchoring structures 4.
  • the anchoring structures 4 are placed on opposite sides of the semiconductor layer sequence 2.
  • Each of the pages is preferably set up for a particular polarity.
  • the carrier 3a serves as the anode-side contact and the carrier 3b as the cathode-side contact.
  • several of the anchoring structures 4 can be present per polarity in order to simplify introduction of the semiconductor component 1 into a substance. Also per possibly existing data line more anchoring structures 4 may be provided.
  • Anchoring structures 4 are preferably not shown in Figure 5 electrical contact points. Seen in cross section, the anchoring structures 4 are designed, for example, arc-shaped or semicircular. The anchoring structures 4 may form the end faces 32 only partially or completely.
  • Anchoring structures 4 intersect is illustrated in Figure 6. Such as crossing at right angles
  • Anchoring structures 4 can be constructed in the two layers 45, 46, analogously to FIG. 1A. As in all other embodiments, it is possible that the layers 45 and / or 46 repeat several times, in particular alternately.
  • Anchoring structures 4 differently curved. In the example on the left in FIG. 7, there is one
  • the threads 9 can extend in a straight line, in particular through the first layer 45 therethrough. Seen in plan view, the threads 9 are only partially free. That is, from the second layer 46 ago the threads 9 are only partially accessible. In the direction perpendicular to the carrier underside 34, the threads 9 in the tightly drawn state can not be removed from the semiconductor component 1 without further ado. For inserting the threads 9, however, these preferably follow the
  • serpentine meandering course. Again, reference may be made to the cross-sectional shape of the anchoring structures 4, as illustrated in FIG. 1A.
  • each straight extending trenches are formed in the two layers 45, 46 respectively.
  • These two trenches in the layers 45, 46 may be the same width or different widths. However, the trenches in the layers 45, 46 are tilted towards each other.
  • the thread not drawn in Figure 9, for example, introduced along the second layer 46 and subsequently pulled tight, so that the thread is displaced in the first layer 45.
  • the trench in the first layer 45 preferably has a smaller angle to side surfaces of the carrier 3 than the trench in the second layer 46. At the end faces 32 of the carrier 3, the two layers 45, 46 still preferably overlap one another.
  • the trench 42 in the second layer 46 has a rectangular course in a middle region.
  • Anchoring structures 4 of Figure 3 are used.
  • Anchoring structures of FIG. 2 in particular that which applies to the second layer 46 applies correspondingly.
  • Anchoring structures 4 formed by the trenches 42.
  • the anchoring structures 4 can be designed as columns 41, see FIG. IIA.
  • the columns 41 are formed, for example, frustoconical and in
  • Seen carrier base 34 The columns 41 can also be made of the two layers 45, 46
  • the first layer 45 represents a growth basis on which the thicker second layer 46 is galvanically generated, for example.
  • the columns 41 can therefore be produced via structured electrochemical deposition. For this purpose, for example, on a continuous electrically conductive layer as
  • Plating base the desired structure inverted formed in photoresist.
  • Negative structures for the trenches 42 for example, be electrodeposited. After removing the photoresist and the plating base in an environment of the pillars 41 or the trenches 42, the pillars 41 or the trenches 42 stand for the
  • the pillars 41 are L-shaped in plan view, wherein preferably four of the pillars 41 form a cruciform structure.
  • the columns 41 preferably have the two layers 45, 46, analogous to FIG. 1A.
  • first columns 4a and second columns 4b are present.
  • the first columns 4a are, for example, the
  • Anchoring structures 4b serve.
  • FIG. 14 illustrates a fabric 10 with a semiconductor component 1, for example according to FIG. 2.
  • the semiconductor component 1 is electrically contacted via the filaments 9.
  • the threads 9 are woven into fibers 8, which, seen in plan view, extend on all sides of the semiconductor component 1.
  • the substance is essentially based on the fibers 8.
  • the threads 9 preferably have one
  • Lateral dimensions of the semiconductor device 1 are, for example, at least 0.1 mm and / or at most 1 mm.
  • the threads 9 can be connected to a control unit and / or to a battery.
  • the semiconductor component 1 it is possible for the semiconductor component 1 to have a sensor, not shown, for example for temperature, pressure or radiation.
  • the fibers 8 In contrast to the illustration in FIG. 14, as in all embodiments, it is possible for the fibers 8 to be significantly thicker than the thread 9. Thus, the fibers 8 next to the semiconductor component 1 may be similarly thick or thicker than the point at which the semiconductor device 1 is placed. Thus, the semiconductor device 1 can be inconspicuously integrated into the fabric.
  • the threads 9 have a constant, constant diameter. Deviating from this it is
  • semiconductor component 1 are significantly thicker. Thus, the semiconductor device 1 can be better integrated into the material and / or placement of the semiconductor device 1 along the threads 9 can be simplified.
  • FIG. 15 shows that the semiconductor component 1
  • the thread 9 has an electrically insulating core material 90, which is provided with an electrically conductive coating 91. The electrically conductive coating 91 is removed in places between the contact points 5.
  • FIG. 17 it is shown that the anchoring elements 4 are rectangular in cross-section. Only a part of the anchoring elements 4 is connected to the threads 9 for
  • Anchoring structures 4 are provided either with the threads 9 or with the fibers 8. As a result, a particularly strong integration of the semiconductor device 1 in the fabric 10 can be achieved.
  • the threads 9 and the fibers 8 are either merely clamped or secured in the anchoring structures 4 with an adhesive, such as a silver conductive adhesive. Furthermore, the threads 9 and / or the fibers 8 can be soldered or welded.
  • the fibers 8 and / or the threads 9 are based for example on a wool material or a synthetic fiber.
  • the core material 90 see the sectional view in Figure 19A and the side view in Figure 19B, made of a plastic.
  • the core material 90 is preferably provided all around with the electrically conductive coating 91.
  • the coating 91 is made of silver or aluminum, for example.
  • an outer coating 92 may be exterior to the conductive coating 91. As well as the
  • the outer coating 92 can be removed in places, for example by means of
  • the outer coating 92 is, for example, a silicone, an epoxy, an acrylic resin or a
  • the threads 9 and / or the fibers 8 can be efficiently attached to the
  • Semiconductor component 1 are mounted and inconspicuously insert into the tissue due to their color design, without causing a significant contrast towards other areas of the substance.
  • LED component 1 Semiconductor component 1, a plurality of LED chips 29R, 29G, 29B, which are preferably adapted to generate red, green and blue light.
  • the LED chips 29R, 29G, 29B which preferably each have a non-subscribed own
  • Semiconductor layer sequence 2 have, are mounted on the support 3 or integrated in the carrier 3.
  • the carrier 3 is an electronic unit 6, for example, a silicon-based ASIC.
  • ASIC stands for
  • the carrier 3 are, for example, the hole-shaped anchoring structures 4 for mounting on fibers. Several LED chips of the same or different color can be mounted.
  • FIG. 21 shows that the LED chips 29 and the electronics unit 6 are integrated in the carrier 3 or are attached to the carrier 3.
  • the carrier 3 is about a potting or includes a potting body. In such a potting not subscribed electrical contact points can be integrated.
  • the electronic unit 6 of FIGS. 20 or 21 is preferably an ASIC which contains, for example, an address of the LED chips 29 and of the semiconductor component 1, so that individual LED chips 29 can be switched on in a targeted manner.
  • a preferably structured semiconductor layer sequence 2 it is possible for a preferably structured semiconductor layer sequence 2 to be used in conjunction with one or more locally applied phosphors to produce differently colored light. Individual regions of the semiconductor layer sequence 2 for producing different colors can preferably be controlled electronically independently of one another here.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Strahlung sowie einen Träger(3), auf dem die Halbleiterschichtenfolge (2) aufgebracht ist. Der eine Träger(3)weist an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Trägerunterseite (34) eine Verankerungsstruktur (4) auf. Die Verankerungsstruktur (4) umfasst elektrische Kontaktstellen (5) oder grenzt an diese. Die Verankerungsstruktur (4) ist zur Aufnahme mindestens eines Fadens (8) zur elektrischen Kontaktierung eingerichtet.

Description

Beschreibung
STRAHLUNGSEMITTIERENDES HALBLEITERBAUTEIL UND GEWEBE Es wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Gewebe angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein
strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil anzugeben, das effizient in einem Gewebe integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein
strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und durch ein Gewebe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Zone zur Erzeugung von Strahlung. Beispielsweise ist die
Halbleiterschichtenfolge als Leuchtdiodenchip, insbesondere als Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, bei dem ein Auswachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge entfernt wurde, gestaltet. Es können eine oder mehrere Halbleiterschichtenfolgen und damit ein oder mehrere Leuchtdiodenchips in dem
Halbleiterbauteil vorhanden sein.
Bei der zu erzeugenden Strahlung handelt es sich
beispielsweise um nahultraviolette Strahlung, um sichtbares Licht und/oder um nahinfrarote Strahlung. Eine Wellenlänge maximaler Intensität der von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung liegt bevorzugt bei mindestens 360 nm oder 420 nm und/oder bei höchstens 860 nm oder 680 nm oder 480 nm. Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge dazu eingerichtet, blaues Licht oder grünes Licht zu emittieren. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs oder wie AlnGamIn]__n_mAskP]__k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 -S k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Träger. Die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge ist auf dem zumindest einen Träger aufgebracht. Insbesondere sind mehrere
Leuchtdiodenchips mit je einer der Halbleiterschichtenfolgen auf einem gemeinsamen Träger angebracht. Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt um diejenige Komponente, die das Halbleiterbauteil mechanisch trägt und stützt. Ohne den
Träger wäre in diesem Fall das Halbleiterbauteil mechanisch nicht stabil. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger oder weisen alle Träger oder weist ein Teil der Träger je
zumindest eine Verankerungsstruktur auf. Die
Verankerungsstruktur befindet sich insbesondere an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Unterseite des
zugehörigen Trägers. Pro Träger können eine oder mehrere Verankerungsstrukturen vorhanden sein. Bevorzugt sind in jedem Träger mehrere der Verankerungsstrukturen vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Verankerungsstruktur oder alle Verankerungsstrukturen oder ein Teil der Verankerungsstrukturen elektrische
Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge oder grenzt an elektrische
Kontaktstellen. Damit ist über die betreffende
Verankerungsstruktur eine elektrische Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge und damit des Halbleiterbauteils ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur oder sind alle Verankerungsstrukturen oder ist ein Teil der Verankerungsstrukturen zur Aufnahme mindestens eines Fadens eingerichtet. Der Faden kann in der Verankerungsstruktur beispielsweise eingeklemmt werden oder über ein Befestigungsmittel wie einen Kleber oder ein Lot in der Verankerungsstruktur fixiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur dazu eingerichtet, das Halbleiterbauteil an und/oder in einem Gewebe zu befestigen. Eine elektrische Kontaktierung wird bevorzugt über den mindestens einen Faden erreicht. Das heißt, bei dem Faden, der zur Fixierung in der zumindest einen Verankerungsstruktur vorgesehen ist, handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Zuleitung.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
Strahlungsemittierende Halbleiterbauteil eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Strahlung sowie mindestens einen Träger, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist. Der zumindest eine Träger weist an einer der Halbleiterschichtenfolge
abgewandten Trägerunterseite wenigstens eine
Verankerungsstruktur auf. Die wenigstens eine
Verankerungsstruktur umfasst elektrische Kontaktstellen oder grenzt an diese, wobei die elektrischen Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge und damit des Halbleiterbauteils eingerichtet sind. Die
wenigstens eine Verankerungsstruktur ist zur Aufnahme
mindestens eines Fadens zur elektrischen Kontaktierung mittels des mindestens einen Fadens und bevorzugt zur
Befestigung des Halbleiterbauteils an einem Gewebe
eingerichtet.
Mit bisherigen Leuchtdiodenchips ist es schwierig, diese auf Fasern zu montieren. Dabei werden Leuchtdiodenchips
insbesondere auf Fasern aufgeklebt oder auf Zwischenträgern montiert, die wiederum an den Fasern befestigt sind. Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist aufgrund
insbesondere der Verankerungsstruktur eine effiziente
und/oder stabile Befestigung speziell unmittelbar an Fasern und/oder Fäden ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbreitert sich wenigstens eine Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge zuerst und verengt sich anschließend wieder. Die betreffenden Teile der Verankerungsstruktur können im Querschnitt gesehen
beispielsweise wie ein Schlüsselloch gestaltet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite offen gestaltet. Das heißt, die
Verankerungsstruktur ist von der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite her frei zugänglich. Insbesondere sind dann die elektrischen Kontaktstellen von außen her frei
zugänglich. Durch solche Verankerungsstrukturen kann ein Faden effizient fixiert werden.
Gemäß zumindest eines Ausführungsform ist zumindest eine Verankerungsstruktur an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite geschlossen. Die Verankerungsstruktur ist beispielsweise im Querschnitt torbogenförmig gestaltet. Mit anderen Worten kann durch die Verankerungsstruktur zumindest abschnittsweise oder durchgehend ein Tunnel gebildet sein, die die elektrischen Kontaktstellen optional abdeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbreitert sich wenigstens eine Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge monoton oder streng monoton. Beispielsweise weist die Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen die Form eines V's oder eines U's auf. Ebenso kann die Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen halbkreisförmig oder auch rechteckförmig gestaltet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kreuzen sich wenigstens zwei Verankerungsstrukturen, insbesondere in Draufsicht auf die Trägerunterseite gesehen. Beispielsweise ist durch die Verankerungsstrukturen ein gitterförmiges Muster gebildet. Die Verankerungsstrukturen können sich rechtwinklig kreuzen oder auch in anderen Winkeln, beispielsweise in
vergleichsweise flachen Winkeln von mindestens 20° oder 30° und/oder höchstens 60° oder 50°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen wenigstens zwei Verankerungsstrukturen in Draufsicht gesehen
nebeneinander, insbesondere schnittfrei und/oder
kreuzungsfrei nebeneinander. Dabei können die
Verankerungsstrukturen parallel zueinander ausgerichtet sein oder einen vergleichsweise kleinen Winkel zueinander
aufweisen, beispielsweise einen Winkel von mindestens 5° oder 10° und/oder von höchstens 30° oder 15° oder 5°. Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft zumindest eine der Verankerungsstrukturen in Draufsicht gesehen stellenweise oder in Gänze gekrümmt. Die Verankerungsstruktur kann eine durchgehende, gleichbleibende Krümmung aufweisen. Ebenso kann die Verankerungsstruktur in Draufsicht gesehen verschiedene Krümmungen aufweisen und beispielsweise mäanderförmig oder sinusförmig gestaltet sein und/oder mehrere Richtungswechsel aufweisen. Insbesondere ist die Verankerungsstruktur als Schlangenlinie mit Kurvenübergängen oder als Rechtecksägezahn oder Dreiecksägezahn mit scharfen Knicken geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist wenigstens eine Verankerungsstruktur zwei oder mehr als zwei Lagen auf. Die Lagen folgen bevorzugt in Richtung weg von der
Halbleiterschichtenfolge unmittelbar aufeinander. Eine erste Lage befindet sich näher an der Halbleiterschichtenfolge als eine zweite Lage. Die beiden Lagen können aus demselben
Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise sind die Lagen einstückig geformt oder sind aneinander mittels Kleben oder Bonden befestigt. In den verschiedenen Lagen weist die Verankerungsstruktur zumindest stellenweise einen voneinander abweichenden Verlauf auf.
Beispielsweise ist die erste, sich näher an der
Halbleiterschichtenfolge befindliche Lage breiter und/oder anders gekrümmt als die zweite, weiter von der
Halbleiterschichtenfolge entfernt liegende Lage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten je eine oder mehrere Verankerungsstrukturen auf. Die Stirnseiten sind bevorzugt quer, insbesondere senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu einer Hauptausdehnungsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge orientiert. Die Trägerunterseite ist bevorzugt parallel oder näherungsweise parallel zur
Halbleiterschichtenfolge ausgerichtet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil zwei oder mehr als zwei Träger auf. Die beiden Träger können sich beiderseits der
Halbleiterschichtenfolge befinden, so dass diese zwischen den Trägern angebracht sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen beide Träger an der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seiten je eine oder mehrere Verankerungsstrukturen auf. Durch eine solche
Anordnung ist die Halbleiterschichtenfolge innerhalb eines Gewebes integrierbar. Dabei ist bevorzugt zumindest einer der Träger durchlässig für die in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens eine der Verankerungsstrukturen oder sind manche der Verankerungsstrukturen oder sind alle Verankerungsstrukturen als Säule und/oder Erhebung gestaltet. Somit können die
Verankerungsstrukturen sich über die Trägerunterseite
erheben, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge. Die Säulen können aus einem anderen oder aus dem gleichen Material sein wie verbleibende Teile des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Säulen
stellenweise oder vollständig aus einem elektrisch
leitfähigen Material. Beispielsweise handelt es sich bei den Säulen um Metallsäulen, etwa galvanisch auf einer
Ausgangsschicht erzeugt. Die Säulen können mehrere Bereiche oder Lagen aufweisen, so dass insbesondere ein am weitesten von der Halbleiterschichtenfolge entfernt liegender Teil der Säulen elektrisch isolierend ist, um Kurzschlüsse zu
vermeiden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens eine Verankerungsstruktur oder sind manche der
Verankerungsstrukturen oder sind alle Verankerungsstrukturen als Graben gestaltet. Die Gräben stellen insbesondere
Vertiefungen in der Trägerunterseite dar. Die
Verankerungsstrukturen können jeweils gleiche Tiefen und/oder Breiten aufweisen oder es können Verankerungsstrukturen mit voneinander abweichenden Tiefen und/oder Breiten vorhanden sein. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Säulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Gräben oder ist zumindest einer der Gräben wenigstens an einer tiefsten Stelle elektrisch leitfähig. Diese tiefste Stelle kann durch eine der elektrischen Kontaktstellen gebildet sein.
Alternativ zu einer tiefsten Stelle oder auch zusätzlich hierzu können die Gräben an einer schmälsten Stelle elektrisch leitfähig sein. Auch die schmälste Stelle kann als elektrische Kontaktstelle gestaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil mehrere verschieden gestaltete
Verankerungsstrukturen auf. Somit können unterschiedliche Verankerungsstrukturen miteinander kombiniert vorliegen.
Alternativ sind alle Verankerungsstrukturen des
Halbleiterbauteils hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder elektrischen Funktionalisierung gleich gestaltet. Elektrische Funktionalisierung meint beispielsweise eine
Funktionalisierung als Elektrode, wobei nicht
notwendigerweise zwischen Funktionalisierung als Anode oder Kathode zu unterscheiden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Sensoren auf.
Beispielsweise ist der mindestens eine Sensor ein Sensor für Temperatur oder Druck oder Helligkeit. Über entsprechende Sensoren ist es möglich, beispielsweise einen Puls eines Trägers des Gewebes zu erfassen. Weiterhin können
Halbleiterschichtenfolgen vorhanden sein, die infrarote
Strahlung emittieren, die zur Detektion mit einem Sensor des Halbleiterbauteils eingerichtet ist, insbesondere nach
Reflexion an der Haut eines Benutzers des Gewebes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil verschiedenfarbig emittierende
Halbleiterschichtenfolgen und/oder verschiedenfarbig
emittierende Halbleiterchips, insbesondere LED-Chips. Es können auch mehrere Halbleiterschichtenfolgen und/oder
Halbleiterchips vorhanden sein, die Licht der gleichen Farbe erzeugen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterbauteil um ein RGB-Element, das unabhängig
voneinander rotes, grünes und blaues Licht erzeugen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil eine oder mehrere Elektronikeinheiten. Bei der mindestens einen Elektronikeinheit handelt es sich zum Beispiel um einen integrierten Schaltkreis, kurz IC, etwa um einen ASIC. Mit einer Elektronikeinheit lassen sich
verschiedenfarbig emittierende Komponenten des
Halbleiterbauteils unabhängig voneinander ansteuern. Ferner ist eine Adressierung und/oder Ansteuerung des
Halbleiterbauteils über die Elektronikeinheit möglich. Die Elektronikeinheit basiert zum Beispiel auf Silizium. Die Elektronikeinheit enthält insbesondere Konstantstromquellen, Spannungsquellen, Transistoren, Schalter, Speicherkomponenten und/oder Register.
Besonders bevorzugt ist die Elektronikeinheit durch den
Träger gebildet, welcher insbesondere ein Silizium-Träger oder ein Silizium-Chip ist.
Darüber hinaus wird ein Gewebe angegeben. Das Gewebe umfasst ein oder mehrere Strahlungsemittierende Halbleiterbauteile, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Gewebes sind daher auch für die Halbleiterbauteile offenbart und
umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gewebe einen oder mehrere Fäden. Der mindestens eine Faden ist mit dem Halbleiterbauteil verbunden, insbesondere fest verbunden. Das heißt, bevorzugt löst sich das Halbleiterbauteil in der bestimmungsgemäßen Anwendung des Gewebes nicht von dem Faden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil über den mindestens einen Faden elektrisch angeschlossen. Eine Bestromung des Halbleiterbauteils folgt somit über den zumindest einen Faden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Gewebe mehrere Fasern. Bei den Fasern kann es sich um herkömmliche Stofffasern handeln, etwa aus Wolle, Baumwolle oder
Kunstfasern. Insbesondere sind die Fasern und der mindestens eine Faden miteinander zu dem Stoff verwoben. Alternativ können die Fäden auf oder an den Fasern befestigt sein, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen oder Verstemmen. Ferner ist es möglich, dass die Fäden und die Fasern
miteinander verwoben werden, sodass die Fäden und Fasern eine oder mehrere gemeinsame Kordeln bilden können. Die Fasern können elektrisch isolierend sein. Insbesondere stellen die Fasern die Basis des Gewebes dar. Es ist möglich, dass eine mechanische Einbindung des
Halbleiterbauteils über die Fasern erfolgt, wohingegen eine elektrische Einbindung über die Fäden erfolgt. Ebenso können die Fäden zur mechanischen und elektrischen Einbindung des Halbleiterbauteils in das Gewebe dienen und die Einbindung der Fäden in das Gewebe erfolgt über die Fasern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil fest an dem Stoff und/oder in dem Stoff befestigt. Somit ist ein leuchtfähiger, über
Elektrolumineszenz lichtemittierender Stoff aufbaubar.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Gewebe mindestens ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil sowie mindestens einen Faden, der fest mit dem
Halbleiterbauteil verbunden ist und über den das
Halbleiterbauteil elektrisch angeschlossen ist. Mehrere
Fasern sind mit dem mindestens einen Faden zu einem Stoff verwoben oder in dem Stoff integriert, so dass das
Halbleiterbauteil fest an dem Stoff oder in dem Stoff befestigt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Faden oder sind die Fäden mittels Kleben, Klemmen, Löten und/oder Schweißen mit den elektrischen Kontaktstellen des Halbleiterbauteils elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden
und/oder die Fasern eine oder mehrere elektrisch leitfähige Beschichtungen auf, die auf einem Kernmaterial angebracht ist. Ferner kann an dem Faden und/oder an den Fasern eine Außenbeschichtung vorhanden sein, die die leitfähige
Beschichtung teilweise abdeckt. Es ist möglich, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung stellenweise von dem
Kernmaterial entfernt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden
und/oder die Fasern leitfähige Filamente auf, beispielsweise aus Silber oder Kohlenstoff wie Kohlenstoffnanoröhrchen . Die Filamente können an einer Oberfläche des Fadens und/oder der Fasern angebracht sein und alternativ oder zusätzlich in dem Faden und/oder den Fasern verzwirnt vorliegen. Das heißt, der Faden kann eines oder mehrere Filamente aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen, die bevorzugt zusammen mit einem etwa fadenförmigen Basismaterial verzwirnt sind, wobei das Basismaterial bevorzugt elektrisch isolierend ist
und/oder aus herkömmlichen Textilfasern ist. Im Falle eines Verzwirnens der Filamente mit dem Basismaterial, das wiederum aus elektrisch isolierenden Filamenten zusammengesetzt sein kann, ist es möglich, dass die elektrisch leitenden Filamente stellenweise an der Oberfläche des Fadens und/oder der Fasern frei liegen. Ein mittlerer Durchmesser der elektrisch
leitenden und/oder der elektrisch isolierenden Filamente liegt bevorzugt bei höchstens 10 % oder 2 % oder 0,5 % eines mittleren Durchmessers des zugehörigen Fadens und/oder der zugehörigen Fasern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden einen mittleren Durchmesser von mindestens 5 ym oder 10 ym auf. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Durchmesser bei höchstens 50 ym oder 30 ym. Insbesondere ist der Faden mechanisch flexibel gestaltet, so dass sich durch den Faden keine oder keine signifikante Änderung der mechanischen
Eigenschaften des Stoffs, der im Wesentlichen aus den Fasern gebildet ist, ergibt. Insbesondere kann eine mittlere Dicke der Halbleiterschichtenfolge und/oder des Halbleiterbauteils kleiner sein als der mittlere Durchmesser des Fadens. Es ist möglich, dass ein mittlerer Durchmesser der Fasern gleich dem mittleren Durchmesser des Fadens ist, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 2 oder 1,5 oder 1,2. Alternativ können der Faden und die Fasern signifikant voneinander abweichende Durchmesser aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der mindestens eine Faden im Querschnitt gesehen vollständig innerhalb der wenigstens einen zugeordneten Verankerungsstruktur.
Alternativ ist es möglich, dass der Faden im Querschnitt gesehen aus der Verankerungsstruktur herausragt,
beispielsweise zu höchstens 10 % oder 20 % oder 40% des mittleren Durchmessers des Fadens an der
Verankerungsstruktur .
Derartige Gewebe können beispielsweise für
Sicherheitsbekleidung, etwa für Feuerwehr und/oder Polizei und/oder Rettungsdienste, verwendet werden. Auch
Verkehrsteilnehmer wie Fahrradfahrer oder Fußgänger können derartige Gewebe verwenden, beispielsweise als Armbänder, Fitnessbänder oder Sicherheitsstreifen. Ebenso ist ein
Einsatz im Bereich der Mode möglich. Weiterhin ist eine
Anwendung beispielsweise zur Beleuchtung von Taschen etwa in Kleidungsstücken möglich.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil und ein hier beschriebenes Gewebe unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1A, 2 bis 5 und IIA schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
Figuren 1B, 6 bis 10, IIB, 12 und 13 schematische
Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen, Figur 14 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Gewebes, Figuren 15 bis 18 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Geweben,
Figur 19 eine schematische Schnittdarstellung und eine
schematische Seitenansicht eines Fadens für
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen
Geweben, und
Figuren 20 und 21 schematische perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterbauteilen.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils 1 illustriert. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Träger 3. Auf dem Träger 3 sind mehrere Halbleiterschichtenfolgen 2, insbesondere in Form von Leuchtdiodenchips wie Dünnfilm-LEDs, aufgebracht. An den Halbleiterschichtenfolgen 2 befinden sich elektrische Kontaktstellen 5 zur elektrischen Kontaktierung .
Die Kontaktstellen 5 grenzen in Richtung hin zu einer
Trägerunterseite 34 an Verankerungsstrukturen 4. Im
Querschnitt gesehen sind die Verankerungsstrukturen 4
schlüssellochförmig gestaltet. Damit weisen die
Verankerungsstrukturen 4 eine erste Lage 45 näher an den
Halbleiterschichtenfolgen 2 auf, die im Querschnitt gesehen oval geformte Öffnungen aufweist. Ferner ist eine zweite Lage 46 direkt an der Trägerunterseite 34 vorhanden, die im Querschnitt gesehen rechteckige Öffnungen umfasst. Die
Öffnungen in den beiden Lagen 45, 46 sind mittig übereinander platziert . Durch die beiden Lagen 45, 46 sind gerade verlaufende Gräben 42 gebildet, die sich parallel zueinander längs des Trägers 3 erstrecken. Damit weisen die Gräben 42 im Bereich der ersten Lage 45 eine größere Breite auf als im Bereich der zweiten Lage 46. Über eine solche Gestaltungen der
Verankerungsstrukturen 4 ist es möglich, einen Faden, nicht gezeichnet, im Bereich der ersten Lage 45 einzuklemmen und zu fixieren .
Bei den Halbleiterschichtenfolgen 2 handelt es sich
insbesondere um Dünnfilm-Leuchtdiodenchips, die frei von einem Aufwachssubstrat sind. Beispielsweise basieren die Halbleiterschichtenfolgen 2 auf dem Materialsystem AlInGaN. Die Halbleiterschichtenfolgen 2 können eine zusammenhängende, homogene Leuchtfläche aufweisen oder in einzelne Bildbereiche oder Bildpunkte, auch als Pixel bezeichnet, unterteilt sein. Die einzelnen Pixel oder Halbleiterschichtenfolgen 2
insgesamt können dazu eingerichtet sein, monochrom Licht abzustrahlen, beispielsweise blaues oder grünes oder rotes Licht. Ebenso ist es möglich, dass verschiedenfarbig
emittierende Pixel oder Halbleiterschichtenfolgen 2 vorhanden sind. Zur Erzeugung von verschiedenfarbigem Licht,
insbesondere weißem Licht, können an den
Halbleiterschichtenfolgen 2 durchgehend oder bereichsweise nicht gezeichnete Leuchtstoffe aufgebracht sein.
Der Träger 3 ist beispielsweise ein Siliziumträger mit
Durchkontaktierungen, auch als Vias bezeichnet. Durch die Durchkontaktierungen sind insbesondere die elektrischen Kontaktstellen 5 gebildet. Dabei können alle elektrischen Kontakte der Halbleiterschichtenfolgen 2 dem Träger 3 zugewandt sein. Ebenso kann der Träger 3 aus einem Glas, einer Keramik oder einem Kunststoff oder einem
Verbundmaterial hieraus sein, insbesondere ist der Träger 3 ein gegossener oder gespritzter oder spritzgegossener Körper mit zumindest einem Kunststoff und/oder mit elektrischen Strukturen etwa für Leiterbahnen oder Durchkontaktierungen. Die Gräben 42 der Verankerungsstrukturen 4 sind
beispielsweise durch Ätzen des Trägers 3 gebildet. Sind die Halbleiterschichtenfolgen 2 zur Emission verschiedener Farben gestaltet, so kann für jede Polarität und/oder für jede Farbe einer oder zwei der Gräben 42 sowie der
Verankerungsstrukturen 4 vorgesehen sein. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die
Verankerungsstrukturen 4 zumindest stellenweise mit einer nicht gezeichneten Aufrauung versehen sind, um eine bessere Klemmwirkung an dem nicht gezeichneten Faden zu erreichen.
Ferner ist es möglich, dass an dem Träger 3 und/oder an den Halbleiterschichtenfolgen 2 nicht gezeichnete weitere
Komponenten wie Leuchtstoffe oder Optiken zu einer
Strahlformung angebracht werden. Dies ist ebenso in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
Der Träger 3, insbesondere aus Silizium, kann nach einer Montage der Halbleiterschichtenfolge 2 und zur Erzeugung der Durchkontaktierungen, auch als Through Silicon Via
bezeichnet, poliert werden und nachfolgend wieder mit einer weiteren Siliziumscheibe oder Trägerscheibe aufgedickt werden. In die zweite Scheibe des Trägers, entsprechend der zweiten Lage 46 oder der ersten und der zweiten Lage 45, 46 zusammengenommen, werden dann die Verankerungsstrukturen 4 von der Trägerrückseite 34 her so tief geätzt, bis die
Kontaktstellen 5 freiliegen. Alternativ können solche Strukturierungen auch in der zweiten Scheibe erfolgen, bevor diese aufgebracht wird, sodass erst durch das Aneinanderbringen der beiden Scheiben die
aufeinanderliegenden Öffnungen entstehen. In entsprechender Weise können auch mehrere Strukturierungen und/oder Löcher mit unterschiedlichen Tiefen oder in unterschiedlichen Tiefen entstehen, was insbesondere bei einem kreuzenden Verlauf von Verankerungsstrukturen 4 zur Anwendung kommen kann.
Alternativ zu einem Träger 3 aus Silizium oder basierend auf Silizium kann auch ein anderes elektrisch isolierendes
Material verwendet werden, beispielsweise Saphir oder ein Glas oder eine Keramik oder ein Kunststoff.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die Gräben 42 im Querschnitt gesehen V-förmig gestaltet. Die V-Form kann bis in die elektrischen Kontaktstellen 5 reichen. Damit ist ein tiefster Punkt der Gräben 42 durch die Kontaktstellen 5 gebildet. In Richtung weg von den Halbleiterschichtenfolgen 2 nimmt eine Breite der Gräben 42 streng monoton zu. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind die
Verankerungsstrukturen 4 im Querschnitt gesehen durch ovale Öffnungen gebildet. Diese Öffnungen befinden sich in der ersten Lage 45 direkt an den Kontaktstellen 5. Die zweite Lage 46 erstreckt sich durchgehend über diese Öffnungen hinweg, sodass die Trägerunterseite 34 eine zusammenhängende, geschlossene Fläche bilden kann. Somit stellen die
Verankerungsstrukturen 4 im Querschnitt gesehen torartige Öffnungen dar, durch die ähnlich einem Nadelöhr oder Tunnel eine Faser und/oder ein Faden verlaufen können. Die in der ersten Lage 45 verbliebenen Gebiete des Trägers 3 können auch erst nach dem Einlegen eines Fadens und/oder einer Faser durch Aufbringen der zweiten Lage 46 verschlossen werden. Die torartigen Strukturen und die zweite Lage 46 können also erforderlichenfalls erst im fertigen Garn und/oder Stoff vorliegen, nachdem das Halbleiterbauteil 1 befestigt wurde.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist das
Halbleiterbauteil 1 einen ersten Träger 3a und einen zweiten Träger 3b auf, zwischen denen sich die
Halbleiterschichtenfolgen 2 befinden. Jeder der Träger 3a, 3b ist mit den Verankerungsstrukturen 4 versehen. Somit sind die Verankerungsstrukturen 4 auf gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschichtenfolge 2 platziert. Jede der Seiten ist bevorzugt für eine bestimmte Polarität eingerichtet. Zum Beispiel dient der Träger 3a als anodenseitiger Kontakt und der Träger 3b als kathodenseitiger Kontakt. Um eine Kontaktierung zu vereinfachen, können pro Polarität mehrere der Verankerungsstrukturen 4 vorhanden sein, um eine Einbringung des Halbleiterbauteils 1 in einen Stoff zu vereinfachen. Auch pro eventuell vorhandener Datenleitung können mehrere Verankerungsstrukturen 4 vorgesehen sein.
Gleiches gilt hinsichtlich aller anderen
Ausführungsbeispiele .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist der Träger 3 an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten 32 je die
Verankerungsstrukturen 4 auf. Damit kann das
Halbleiterbauteil 1 zwischen zwei gespannten Fäden, nicht gezeichnet, eingeklemmt werden. In den Verankerungsstrukturen 4 befinden sich bevorzugt die in Figur 5 nicht gezeichneten elektrischen Kontaktstellen. Im Querschnitt gesehen sind die Verankerungsstrukturen 4 beispielsweise bogenförmig oder halbkreisförmig gestaltet. Die Verankerungsstrukturen 4 können die Stirnseiten 32 nur teilweise oder auch vollständig bilden.
Ein Halbleiterbauteil 1, bei dem sich die
Verankerungsstrukturen 4 kreuzen, ist in Figur 6 illustriert. Solche sich etwa rechtwinklig kreuzenden
Verankerungsstrukturen 4 können in die beiden Lagen 45, 46 aufgebaut sein, analog zu Figur 1A. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass sich die Lagen 45 und/oder 46 mehrfach wiederholen, insbesondere einander abwechselnd .
Gemäß Figur 7 verlaufen die Gräben 42 für die
Verankerungsstrukturen 4 unterschiedlich stark gekrümmt. In dem in Figur 7 links liegenden Beispiel liegt eine
vergleichsweise starke Krümmung mittig zwischen zwei gerade verlaufenden Abschnitten vor.
Bei dem Beispiel rechts in Figur 7 ist eine durchgehende, gleichbleibende Krümmung vorhanden. Wiederum können die
Verankerungselemente 4 im Querschnitt gesehen geformt sein, wie in Figur 1A dargestellt.
In Figur 7 sind schematische zudem Fäden 9 zur elektrischen Kontaktierung illustriert. Durch die Aufteilung der
Verankerungsstrukturen 4 in die Lagen 45, 46 ist es möglich, dass die Fäden 9 in gerade Linie insbesondere durch die erste Lage 45 hindurch verlaufen können. In Draufsicht gesehen liegen die Fäden 9 nur abschnittsweise frei. Das heißt, von der zweiten Lage 46 her sind die Fäden 9 nur teilweise zugänglich. In Richtung senkrecht zur Trägerunterseite 34 können die Fäden 9 im strammgezogenen Zustand nicht ohne Weiteres aus dem Halbleiterbauteil 1 entfernt werden. Zum Einlegen der Fäden 9 folgen diese jedoch bevorzugt dem
Verlauf der zweiten Lage 46, sodass erst durch das
Strammziehen der Fäden 9 deren Verankerung erfolgt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 weist die
Verankerungsstruktur 4 in Draufsicht gesehen einen
schlangenlinienförmigen, mäandernden Verlauf auf. Wiederum kann auf die Querschnittsform der Verankerungsstrukturen 4, wie in Figur 1A illustriert, zurückgegriffen werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 sind in den beiden Lagen 45, 46 jeweils gerade verlaufende Gräben ausgebildet. Diese beiden Gräben in den Lagen 45, 46 können gleich breit oder verschieden breit sein. Jedoch sind die Gräben in den Lagen 45, 46 zueinander verkippt. Damit wird der Faden, in Figur 9 nicht gezeichnet, beispielsweise längs der zweiten Lage 46 eingeführt und nachfolgend strammgezogen, sodass sich der Faden in die erste Lage 45 verlagert. Der Graben in der ersten Lage 45 weist bevorzugt einen kleineren Winkel zu Seitenflächen des Trägers 3 auf als der Graben in der zweiten Lage 46. An den Stirnseiten 32 des Trägers 3 überlappen die beiden Lagen 45, 46 einander bevorzugt noch.
Gemäß Figur 10 weist der Graben 42 in der zweiten Lage 46 in einem mittleren Bereich einen rechteckförmigen Verlauf auf. Dagegen ist der Graben 42 in der ersten Lage 45 an den
Randbereichen nur an der Seite vorhanden, in die der Graben 42 der zweiten Lage 46 abknickt. Ferner ist der Graben 42 in der ersten Lage 45 in dem rechteckförmigen Ausschnitt im Mittelbereich des Grabens 42 der zweiten Lage 46 vorhanden. Wiederum ist der nicht gezeichnete Faden längs des Grabens 42 der zweiten Lage 46 einlegbar und durch Strammziehen in der ersten Lage 45 fixierbar. Die Draufsichten der Figuren 1B und 6 bis 10 sind jeweils vornehmlich für die Verankerungsstrukturen der Figur 1A gezeichnet. In gleicher Weise können die
Verankerungsstrukturen 4 der Figur 3 herangezogen werden. Für die Verankerungsstrukturen der Figur 2 gilt insbesondere das zur zweiten Lage 46 Ausgeführte entsprechend.
Ferner sind gemäß der Figuren 1 bis 10 die
Verankerungsstrukturen 4 durch die Gräben 42 gebildet. In gleicher Weise können die Verankerungsstrukturen 4 als Säulen 41 gestaltet sein, siehe Figur IIA. Die Säulen 41 sind beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet und in
Draufsicht gesehen, siehe Figur IIB, regelmäßig angeordnet, etwa in einem hexagonalen oder auch quadratischen Muster. Alternativ können die Säulen 41, wie auch die Gräben 42, unregelmäßig und/oder zufällig verteilt angeordnet sein, etwa über einen selbstorganisierten Herstellungsprozess
insbesondere ohne Lithographieschritt und/oder Maskenschritt.
Das in Verbindung mit den Figuren 1 bis 10 zu den Gräben 42 Gesagte gilt in gleicher Weise für die Säulen 41,
insbesondere hinsichtlich deren Querschnittsform und auch hinsichtlich des Verlaufs in Draufsicht auf die
Trägerunterseite 34 gesehen. Auch die Säulen 41 können aus den beiden Lagen 45, 46
gebildet sein, siehe Figur IIA. Beispielsweise stellt die erste Lage 45 eine Wachstumsgrundlage dar, auf der die dickere zweite Lage 46 beispielsweise galvanisch erzeugt wird .
Die Säulen 41 können also über strukturierte elektrochemische Abscheidung hergestellt werden. Dazu wird beispielsweise auf einer durchgehenden elektrisch leitfähigen Schicht als
Plattierbasis die gewünschte Struktur invertiert in Fotolack ausgebildet. In den freientwickelten Bereichen des Fotolacks können die Säulen 41 oder alternativ Strukturen oder
Negativstrukturen für die Gräben 42 beispielsweise galvanisch abgeschieden werden. Nach dem Entfernen des Fotolacks und der Plattierbasis in einer Umgebung der Säulen 41 oder der Gräben 42 stehen dann die Säulen 41 oder die Gräben 42 für die
Verbindung mit den Fäden bereit.
Gemäß Figur 12 sind die Säulen 41 in Draufsicht gesehen L- förmig, wobei bevorzugt vier der Säulen 41 eine kreuzförmige Struktur bilden. Dabei weisen die Säulen 41 bevorzugt die beiden Lagen 45, 46 auf, analog zu Figur 1A.
Gemäß Figur 13 sind erste Säulen 4a und zweite Säulen 4b vorhanden. Die ersten Säulen 4a sind beispielsweise den
Kontaktstellen 5 zugeordnet und in Draufsicht gesehen
rechteckig geformt. Zur Verankerung mit weiteren Fasern können die in Draufsicht gesehen kreisförmige
Verankerungsstrukturen 4b dienen.
In Figur 14 ist ein Gewebe 10 mit einem Halbleiterbauteil 1 illustriert, beispielsweise gemäß Figur 2. Über die Fäden 9 ist das Halbleiterbauteil 1 elektrisch kontaktiert. Die Fäden 9 sind in Fasern 8 eingewebt, die in Draufsicht gesehen an allen Seiten des Halbleiterbauteils 1 verlaufen. Somit ist das Halbleiterbauteil 1 einfach in einem Stoff integrierbar. Der Stoff basiert dabei im Wesentlichen auf den Fasern 8.
Um eine Beweglichkeit oder Steifigkeit des Gewebes 10 nicht zu beeinträchtigen, weisen die Fäden 9 bevorzugt eine
ähnliche Dicke auf wie die Fasern 8. Laterale Abmessungen des Halbleiterbauelements 1 liegen beispielsweise bei mindestens 0,1 mm und/oder bei höchstens 1 mm. Die Fäden 9 können mit einer Steuereinheit und/oder mit einer Batterie verbunden werden. Optional ist es möglich, dass das Halbleiterbauteil 1 einen nicht gezeichneten Sensor etwa für Temperatur, Druck oder Strahlung aufweist.
Abweichend von der Darstellung in Figur 14 ist es, wie auch in allen Ausführungsbeispielen, möglich dass die Fasern 8 signifikant dicker sind als der Faden 9. Somit können die Fasern 8 neben dem Halbleiterbauteil 1 ähnlich dick oder auch dicker sein als die Stelle, an der das Halbleiterbauteil 1 platziert ist. Damit kann das Halbleiterbauteil 1 unauffällig in den Stoff integriert werden.
Gemäß Figur 14 weisen die Fäden 9 einen gleichbleibenden, konstanten Durchmesser auf. Abweichend hiervon ist es
möglich, dass die Fäden 9 in Bereichen neben dem
Halbleiterbauteil 1 signifikant dicker sind. Damit kann das Halbleiterbauteil 1 besser in den Stoff integriert werden und/oder eine Platzierung des Halbleiterbauteils 1 längs der Fäden 9 kann vereinfacht werden. In Figur 15 ist gezeigt, dass das Halbleiterbauteil 1
lediglich eine einzige Verankerungsstruktur 4 aufweist, die sich längs durch den Träger 3 hindurch erstreckt. An der Verankerungsstruktur 4 befinden sich die Kontaktstellen 5. Der Faden 9 weist ein elektrisch isolierendes Kernmaterial 90 auf, das mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 91 versehen ist. Die elektrisch leitfähige Beschichtung 91 ist zwischen den Kontaktstellen 5 stellenweise entfernt.
Hierdurch reicht ein einziger Faden 9 aus, um das
Halbleiterbauteil 1 mit zwei Polen elektrisch zu
kontaktieren .
Gemäß Figur 16 sind mehrere der Fäden 9 vorhanden, ebenso wie mehrere der Verankerungselemente 4. Zwischen den Fäden 9 und den Verankerungselementen 4 besteht bevorzugt eine 1:1- Zuordnung .
In Figur 17 ist gezeigt, dass die Verankerungselemente 4 im Querschnitt gesehen rechteckig geformt sind. Lediglich ein Teil der Verankerungselemente 4 ist mit den Fäden 9 zur
Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1 versehen.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 18 sind mehrere der
Verankerungsstrukturen 4 vorhanden. Alle
Verankerungsstrukturen 4 sind entweder mit den Fäden 9 oder mit den Fasern 8 versehen. Hierdurch ist eine besonders feste Einbindung des Halbleiterbauelements 1 in das Gewebe 10 erreichbar .
Die Fäden 9 sowie die Fasern 8 sind entweder lediglich geklemmt oder mit einem Kleber, wie einem Silberleitkleber, in den Verankerungsstrukturen 4 befestigt. Weiterhin können die Fäden 9 und/oder die Fasern 8 angelötet oder angeschweißt werden.
Die Fasern 8 und/oder die Fäden 9 basieren beispielsweise auf einem Wollmaterial oder einer Kunstfaser. Insbesondere ist das Kernmaterial 90, siehe die Schnittdarstellung in Figur 19A und die Seitenansicht in Figur 19B, aus einem Kunststoff hergestellt. Das Kernmaterial 90 ist bevorzugt ringsum mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 91 versehen. Die Beschichtung 91 ist beispielsweise aus Silber oder Aluminium.
Ferner kann eine Außenbeschichtung 92 außen um die leitfähige Beschichtung 91 herum vorhanden sein. Ebenso wie die
leitfähige Beschichtung 91 kann die Außenbeschichtung 92 stellenweise entfernt werden, beispielsweise mittels
Laserbestrahlung .
Bei der Außenbeschichtung 92 handelt es sich beispielsweise um ein Silikon, ein Epoxid, ein Acrylharz oder einen
transparenten, semitransparenten, klaren, weißlich
erscheinenden oder farbig erscheinenden Überzug. So können die Fäden 9 und/oder die Fasern 8 effizient an dem
Halbleiterbauteil 1 angebracht werden und sich aufgrund deren farbiger Gestaltung unauffällig in das Gewebe einfügen, ohne dass ein signifikanter Kontrast hin zu anderen Bereichen des Stoffes entsteht.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 20 umfasst das
Halbleiterbauteil 1 mehrere LED-Chips 29R, 29G, 29B, die bevorzugt zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht eingerichtet sind. Die LED-Chips 29R, 29G, 29B, die bevorzugt je über eine nicht gezeichnete eigene
Halbleiterschichtenfolge 2 verfügen, sind auf dem Träger 3 angebracht oder in dem Träger 3 integriert.
Der Träger 3 ist eine Elektronikeinheit 6, zum Beispiel ein ASIC auf Silizium-Basis. ASIC steht für
anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis. In dem Träger 3 befinden sich die zum Beispiel lochförmigen Verankerungsstrukturen 4 zur Montage auf Fasern. Es können mehrere LED-Chips gleicher oder unterschiedlicher Farbe montiert sein.
In Figur 21 ist dargestellt, dass die LED-Chips 29 und die Elektronikeinheit 6 in dem Träger 3 integriert sind oder an dem Träger 3 angebracht sind. In diesem Fall ist der Träger 3 etwa ein Vergusskörper oder beinhaltet einen Vergusskörper. In einem solchen Vergusskörper können nicht gezeichnete elektrische Kontaktstellen integriert sein. Die Elektronikeinheit 6 der Figuren 20 oder 21 ist bevorzugt ein ASIC, der zum Beispiel eine Adresse der LED-Chips 29 und des Halbleiterbauteils 1 enthält, sodass einzelne LED-Chips 29 gezielt angeschaltet werden können. Alternativ zu mehreren separaten LED-Chips 29 ist es möglich, dass eine bevorzugt strukturierte Halbleiterschichtenfolge 2 in Verbindung mit einem oder mit mehreren lokal aufgebrachten Leuchtstoffen verwendet wird, um verschiedenfarbiges Licht zu erzeugen. Einzelne Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2 zur Erzeugung unterschiedlicher Farben lassen sich hierbei bevorzugt unabhängig voneinander elektronisch ansteuern.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander
beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 108 580.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
2 Halbleiterschichtenfolge
29 Halbleiterchip
3 Träger
32 Stirnseite des Trägers
34 Trägerunterseite
4 Verankerungsstruktur
41 Säule
42 Graben
45 erste Lage
46 zweite Lage
5 elektrische Kontaktstelle
6 Elektronikeinheit
8 Faser
9 Faden
90 Kernmaterial
91 elektrisch leitfähige Beschichtung
92 Außenbeschichtung
10 Gewebe

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil (1) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Strahlung, und
- zumindest einem Träger (3) , auf dem die
Halbleiterschichtenfolge (2) aufgebracht ist,
wobei
- der zumindest eine Träger (3) an einer der
Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Trägerunterseite (34) wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) aufweist,
- die wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) elektrische Kontaktstellen (5) zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge (2) umfasst, und
- die wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) zur Aufnahme mindestens eines Fadens (9) zur Befestigung des
Halbleiterbauteils (1) an einem Gewebe (10) und zur
elektrischen Kontaktierung mittels des mindestens einen
Fadens (9) eingerichtet ist. 2. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der
Halbleiterschichtenfolge (2) zuerst verbreitert und
anschließend wieder verengt,
wobei die Verankerungsstruktur (4) an einer der
Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite offen ist, und wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) als Dünnfilm- Leuchtdiodenchip gestaltet ist, frei von einem
Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge (2). 3. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der
Halbleiterschichtenfolge (2) zuerst verbreitert und
anschließend wieder verengt,
wobei die Verankerungsstruktur (4) an einer der
Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite geschlossen ist .
4. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der
Halbleiterschichtenfolge (2) monoton oder streng monoton verbreitert .
5. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich wenigstens zwei Verankerungsstrukturen (4) in Draufsicht gesehen kreuzen und/oder wenigstens zwei
Verankerungsstrukturen (4) in Draufsicht gesehen schnittfrei nebeneinander verlaufen. 6. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) in
Draufsicht gesehen gekrümmt verläuft.
7. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die wenigstens eine gekrümmt verlaufende
Verankerungsstruktur (4) in Draufsicht gesehen mäanderförmig gestaltet ist und mehrere Richtungswechsel aufzeigt.
8. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) zwei Lagen (45, 46) aufweist, die in Draufsicht gesehen zumindest stellenweise einen voneinander abweichenden Verlauf
aufweisen . 9. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Träger (3) an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten (32) je mindestens eine Verankerungsstruktur (4) aufweist . 10. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das zwei Träger (3) umfasst, die sich beiderseits der
Halbleiterschichtenfolge (2) befinden,
wobei beide Träger (3) an der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seiten je mindestens eine Verankerungsstruktur (4) aufweisen.
11. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) als Säule
(41) gestaltet ist, die sich über die Trägerunterseite (34) erhebt,
wobei die Säule (41) zumindest stellenweise aus einem elektrisch leitfähigen Material ist.
12. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) als Graben
(42) gestaltet ist, der in der Trägerunterseite (34) geformt ist,
wobei der Graben (42) zumindest an einer tiefsten Stelle elektrisch leitfähig ist.
13. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
das verschiedenfarbig emittierende Halbleiterschichtenfolgen (2) und/oder Halbleiterchips (29) und/oder mindestens eine Elektronikeinheit (6) umfasst.
14. Gewebe (10) mit
- mindestens einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
- mindestens einem Faden (9), der fest mit dem
Halbleiterbauteil (1) verbunden ist und über den das
Halbleiterbauteil (1) elektrisch angeschlossen ist, und
- mehreren Fasern (8), die miteinander sowie mit dem
mindestens einen Faden (9) zu einem Stoff verwoben sind, sodass das Halbleiterbauteil (1) fest an dem Stoff oder in dem Stoff befestigt ist.
15. Gewebe (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der mindestens eine Faden (9) mittels Kleben,
Klemmen, Löten, Verstemmen und/oder Schweißen mit den
elektrischen Kontaktstellen (5) elektrisch leitend verbunden ist.
16. Gewebe (10) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem der Faden (9) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (91) aufweist, die auf einem Kernmaterial (90) angebracht ist, oder der Faden (9) mehrere Filamente aus einem
elektrisch leitfähigen Material aufweist, die zusammen mit einem fadenförmigen Basismaterial verzwirnt sind,
wobei ein mittlerer Durchmesser des Fadens (9) zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym liegt, sodass der mittlere Durchmesser größer ist als eine mittlere Dicke der
Halbleiterschichtenfolge (2).
17. Gewebe (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem der mindestens eine Faden (9) im Querschnitt gesehen vollständig innerhalb der wenigstens einen zugeordneten Verankerungsstruktur (4) liegt.
PCT/EP2018/059921 2017-04-21 2018-04-18 Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil und gewebe Ceased WO2018192985A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/606,538 US11296265B2 (en) 2017-04-21 2018-04-18 Radiation-emitting semiconductor device and fabric
DE112018002092.4T DE112018002092B4 (de) 2017-04-21 2018-04-18 Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und Gewebe

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017108580.7 2017-04-21
DE102017108580.7A DE102017108580A1 (de) 2017-04-21 2017-04-21 Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und Gewebe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018192985A1 true WO2018192985A1 (de) 2018-10-25

Family

ID=62063024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/059921 Ceased WO2018192985A1 (de) 2017-04-21 2018-04-18 Strahlungsemittierendes halbleiterbauteil und gewebe

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11296265B2 (de)
DE (2) DE102017108580A1 (de)
WO (1) WO2018192985A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019103580A1 (de) 2019-02-13 2020-08-13 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtvorrichtung sowie innenraumverkleidung oder verkleidungselement mit einer leuchtvorrichtung
EP4485522B1 (de) * 2023-06-30 2025-10-15 Hitachi Energy Ltd Leistungshalbleitermodul mit eingebettetem flexiblem elektrischen signalverbinder und verfahren zur herstellung eines leistungshalbleitermoduls

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080200061A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Ipson Lee Light-emitting cell module
US20110204392A1 (en) * 2006-04-25 2011-08-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led array grid, method and device for manufacturing said grid and led component for use in the same
US20140038325A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Nichia Corporation Light-emitting device manufacturing method
US20150214197A1 (en) * 2013-08-06 2015-07-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light-emitting device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280165A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Shuichi Nakamura 電場発光体
US7592276B2 (en) * 2002-05-10 2009-09-22 Sarnoff Corporation Woven electronic textile, yarn and article
US7144830B2 (en) * 2002-05-10 2006-12-05 Sarnoff Corporation Plural layer woven electronic textile, article and method
FR2905518B1 (fr) * 2006-08-29 2008-12-26 Commissariat Energie Atomique Puce microelectronique a faces laterales munies de rainures et procede de fabrication
WO2011110974A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light-emitting electronic textile with light-diffusing member
WO2014037755A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-13 Saati S.P.A. Method for making flexible circuits
JP6146264B2 (ja) * 2013-11-06 2017-06-14 株式会社デンソー 歩行者安全システム及び発光機能付き装着物
WO2016053626A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Arimtax Technologies Llc Fabric with embedded electrical components
EP3251473B1 (de) * 2015-01-27 2018-12-05 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Flexibles vorrichtungsmodul für gewebeschichtanordnung und verfahren zur herstellung
US10026721B2 (en) 2015-06-30 2018-07-17 Apple Inc. Electronic devices with soft input-output components
DE102015115722A1 (de) 2015-09-17 2017-03-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Träger für ein Bauelement, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Trägers oder eines Bauelements
US10529696B2 (en) * 2016-04-12 2020-01-07 Cree, Inc. High density pixelated LED and devices and methods thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110204392A1 (en) * 2006-04-25 2011-08-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led array grid, method and device for manufacturing said grid and led component for use in the same
US20080200061A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Ipson Lee Light-emitting cell module
US20140038325A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Nichia Corporation Light-emitting device manufacturing method
US20150214197A1 (en) * 2013-08-06 2015-07-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017108580A1 (de) 2018-10-25
US20200127181A1 (en) 2020-04-23
US11296265B2 (en) 2022-04-05
DE112018002092A5 (de) 2020-01-09
DE112018002092B4 (de) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10145492B4 (de) Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung, insbesondere als Weißlichtquelle
DE112006004221B4 (de) Lichtemittierende Anordnung mit gruppierten lichtemittierenden Zellen
DE102006021648B4 (de) Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung und Herstellungsverfahren dafür
DE102015114849B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Leuchtdiodenfilamenten und Leuchtdiodenfilament
DE102008063757A1 (de) Halbleiterbauteil
DE102017128457A1 (de) Herstellung optoelektronischer bauelemente
DE202010017509U1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungssystem
DE102008051048A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper
WO2009067991A2 (de) Halbleiteranordnung sowie verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung
WO2008101524A1 (de) Elektrische verbindung für halbleiterstrukturen, verfahren zu ihrer herstellung sowie verwendung einer solchen in einem leuchtelement
DE102012221191B4 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE602004000452T2 (de) Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung und diese umfassende Anzeigevorrichtung
DE102016119539A1 (de) Licht emittierender Halbleiterchip und Licht emittierende Vorrichtung
DE112018002092B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und Gewebe
WO2019115258A1 (de) Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente
DE102017127123B4 (de) Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung
WO2011080058A1 (de) Strahlungsemittierende lichtleitervorrichtung für die beleuchtung, modul mit einer solchen vorrichtung und verfahren zur herstellung einer solchen
EP2195863B1 (de) Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement
DE102017113573A1 (de) Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen und Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtmodulen
DE202006017583U1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
WO2012055661A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einem halbleiterchip, einem trägersubstrat und einer folie und ein verfahren zu dessen herstellung
DE10345257B4 (de) Chipkarte mit Kontaktfelder und Verfahren zum Herstellen solcher Kontaktfelder
EP2122708B1 (de) Strahlungsemittierende vorrichtung und verfahren zur herstellung einer strahlungsemittierenden vorrichtung
WO2010000225A1 (de) Elektrolumineszierende vorrichtung und verfahren zur herstellung einer elektrolumineszierenden vorrichtung
DE112020003524B4 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18720186

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112018002092

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18720186

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1