WO2019025209A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component. Furthermore, the invention relates to a method for producing an optoelectronic component. An object of the invention is to provide an optoelectronic component which has a high reflection,
  • a further object of the invention is to provide a method for producing an optoelectronic component which produces a highly reflective, mechanically and thermally stable component cheaply and quickly.
  • This task or these tasks are by a
  • the semiconductor chip is set up to emit radiation.
  • the component has a reflection element.
  • Reflection element is arranged in the beam path of the semiconductor chip.
  • the reflection element is provided for radiation reflection.
  • the reflection element has a matrix material.
  • In the matrix material are diffuser particles and filler particles embedded.
  • the diffuser particles and the filler particles are different from each other.
  • the filler particles have a matrix in which scattering particles are embedded and / or the filler particles have a ceramic in which the
  • the semiconductor chip is set up to emit radiation. In particular, the semiconductor chip emits during operation
  • Semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material. "To a
  • Nitride compound semiconductor material in the present context means that the semiconductor layer sequence or at least one layer thereof comprises a III-nitride compound semiconductor material, preferably In x AlyGa ] __ x _yN, where 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may contain one or more dopants and also additional dopants
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (In, Al, Ga, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
  • the optoelectronic component includes an active region with at least one pn junction and / or with one or with multiple quantum well structures. During operation of the optoelectronic component, electromagnetic radiation is generated in the active region.
  • a wavelength or a wavelength maximum of the radiation is preferably in the ultraviolet and / or visible range, in particular at wavelengths between 420 nm inclusive and
  • the semiconductor chip is a light emitting diode, in short LED.
  • the device is adapted to radiation with a dominant
  • Wavelength from the UV, blue, green, yellow, orange, red and / or near IR spectral range to emit Wavelength from the UV, blue, green, yellow, orange, red and / or near IR spectral range to emit.
  • the component has a reflection element.
  • the reflection element is
  • the reflection element preferably has a reflectance of greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 90%, for example 95%.
  • the reflection element is thus provided for radiation reflection.
  • the matrix material may be epoxy, an epoxy molding compound, silicone, hybrid material or a combination thereof.
  • the matrix material is an epoxy molding compound (EMC, Epoxy Mold
  • the Diffuser particles may be selected from a group comprising Al 2 O 3, a 2 Z 5, ZrO 2, ZnO, SiN x , SiO x N y , SiO 2, 10 O 2, ZrO 2, HfO 2, b 2 H 5, MgF 2, or combinations thereof.
  • the diffuser particles are titanium dioxide.
  • the filler particles differ from the diffuser particles.
  • the diffuser particles are those described above
  • Fill particles are present as ceramic, in which the scattering particles are sintered.
  • Sintering can mean here that the
  • d50 denotes the diameter of a
  • Particle diameter for example, by means of dynamic
  • Light scattering can be determined.
  • Particle diameter of the diffuser particles between 100 nm and 1000 nm inclusive
  • the filler particles have one
  • Particle diameter of 10 ym to 50 ym for example from 20 ym up to and including 30 ym, for example 25 ym on.
  • the particle diameters are here in particular medium
  • the scattering particles are formed from the same material as the diffuser particles.
  • the scattering particles are selected from a group comprising alumina, tantalum oxide,
  • Niobium oxide magnesium oxide or combinations thereof.
  • the scattering particles of titanium dioxide and / or silica Preferably, the scattering particles of titanium dioxide and / or silica.
  • the diffuser particles are dispersed in the matrix material.
  • the scattering particles are
  • the filler particles comprise glass as a matrix, wherein the glass is a tellurite glass, a silicate glass, an aluminosilicate glass, a borate glass
  • Borosilicate glass or a phosphate glass is.
  • the proportion of scattering particles in the filler particles is 45% by weight to at most 70% by weight or 50% by weight to at most 75% by weight, preferably 60% by weight to 70% by weight, with respect to the matrix or the matrix material.
  • the proportion of scattering particles in the filler particles corresponds to the proportion of Diffuser particles.
  • the concentration of the scattering particles is identical to the concentration of the scattering particles
  • the material of the scattering particles is the same as the material of
  • Diffuser particles The concentrations of the diffuser particles and scattering particles may be the same, especially if the concentration is given here in% by volume.
  • the proportion of the filler particles is between 10 wt% and 30 wt% in the
  • the matrix material is an epoxy molding compound.
  • the filler particles have a silicate glass as a matrix. Embedded in it is titanium dioxide.
  • the proportion of the diffuser particles in the reflection element is 50% by weight to 70% by weight, based on the matrix material and the filler particles.
  • the proportion of TiO 2 is 45 wt% -70 wt% in the particles, for example 50 wt% -70 wt%, based on the proportion of matrix material and
  • Diffuser particles for example epoxy + TiO 2.
  • the mean particle diameter of the diffuser particles is smaller than the mean particle diameter of the
  • the filler particles Particle diameter of the diffuser particles by a factor of 10, 15, 20, 50, 80, 100, 1000 smaller than the mean particle diameter of the filler particles.
  • the filler particles are larger than the diffuser particles.
  • the filler particles have a particle diameter of between 25 ⁇ m and 50 ⁇ m inclusive, for example 30 ⁇ m.
  • Particle diameter here means preferably the
  • average particle diameter which can also be referred to as d50 value.
  • the filler particles are formed as ceramics.
  • the filler particles preferably have titanium dioxide in the ceramic.
  • the ceramic is white.
  • the ceramic may be produced by a mixture of titanium dioxide or other materials such as silica or magnesium difluoride or pure titanium dioxide.
  • titanium dioxide can be sintered as a powder at high temperatures. However, the temperature should not be too high, so that the titanium dioxide particles do not melt, but it should in particular a
  • white glass can be used as a matrix.
  • scattering particles in particular titanium dioxide, can be embedded in this white glass.
  • the embedding can for example be such that the glass as
  • Glass melt is present and then the titanium dioxide is embedded as a powder.
  • powdered scattering particles and the powdery matrix such as powdered titanium dioxide and powdered silica, and then to heat above the melting temperature, so that a glass matrix is formed, in which the scattering particles
  • the filler particles comprise titanium dioxide and silicon dioxide or titanium dioxide and
  • Diffuser particles of titanium dioxide are Diffuser particles of titanium dioxide.
  • the matrix material is an epoxy molding compound.
  • the filler particles are shaped as ceramics.
  • the filler particles have titanium dioxide. The share of
  • Diffuser particles in the reflection element is 50 wt% -70 wt% based on the matrix material and the filler particles.
  • the diffuser particles have a particle diameter of 150 nm to 200 nm, for example 170 nm.
  • the filler particles have a particle diameter of 15 ⁇ m-30 ⁇ m, for example 20 to 25 ⁇ m.
  • Diffuser particles of titanium dioxide wherein the matrix material is an epoxy molding compound, wherein the filler particles a
  • Silicate glass as a matrix and embedded therein titanium dioxide, wherein the proportion of titanium dioxide in the
  • Diffuser particles in the reflective element 45 wt% - 70 wt% is, wherein the mean particle diameter of the
  • Diffuser particle is smaller than the middle one
  • Titanium dioxide in the filler particles refers in particular to the proportion of epoxy molding compound and titanium dioxide.
  • Diffuser particles of titanium dioxide wherein the matrix material is an epoxy molding compound, wherein the filler particles are formed as ceramics, which have titanium dioxide, wherein the proportion of the diffuser particles in the reflection element 50 wt% -70 wt%, wherein the diffuser particles has a particle diameter of 150 nm to 200 nm, wherein the filler particles have a particle diameter of 15 ym to 30 ym.
  • the proportion of titanium dioxide in the filler particles refers
  • the diffuser particles have, for example, a
  • Reflection element for insulating a printed circuit board
  • the carrier may for example comprise a printed circuit board.
  • Reflection element part of a housing In the recess of the semiconductor chip may be arranged.
  • the housing can directly contact a carrier, for example the printed circuit board. With contact is here in particular
  • Lead frames made of epoxy-based materials show low reflectivity. To its reflectivity too
  • titanium dioxide is dispersed in.
  • the scattering occurs due to refraction at the interface with the epoxy matrix material.
  • the epoxy molding compounds (EMC) have a low reflectivity.
  • the EMC are transparent and allow the light to pass through to other absorbers.
  • concentration of titanium dioxide particles which are preferably embedded in a proportion of 10 to 30 wt% in the matrix material, is rather low. It can also larger particles, such as silica particles, with a particle diameter of 10 ym to 50 ym as
  • Fill particles are dispersed to the mechanical
  • CTE coefficient of expansion
  • large silica particles are dispersed in at a level of about 50 wt% or more. If a higher concentration of the diffuser particles, for example
  • Titanium dioxide added to the matrix material of epoxy, greatly increases the viscosity of the material, making it difficult to place this material on the lead frame, so that the end product is sometimes mechanically brittle.
  • PCT Polycyclohexylenedimethylene terephthalate
  • the reflection element has a matrix material, in particular from EMC, in which diffuser particles are introduced. These diffuser particles increase or improve the reflectivity of the housing.
  • the reflection element on filler particles for example, have white glass as a matrix. Titanium dioxide in a molten glass or by heating of titanium dioxide and titanium dioxide can additionally be used in this glass matrix
  • Silica powder mixtures are generated. It is also possible that a white ceramic made of a mixture of
  • Titanium dioxide and other materials such as silica or magnesium difluoride, or pure titanium dioxide are processed as a ceramic. Thereby, the reflectivity can be increased as compared with a material having titanium dioxide in a matrix material such as silicone or a glass matrix.
  • Such filler particles can in the
  • Matrix material such as EMC, introduced, as it is known for silica particles.
  • the process can be carried out analogously, as the production of a reflection element, the matrix material and silicon dioxide particles.
  • the matrix material such as EMC
  • silicon dioxide particles the matrix material and silicon dioxide particles.
  • Diffuser particles and / or filler particles homogeneously distributed in the matrix material.
  • the diffuser particles and / or filler particles are distributed in the matrix material by means of a concentration coefficient.
  • the scattering particles in the matrix of filler particles are homogeneous or with a
  • the inventors have recognized that the device described herein can provide a device that has increased efficiency compared to
  • EMC carrier in particular EMC lead frame
  • DPF filler particles and diffuser particles
  • the device described here can be easily integrated into existing processes. This can save material costs and time.
  • a matrix material can be used, such as EMC, which can be provided at low cost (compared to silicone-based molding compounds).
  • the matrix is formed from glass.
  • the glass matrix can be oxidic and has
  • At least one of the following materials lead oxide, bismuth oxide, boron oxide, silicon dioxide, phosphorus pentoxide,
  • the glass matrix comprises zinc oxide.
  • the glass matrix is free of lead oxide.
  • Glass matrix be present.
  • the glass matrix comprises or consists of zinc oxide, boron trioxide and silicon dioxide.
  • the glass matrix comprises zinc oxide, at least one glass former or a
  • the glass former may, for example, be boric acid, silicon dioxide, phosphorus pentoxide, germanium dioxide, bismuth oxide, lead oxide and / or tellurium dioxide.
  • the network converter or intermediate oxide can be selected from the following group or combinations thereof: alkaline earth oxide, alkali oxide, alumina, zirconia, niobium oxide, tantalum oxide, tellurium dioxide, tungsten oxide,
  • Molybdenum oxide antimony oxide, silver oxide, tin oxide, rare earth oxides.
  • the glass matrix is a tellurite glass.
  • the glass matrix has a proportion of at least 50%, 60%, 70% or 80%, preferably 70%, of scattering particles in the filler particles.
  • the percentages here refer to% by weight.
  • the invention further relates to a method for producing an optoelectronic component.
  • the method described here produces the optoelectronic component described here. All are valid
  • the method for producing an optoelectronic component has the following process steps, in particular in the order given on:
  • Scattering particles are produced in glass and / or from a ceramic.
  • Figure 1A is a schematic side view of a
  • Figure 1B is an electron micrograph according to an embodiment
  • the figure IC is a micrograph according to a
  • Figure 2A is a schematic side view of a
  • Comparative example and Figures 2B and 2C each show a schematic side view of a reflection element of an optoelectronic component according to one embodiment.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale. Rather, individual elements such as layers, components, components and areas for exaggerated representability and / or for better understanding can be displayed exaggeratedly large.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of an optoelectronic component according to an embodiment.
  • the optoelectronic component 100 has a carrier 3.
  • the carrier is a lead frame 31.
  • Der Lead frame is formed in particular of copper.
  • Component has a housing 4.
  • the reflection element 2 is preferably part of the housing 4.
  • the housing has a recess 5. In the recess 5 is on the
  • Circuit board 31 of the semiconductor chip 1 is arranged.
  • the device 100 has a conversion layer 6.
  • Conversion layer covers both the main radiation surface of the semiconductor chip 1 and its side surfaces and preferably additionally the surfaces of the circuit board.
  • the side surfaces may be completely or preferably only partially covered. Partially covered, in particular, may mean that at least 50% of the side surfaces are covered.
  • the recess 5 may also be potted with a Silikonverguss.
  • the conversion element 6 can be conventional
  • Conversion materials such as orthosilicates, garnets, silicates, nitrides.
  • the semiconductor chip 1 is set up here for the emission of radiation, for example from the blue spectral range.
  • the blue emitted light can by means of
  • the device 100 can at
  • Semiconductor chip 1 is contacted by means of an electrical contact 7.
  • the reflection element 2 is in the beam path of the
  • the reflection element 2 is provided for radiation reflection.
  • the reflection element 2 has a matrix material 21.
  • Diffuser particles 22 and filler particles 23 embedded (not shown here).
  • the filler particles 23 and diffuser particles 22 differ from each other.
  • the filler particles 23 have a matrix 231, in which scattering particles 232 are embedded, and / or a ceramic 234, in which the scattering particles 232 are sintered.
  • FIG. 1B shows an electron micrograph (SEM) of a lateral cross section of an optoelectronic component 100 according to a comparative example.
  • SEM electron micrograph
  • Silica fillers preferably have one
  • Particle diameter between 25 ym and 50 ym.
  • Figure IC shows a micrograph of a
  • FIG. 2A shows a schematic side view of a component according to a comparative example.
  • a reflection element 2 is shown which has a matrix material 21 in which diffuser particles 22 are embedded.
  • the device has filler particles 23, which in the
  • Matrix material 21 are embedded.
  • the filler particles 23 have a matrix 231, but no scattering particles, the embedded or sintered in this matrix 231.
  • the matrix material may be formed white and the
  • Diffuser particles 22 or filler particles 23 may be clear. The reflection is made by the large number of
  • high-index diffuser particles such as
  • Titanium dioxide takes place.
  • the large filler particles 23 are the large filler particles 23,
  • Silicon dioxide therefore, allow the light or the
  • Copper PCB is absorbed. It is done with it
  • Figure 2B shows a schematic
  • the filler particles 23 are filled with further scattering particles 232, so that the penetration or penetration of the
  • Probability of reflection increases. Furthermore, shorter paths are created in the material so that the light is emitted closer as it penetrates into the matrix material 21. It can thus be provided a well-defined reflector, which can be formed partially narrower with a thinner layer thickness. In addition, then the thickness of the circuit board can be adjusted.
  • the reflector element and / or the circuit board may each or together have a thickness of 100 ym or 200 ym.
  • the reflector element 2 thus has a matrix material 21 in the diffuser particles 22 and filler particles 23
  • the filler particles 23 have a matrix 231, for example made of glass.
  • scattering particles 232 may be embedded.
  • the scattering particles 232 have the same materials as the
  • the concentration of the diffuser particles 22 is equal to the concentration of the
  • FIG. 2C shows a schematic side view of an optoelectronic component according to an embodiment.
  • the reflection element in particular the filler particles 23, is shaped as a ceramic.
  • the scattering particles 232 are sintered in the ceramic.
  • titanium dioxide and other materials such as silica or magnesium fluoride, or even just titanium dioxide be processed as a ceramic and then form the filler 23 after crushing.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend einen Halbleiterchip (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, ein Reflexionselement (2), das im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet ist und zur Strahlungsreflexion vorgesehen ist, wobei das Reflexionselement (2) ein Matrixmaterial (21) und darin eingebettet Diffusorpartikel (22) und Füllpartikel (23) aufweist, wobei die Diffusorpartikel (22) und die Füllpartikel (23) sich voneinander unterscheiden, wobei die Füllpartikel (23) eine Matrix (231), in die Streupartikel (232) eingebettet sind, und/oder eine Keramik (234), in der die Streupartikel gesintert vorliegen, aufweisen.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine hohe Reflexion,
mechanische und thermische Stabilität aufweist. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das ein hochreflektives mechanisch und thermisch stabiles Bauelement günstig und schnell herstellt.
Diese Aufgabe oder diese Aufgaben werden durch ein
optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ferner wird diese Aufgabe oder werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements gemäß dem nebengeordneten Anspruch 18 gelöst.
In zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Das Bauelement weist ein Reflexionselement auf. Das
Reflexionselement ist im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet. Das Reflexionselement ist zur Strahlungsreflexion vorgesehen. Das Reflexionselement weist ein Matrixmaterial auf. Im Matrixmaterial sind Diffusorpartikel und Füllpartikel eingebettet. Die Diffusorpartikel und die Füllpartikel unterscheiden sich voneinander. Die Füllpartikel weisen eine Matrix auf, in die Streupartikel eingebettet sind und/oder die Füllpartikel weisen eine Keramik auf, in der die
Streupartikel gesintert vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Insbesondere emittiert der Halbleiterchip im Betrieb
Strahlung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf. Die
Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . "Auf ein
Nitridverbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise InxAlyGa]__x_yN, umfasst, wobei 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen
physikalischen Eigenschaften des InxAlyGa]__x_yN-Materials im
Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, AI, Ga, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Das optoelektronische Bauelement beinhaltet einen aktiven Bereich mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements wird in dem aktiven Bereich eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder sichtbaren Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und
einschließlich 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und einschließlich 480 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Leuchtdiode, kurz LED. Das Bauelement ist dazu eingerichtet, Strahlung mit einer dominanten
Wellenlänge aus dem UV-, blauen, grünen, gelben, orangen, roten und/oder nahen IR-Spektralbereich zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement ein Reflexionselement auf. Das Reflexionselement ist
vorzugsweise im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet. Dies meint hier insbesondere, dass die Strahlung des
Halbleiterchips an dem Reflexionselement reflektiert wird.
Vorzugsweise weist das Reflexionselement einen Reflexionsgrad von größer oder gleich 70 %, bevorzugt größer oder gleich 90 %, beispielsweise 95 %, auf. Das Reflexionselement ist also zur Strahlungsreflexion vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Reflexionselement ein Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial kann Epoxid, eine Epoxyformmasse, Silikon, Hybridmaterial oder eine Kombination daraus sein. Vorzugsweise ist das Matrixmaterial eine Epoxyformmasse (EMC, Epoxy Mold
Compound) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem
Matrixmaterial ein Diffusorpartikel eingebettet. Der Diffusorpartikel kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die AI2O3, a2Ü5, Zr02, ZnO, SiNx, SiOxNy, S1O2, 1O2, Zr02, Hf02, b2Ü5, MgF2 oder Kombinationen daraus umfasst.
Vorzugsweise sind die Diffusorpartikel Titandioxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in dem
Matrixmaterial Füllpartikel eingebettet. Die Füllpartikel unterscheiden sich von den Diffusorpartikeln . Insbesondere weisen die Diffusorpartikel die oben beschriebenen
Materialien auf oder bestehen daraus, während hingegen die Füllpartikel vorzugsweise in einer Ausführungsform eine
Matrix aufweisen, in der Streupartikel eingebettet sind und/oder in einer anderen Ausführungsform, in der die
Füllpartikel als Keramik vorliegen, in der die Streupartikel gesintert sind. Sintern kann hier bedeuten, dass die
Streupartikel unterhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Diffusorpartikel einen um den Faktor von mindestens 10, 15,
20, 50, 80, 100, 1000 kleineren mittleren Partikeldurchmesser als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel auf.
Mit mittlerer Partikeldurchmesser ist hier insbesondere der d50-Wert bezeichnet. d50 bezeichnet den Diameter eines
Partikels nach dessen Median-Größe nach der Masse. Der
Partikeldurchmesser kann beispielsweise mittels dynamischer
Lichtstreuung bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel einen Wert zwischen einschließlich 100 nm bis einschließlich 1000 nm,
insbesondere zwischen einschließlich 150 nm bis
einschließlich 250 nm, beispielsweise 200 nm auf. Alternativ oder zusätzlich weisen die Füllpartikel einen
Partikeldurchmesser von 10 ym bis 50 ym, beispielsweise von 20 ym bis einschließlich 30 ym, beispielsweise 25 ym auf. Die Partikeldurchmesser sind hier insbesondere mittlere
Partikeldurchmesser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streupartikel aus demselben Material wie die Diffusorpartikel geformt.
Alternativ oder zusätzlich sind die Streupartikel aus einer Gruppe ausgewählt, die Aluminiumoxid, Tantaloxid,
Zirkoniumoxid, Zinkoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Hafniumoxid,
Nioboxid, Magnesiumoxid oder Kombinationen daraus umfasst. Vorzugsweise sind die Streupartikel aus Titandioxid und/oder Siliziumdioxid.
Alternativ oder zusätzlich sind die Diffusorpartikel in dem Matrixmaterial dispergiert. Die Streupartikel sind
vorzugsweise in Glas als Matrix eingebettet und/oder in Form einer Keramik gesintert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel Glas als Matrix auf, wobei das Glas ein Telluritglas , ein Silikatglas, ein Alumosilikatglas , ein Boratglas, ein
Borosilikatglas oder ein Phosphatglas ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil der Streupartikel in den Füllpartikeln 45 Gew% bis maximal 70 Gew% oder 50 Gew% bis maximal 75 Gew%, bevorzugt 60 Gew% - 70 Gew% in Bezug auf die Matrix oder das Matrixmaterial.
In zumindest einer Ausführungsform entspricht der Anteil der Streupartikel in den Füllpartikeln dem Anteil der Diffusorpartikel . Mit anderen Worten ist die Konzentration der Streupartikel identisch mit der Konzentration der
Diffusorpartikel . Vorzugsweise ist zusätzlich das Material der Streupartikel das Gleiche wie das Material der
Diffusorpartikel . Die Konzentrationen der Diffusorpartikel und Streupartikel können gleich sein, insbesondere wenn die Konzentration hier in Vol-% angegeben wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil der Füllpartikel zwischen 10 wt% und 30 wt% in dem
Reflexionselement. Beispielsweise ist der Anteil der
Füllpartikel in dem Reflexionselement 20 wt%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die
Diffusorpartikel aus Titandioxid. Das Matrixmaterial ist eine Epoxy-Formmasse .
Die Füllpartikel weisen ein Silikatglas als Matrix auf. Darin eingebettet ist Titandioxid.
Der Anteil der Diffusorpartikel in dem Reflexionselement ist 50 Gew% - 70 Gew% bezogen auf das Matrixmaterial und die Füllpartikel . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Ti02 45 wt% -70 wt% in den Partikeln, beispielsweise 50 wt% - 70 wt% bezogen auf den Anteil von Matrixmaterial und
Diffusorpartikel , beispielsweise Epoxy+Ti02. Der mittlere Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel ist kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der
Füllpartikel. Vorzugsweise ist der mittlere
Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel um den Faktor 10, 15, 20, 50, 80, 100, 1000 kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel. Mit anderen Worten sind die Füllpartikel größer als die Diffusorpartikel . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel einen Partikeldurchmesser zwischen einschließlich 25 ym und einschließlich 50 ym, beispielsweise 30 ym auf. Der
Partikeldurchmesser meint hier vorzugsweise den
durchschnittlichen Partikeldurchmesser, der auch als d50 Wert bezeichnet werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Füllpartikel als Keramik ausgeformt. Die Füllpartikel weisen vorzugsweise Titandioxid in der Keramik auf. Insbesondere ist die Keramik weiß. Die Keramik kann durch ein Gemisch von Titandioxid oder anderen Materialien, wie beispielsweise Siliziumdioxid oder Magnesiumdifluorid oder reinem Titandioxid, erzeugt werden. Dazu kann beispielsweise Titandioxid als Pulver bei hohen Temperaturen gesintert werden. Es sollte die Temperatur aber nicht zu hoch gewählt werden, damit die Titandioxidpartikel nicht aufschmelzen, sondern es soll insbesondere ein
Anschmelzen der Titandioxidpartikel erfolgen, sodass die Masse miteinander verklebt. Anschließend kann die so erzeugte Keramik zerkleinert werden, sodass Füllpartikel erzeugt werden können, die in dem Matrixmaterial eingebettet werden können .
Alternativ kann auch weißes Glas als Matrix verwendet werden. In diesem weißen Glas können zusätzlich Streupartikel, insbesondere Titandioxid, eingebettet werden. Die Einbettung kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Glas als
Glasschmelze vorliegt und anschließend das Titandioxid als Pulver eingebettet wird. Alternativ ist es möglich, pulverförmige Streupartikel und die pulverförmige Matrix, wie beispielsweise pulverförmiges Titandioxid und pulverförmiges Siliziumdioxid, zu mischen und anschließend über die Schmelztemperatur zu erwärmen, sodass eine Glasmatrix entsteht, in dem die Streupartikel
eindispergiert sind. Anschließend kann das so erzeugte
Reflexionselement zerkleinert werden und in dem
Matrixmaterial eingebettet, insbesondere eindispergiert, werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel Titandioxid und Siliziumdioxid oder Titandioxid und
Magnesiumfluorid als Keramik auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die
Diffusorpartikel aus Titandioxid. Das Matrixmaterial ist eine Epoxyformmasse . Die Füllpartikel sind als Keramik ausgeformt. Die Füllpartikel weisen Titandioxid auf. Der Anteil der
Diffusorpartikel in dem Reflexionselement ist 50 wt% -70 wt% bezogen auf das Matrixmaterial und die Füllpartikel.
Die Diffusorpartikel weisen einen Partikeldurchmesser von 150 nm - 200nm, beispielsweise 170 nm auf. Die Füllpartikel weisen einen Partikeldurchmesser von 15 ym - 30 ym, beispielsweise 20 bis 25 ym auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die
Diffusorpartikel aus Titandioxid, wobei das Matrixmaterial eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel ein
Silikatglas als Matrix und darin eingebettet Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil des Titandioxids in den
Füllpartikeln 45 wt% - 70 wt% ist, wobei der Anteil der
Diffusorpartikel in dem Reflexionselement 45 wt% - 70 wt% ist, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der
Diffusorpartikel kleiner ist als der mittlere
Partikeldurchmesser der Füllpartikel. Der Anteil des
Titandioxids in den Füllpartikeln bezieht sich insbesondere auf den Anteil Epoxy-Formmasse und Titandioxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die
Diffusorpartikel aus Titandioxid, wobei das Matrixmaterial eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel als Keramik ausgeformt sind, die Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil der Diffusorpartikel in dem Reflexionselement 50 wt% -70 wt% ist, wobei die Diffusorpartikel einen Partikeldurchmesser von 150 nm bis 200 nm aufweisen, wobei die Füllpartikel einen Partikeldurchmesser von 15 ym bis 30 ym aufweisen. Der Anteil des Titandioxids in den Füllpartikeln bezieht sich
insbesondere auf den Anteil Epoxy-Formmasse und Titandioxid. Die Diffusorpartikel weisen beispielsweise einen
Partikeldurchmesser von 170 nm +/- 5%, 4%, 3%, 2%, 1% von diesem Wert auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Reflexionselement zur Isolierung einer Leiterplatte
eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich dient das
Reflexionselement zur Isolierung eines Trägers. Der Träger kann beispielsweise eine Leiterplatte umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Reflexionselement Teil eines Gehäuses. In dessen Ausnehmung kann der Halbleiterchip angeordnet sein. Das Gehäuse kann direkt einen Träger, beispielsweise die Leiterplatte, kontaktieren. Mit kontaktieren wird hier insbesondere
direkter oder indirekter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt bezeichnet. Leiterrahmen aus Epoxy-basierten Materialien zeigen eine geringe Reflektivität auf. Um dessen Reflektivität zu
erhöhen, können kleine Partikel beispielsweise mit einem Partikeldurchmesser von 200 nm in diese Formmasse aus Epoxy eindispergiert werden. Beispielsweise wird Titandioxid eindispergiert . Die Streuung erfolgt infolge der Brechung an der Grenzfläche zum Epoxy-Matrixmaterial . Die Epoxyformmassen (EMC) weisen eine geringe Reflektivität auf. Die EMC sind insbesondere transparent und lassen das Licht zu anderen Absorbern durch. Die Konzentration der Titandioxidpartikel, die vorzugsweise mit einem Anteil von 10 bis 30 wt% in dem Matrixmaterial eingebettet sind, ist eher gering. Es können auch größere Partikel, beispielsweise Siliziumdioxidpartikel, mit einem Partikeldurchmesser von 10 ym bis 50 ym als
Füllpartikel eindispergiert werden, um die mechanische
Festigkeit und den geringen thermischen
Expansionskoeffizienten (CTE) zu verbessern. Typischerweise werden große Siliziumdioxidpartikel mit einem Anteil von ungefähr 50 wt% oder mehr eindispergiert. Wenn eine höhere Konzentration der Diffusorpartikel , beispielsweise
Titandioxid, zum Matrixmaterial aus Epoxy zugegeben wird, wird die Viskosität des Materials stark erhöht, sodass es schwierig ist, dieses Material auf den Leiterrahmen zu bringen, sodass das Endprodukt zum Teil mechanisch brüchig ist.
Es gibt andere Materialien, wie beispielsweise
Polycyclohexylendimethylenterephtalat (PCT) , die eine höhere Reflektivität als das EMC aufweisen. Daher werden bei diesen Materialien keine zusätzlichen Diffusorpartikel zur
Verbesserung der mechanischen Stabilität benötigt. Jedoch zeigen diese Materialien eine geringe Lebensdauer, da diese Materialien wenig resistent gegenüber Temperatur und UV- Strahlung sind. Zudem sind weiße Silikonformmassen (SMC, silicone mold Compounds) bekannt, die die Robustheit gegen Strahlung und gegenüber Temperatur im Vergleich zu EMC verbessert. Doch sind Silikone teurer und sie sind weniger mechanisch stabil als Epoxy und weisen einen signifikant höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass die Verwendung von Silikon in einem Bauelement zu einem höheren Stress im gesamten Bauelement führt. Die Erfinder haben nun erkannt, dass durch das hier
beschriebene Bauelement mit dem hier beschriebenen
Reflexionselement ein Reflexionselement bereitgestellt werden kann, das die oben beschriebenen Nachteile überwindet. Das Reflexionselement weist ein Matrixmaterial, insbesondere aus EMC, auf, in dem Diffusorpartikel eingebracht sind. Diese Diffusorpartikel erhöhen oder verbessern die Reflektivität des Gehäuses. Zudem weist das Reflexionselement Füllpartikel auf, die beispielsweise weißes Glas als Matrix aufweisen. In diesem Glas als Matrix können zusätzlich Titandioxid in einer Glasschmelze oder durch Erhitzen von Titandioxid und
Siliziumdioxidpulvergemische erzeugt werden. Zudem ist es möglich, dass eine weiße Keramik aus einem Gemisch von
Titandioxid und andere Materialien, wie Siliziumdioxid oder Magnesiumdifluorid, oder reinem Titandioxid als Keramik verarbeitet werden. Dadurch kann die Reflektivität erhöht werden verglichen mit einem Material, das Titandioxid in einem Matrixmaterial, wie Silikon oder eine Glasmatrix, aufweist. Derartige Füllpartikel können in das
Matrixmaterial, wie EMC, eingebracht werden, wie es bisher für Siliziumdioxidpartikel bekannt ist. Der Prozess kann analog, wie die Herstellung eines Reflexionselements, das Matrixmaterial und Siliziumdioxidpartikel aufweist, erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Diffusorpartikel und/oder Füllpartikel in dem Matrixmaterial homogen verteilt. Alternativ sind die Diffusorpartikel und/oder Füllpartikel in dem Matrixmaterial mittels eines Konzentrationskoeffizienten verteilt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streupartikel in der Matrix der Füllpartikel homogen oder mit einem
Konzentrationsgradienten verteilt .
Die Erfinder haben erkannt, dass mit dem hier beschriebenen Bauelement ein Bauelement bereitgestellt werden kann, das eine gesteigerte Effizienz aufweist, verglichen mit
Bauelementen, die beispielsweise EMC-Träger, insbesondere EMC-Leiterrahmen, ohne Füllpartikel und Diffusorpartikel aufweisen. Zudem kann das hier beschriebene Bauelement in bereits bestehende Prozesse leicht integriert werden. Damit können Materialkosten und -zeit gespart werden. Zudem kann ein Matrixmaterial verwendet werden, wie beispielsweise EMC, das kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann (im Vergleich zu silikonbasierten Formmassen) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Matrix aus Glas geformt. Die Glasmatrix kann oxidisch sein und weist
zumindest eines der folgenden Materialien auf: Bleioxid, Bismutoxid, Boroxid, Siliziumdioxid, Phosphorpentoxid,
Aluminiumoxid, Tellurdioxid oder Zinkoxid oder umfasst diese. Vorzugsweise weist die Glasmatrix Zinkoxid auf. Vorzugsweise ist die Glasmatrix frei von Bleioxid. Die hier beschriebenen Materialien können einzeln oder in Kombination mit der
Glasmatrix vorhanden sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Glasmatrix Zinkoxid, Bortrioxid und Siliziumdioxid oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Glasmatrix Zinkoxid auf, zumindest einen Glasbildner oder einen
Netzwerkwandler oder ein Zwischenoxid. Der Glasbildner kann beispielsweise Borsäure, Siliziumdioxid, Phosphorpentoxid, Germaniumdioxid, Bismutoxid, Bleioxid und/oder Tellurdioxid sein. Der Netzwerkwandler oder das Zwischenoxid kann aus folgender Gruppe oder Kombinationen daraus ausgewählt werden: Erdalkalioxid, Alkalioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Tellurdioxid, Wolframoxid,
Molybdänoxid, Antimonoxid, Silberoxid, Zinnoxid, Oxide der Seltenen Erde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Glasmatrix ein Telluritglas .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Glasmatrix einen Anteil von mindestens 50 %, 60 %, 70 % oder 80 %, bevorzugt 70 %, an Streupartikeln in den Füllpartikeln auf. Die Prozentangaben beziehen sich hier auf Gew% .
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Vorzugsweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren das hier beschriebene optoelektronische Bauelement erzeugt. Dabei gelten alle
Definitionen und Ausführungen für das Bauelement auch für das Verfahren und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements die folgenden Verfahrensschritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, auf:
A) Bereitstellen eines Halbleiterchips, der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
B) Erzeugen eines Reflexionselements und anschließendes Anordnen des Reflexionselements in den Strahlengang des Halbleiterchips, wobei das Reflexionselement wie folgt erzeugt wird:
Bl) Bereitstellen eines Matrixmaterials,
B2) Einbetten von Diffusorpartikeln und Füllpartikeln in das Matrixmaterial, wobei die Diffusorpartikel und die
Füllpartikel sich voneinander unterscheiden, wobei die
Füllpartikel aus einer Glasschmelze als Matrix, in die
Streupartikel eingebettet sind, durch Erhitzen von
Streupartikeln in Glas und/oder aus einer Keramik erzeugt werden .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Die Figur 1A eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform, die Figur 1B eine elektronenmikroskopische Aufnahme gemäß einer Ausführungsform, die Figur IC eine mikroskopische Aufnahme gemäß einer
Ausführungsform, die Figur 2A eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß eines
Vergleichsbeispiels und die Figuren 2B und 2C jeweils eine schematische Seitenansicht eines Reflexionselements eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt werden.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist einen Träger 3 auf. Insbesondere ist der Träger ein Leiterrahmen 31. Der Leiterrahmen ist insbesondere aus Kupfer geformt. Das
Bauelement weist ein Gehäuse 4 auf. Das Reflexionselement 2 ist vorzugsweise Teil des Gehäuses 4. Das Gehäuse weist eine Ausnehmung 5 auf. In der Ausnehmung 5 ist auf der
Leiterplatte 31 der Halbleiterchip 1 angeordnet. Zudem weist das Bauelement 100 eine Konversionsschicht 6 auf. Die
Konversionsschicht bedeckt sowohl die Strahlungshauptfläche des Halbleiterchips 1 als auch dessen Seitenflächen sowie vorzugsweise zusätzlich die Oberflächen der Leiterplatte. Die Seitenflächen können vollständig oder bevorzugt nur teilweise bedeckt sein. Teilweise bedeckt kann insbesondere meinen, dass mindestens 50% der Seitenflächen bedeckt sind.
Oberflächen der Leiterplatte sind vorzugsweise vollständig bedeckt. Die Ausnehmung 5 kann zudem mit einem Silikonverguss vergossen sein. Das Konversionselement 6 kann herkömmlich
Konversionsmaterialien, wie Orthosilikate, Granate, Silikate, Nitride, aufweisen.
Der Halbleiterchip 1 ist hier zur Emission von Strahlung, beispielsweise aus dem blauen Spektralbereich, eingerichtet. Das blau emittierte Licht kann mittels des
Konversionselements 6 in Strahlung mit veränderter,
beispielsweise mit roter Wellenlänge oder grüner Wellenlänge umgewandelt werden. Aus dem Bauelement 100 kann bei
Vollkonversion dann rote oder grüne Strahlung oder bei
Teilkonversion weißes Mischlicht austreten. Der
Halbleiterchip 1 ist mittels einer elektrischen Kontaktierung 7 kontaktiert. Das Reflexionselement 2 ist im Strahlengang des
Halbleiterchips angeordnet. Das Reflexionselement 2 ist zur Strahlungsreflexion vorgesehen. Das Reflexionselement 2 weist ein Matrixmaterial 21 auf. In dem Matrixmaterial 21 sind Diffusorpartikel 22 und Füllpartikel 23 eingebettet (hier nicht gezeigt) . Die Füllpartikel 23 und Diffusorpartikel 22 unterscheiden sich voneinander. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231, in die Streupartikel 232 eingebettet sind, und/oder eine Keramik 234 auf, in der die Streupartikel 232 gesintert vorliegen.
Die Figur 1B zeigt eine elektromikroskopische Aufnahme (SEM) eines Seitenquerschnitts eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß eines Vergleichsbeispiels. Die großen Partikel, also die Füllpartikel 23, können hier leicht erkannt werden. Die kleineren Partikel, insbesondere also die
Diffusorpartikel 22, beispielsweise aus Titandioxid, können kaum erkannt werden, aufgrund der kleineren Partikelgröße. Die größeren Partikel, wie beispielsweise
Siliziumdioxidfüllstoffe, weisen vorzugsweise einen
Partikeldurchmesser zwischen 25 ym und 50 ym auf.
Die Figur IC zeigt eine mikroskopische Aufnahme einer
Seitenansicht eines Bauelements gemäß eines
Vergleichsbeispiels. Auch hier sind die großen Füllpartikel ersichtlich, während die kleineren Diffusorpartikel 22 schlecht zu erkennen oder gar nicht zu erkennen sind. Die größeren Partikel können während der Herstellung der
mikroskopischen Aufnahme aufgebrochen sein.
Die Figur 2A zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauelements gemäß eines Vergleichsbeispiels. Hier ist ein Reflexionselement 2 gezeigt, das ein Matrixmaterial 21 aufweist, in dem Diffusorpartikel 22 eingebettet sind. Zudem weist das Bauelement Füllpartikel 23 auf, die in dem
Matrixmaterial 21 eingebettet sind. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231 auf, jedoch keine Streupartikel, die in dieser Matrix 231 eingebettet oder gesintert vorliegen. Das Matrixmaterial kann weiß ausgeformt sein und die
Diffusorpartikel 22 oder Füllpartikel 23 können klar sein. Die Reflexion erfolgt durch die große Anzahl der
strahlungsfreien Streuung, die durch
Brechungsindizesunterschiede an den Grenzflächen von
hochbrechenden Diffusorpartikeln, wie beispielsweise
Titandioxid, erfolgt. Die großen Füllpartikel 23,
beispielsweise aus Siliziumdioxid, haben annähernd den gleichen Brechungsindex wie das Matrixmaterial,
beispielsweise Epoxy, und verteilen daher kaum die Streuung. Das Licht geht also durch sie hindurch.
Die großen Füllpartikel 23, beispielsweise aus
Siliziumdioxid, erlauben daher, dass das Licht oder die
Strahlung tiefer in das Material penetriert, im Vergleich dazu, wenn die Füllpartikel 23 mit Streupartikeln 232 gefüllt wären, wie es hier in der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Dies hat einen negativen Effekt auf die Effizienz des Bauelements, weil es die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das Licht innerhalb des Matrixmaterials (EMC) eingefangen wird, verloren geht oder durch den Träger, insbesondere die
Kupferleiterplatte, absorbiert wird. Es erfolgt damit
vorwiegend bei dem Bauelement des hier beschriebenen
Vergleichsbeispiels die Absorption an der Kupferleiterplatte, die Transmission durch das Matrixmaterial (EMC) und die
Reflexion aufgrund der langen Pfade.
Im Vergleich dazu zeigt die Figur 2B eine schematische
Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform. Hier sind die Füllpartikel 23 mit weiteren Streupartikeln 232 gefüllt, sodass die Eindringtiefe oder Penetration der
Strahlung stark reduziert werden kann und damit die
Wahrscheinlichkeit der Reflexion steigt. Ferner werden kürzere Pfade in dem Material erzeugt, sodass das Licht näher emittiert wird, wenn es in das Matrixmaterial 21 penetriert. Es kann damit ein gut definierter Reflektor bereitgestellt werden, der zum Teil schmaler mit einer dünneren Schichtdicke ausgeformt werden kann. Zudem kann dann auch die Dicke der Leiterplatte angepasst werden. Das Reflektorelement und/oder die Leiterplatte können jeweils oder zusammen eine Dicke von 100 ym oder 200 ym aufweisen.
Das Reflektorelement 2 weist hier also ein Matrixmaterial 21 auf, in dem Diffusorpartikel 22 und Füllpartikel 23
eingebettet sind. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231, beispielsweise aus Glas, auf. In dieser Matrix 231 können Streupartikel 232 eingebettet sein. Vorzugsweise weisen die Streupartikel 232 die gleichen Materialien wie die
Diffusorpartikel 22 auf. Insbesondere ist die Konzentration der Diffusorpartikel 22 gleich der Konzentration der
Streupartikel 232 in der Matrix 231.
Die Figur 2C zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.
Im Vergleich zu dem Bauelement der Figur 2B ist hier das Reflexionselement, insbesondere die Füllpartikel 23, als Keramik ausgeformt. Mit anderen Worten sind beispielsweise die Streupartikel 232 in der Keramik gesintert.
Beispielsweise können Titandioxid und andere Materialien, wie Siliziumoxid oder Magnesiumfluorid, oder auch nur Titandioxid als Keramik verarbeitet werden und dann die Füllpartikel 23 nach der Zerkleinerung bilden.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, die die 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 117 536.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
100 optoelektronisches Bauelement
1 Halbleiterchip
2 Reflexionselement
21 Matrixmaterial
22 Diffusorpartikel
23 Füllpartikel
231 Matrix
232 Streupartikel
234 Keramik
d Eindringtiefe
3 Träger
31 Leiterplatte
4 Gehäuse
5 Ausnehmung
6 Konversionselement
7 elektrische Kontaktierung, insbesondere Bonddraht 8 Verguss
9 Strahlung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend
einen Halbleiterchip (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
ein Reflexionselement (2), das im Strahlengang des
Halbleiterchips angeordnet ist und zur Strahlungsreflexion vorgesehen ist,
wobei das Reflexionselement (2) ein Matrixmaterial (21) und darin eingebettet Diffusorpartikel (22) und Füllpartikel (23) aufweist,
wobei die Diffusorpartikel (22) und die Füllpartikel (23) sich voneinander unterscheiden,
wobei die Füllpartikel (23) eine Matrix (231), in die
Streupartikel (232) eingebettet sind, und/oder eine Keramik (234), in der die Streupartikel gesintert vorliegen,
aufweisen .
2. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die Diffusorpartikel (22) einen um den Faktor von mindestens 10 kleineren mittleren Partikeldurchmesser als die Füllpartikel (23) aufweisen.
3. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Streupartikel (232) dasselbe Material wie die
Diffusorpartikel (22) aufweisen und/oder aus einer Gruppe ausgewählt sind, die AI2O3, a2Ü5, r02, ZnO, SiNx, SiOxNy,
S1O2, T1O2, Zr02, Hf02, b2Ü5, MgF2 oder Kombinationen daraus umfasst,
wobei die Diffusorpartikel (22) dispergiert in dem
Matrixmaterial (21) vorliegen, wobei die Streupartikel (232) in Glas als Matrix (231) eingebettet sind und/oder gesintert in einer Keramik sind.
4. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Matrixmaterial (21) Epoxid, Silikon, Hybridmaterial oder eine Kombination daraus ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Diffusorpartikel (22) AI2O3, a2Ü5, Zr02, ZnO,
SiNx, SiOxNy, S1O2, 1O2, Zr02, HfC>2, ^205, MgF2 oder
Kombinationen daraus umfasst.
6. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Füllpartikel (23) Glas als Matrix (231) aufweisen, wobei das Glas ein Telluritglas , ein Silikatglas, ein
Alumosilikatglas , ein Boratglas, ein Borosilikatglas oder ein Phosphatglas ist.
7. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Anteil der Streupartikel (232) in den Füllpartikeln (23) 45 wt%-70 wt% in Bezug auf die Matrix (231) ist.
8. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Konzentration der Streupartikel (232) in den
Füllpartikeln (23) der Konzentration der Diffusorpartikel (22) in der Matrix entspricht.
9. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) zwischen 10 wt% und 30 wt% in dem Reflexionselement (2) ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Diffusorpartikel (22) aus Titandioxid bestehen, wobei das Matrixmaterial (21) eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel (23) ein Silikatglas als Matrix (231) und darin eingebettet Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil des Titandioxids in den Füllpartikeln (23) 45 wt% - 70 wt% ist,
wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) in dem
Reflexionselement (2) 45 wt% - 70 wt% ist,
wobei der mittlere Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel (22) kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel (23) .
11. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Füllpartikel (23) einen Partikeldurchmesser
zwischen 25 ym und 50 ym aufweisen.
12. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Füllpartikel (23) als Keramik ausgeformt sind und Titandioxid aufweisen.
13. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Füllpartikel (23) Titandioxid und S1O2 oder
Titandioxid und MgF2 als Keramik aufweisen.
14. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Diffusorpartikel (22) aus Titandioxid bestehen, wobei das Matrixmaterial (21) eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel (23) als Keramik ausgeformt sind, die Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) in dem Reflexionselement (2) 50 wt% -70 wt% ist, wobei die Diffusorpartikel (22) einen Partikeldurchmesser von 150 nm bis 200 nm aufweisen,
wobei die Füllpartikel (23) einen Partikeldurchmesser von 15 ym bis 30 ym aufweisen.
15. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Reflexionselement (2) zur Isolierung einer
Leiterplatte (31) dient.
16. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Reflexionselement (2) Teil eines Gehäuses (4) ist, in dessen Ausnehmung (5) der Halbleiterchip (1) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (4) direkt einen Träger (3)
kontaktiert .
17. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit den Schritten :
A) Bereitstellen eines Halbleiterchips (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
B) Erzeugen eines Reflexionselements (2) und anschließendes Anordnen des Reflexionselements (2) in den Strahlengang des Halbleiterchips (1),
wobei das Reflexionselement (2) wie folgt erzeugt wird: Bl) Bereitstellen eines Matrixmaterials (21),
B2) Einbetten von Diffusorpartikeln (22) und Füllpartikeln (23) in das Matrixmaterial (21), wobei die Diffusorpartikel (22) und die Füllpartikel (23) sich voneinander
unterscheiden,
wobei die Füllpartikel (23) aus einer Glasschmelze als Matrix (231), in die Streupartikel (232) eingebettet sind, durch
Erhitzen von Streupartikeln (232) in Glas und/oder aus einer
Keramik (234) erzeugt werden.
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