WO2019048170A1 - Licht emittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines licht emittierenden bauelements - Google Patents

Licht emittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines licht emittierenden bauelements Download PDF

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semiconductor chip
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Luca HAIBERGER
Sam Chou
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • At least one object of certain embodiments is to provide a light emitting device. At least another object of certain embodiments is to provide a method of making a light-emitting device
  • emitting device emitting a light
  • the light-emitting semiconductor chip has a semiconductor layer sequence with an active region for generating light.
  • the region can have an active layer in which the light is generated during operation.
  • the semiconductor layer sequence by means of a
  • MOVPE metalorganic vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam epitaxy
  • Semiconductor layer sequence thereby has semiconductor layers stacked along an arrangement direction given by the growth direction. Perpendicular to the arrangement direction, the layers of the
  • Semiconductor layer sequence each have a main extension plane. Directions parallel to the main extension plane of the
  • lateral Semiconductor layers are hereafter referred to as lateral
  • the light-emitting semiconductor chip has a light output surface, via which the light generated during operation of the light-emitting component is emitted.
  • the light outcoupling surface may be a main surface of the semiconductor chip which
  • the semiconductor chip is arranged perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence. Furthermore, the semiconductor chip has a reverse side of the light output surface. The light output surface and the back are over
  • the light generated during operation in the active layer can also be emitted at least partially via the side surface and / or the rear side.
  • the light-emitting semiconductor chip may vary depending on
  • generating light have a semiconductor layer sequence based on different semiconductor material systems.
  • infrared to red radiation is
  • a semiconductor layer sequence based on In x Ga y Al x _ y As suitable for red to green radiation a semiconductor layer sequence based on In x Ga y Al x is, for example - y P suitable and visible for shorter wavelength
  • Radiation that is to say in particular for green to blue radiation, and / or for UV radiation is, for example, one
  • the growth substrate may be an insulator material or a
  • Compound semiconductor material system include or be.
  • the growth substrate may include or may be composed of sapphire, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si and / or Ge Be material.
  • the growing up process can be especially in the
  • Wafer composite take place. In other words, it becomes one
  • the semiconductor layer sequence is grown.
  • the grown-up semiconductor layer sequence can be separated into individual semiconductor chips in a further method step, the singulation being used to separate the semiconductor layer sequence
  • Carrier substrate are transferred and the growth substrate can be at least partially or completely removed.
  • Semiconductor chips may have an active region for generating light, for example a conventional one
  • Semiconductor layer sequence may comprise, in addition to the active region, further functional layers and functional regions, such as p-doped or n-doped ones
  • Charge carrier transport layers undoped or p- or n-doped confinement, cladding or
  • Waveguide layers Waveguide layers, barrier layers, and
  • the light-emitting semiconductor chip may have electrical contacts, for example in the form of electrode layers, for making electrical contact on the rear side opposite the light-outcoupling surface.
  • Semiconductor chip may be formed in particular as a so-called flip-chip, which is arranged with contacts which are arranged on a side facing away from a substrate on a Connection carrier we are mounted, for example, a housing or a printed circuit board and can be electrically contacted, so that the light outcoupling surface, which can be preferably formed by a semiconductor layer sequence remote from the surface of the substrate, facing away from the connection carrier
  • the first reflective material can form a shaped body, which forms the side surfaces of the
  • the first reflective material is in particular formed on the light-emitting semiconductor chip and surrounds the light-emitting semiconductor chip in a lateral direction on all sides.
  • the first reflective material may form a shaped body, which in a plan view of the light output surface of the semiconductor chip to the
  • Semiconductor chip is arranged around and in particular to all side surfaces of the light-emitting semiconductor chip
  • the first reflective material is formed such that the light output surface of the light-emitting semiconductor chip is not covered.
  • the side surfaces of the light-emitting semiconductor chip may preferably be completely covered with the first reflective material, so that the one reflecting through the first reflective material
  • Material formed molding has an upper surface which can be flush with the light output surface. Furthermore, the rear side of the light-emitting semiconductor chip can also be at least partially free from the first
  • the first reflective material may in particular
  • the first reflective material may comprise additives such as particles in the matrix material.
  • the first reflective material may comprise a filled with particles such as ⁇ 0 _ 2 and / or Si02 particles of silicone and / or epoxy or thereof. Due to the additives in the matrix material, the first is reflective
  • the first reflective material which has side faces facing away from the semiconductor chip, can form a mechanically stabilizing element that surrounds the
  • Stability of the light emitting device promotes or substantially causes.
  • the first reflective material can be produced in particular in a molding process, wherein here and below the term molding process may include processes such as casting, spraying, pressing, laminating a film and the like.
  • the shaped body can be produced by a transfer molding process, for example a film-forming process. Transfer molding process, or a compression molding process ("compression molding”) or by casting (“casting”) are formed. According to a further embodiment, the light
  • the film element can in particular be arranged directly on the light output surface of the light-emitting semiconductor chip. It may be particularly advantageous if the film element at least partially by means of adhesive forces on the
  • the film element may particularly preferably project laterally beyond the light outcoupling surface and also be applied directly to the first reflective material and preferably at least partially adhere to it.
  • the film element can be laterally facing away from the semiconductor chip emitting light
  • the film element comprises a plastic material.
  • the plastic material may in particular be at least partially transparent to the light generated during operation in the light-emitting semiconductor chip, so that the film element can be correspondingly at least partially transparent.
  • the film element optically clear and thus substantially complete
  • the plastic material can be, for example, siloxanes, epoxides, acrylates, methyl methacrylates, imides, carbonates, olefins, styrenes, urethanes or derivatives thereof in the form of monomers, oligomers or polymers and furthermore also mixtures, copolymers or compounds thereof
  • the matrix material may be any suitable material.
  • the matrix material may be any suitable material.
  • Epoxy resin polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, Polycarbonate, polyacrylate, polyurethane or a silicone resin such as polysiloxane or mixtures thereof or be.
  • the film element can also as
  • Wavelength conversion element may be formed and at least one or more wavelength conversion substances, which are adapted to convert the light emitted from the semiconductor chip in operation light at least partially into a light with a different wavelength, so that the light-emitting device, a mixed light from the primary emitted from the semiconductor chip light and the converted secondary light or, upon complete conversion of the light emitted from the semiconductor chip, can substantially radiate the converted light.
  • Wavelength conversion materials may, for example, comprise one or more of the following materials: rare earth and alkaline earth metal garnets, nitrides,
  • Nitridosilicates sions, sialones, aluminates, oxides,
  • Halophosphates orthosilicates, sulfides, vanadates and
  • Chlorosilicates Furthermore, the or can
  • Wavelength conversion materials additionally or alternatively comprise an organic material selected from a group consisting of:
  • Wavelength conversion materials can be homogeneous or
  • the film element can also be designed as a multilayer and, for example, one
  • a layer comprising one or more wavelength conversion materials and another layer free of
  • Wavelength conversion materials is. According to a further embodiment, the light
  • emitting device is an optical element on the
  • the optical element may, for example, be a lens element and a light emitting element
  • the optical element may, for example, comprise a glass and / or a plastic, and particularly preferably be optically clear.
  • Element may particularly preferably be at least partially
  • the optical element can continue to adhere to the film element by means of adhesive forces.
  • Foil element and the optical element at least in one
  • Partial area a gap available.
  • the gap may be gas-filled, for example air-filled.
  • Foil element may face away from the semiconductor chip
  • Top and the optical element can a the
  • the optical element may particularly preferably have a depression surrounded by an edge in the underside. With the edge, the optical element can rest on the film element,
  • the gap can in particular also be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be referred to be ⁇
  • the optical element be adhesive-free.
  • the gas-filled gap improves the coupling of light from the film element into the optical element.
  • the channel can thus also be referred to as a ventilation opening.
  • a gas exchange between the environment and the gap can be ensured, so that the formation of a closed microclimate in the gap can be avoided.
  • the second reflective material can laterally surround the optical element in a form-fitting manner.
  • the second reflective material may form a shaped body which covers the side surfaces of the optical element in a form-fitting and direct manner.
  • the second reflective material is in particular formed on the optical element and surrounds the optical element in a lateral direction on all sides.
  • the second reflective material may form a shaped body, which in a plan view of the
  • Light outcoupling surface of the semiconductor chip and thus also on the upper side of the optical element is arranged around the optical element around and in particular is integrally formed on all side surfaces of the optical element.
  • Foil element may be applied and having the side facing away from the optical element side surfaces, in particular for fixing the optical element on the
  • the second reflective material may include features described in advance in connection with the first reflective material.
  • the level can be, for example, from the second
  • the step can act as anchoring element.
  • the step can also be designed as a stop structure, which defines an upper edge, up to which the second reflective material extends upward from the film element.
  • the light-emitting component it is possible in particular for a plurality of light-emitting components
  • the light-emitting semiconductor chips are provided, which are formed together with the first reflective material.
  • the light-emitting semiconductor chips can be arranged on a temporary carrier.
  • the light-emitting semiconductor chips may be formed as flip-chips and with the back provided with the contacts on the
  • Carrier be arranged so that the light output surfaces of the light-emitting semiconductor chips are remote from the temporary carrier.
  • the temporary carrier can be, for example, a semiconductor, metal, plastic and / or ceramic carrier on which the light-emitting semiconductor chips are temporarily, ie non-destructively detachable, attached.
  • the first reflective Material are laterally formed on the light-emitting semiconductor chips, so that the first reflective material of each of the light-emitting semiconductor chips laterally
  • the first reflective material after application and curing thus forms a continuous body on the temporary support in which the light-emitting semiconductor chips are disposed.
  • a coherent film can be applied to the light output surfaces of the light-emitting semiconductor chips, so that the light output surfaces are covered by the coherent film together with the first reflective material.
  • the coherent film can in particular form a composite of foil elements, so that later after the completion of the
  • a film element is arranged.
  • the film which is formed according to the above description for the film element, preferably can not during or after application
  • the film can be particularly preferred as incompletely cured film
  • Light outcoupling surfaces of the light-emitting semiconductor chips as well as on the first light-reflecting material adhere.
  • a plurality of optical elements can be applied to the film.
  • the film may be in a not yet fully cured state in this process step as described above, so that the optical elements can adhere to the film.
  • the optical In particular, elements can be applied in such a way that exactly one optical element is associated with precisely one light-emitting semiconductor chip.
  • it may be possible to at least temporarily fix the film on the light-emitting semiconductor chips and the optical elements on the film and thus on the film elements without having to use an additional adhesive.
  • a lateral enveloping of the optical elements with the second reflective material can take place, so that the second reflective material of each of the optical
  • Reflective material may in this case preferably be applied directly to the film, for which purpose
  • Process steps can be used in advance in connection with the first reflective material
  • Curing of the second reflective material can also be carried out curing of the film.
  • a severing of the first and second reflective material takes place to form a plurality of individual light-emitting components.
  • the continuous film can also be severed to form a plurality of film elements.
  • the severing can take place in a common sawing step, in particular with regard to the first and second reflective material preferably a same material can be cut through.
  • Temporary carrier devices and / or relamination and plasma processing steps such as plasma glazing.
  • a testing and sorting of the components in the composite film can be done and then a usual sorted placing on taping (taping).
  • the light-emitting device described here can be distinguished by a very compact design, which can be produced in an efficient method, due to the structure described.
  • the light-emitting device may particularly preferably be suitable for applications in which small dimensions and compact shapes are advantageous.
  • these may be flash application, especially in mobile phones, that is, for front and rear flash applications.
  • these can be so-called wearable applications, ie applications in fitness trackers and similar bio-monitoring devices, as well as LCD backlighting applications.
  • a stabilizing housing body of the component can be formed by the first and second reflective material, in particular with a robust connection between the semiconductor chip and the optical element.
  • it can be prevented that light emits light from the side, ie in the lateral direction
  • the component can be produced with side surfaces which are planar, in particular in the region of the optical component, so that a pick-and-place process can be used.
  • a pick-and-place process can be used.
  • Semiconductor chip and optical element can be achieved more easily, since there is less risk for a lateral offset of the optical element to the semiconductor chip.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a light
  • FIGS. 1A to 2G are schematic representations of
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a light
  • Semiconductor chip 1 has a semiconductor body 11 with a semiconductor layer sequence with an active region for generating light, which has a
  • Lichtauskoppel structure 10 can be radiated.
  • the light-emitting semiconductor chip 1 may, depending on
  • the light-emitting semiconductor chip is formed in the embodiment shown as a flip-chip and has on the opposite side of the light output surface 10 contacts 12 for mounting and electrical
  • the light output surface 10 can For example, be a surface of a substrate such as a sapphire substrate, on which the semiconductor layer sequence is applied. Alternatively, other chip designs are possible.
  • the light-emitting device 100 further comprises a first reflective material 2 that detects the light
  • the first reflective material 2 is formed as a shaped body which covers the side surfaces 13 of the semiconductor chip 1 in a form-fitting and direct manner.
  • the first reflective material 2 is formed in particular on the light-emitting semiconductor chip 1 and surrounds the light-emitting semiconductor chip 1 on all sides in a lateral direction, the light-outcoupling surface 10 being free of the first reflective material 2.
  • the light-outcoupling surface 10 is free of the first reflective material 2.
  • reflective material 2 be present, wherein at least the contacts 12 so free from the first reflective
  • Material 2 is that an electrical connection and a mounting of the light-emitting device 100 is possible.
  • the side surfaces 13 of the light-emitting semiconductor chip 1 are preferably completely with the first as shown
  • the molded body formed by the first reflective material 2 has an upper surface which is preferably flush with the
  • the first reflective material 2 comprises a matrix material, which in the embodiment shown in particular
  • Silicone can be.
  • the first reflective material 2 in the exemplary embodiment shown may be a silicone filled with TiO 2 particles.
  • Lichtauskoppel structure 10 opposite rear side of the light-emitting semiconductor chip 1 exits can be scattered by the first reflective material 2 and at least partially reflected, so that emerging in the lateral direction scattered radiation can be reduced or completely prevented.
  • the thickness of the first reflective material 2 in the lateral direction is greater than or equal to 200 ⁇ m.
  • the light-emitting component 100 on the light-emitting semiconductor chip 1 a film element 3, which particularly preferably directly on the
  • Semiconductor chips 1 is arranged. It may be particularly advantageous if the film element 3 by means of
  • Film element 3 extends laterally to the side facing away from the light emitting semiconductor chip 1 side surfaces 23 of the first reflective material.
  • the film element 3 has laterally delimiting side surfaces 33, which together with the side surfaces 23 form part of the lateral side surfaces of the light-emitting component 100.
  • the film element 3 comprises a plastic material, for example a silicone or an acrylate or another material mentioned above in the general part.
  • Plastic material is at least partially transparent to the light generated during operation in the light-emitting semiconductor chip 1, so that the film element 3 can be correspondingly at least partially transparent.
  • the film element 3 optically clear and thus in
  • the light-emitting device 100 in operation substantially emits the light generated by the light-emitting semiconductor chip 1 light.
  • the light-emitting semiconductor chip 1 Depending on the light color of the light generated by the light-emitting semiconductor chip 1, such
  • Wavelength conversion element may be formed and at least one or more wavelength conversion substances, which are adapted to at least partially convert the light emitted from the light-emitting semiconductor chip 1 light in a light with a different wavelength.
  • the light-emitting component 100 can emit a mixed light which is generated from the light directly generated by the semiconductor chip 1 and from the film element 3 by conversion of a part of this light
  • the film element 3 So-called full conversion, essentially all the light generated by the semiconductor chip 1 can be converted by the film element 3, so that in this case substantially only conversion light from the light-emitting device 100 is emitted during operation.
  • Configurations with one formed as a wavelength conversion element film element 3 may be advantageous, for example, for flash and backlighting applications.
  • the light-emitting semiconductor chip 1 can emit blue light while the film element 3 as
  • Wavelength conversion material at least a garnet such as yttrium aluminum oxide (YAG) and / or a nitride phosphor to convert a portion of the blue light in yellow to green and / or red light, so that the light-emitting device 100 can emit white light as a mixed light.
  • YAG yttrium aluminum oxide
  • the light-emitting component 100 furthermore has an optical element 4 on the film element 3, which in the exemplary embodiment shown is designed as a lens element and which has a top side 42 facing away from the light-emitting semiconductor chip 1 with a lens structure.
  • the optical element 4, which may be in one part or in several parts, may for example comprise a glass and / or a plastic, and particularly preferably be optically clear.
  • the lens structure on top 42 may be, for example, a microlens array. Furthermore, below the
  • Lens structure for example, a foil or a
  • Coating be associated with the individual lens elements associated openings, which act as diaphragms and favor a light emission in the forward direction.
  • the optical element can preferably have a substrate part on which the diaphragm structure is applied.
  • the lens structure can, for example, by means of a
  • the optical element 4 further comprises a bottom side 41 facing the film element 3 and the semiconductor chip 1 and is at least partially directly on a
  • the optical element 4 can adhere to the film element 3 by means of adhesive forces.
  • a gap 6 is present, which is gas-filled.
  • the gap 6 may be filled with air.
  • the upper side 32 of the film element 3 and the lower side 41 of the optical element 4 are partially spaced apart, since the optical element 4 in the lower side 41 has a recess enclosed by a frame-shaped edge. With the edge in one piece with the rest of the optical
  • Elements 4 may be formed or may be glued or molded, for example, is the optical
  • the optical element 4 is laterally positively surrounded on its side surfaces 43 by a second reflective material 5.
  • the second reflective material 5 forms a shaped body which positively and directly covers the side surfaces 43 of the optical element 4, so that the second reflective material 5 is integrally formed on the optical element 4 and surrounds it on all sides in the lateral direction.
  • the second reflective material 5, which is also applied directly to the film element 3, can in particular also for fixing the optical element 4 on the
  • the second reflective material 5 may have further features described in advance in connection with the first reflective material 2.
  • the first and second reflective material may be the same or different.
  • the second reflective material 5 may be a silicone filled with TIO 2 particles.
  • the second reflective material 5 has lateral
  • reflective material 2 and the side surfaces 33 of the film element 3 form the side surfaces of the light-emitting device 100. These are particularly preferably formed as shown in Figure 1 plan, so that the light
  • FIGS. 2A to 2G show method steps of a
  • a method of manufacturing the light emitting device 100 shown in FIG. 1 is shown.
  • a temporary carrier 90 is provided for this purpose.
  • the temporary carrier 90 may be, for example, a semiconductor, metal, plastic and / or ceramic carrier,
  • a suitable adhesive film 91 can be applied to the temporary carrier 90.
  • the adhesive film 91 may be formed as a double-sided adhesive film, which is laminated on the temporary support 90 and allows a later non-destructive detachment of components.
  • Process step light-emitting semiconductor chip 100 spaced from each other on a temporary support 90 arranged.
  • the light-emitting semiconductor chip 100 spaced from each other on a temporary support 90 arranged.
  • Semiconductor chips 100 applied with the rear side provided with the contacts on the carrier 90 and the adhesive film 91, so that the light outcoupling surfaces of the light-emitting semiconductor chip 100 are remote from the temporary support 90.
  • semiconductor chips 100 laterally enveloped with the first reflective material 2, so that the first reflective material 2 is laterally formed on the light-emitting semiconductor chip 100.
  • the semiconductor chips 100 each become reflective from the first one
  • Reflective material can be as described above
  • the first reflective material 2 can be applied by means of potting, spraying, pressing, laminating a film or the like.
  • the first reflective material 2 also are applied to the back sides of the semiconductor chips 100 in spaces between the adhesive sheet 91 and the semiconductor chips 100. After applying the first
  • the first reflective material 2 forms a continuous body on the temporary support 90, in which the light-emitting semiconductor chips 100 are arranged.
  • the coherent film 30 forms a composite of film elements, so that later, after the completion of the manufacturing process, a previously described film element is arranged on each light outcoupling surface of a semiconductor chip 1.
  • the film 30, which according to the above description with respect to the
  • Foil element of the device is formed in Figure 1, is not fully cured during or after application and is sticky in this state.
  • the film 30 can adhere to the light-emitting semiconductor chips 1 as well as to the first reflective material 2.
  • the film 30 can be clearly translucent as described above in connection with the film element or else have one or more wavelength conversion substances.
  • a plurality of optical elements 4 are applied to the film 30, which adhere to the not yet fully cured film 30 and thus can be at least temporarily attached without an additional glue or another
  • Each of the optical elements 4 is assigned exactly to a light-emitting semiconductor chip 1.
  • the optical elements 4 are enveloped laterally with the second reflective material 5, so that the second reflective material 5 laterally surrounds each of the optical elements 4 in a form-fitting manner.
  • reflective material 5 is preferably applied directly to the film 30, for which method steps and materials can be used, the advance in the
  • the temporary carrier 90 can have suitable markings for this purpose, for example.
  • the laterally delimiting side surfaces of the light-emitting device 100 described above in connection with FIG. 1 are formed, which are each formed by the side surfaces of the first reflective material, the film element and the second reflective material.
  • further process steps can be carried out, for example a thermal detachment of the light-emitting components 100 from the temporary carrier 90 and / or relamination and plasma treatment steps such as plasma glazing to reduce the stickiness of the
  • Silicones of the first and second reflective material can take place.
  • Embodiments of light emitting devices 100 which are modifications and developments of the embodiment shown in FIG. 1 and which are described with reference to FIGS. 2A to 2G
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting component 100, in which the optical element 4 is narrower in the lateral direction in comparison to the exemplary embodiment of FIG. Due to the advance
  • the sidewalls formed by the second reflective material 5 become thicker laterally adjacent to the optical element 4, preferably as in the case of the first reflective material 2 having a thickness of greater than or equal to 200 ⁇ m, so that it may be possible to increase the proportion Stray light exiting laterally from the second reflective material 5 is further reduced. Furthermore, this can be an improved
  • the film element 3 may be
  • the partial layers 34, 35 may be integral components of the film element 3.
  • the film element 3 may be formed by a laminate of laminated film elements formed by the sub-layers 34, 35. Since it may be possible that by the addition of wavelength conversion substances the
  • Stickiness of the foil can decrease, can by a
  • Particle layer which is free of wavelength conversion materials, a surface with increased adhesion are enabled.
  • optical element 4 in the side surfaces 43 each have a step 44 which is covered with the second reflective material 5.
  • the stage 44 can thereby as
  • Anchoring element act, by which the attachment of the optical element 4 can be improved.
  • the optical element 4 may have a channel 7, which the gap 6 with the environment of the light
  • the channel may open into the upper side 42 and thus into the region of the lens structure of the optical element 4.
  • the channel 7 may also open into a side surface 43, as shown in Figures 7 and 8.
  • the opening formed by the channel 7 in the side surface 43 is free of second reflective material, so this
  • the optical element 4 in the side surfaces 43 may also have a corresponding opening or, as shown in Figures 7 and 8, below the opening formed by the channel 7 ends.
  • the optical element 4 in the side surfaces 43 has a step designed as a stop structure 45, by which maximum height of the second reflective material 5 can be defined.
  • Embodiments are combined with each other, even if not all combinations are explicitly described.

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Abstract

Licht emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements Es wird ein Licht emittierendes Bauelement(100) angegeben, das einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einer Lichtauskoppelfläche (10), der lateral von einem ersten reflektierenden Material (2) formschlüssig umgeben ist,ein Folienelement (3) auf der Lichtauskoppelfläche (10) und ein optisches Element (4) auf dem Folienelement (3), das lateral von einem zweiten reflektierenden Material (5) formschlüssig umgeben ist,aufweist, wobei zumindest in einem Teilbereich ein gasgefüllter Spalt (6) zwischen dem Folienelement (3) und dem optischen Element (4) vorhanden ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements (100) angegeben.

Description

Beschreibung
Licht emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements
Es werden ein Licht emittierendes Bauelement und ein
Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden
Bauelements angegeben. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017120385.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Für viele Beleuchtungsanwendungen sind Lichtquellen
notwendig, die kompakte Bauformen aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Leuchtdiodenchips erreicht werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, wenn solche Lichtquellen bereits integrierte Linsen
aufweisen, die aber zur Erhöhung der optischen Effizienz ohne zu großen Versatz und ohne zu hohe Streulichtabstrahlung über einen Luftspalt optisch an einen Leuchtdiodenchip gekoppelt sein sollten. Zur Oberflächenmontage sollten außerdem gerade im Bereich der Linse Oberflächen für eine Pick-and-Place- Montage geeignete Oberflächen vorhanden sein.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Bauelement anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden
Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein
Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen
Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Licht
emittierendes Bauelement einen Licht emittierenden
Halbleiterchip auf. Der Licht emittierende Halbleiterchip weist insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht auf. Der aktive
Bereich kann insbesondere eine aktive Schicht aufweisen, in der im Betrieb das Licht erzeugt wird. Besonders bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge mittels eines
Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) , auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Die
Halbleiterschichtenfolge weist hierdurch Halbleiterschichten auf, die entlang einer Anordnungsrichtung, die durch die Aufwachsrichtung gegeben ist, übereinander angeordnet sind. Senkrecht zur Anordnungsrichtung weisen die Schichten der
Halbleiterschichtenfolge jeweils eine Haupterstreckungsebene auf. Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichten werden im Folgenden als laterale
Richtungen bezeichnet.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden
Bauelements zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip bereitgestellt. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Licht emittierende Bauelement wie auch für das Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Bauelements. Der Licht emittierende Halbleiterchip weist eine Lichtauskoppelfläche auf, über die das im Betrieb des Licht emittierenden Bauelements erzeugte Licht abgestrahlt wird. Insbesondere kann es sich bei der Lichtauskoppelfläche um eine Hauptoberfläche des Halbleiterchips handeln, die
senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Weiterhin weist der Halbleiterchip eine der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegende Rückseite auf. Die Lichtauskoppelfläche und die Rückseite sind über
Seitenflächen miteinander verbunden. Zusätzlich zur
Abstrahlung von Licht durch die Lichtauskoppelfläche kann das im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte Licht zumindest teilweise auch über Seitenfläche und/oder die Rückseite abgestrahlt werden.
Der Licht emittierende Halbleiterchip kann je nach zu
erzeugendem Licht eine Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen aufweisen. Für eine langwellige, infrarote bis rote Strahlung ist
beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x_yAs geeignet, für rote bis grüne Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x-yP geeignet und für kurzwelligere sichtbare
Strahlung, also insbesondere für grüne bis blaue Strahlung, und/oder für UV-Strahlung ist beispielsweise eine
Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x_yN geeignet, wobei jeweils 0 < x < 1 und 0 < y < 1 gilt.
Das Aufwachssubstrat kann ein Isolatormaterial oder ein
Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes
Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen oder sein.
Insbesondere kann das Aufwachssubstrat Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein. Der Aufwachsprozess kann insbesondere im
Waferverbund stattfinden. Mit anderen Worten wird ein
Aufwachssubstrat in Form eines Wafers bereitgestellt, auf den großflächig die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen wird. Die aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge kann in einem weiteren Verfahrensschritt in einzelne Halbleiterchips vereinzelt werden, wobei durch die Vereinzelung die
Seitenflächen der Halbleiterchips gebildet werden können. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge auf ein
Trägersubstrat übertragen werden und das Aufwachssubstrat kann zumindest teilweise oder ganz entfernt werden.
Die Halbleiterschichtenfolge des Licht emittierenden
Halbleiterchips kann einen aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht aufweisen, beispielsweise einen herkömmlichen
pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach- Quantentopfstruktur ( SQW-Struktur) oder eine Mehrfach- Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) . Die
Halbleiterschichtenfolge kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte
Ladungsträgertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement- , Cladding- oder
Wellenleiterschichten, Barriereschichten,
Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip zur elektrischen Kontaktierung auf der der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegenden Rückseite elektrische Kontakte, etwa in Form von Elektrodenschichten, aufweisen. Der Licht emittierende
Halbleiterchip kann insbesondere als sogenannter Flip-Chip ausgebildet sein, der mit Kontakten, die auf einer einem Substrat abgewandten Seite angeordnet sind, auf einem Anschlussträger wir beispielsweise einem Gehäuse oder einer Leiterplatte montiert und elektrisch kontaktiert werden kann, so dass die Lichtauskoppelfläche, die bevorzugt durch eine der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Fläche des Substrats gebildet werden kann, vom Anschlussträger weggewandt
angeordnet ist. Die hier beschriebenen Strukturen den Licht emittierenden Halbleiterchip betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht
emittierende Bauelement ein erstes reflektierendes Material auf, das den Licht emittierenden Halbleiterchip formschlüssig lateral umgibt. Hierzu kann das erste reflektierende Material einen Formkörper bilden, der die Seitenflächen des
Halbleiterchips formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das erste reflektierende Material ist insbesondere an den Licht emittierenden Halbleiterchip angeformt und umschließt den Licht emittierenden Halbleiterchip in lateraler Richtung allseitig. Mit anderen Worten kann das erste reflektierende Material einen Formkörper bilden, der in einer Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips um den
Halbleiterchip herum angeordnet ist und insbesondere an alle Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips
angeformt ist. Insbesondere ist das erste reflektierende Material so ausgebildet, dass die Lichtauskoppelfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips nicht bedeckt ist. Die Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips können bevorzugt ganz mit dem ersten reflektierenden Material bedeckt sein, sodass der durch das erste reflektierende
Material gebildete Formkörper eine Oberseite aufweist, die bündig mit der Lichtauskoppelfläche abschließen kann. Weiterhin kann auch die Rückseite des Licht emittierenden Halbleiterchips zumindest teilweise frei vom ersten
reflektierenden Material sein, insbesondere können Kontakte zum elektrischen Anschluss des Licht emittierenden
Halbleiterchips auf der Rückseite frei sein.
Das erste reflektierende Material kann insbesondere ein
Matrixmaterial aufweisen, bevorzugt ein Kunststoffmaterial wie Silikon, Epoxid oder ein Epoxid-Silikon-Hybridmaterial Weiterhin kann das erste reflektierende Material Zusatzstoffe wie beispielsweise Partikel im Matrixmaterial aufweisen.
Beispielsweise kann das erste reflektierende Material ein mit Partikeln wie etwa Τί02 _ und/oder Si02-Partikeln gefülltes Silikon und/oder Epoxid aufweisen oder daraus sein. Durch die Zusatzstoffe im Matrixmaterial ist das erste reflektierende
Material zumindest teilweise optisch reflektierend für das im Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Licht ausgebildet. Licht, das an den Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterchips austritt, kann somit zumindest teilweise vom ersten reflektierenden Material reflektiert werden. Weiterhin kann das erste reflektierende Material, das vom Halbleiterchip abgewandte Seitenflächen aufweist, ein mechanisch stabilisierendes Element bilden, das die
Stabilität des Licht emittierenden Bauelements fördert oder auch im Wesentlichen bewirkt.
Das erste reflektierende Material kann insbesondere in einem Formprozess („molding process") hergestellt werden, wobei hier und im Folgenden unter den Begriff Formprozess Verfahren wie beispielsweise Vergießen („casting"), Spritzen, Drücken, Auflaminieren einer Folie und ähnliches fallen können.
Beispielsweise kann der Formkörper durch einen Spritzpress- Prozess ("transfer molding"), beispielsweise einen Folien- Spritzpress-Prozess , oder einen Formpress-Prozess („compression molding") oder durch Vergießen („casting") gebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht
emittierende Bauelement auf dem Licht emittierenden
Halbleiterchip ein Folienelement auf. Das Folienelement kann insbesondere unmittelbar auf der Lichtauskoppelfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips angeordnet sein. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Folienelement zumindest teilweise mittels Klebekräften auf der
Lichtauskoppelfläche haftet. Das Folienelement kann besonders bevorzugt lateral über die Lichtauskoppelfläche hinausragen und auch unmittelbar auf dem ersten reflektierenden Material aufgebracht sein und bevorzugt zumindest teilweise an diesem haften. Insbesondere kann das Folienelement lateral bis zu den dem Licht emittierenden Halbleiterchip abgewandten
Seitenflächen des ersten reflektierenden Materials reichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Folienelement ein Kunststoffmaterial auf. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere zumindest teilweise transparent für das im Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Licht sein, so dass das Folienelement entsprechend zumindest teilweise transparent sein kann. Beispielsweise kann das Folienelement optisch klar und somit im Wesentlichen vollständig
transparent sein. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit
aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein
Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polystyrol, Polycarbonat , Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus aufweisen oder sein . Weiterhin kann das Folienelement auch als
Wellenlängenkonversionselement ausgebildet sein und zumindest einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die geeignet sind, das vom Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb emittierte Licht zumindest teilweise in ein Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln, sodass das Licht emittierende Bauelement ein Mischlicht aus dem primär von dem Halbleiterchip emittierten Licht und dem umgewandelten sekundären Licht oder, bei einem vollständigen Konversion des vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichts, im Wesentlichen das umgewandelte Licht abstrahlen kann. Der oder die
Wellenlängenkonversionsstoffe können beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, Nitride,
Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide,
Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und
Chlorosilikate . Weiterhin können der oder die
Wellenlängenkonversionsstoffe zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe
ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Der oder die
Wellenlängenkonversionsstoffe können homogen oder
beispielsweise auch in Schichten im Kunststoffmaterial verteilt sein. Entsprechend kann das Folienelement auch mehrschichtig ausgebildet sein und beispielsweise eine
Schicht, die einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweist, und eine weitere Schicht, die frei von
Wellenlängenkonversionsstoffen ist, aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht
emittierende Bauelement ein optisches Element auf dem
Folienelement auf. Das optische Element kann beispielsweise ein Linsenelement sein und eine dem Licht emittierenden
Halbleiterchip abgewandte Oberseite aufweisen, in der eine Linsenstruktur vorhanden ist. Das optische Element kann beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff aufweisen und besonders bevorzugt optisch klar sein. Das optische
Element kann besonders bevorzugt zumindest teilweise
unmittelbar auf dem Folienelement aufgebracht sein. Hierbei kann das optische Element weiterhin am Folienelement mittels Klebekräften haften.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem
Folienelement und dem optischen Element zumindest in einem
Teilbereich ein Spalt vorhanden. Insbesondere kann der Spalt gasgefüllt sein, beispielsweise luftgefüllt. Das
Folienelement kann eine dem Halbleiterchip abgewandte
Oberseite und das optische Element kann eine dem
Halbleiterchip zugewandte Unterseite aufweisen, wobei die
Oberseite des Folienelements und die Unterseite des optischen Elements unter Bildung des Spalts zumindest teilweise
voneinander beabstandet sind. Besonders bevorzugt kann das optische Element hierzu in der Unterseite eine von einem Rand umschlossene Vertiefung aufweisen. Mit dem Rand kann das optische Element auf dem Folienelement aufliegen,
insbesondere in unmittelbarem Kontakt, während die Vertiefung den Spalt zwischen dem Folienelement und dem optischen
Element bildet. Der Spalt kann insbesondere auch
klebstofffrei sein. Durch den gasgefüllten Spalt kann die Lichteinkopplung vom Folienelement in das optische Element verbessert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische
Element einen Kanal auf, der den Spalt mit einer das Licht emittierende Bauelement umgebenden Atmosphäre verbindet. Der Kanal kann somit auch als Belüftungsöffnung bezeichnet werden. Durch den Kanal kann ein Gasaustausch zwischen der Umgebung und dem Spalt gewährleistet werden, so dass die Bildung eines abgeschlossenen Mikroklimas im Spalt vermieden werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht
emittierende Bauelement ein zweites reflektierendes Material auf. Das zweite reflektierende Material kann das optische Element formschlüssig lateral umgeben. Hierzu kann das zweite reflektierende Material einen Formkörper bilden, der die Seitenflächen des optischen Elements formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das zweite reflektierende Material ist insbesondere an das optische Element angeformt und umschließt das optische Element in lateraler Richtung allseitig. Mit anderen Worten kann das zweite reflektierende Material einen Formkörper bilden, der in einer Aufsicht auf die
Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips und damit auch auf die Oberseite des optischen Elements um das optische Element herum angeordnet ist und insbesondere an alle Seitenflächen des optischen Elements angeformt ist. Das zweite
reflektierende Material, das unmittelbar auf dem
Folienelement aufgebracht sein kann und das vom optischen Element abgewandte Seitenflächen aufweist, kann insbesondere auch zur Befestigung des optischen Elements auf dem
Folienelement ausgebildet und vorgesehen sein. Weiterhin kann das zweite reflektierende Material Merkmale aufweisen, die vorab in Verbindung mit dem ersten reflektierenden Material beschrieben sind. Das erste und zweite reflektierende
Material können gleich oder verschieden sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische
Element in einer oder bevorzugt in allen Seitenflächen, die das optische Element in lateraler Richtung begrenzen und an die das zweite reflektierende Material angeformt ist, eine Stufe auf. Die Stufe kann beispielsweise vom zweiten
reflektierenden Material bedeckt sein, so dass die Stufe als Verankerungselement wirken kann. Weiterhin kann die Stufe auch als Stoppstruktur ausgebildet sein, die eine Oberkante definiert, bis zu der das zweite reflektierende Material vom Folienelement aus gesehen nach oben reicht.
Zur Herstellung des Licht emittierenden Bauelements kann insbesondere eine Mehrzahl von Licht emittierenden
Halbleiterchips bereitgestellt werden, die gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material umformt werden. Hierzu können die Licht emittierenden Halbleiterchips auf einem temporären Träger angeordnet werden. Insbesondere können die Licht emittierenden Halbleiterchips als Flip-Chips ausgebildet sein und mit der mit den Kontakten versehenen Rückseite auf dem
Träger angeordnet sein, so dass die Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips vom temporären Träger abgewandt sind. Der temporäre Träger kann beispielsweise ein Halbleiter-, Metall-, Kunststoff- und/oder Keramikträger sein, auf dem die Licht emittierenden Halbleiterchips temporär, also zerstörungsfrei wieder ablösbar, befestigt sind. Beispielsweise kann auf dem temporären Träger hierzu eine Klebefolie aufgebracht sein, auf der die Licht
emittierenden Halbleiterchips für die folgenden
Verfahrensschritte haften. Durch ein laterales Umhüllen der Licht emittierenden Halbleiterchips mit dem ersten
reflektierenden Material, insbesondere mittels eines der vorab beschriebenen Verfahren, kann das erste reflektierende Material an die Licht emittierenden Halbleiterchips lateral angeformt werden, so dass das erste reflektierende Material jeden der Licht emittierenden Halbleiterchips lateral
formschlüssig umgibt. Das erste reflektierende Material bildet nach dem Aufbringen und einem Aushärten somit einen zusammenhängenden Körper auf dem temporären Träger, in dem die Licht emittierenden Halbleiterchips angeordnet sind.
Anschließend kann ein Aufbringen einer zusammenhängenden Folie auf den Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips erfolgen, so dass die Lichtauskoppelflächen gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material von der zusammenhängenden Folie bedeckt werden. Die zusammenhängende Folie kann insbesondere einen Verbund von Folienelementen bilden, so dass später nach der Fertigstellung des
Herstellungsverfahrens auf jeder Lichtauskoppelfläche ein Folienelement angeordnet ist. Die Folie, die entsprechend der obigen Beschreibung für das Folienelement ausgebildet ist, kann beim oder nach dem Aufbringen bevorzugt nicht
vollständig ausgehärtet sein. Somit kann die Folie besonders bevorzugt als nicht vollständig ausgehärtete Folie
aufgebracht werden und in diesem Zustand klebrig sein.
Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Folie und damit auch die Folienelemente auf den
Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips sowie auch auf dem ersten Licht reflektierenden Material haften .
Weiterhin kann eine Mehrzahl von optischen Elementen auf der Folie aufgebracht werden. Insbesondere kann die Folie in diesem Verfahrensschritt wie vorab beschrieben in einem noch nicht vollständig ausgehärteten Zustand sein, so dass die optischen Elemente auf der Folie haften können. Die optischen Elemente können insbesondere derart aufgebracht werden, dass genau einem Licht emittierenden Halbleiterchip genau ein optisches Element zugeordnet ist. Durch die Verwendung der hier beschriebenen Folie kann es möglich sein, die Folie auf den Licht emittierenden Halbleiterchips und die optischen Elemente auf der Folie und damit auf den Folienelementen zumindest temporär zu befestigen, ohne dass ein zusätzlicher Klebstoff verwendet werden muss. Weiterhin kann ein laterales Umhüllen der optischen Elemente mit dem zweiten reflektierenden Material erfolgen, so dass das zweite reflektierende Material jedes der optischen
Elemente lateral formschlüssig umgibt. Das zweite
reflektierende Material kann hierbei bevorzugt unmittelbar auf der Folie aufgebracht werden, wobei hierzu
Verfahrensschritte verwendet werden können, die vorab im Zusammenhang mit dem ersten reflektierenden Material
beschrieben sind. Somit kann das zweite reflektierende
Material nach dem Aufbringen und einem Aushärten einen zusammenhängenden Körper auf der Folie bilden, in dem die optischen Elemente angeordnet sind. Zusammen mit dem
Aushärten des zweiten reflektierenden Materials kann auch ein Aushärten der Folie erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente. Insbesondere kann beim Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden Materials auch die zusammenhängende Folie zur Bildung einer Mehrzahl von Folienelementen durchtrennt werden. Besonders bevorzugt kann das Durchtrennen in einem gemeinsamen Sägeschritt erfolgen, da insbesondere im Hinblick auf das erste und zweite reflektierende Material besonders bevorzugt ein gleiches Material durchtrennt werden kann. Durch das Durchtrennen werden lateral begrenzende
Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements gebildet. Diese können von durch das Durchtrennen gebildete
Seitenflächen des reflektierenden ersten Materials, des Folienelements und des reflektierenden zweiten Materials gebildet werden.
Zusätzlich können weitere Verfahrensschritte folgen, beispielsweise ein Ablösen, beispielsweise thermisches
Ablösen („thermal debonding") der Licht emittierenden
Bauelemente vom temporären Träger und/oder Relaminierungs- und Plasmabehandlugnsschritte wie etwa Plasma-Glazing .
Darüber hinaus kann ein Testen sowie eine Sortierung der Bauelemente im Folienverbund erfolgen und ein anschließendes übliches sortiertes Anordnen auf Bändern („taping").
Das hier beschriene Licht emittierende Bauelement kann sich aufgrund des beschriebenen Aufbaus durch eine sehr kompakte Bauform auszeichnen, die in einem effizienten Verfahren hergestellt werden kann. Das Licht emittierende Bauelement kann besonders bevorzugt für Anwendungen geeignet sein, bei denen geringe Abmessungen und kompakte Formen vorteilhaft sind. Beispielsweise können dies Blitzlichtanwendung, insbesondere in Mobiltelefonen, sein, also für Front- und Rückseiten-Blitzlichtanwendungen. Weiterhin können dies so genannte Wearable-Anwendungen sein, also Anwendungen in Fitnesstrackern und ähnlichen Bio-Monitoring-Geräten, sowie auch LCD-Hinterleuchtungsanwendungen .
Durch das erste und zweite reflektierende Material kann zum einen ein stabilisierender Gehäusekörper des Bauelements gebildet werden, insbesondere mit einer robusten Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem optischen Element. Zum anderen kann verhindert werden, dass seitlich, also in lateraler Richtung, Licht aus dem Licht emittierenden
Halbleiterchip und dem optischen Element austreten kann.
Weiterhin kann das Bauelement mit Seitenflächen hergestellt werden, die insbesondere im Bereich des optischen Bauelements eben sind, so dass ein Pick-and-Place-Prozess verwendet werden kann. Außerdem kann dadurch, dass kein zusätzlicher Klebstoff zur Befestigung des optischen Elements notwendig ist, leicht gewährleistet werden, dass der Spalt zwischen dem Folienelement und dem optischen Element klebstofffrei bleibt, wodurch sich eine erhöhte optische Effizienz ergeben kann. Darüber hinaus kann ein korrektes Alignement zwischen
Halbleiterchip und optischem Element leichter erreicht werden, da eine geringere Gefahr für einen lateralen Versatz des optischen Elements zum Halbleiterchips bestehen kann.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Licht
emittierenden Bauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel ,
Figuren 2A bis 2G schematische Darstellungen von
Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung eines Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und Figuren 3 bis 8 schematische Darstellungen von Licht
emittierenden Bauelementen gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen . 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 sein.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Licht
emittierendes Bauelement 100 gezeigt, das einen Licht
emittierenden Halbleiterchip 1 aufweist. Der Licht
emittierende Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterkörper 11 mit einer Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich zur Erzeugung von Licht auf, das über eine
Lichtauskoppelfläche 10 abgestrahlt werden kann. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass im Betrieb Licht über die der Lichtauskoppelfläche gegenüber liegende Rückseite und/oder über die den Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung begrenzende Seitenflächen 13 abgestrahlt werden kann. Der Licht emittierende Halbleiterchip 1 kann je nach zu
erzeugendem Licht eine Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen aufweisen, so etwa beispielsweise auf Basis von InAlGaN, InAlGaP und/oder InAlGaAs. Der Licht emittierende Halbleiterchip ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Flip-Chip ausgebildet und weist auf der der Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite Kontakte 12 zur Montage und zum elektrischen
Anschluss auf. Die Lichtauskoppelfläche 10 kann beispielsweise eine Oberfläche eines Substrats wie etwa eines Saphirsubstrats sein, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist. Alternativ sind auch andere Chipbauformen möglich .
Das Licht emittierende Bauelement 100 weist weiterhin ein erstes reflektierendes Material 2 auf, das den Licht
emittierenden Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung
formschlüssig umgibt. Hierzu ist das erste reflektierende Material 2 als Formkörper ausgebildet, der die Seitenflächen 13 des Halbleiterchips 1 formschlüssig und unmittelbar bedeckt. Das erste reflektierende Material 2 ist insbesondere an den Licht emittierenden Halbleiterchip 1 angeformt und umschließt den Licht emittierenden Halbleiterchip 1 in lateraler Richtung allseitig, wobei die Lichtauskoppelfläche 10 frei vom ersten reflektierenden Material 2 ist. Auf der der Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite kann, wie in Figur 1 gezeigt ist, ebenfalls erstes
reflektierendes Material 2 vorhanden sein, wobei zumindest die Kontakte 12 derart frei vom ersten reflektierenden
Material 2 sind, dass ein elektrischer Anschluss und eine Montage des Licht emittierenden Bauelements 100 möglich ist. Die Seitenflächen 13 des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 sind wie gezeigt bevorzugt ganz mit dem ersten
reflektierenden Material 2 bedeckt, sodass der durch das erste reflektierende Material 2 gebildete Formkörper eine Oberseite aufweist, die bevorzugt bündig mit der
Lichtauskoppelfläche 10 abschließt. Das erste reflektierende Material 2 weist ein Matrixmaterial auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere
Silikon sein kann. Weiterhin weist das erste reflektierende Material 2 Zusatzstoffe in Form von Partikeln im Matrixmaterial auf, mittels derer die Reflektivität des ersten reflektierenden Materials 2 bewirkt oder erhöht werden kann. Insbesondere kann das erste reflektierende Material 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel ein mit Ti02~Partikeln gefülltes Silikon sein.
Licht, das im Betrieb des Licht emittierenden Bauelements 100 an den Seitenflächen 13 und/oder an der der
Lichtauskoppelfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 austritt, kann durch das erste reflektierende Material 2 gestreut und zumindest teilweise reflektiert werden, so dass in lateraler Richtung austretende Streustrahlung vermindert oder ganz verhindert werden kann. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Dicke des ersten reflektierenden Materials 2 in lateraler Richtung größer oder gleich 200 ym ist.
Weiterhin weist das Licht emittierende Bauelement 100 auf dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 ein Folienelement 3 auf, das besonders bevorzugt unmittelbar auf der
Lichtauskoppelfläche 10 des Licht emittierenden
Halbleiterchips 1 angeordnet ist. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Folienelement 3 mittels
Klebekräften auf der Lichtauskoppelfläche 10 haftet. Das Folienelement ragt lateral über die Lichtauskoppelfläche 10 hinaus und ist somit auch unmittelbar auf dem ersten
reflektierenden Material 2 aufgebracht, so dass das
Folienelement 3 lateral bis zu den dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 abgewandten Seitenflächen 23 des ersten reflektierenden Materials reicht. Das Folienelement 3 weist in lateraler Richtung begrenzende Seitenflächen 33 auf, die zusammen mit den Seitenflächen 23 einen Teil der lateralen Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 bilden. Das Folienelement 3 weist ein Kunststoffmaterial auf, beispielsweise ein Silikon oder ein Acrylat oder ein anderes oben im allgemeinen Teil genanntes Material. Das
Kunststoffmaterial ist zumindest teilweise transparent für das im Licht emittierenden Halbleiterchip 1 im Betrieb erzeugte Licht, so dass das Folienelement 3 entsprechend zumindest teilweise transparent sein kann. Beispielsweise kann das Folienelement 3 optisch klar und somit im
Wesentlichen vollständig transparent sein, so dass das Licht emittierende Bauelement 100 im Betrieb im Wesentlichen das vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 erzeugte Licht abstrahlt. Je nach Lichtfarbe des vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 erzeugten Lichts kann eine solche
Konfiguration beispielsweise für Wearable-Anwendungen oder auch für Hinterleuchtungsanwendungen vorteilhaft sein.
Weiterhin kann das Folienelement 3 auch als
Wellenlängenkonversionselement ausgebildet sein und zumindest einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die geeignet sind, das vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 emittierte Licht zumindest teilweise in ein Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. In diesem Fall kann das Licht emittierende Bauelement 100 je nach Konversionsgrad ein Mischlicht abstrahlen, das sich aus dem vom Halbleiterchip 1 direkt erzeugten Licht und dem vom Folienelement 3 durch Konversion eines Teils dieses Lichts erzeugten
Konversionslichts zusammensetzen kann. Im Fall von
sogenannter Vollkonversion kann auch im Wesentlich alles vom Halbleiterchip 1 erzeugte Licht durch das Folienelement 3 konvertiert werden, so dass in diesem Fall im Betrieb im Wesentlichen nur Konversionslicht vom Licht emittierenden Bauelement 100 abgestrahlt wird. Konfigurationen mit einem als Wellenlängenkonversionselement ausgebildeten Folienelement 3 können beispielsweise für Blitzlicht- und Hinterleuchtungsanwendungen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann der Licht emittierende Halbleiterchip 1 blaues Licht abstrahlen, während das Folienelement 3 als
Wellenlängenkonversionsstoff zumindest ein Granat wie etwa Yttriumaluminiumoxid (YAG) und/oder einen Nitrid-Leuchtstoff aufweist, um einen Teil des blauen Lichts in gelbes bis grünes und/oder rotes Licht umzuwandeln, so dass das Licht emittierende Bauelement 100 als Mischlicht weißes Licht abstrahlen kann. Alternativ hierzu sind auch andere im allgemeinen Teil genannte Wellenlängenkonversionsstoffe sowie Kombinationen damit möglich. Das Licht emittierende Bauelement 100 weist weiterhin ein optisches Element 4 auf dem Folienelement 3 auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Linsenelement ausgebildet ist und das eine dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 abgewandte Oberseite 42 mit einer Linsenstruktur aufweist. Das optische Element 4, das einteilig oder mehrteilig sein kann, kann beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff aufweisen und besonders bevorzugt optisch klar sein. Die Linsenstruktur auf der Oberseite 42 kann beispielsweise ein Mikrolinsenarray sein. Weiterhin kann unterhalb der
Linsenstruktur beispielsweise eine Folie oder eine
Beschichtung mit den einzelnen Linsenelementen zugeordneten Öffnungen vorhanden sein, die als Blenden wirken und die eine Lichtabstrahlung in Vorwärtsrichtung begünstigen. In diesem Fall kann das optische Element bevorzugt einen Substratteil aufweisen, auf dem die Blendenstruktur aufgebracht ist. Die Linsenstruktur kann beispielsweise mittels eines
Formprozesses darauf angeordnet sein. Das optische Element 4 weist weiterhin eine dem Folienelement 3 und dem Halbleiterchip 1 zugewandte Unterseite 41 auf und ist zumindest teilweise unmittelbar auf einer dem
Halbleiterchip 1 abgewandten Oberseite 32 des Folienelements 3 aufgebracht. Insbesondere kann das optische Element 4 am Folienelement 3 mittels Klebekräften haften.
Zwischen dem Folienelement 3 und dem optischen Element 4 ist ein Spalt 6 vorhanden, der gasgefüllt ist. Insbesondere kann der Spalt 6 luftgefüllt sein. Zur Bildung des Spalts 6 sind die Oberseite 32 des Folienelements 3 und die Unterseite 41 des optischen Elements 4 teilweise voneinander beabstandet, da das optische Element 4 in der Unterseite 41 eine von einem rahmenförmigen Rand umschlossene Vertiefung aufweist. Mit dem Rand, der einteilig mit dem übrigen Teil des optischen
Elements 4 ausgebildet sein kann oder der beispielsweise auch aufgeklebt oder angeformt sein kann, liegt das optische
Element 4 direkt auf dem Folienelement 3 auf. Der Spalt 6 ist durch diese Ausgestaltung klebstofffrei . Durch den
gasgefüllten Spalt 6, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest so breit wie der Licht emittierende Halbleiterchips 1 ist, kann die Einkopplung von Licht vom Folienelement 3 in das optische Element 4 verbessert werden. Das optische Element 4 ist an seinen Seitenflächen 43 lateral formschlüssig von einem zweiten reflektierenden Material 5 umgeben. Das zweite reflektierende Material 5 bildet einen Formkörper, der die Seitenflächen 43 des optischen Elements 4 formschlüssig und unmittelbar bedeckt, so dass das zweite reflektierende Material 5 an das optische Element 4 angeformt ist und dieses in lateraler Richtung allseitig umschließt. Das zweite reflektierende Material 5, das auch unmittelbar auf dem Folienelement 3 aufgebracht ist, kann insbesondere auch zur Befestigung des optischen Elements 4 auf dem
Folienelement 3 beitragen. Das zweite reflektierende Material 5 kann weitere Merkmale aufweisen, die vorab in Verbindung mit dem ersten reflektierenden Material 2 beschrieben sind. Das erste und zweite reflektierende Material können hierbei gleich oder verschieden sein. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten reflektierenden Material 5 um ein mit T1O2- Partikeln gefülltes Silikon handeln. Das zweite reflektierend Material 5 weist in lateraler
Richtung vom optischen Element 4 abgewandte Seitenflächen 53 auf, die zusammen mit den Seitenflächen 23 des ersten
reflektierenden Materials 2 und den Seitenflächen 33 des Folienelements 3 die Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 bilden. Diese sind besonders bevorzugt wie in Figur 1 gezeigt plan ausgebildet, so dass das Licht
emittierende Bauelement 100 beispielsweise in einem Pick-and- Place-Prozess verarbeitet werden kann. In den Figuren 2A bis 2G sind Verfahrensschritte eines
Verfahrens zur Herstellung des in Figur 1 gezeigten Licht emittierenden Bauelements 100 gezeigt. Insbesondere werden hierbei mehrere Licht emittierende Bauelemente 100
gleichzeitig in einem Verbundprozess hergestellt.
In einem ersten Verfahrensschritt wird hierzu, wie in Figur 2A gezeigt ist, ein temporärer Träger 90 bereitgestellt. Der temporäre Träger 90 kann beispielsweise ein Halbleiter-, Metall-, Kunststoff- und/oder Keramikträger sein,
beispielsweise in einer in der Halbleitertechnologie üblichen Größe mit einem Durchmesser von 4 Zoll, auf dem eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips temporär, also zerstörungsfrei wieder ablösbar, befestigt werden kann. Hierzu kann, wie in Figur 2B gezeigt ist, auf dem temporären Träger 90 eine geeignete Klebefolie 91 aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Klebefolie 91 als beidseitig klebende Folie ausgebildet sein, die auf dem temporären Träger 90 auflaminiert wird und ein späteres zerstörungsfreies Ablösen von Bauelementen erlaubt.
Wie in Figur 2C gezeigt ist, werden in einem weiteren
Verfahrensschritt Licht emittierenden Halbleiterchips 100 voneinander beabstandet auf einem temporären Träger 90 angeordnet. Insbesondere werden die Licht emittierenden
Halbleiterchips 100 mit der mit den Kontakten versehenen Rückseite auf dem Träger 90 beziehungsweise der Klebefolie 91 aufgebracht, so dass die Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips 100 vom temporären Träger 90 abgewandt sind.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die
Halbleiterchips 100, wie in Figur 2D gezeigt ist, lateral mit dem ersten reflektierenden Material 2 umhüllt, so dass das erste reflektierende Material 2 an die Licht emittierenden Halbleiterchips 100 lateral angeformt wird. Somit werden die Halbleiterchips 100 jeweils vom ersten reflektierenden
Material 2 lateral formschlüssig umgeben. Das erste
reflektierende Material kann wie vorab beschrieben ein
Silikon als Matrixmaterial aufweisen, in dem Partikel wie etwa Ti02~Partikel enthalten sind. Weiterhin sind auch andere, im allgemeinen Teil beschriebene Materialien möglich. Das erste reflektierende Material 2 kann, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, mittels Vergießen, Spritzen, Drücken, Auflaminieren einer Folie oder dergleichen aufgebracht werden. Hierbei kann das erste reflektierende Material 2 auch an den Rückseiten der Halbleiterchips 100 in Zwischenräumen zwischen der Klebefolie 91 und den Halbleiterchips 100 aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen des ersten
reflektierenden Materials 2 wird dieses ausgehärtet, so dass das erste reflektierende Material 2 einen zusammenhängenden Körper auf dem temporären Träger 90 bildet, in dem die Licht emittierenden Halbleiterchips 100 angeordnet sind.
Auf dem so gebildeten Körper wird, wie in Figur 2E gezeigt ist, eine zusammenhängende Folie 30 auf den
Lichtauskoppelflächen der Licht emittierenden Halbleiterchips 1 aufgebracht, so dass die Halbleiterchips 1 gemeinsam mit dem ersten reflektierenden Material 2 von der
zusammenhängenden Folie 30 bedeckt sind. Die zusammenhängende Folie 30 bildet einen Verbund von Folienelementen, so dass später nach der Fertigstellung des Herstellungsverfahrens auf jeder Lichtauskoppelfläche eines Halbleiterchips 1 ein vorab beschriebenes Folienelement angeordnet ist. Die Folie 30, die entsprechend der obigen Beschreibung in Bezug auf das
Folienelement des Bauelements in Figur 1 ausgebildet ist, ist beim oder nach dem Aufbringen nicht vollständig ausgehärtet und ist in diesem Zustand klebrig. Dadurch kann die Folie 30 auf den Licht emittierenden Halbleiterchips 1 sowie auch auf dem ersten reflektierenden Material 2 haften. Die Folie 30 kann je nach gewünschter Ausbildung wie oben in Verbindung mit dem Folienelement beschrieben klar durchscheinend sein oder auch einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen . Anschließend wird, wie in Figur 2F gezeigt ist, eine Mehrzahl von optischen Elementen 4 auf der Folie 30 aufgebracht, die auf der noch nicht vollständig ausgehärteten Folie 30 haften und damit zumindest temporär befestigt sein können, ohne dass ein zusätzlicher Klebstoff oder ein anderes
Befestigungsmittel verwendet werden müssen. Jedes der optischen Elemente 4 wird genau einem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 zugeordnet.
Anschließend erfolgt ein laterales Umhüllen der optischen Elemente 4 mit dem zweiten reflektierenden Material 5, so dass das zweite reflektierende Material 5 jedes der optischen Elemente 4 lateral formschlüssig umgibt. Das zweite
reflektierende Material 5 wird bevorzugt unmittelbar auf der Folie 30 aufgebracht, wobei hierzu Verfahrensschritte und Materialien verwendet werden können, die vorab im
Zusammenhang mit dem ersten reflektierenden Material 2 beschrieben sind. Entsprechend bildet das zweite
reflektierende Material 5 nach dem Aufbringen und einem
Aushärten einen zusammenhängenden Körper auf der Folie 30, in dem die optischen Elemente 4 angeordnet sind. Hierbei kann auch die Folie 30 ausgehärtet werden. Wie in Figur 2G gezeigt ist, erfolgt anschließend ein
Durchtrennen zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente 100. Insbesondere können hierbei das erste und zweite reflektierende Material 2, 5 zusammen mit der zusammenhängenden Folie 30 in einem gemeinsamen
Sägeschritt durchtrennt werden. Der temporäre Träger 90 kann hierzu beispielsweise geeignete Markierungen aufweisen. Durch das Durchtrennen werden die oben in Verbindung mit der Figur 1 beschriebenen lateral begrenzende Seitenflächen des Licht emittierenden Bauelements 100 gebildet, die jeweils durch die Seitenflächen des ersten reflektierenden Materials, des Folienelements und des zweiten reflektierenden Materials gebildet werden. Im Anschluss können weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden, beispielsweise ein thermisches Ablösen der Licht emittierenden Bauelemente 100 vom temporären Träger 90 und/oder Relaminierungs- und Plasmabehandlungsschritte wie etwa Plasma-Glazing zu Reduzierung der Klebrigkeit des
Silikons des ersten und zweiten reflektierenden Materials. Darüber hinaus kann ein Testen sowie eine Sortierung der Bauelemente 100 im Folienverbund sowie ein anschließendes Taping erfolgen.
In den nachfolgenden Figuren sind weitere
Ausführungsbeispiele für Licht emittierende Bauelemente 100 gezeigt, die Modifikationen und Weiterentwicklungen des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels sind und die mit dem in Verbindung mit den Figuren2A bis 2G beschriebenen
Verfahren hergestellt werden können. Die nachfolgende
Beschreibung bezieht sich daher im Wesentlichen auf die
Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, bei dem das optische Element 4 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 in lateraler Richtung schmäler ist. Aufgrund des vorab
beschriebenen Herstellungsverfahrens werden dadurch die durch das zweite reflektierende Material 5 gebildeten Seitenwände lateral neben dem optischen Element 4 dicker, bevorzugt wie im Fall des ersten reflektierenden Materials 2 mit einer Dicke von größer oder gleich 200 ym, so dass es möglich sein kann, dass der Anteil an Streulicht, der lateral aus dem zweiten reflektierenden Material 5 austritt, weiter reduziert wird. Weiterhin können sich dadurch eine verbesserte
Abstrahlung von Licht in Vorwärtsrichtung und/oder eine verbesserte Stabilität ergeben. Wie in Figur 4 gezeigt ist, kann das Folienelement 3
unterschiedlich ausgebildete Bereiche, insbesondere in Form von unterschiedlich ausgebildeten Teilschichten, aufweisen. Rein beispielhaft sind zwei Teilschichten 34, 35 gezeigt, von denen die dem Licht emittierenden Halbleiterchip 1 zugewandte Teilschicht 34 einen Wellenlängenkonversionsstoff aufweist, während die dem optischen Element 4 zugewandte Teilschicht 35 frei von Wellenlängenkonversionsstoffen und damit klar durchscheinend ausgebildet ist. Die Teilschichten 34, 35 können integrale Bestandteile des Folienelements 3 sein.
Alternativ hierzu kann das Folienelement 3 durch ein Laminat aus laminierten, durch die Teilschichten 34, 35 gebildeten Folienelementen gebildet sein. Da es möglich sein kann, dass durch den Zusatz von Wellenlängenkonversionsstoffen die
Klebrigkeit der Folie abnehmen kann, kann durch eine
Teilschicht, die frei von Wellenlängenkonversionsstoffen ist, eine Oberfläche mit einer erhöhten Haftfähigkeit ermöglicht werden .
Im in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das
optische Element 4 in den Seitenflächen 43 jeweils eine Stufe 44 auf, die mit dem zweiten reflektierenden Material 5 überdeckt ist. Die Stufe 44 kann dadurch als
Verankerungselement wirken, durch das die Befestigung des optischen Elements 4 verbessert werden kann.
Um die Bildung eines abgeschlossenen Mikroklimas im Spalt 6 zu vermeiden, kann das optische Element 4 einen Kanal 7 aufweisen, der den Spalt 6 mit der Umgebung des Licht
emittierenden Bauelements 100, also mit der das Licht
emittierende Bauelement 100 umgebenden Atmosphäre, verbindet, so dass ein Gas- und Druckaustausch zwischen der Umgebung und dem Spalt stattfinden kann. Wie in Figur 6 gezeigt ist, kann der Kanal beispielsweise in die Oberseite 42 und damit in den Bereich der Linsenstruktur des optischen Elements 4 münden. Alternativ hierzu kann der Kanal 7 auch in eine Seitenfläche 43 münden, wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist. Die durch den Kanal 7 in der Seitenfläche 43 gebildete Öffnung ist frei von zweiten reflektierenden Material, so dass dieses
ebenfalls eine entsprechende Öffnung aufweisen kann oder, wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, unterhalb der durch den Kanal 7 gebildeten Öffnung endet. Um die Höhe des zweiten reflektierenden Materials 5 besser kontrollieren zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn das optische Element 4 in den Seitenflächen 43 eine als Stoppstruktur 45 ausgebildete Stufe aufweist, durch die maximale Höhe des zweiten reflektierenden Materials 5 definiert werden kann.
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere 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, 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. Bezugs zeichenliste
1 Licht emittierender Halbleiterchip
2 erster reflektierendes Material
3 Folienelement
4 optisches Element
5 zweites reflektierendes Material
6 Spalt
7 Kanal
10 Lichtauskoppelfläche
11 Halbleiterkörper
12 Kontakt
13 Seitenfläche
23 Seitenfläche
30 Folie
31 Unterseite
32 Oberseite
33 Seitenfläche
34 Teilfolie
35 Teilfolie
41 Unterseite
42 Oberseite
43 Seitenfläche
44 Stufe
45 Stoppstruktur
53 Seitenfläche
90 Träger
91 Klebefolie
100 Licht emittierendes Bauelement

Claims

Patentansprüche
1. Licht emittierendes Bauelement (100), aufweisend
- einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einer
Lichtauskoppelfläche (10), der lateral von einem ersten reflektierenden Material (2) formschlüssig umgeben ist,
- ein Folienelement (3) auf der Lichtauskoppelfläche (10) und
- ein optisches Element (4) auf dem Folienelement (3), das lateral von einem zweiten reflektierenden Material (5) formschlüssig umgeben ist,
wobei zumindest in einem Teilbereich ein gasgefüllter Spalt (6) zwischen dem Folienelement (3) und dem optischen Element (4) vorhanden ist. 2. Licht emittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Folienelement (3) eine dem
Halbleiterchip (1) abgewandte Oberseite (32) und das optische Element (4) eine dem Halbleiterchip (1) zugewandte Unterseite (41) aufweist und wobei die
Oberseite (32) des Folienelements (3) und die Unterseite (41) des optischen Elements (4) unter Bildung des Spalts (6) zumindest teilweise voneinander beabstandet sind.
3. Licht emittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das optische Element (4) in der
Unterseite (41) eine von einem Rand umschlossene
Vertiefung aufweist.
4. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) ein Linsenelement ist.
5. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste und zweite
reflektierende Material (2, 5) gleich sind.
6. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) einen Kanal (7) aufweist, der den Spalt (6) mit einer das Licht emittierende Bauelement (100) umgebenden
Atmosphäre verbindet.
7. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei der Spalt (6) luftgefüllt ist .
8. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei der Licht emittierende
Halbleiterchip (1) als Flip-Chip ausgebildet ist und auf einer der Lichtauskoppelfläche (10) gegenüberliegenden Rückseite elektrisch kontaktierbar ist.
9. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das Licht emittierende
Bauelement (100) lateral begrenzende Seitenflächen aufweist, die Seitenflächen (23, 33, 53) des ersten reflektierenden Materials (2), des Folienelements (3) und des zweiten reflektierenden Materials (5) aufweist.
10. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das Folienelement (3) einen Wellenlängenkonversionsstoff enthält .
11. Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, wobei das Folienelement (3) transparent für das vom Licht emittierenden Halbleiterchip (100) im Betrieb erzeugte Licht ist.
12 Licht emittierendes Bauelement (100) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das optische Element (4) zumindest eine Seitenfläche (43) mit einer Stufe (44) oder einer Stoppstruktur (45) aufweist.
13 Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden
Bauelements (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit den Schritten:
- Bereitstellung einer Mehrzahl von Licht emittierenden
Halbleiterchips (1) auf einem temporären Träger (90) derart, dass die Lichtauskoppelflächen (10) der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) dem temporären Träger
(90) abgewandt sind,
- laterales Umhüllen der Licht emittierenden Halbleiterchips
(1) mit dem ersten reflektierenden Material (2), so dass das erste reflektierende Material (2) jeden der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) lateral formschlüssig umgibt ,
- Aufbringen einer zusammenhängenden Folie (30) auf den
Lichtauskoppelflächen (10) der Licht emittierenden
Halbleiterchips (1),
- Anordnen einer Mehrzahl von optischen Elementen (4) auf der Folie (30),
- laterales Umhüllen der optischen Elemente (4) mit dem
zweiten reflektierenden Material (5) , so dass das zweite reflektierende Material (5) jedes der optischen Elemente (4) lateral formschlüssig umgibt,
- Durchtrennen des ersten und zweiten reflektierenden
Materials (2, 5) zur Bildung einer Mehrzahl vereinzelter Licht emittierender Bauelemente (100). Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die zusammenhängende Folie (30) nach dem Aufbringen die Mehrzahl der Licht emittierenden Halbleiterchips (1) und das erste reflektierende Material (2) bedeckt.
Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem beim Durchtrennen des ersten und zweiten
reflektierenden Materials (2, 5) auch die
zusammenhängende Folie (30) zur Bildung einer Mehrzahl von Folienelementen (3) durchtrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Folie (30) beim Aufbringen der optischen Elemente (4) klebrig ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Folie (30) beim Aufbringen der optischen Elemente (4) nicht vollständig ausgehärtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das Durchtrennen in einem gemeinsamen Sägeschritt erfolgt .
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024006197A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Lumileds Llc Microlens array with built-in air gap
WO2024128324A1 (ja) * 2022-12-16 2024-06-20 スタンレー電気株式会社 発光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120001204A1 (en) * 2009-03-19 2012-01-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Color adjusting arrangement
DE102011118290A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
DE102014112540A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
US20160087174A1 (en) * 2013-05-15 2016-03-24 Koninklijke Philips N.V. Light emitting device with an optical element and a reflector
EP3174110A1 (de) * 2015-11-30 2017-05-31 Nichia Corporation Lichtemittierende vorrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053116A1 (de) * 2004-11-03 2006-05-04 Tridonic Optoelectronics Gmbh Leuchtdioden-Anordnung mit Farbkonversions-Material
DE102005034793B3 (de) 2005-07-21 2007-04-19 G.L.I. Global Light Industries Gmbh Lichtemittierende Halbleiterdiode hoher Lichtleistung
KR20130015847A (ko) 2011-08-05 2013-02-14 삼성전자주식회사 발광장치, 백라이트 유닛과 디스플레이 장치 및 그 제조방법
DE102011114641B4 (de) * 2011-09-30 2021-08-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
CN106104821A (zh) 2014-04-07 2016-11-09 晶体公司 紫外发光装置及方法
DE102014116134A1 (de) 2014-11-05 2016-05-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement
DE102014117983A1 (de) 2014-12-05 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement, optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung von Konversionselementen
DE102016203162A1 (de) 2016-02-29 2017-08-31 Tridonic Jennersdorf Gmbh CSP LED Modul mit verbesserter Lichtemission
DE102018109542B4 (de) * 2018-04-20 2022-08-04 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Licht emittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines licht emittierenden bauelements

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120001204A1 (en) * 2009-03-19 2012-01-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Color adjusting arrangement
DE102011118290A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
US20160087174A1 (en) * 2013-05-15 2016-03-24 Koninklijke Philips N.V. Light emitting device with an optical element and a reflector
DE102014112540A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
EP3174110A1 (de) * 2015-11-30 2017-05-31 Nichia Corporation Lichtemittierende vorrichtung

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Publication number Publication date
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DE102017120385A1 (de) 2019-03-07
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CN111263983A (zh) 2020-06-09
DE102017120385B4 (de) 2024-02-22
US20200259052A1 (en) 2020-08-13

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