WO2019145229A1 - 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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WO2019145229A1
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optoelectronic component
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Thomas Reeswinkel
Kathy SCHMIDTKE
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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.
  • Optoelectronic components often have encapsulations that have a certain gas permeability. For this reason, noxious gases, such as volatile organic
  • VOCs volatile organic compounds
  • Optoelectronic device to provide that produces a stable to pollutants component.
  • the objects are achieved by the optoelectronic component and the method for producing an optoelectronic component according to the independent patent claims.
  • the optoelectronic African component has at least one optoelectronic semiconductor chip, which is set up to emit radiation.
  • the optoelectronic component may have exactly one semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can emit electromagnetic radiation in the UV wavelength range or in the blue spectrum of visible light.
  • this includes
  • Optoelectronic component an encapsulation.
  • Encapsulation is arranged around the semiconductor chip, thus enclosing it at least partially.
  • the semiconductor chip can be arranged on a substrate and the encapsulation encloses the semiconductor chip on the substrate.
  • the encapsulation and the substrate may completely surround the semiconductor chip together.
  • the semiconductor chip can be arranged in a recess of a housing, so that the housing together with the encapsulation completely surround the semiconductor chip. Completely surrounded means in each case that no opening remains.
  • the encapsulation may be in direct contact with the semiconductor chip or may be spaced from the semiconductor chip.
  • the encapsulation is not limited in terms of its geometry and can be flat or lenticular configured. It may also have a cavity or be designed as a convex lens. It can be at the encapsulation
  • a potting for example, this may also be a multi-stage potting.
  • the encapsulant comprises a polysiloxane.
  • polysiloxanes are in particular
  • the silicone is a two-component silicone ("2K silicone"), such as thermally curable, addition-crosslinking two-component silicones based on dimethylsiloxane, for example, the encapsulation in addition to the polysiloxane on one or more other substances
  • 2K silicone two-component silicone
  • the encapsulation may thus comprise several substances or consist of several substances
  • converter materials which may be distributed approximately in the form of particles in the encapsulation.
  • a converter material converts a shorter wavelength primary radiation into a longer wavelength secondary radiation.
  • the converter substance may be a substance which is excited with the aid of blue light and emits yellow light. With only partial conversion of blue to yellow light, an additive mixture of different
  • Spectral colors can be achieved. This principle can also be used to generate white light.
  • the encapsulation can also be free of phosphors and converter materials.
  • the encapsulation consists of the
  • this includes
  • optoelectronic component at least one barrier layer for protection against harmful gases.
  • Component exactly one or exactly two barrier layers.
  • a barrier layer is to be understood as meaning a layer which prevents the penetration of harmful gases into the interior of the structure
  • a barrier layer is to be understood as meaning a layer which forms a diffusion barrier for noxious gases.
  • noxious gases are here and below gaseous substances meant that under the influence of radiation of the semiconductor chip of the optoelectronic device and / or under
  • VOCs volatile organic compounds
  • volatile means that the substances belonging to the group of VOCs due to their high vapor pressure or
  • VOCs are organic compounds which have a vapor pressure of 0.01 kilopascal or more at 293.15 Kelvin or have a corresponding volatility under the respective conditions of use. Because VOCs
  • Contain carbon they can cause carbon deposits in the beam path of the optoelectronic device.
  • the at least one barrier layer is arranged on the encapsulation.
  • she can in particular be arranged directly on the encapsulation.
  • arranged directly on the encapsulation means that the encapsulation and the barrier layer have a common interface.
  • the at least one barrier layer is characterized by a lower permeability to noxious gases than that in the encapsulation
  • the barrier layer is a plasma-polymerized layer, that is to say a layer which is produced by means of plasma polymerization
  • Plasma polymerization is a special plasma-activated variant of chemical vapor deposition (PECVD).
  • precursor compounds so-called precursors
  • PECVD chemical vapor deposition
  • Activation generates ionic molecules and first fragments of the molecule, for example in the form of clusters or chains, form in the gas phase. The subsequent condensation of these fragments on the
  • Electron and ion bombardment the polymerization and thus the formation of a plasma polymerized layer are Electron and ion bombardment the polymerization and thus the formation of a plasma polymerized layer.
  • At least one optoelectronic semiconductor chip which is set up for the emission of radiation
  • Encapsulant having a polysiloxane, and at least one barrier layer for protection against noxious gases, which is arranged on the encapsulation, wherein the barrier layer is a
  • silicones as encapsulating material thus makes it possible to obtain optoelectronic components which, under normal aging conditions, ie in the absence of noxious gases such as VOCs, have a high brightness and color
  • VOCs especially VOCs.
  • the gas permeability of silicones based on dimethylsiloxane is also within this range.
  • the gas permeability can be determined according to DIN EN ISO 12572 (as of May 2017).
  • DIN EN ISO 12572 the water vapor permeability of 1 mm thick samples is examined and determined the water vapor diffusion current density. Even if the absolute gas permeability for a material depends on the gas used, differences in the Gas permeability between different materials good with the help of the gas permeability values for water vapor
  • Silicones which have a phenyl ring as structural element have also been considered.
  • the best materials of this type show a gas permeability of 8 g / m 2 / d. Nevertheless, these materials can not be comparably low
  • Gas permeabilities such as epoxy resins, with about 3 g / m 2 / d and below reach.
  • VOCs harmful gases
  • the inventors of the present invention have observed that optoelectronic devices are often used with harmful gases in Contact get and that these noxious gases lead to a deterioration of the radiation characteristics of the components.
  • Optoelectronic components are processed regularly after their production. You will example, built into other components, machinery or vehicles. Occasionally they are also provided with secondary optics. In this case, the optoelectronic components can come into contact with substances which in turn release noxious gases, such as VOCs. For example, put a bunch of
  • Adhesives e.g. Polyurethane-based adhesives, VOCs free. Components that are installed together with such materials can absorb VOCs during operation.
  • the VOCs e.g. Polyurethane-based adhesives
  • Embodiment therefore have a barrier layer for protection against noxious gases, which is arranged on the encapsulation comprising the polysiloxane.
  • the barrier layer is a plasma polymerized layer.
  • Plasma polymerized layers are thus characterized by a particularly low gas permeability. They form a particularly effective diffusion barrier for noxious gases.
  • Optoelectronic components of the abovementioned embodiment are therefore distinguished by the fact that they have a particularly high stability to light and heat both under normal conditions - ie in the absence of noxious gases - and at the same time show high stability in the presence of noxious gases.
  • VOCs can by the
  • Plasma polymerized layer can be effectively prevented.
  • Components of this type can therefore also be installed together with components that release harmful gases. They can therefore also be combined with VOC-critical materials without the risk of a VOC-related
  • the optoelectronic component is a light-emitting diode, in short LED (light emitting diode).
  • the device is preferably adapted to emit yellow, blue, red, orange, green or white light or UV light.
  • this comprises at least one optoelectronic semiconductor chip with a semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor material is preferably a
  • Nitride compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N or to a phosphide compound semiconductor material such as
  • the semiconductor layer sequence includes an active layer with at least one pn junction and / or with one or more quantum well structures.
  • an electro-magnetic radiation is generated in the active layer.
  • a wavelength of the radiation is preferably in the ultraviolet, infrared and / or visible spectral range, in particular at wavelengths between 200 nm and 700 nm inclusive, approximately between 420 nm and 680 nm, for example between 440 nm and 480 nm inclusive.
  • the optoelectronic component has a substrate, e.g. a lead frame or a ceramic substrate.
  • a substrate e.g. a lead frame or a ceramic substrate.
  • the optoelectronic component has electrical contacts which enable a current supply to the semiconductor chip.
  • the optoelectronic component has bonding wires.
  • the optoelectronic component is a "flip-chip type" device.
  • the optoelectronic component has at least one converter plate.
  • the converter plate contains at least one luminescent or converter material which has a primary radiation with a longer wavelength
  • Wavelength converted For example, blue is converted to yellow light.
  • unconverted blue and yellow light superimpose, resulting in an additive mixture of different spectral colors.
  • the device emits white light.
  • the converter plate may be arranged directly on the semiconductor chip or be spaced from the semiconductor chip. It can be enclosed by the encapsulation.
  • the gas permeability is between 0.001 g / m 2 / d and 2.5 g / m 2 / d, preferably between 0.001 g / m 2 / d and 1 g / m 2 / d, more preferably between 0.001 g / m 2 / d and 0.1 g / m 2 / d.
  • the Gas permeability may also be between 0.01 g / m 2 / d and 2.5 g / m 2 / d, between about 0.01 g / m 2 / d and 1 g / m 2 / d.
  • Barrier layers with such low gas permeabilities offer a particularly good protection for the component.
  • the at least one barrier layer of the optoelectronic component has a layer thickness of at least 10 nm, preferably at least 25 nm, more preferably at least 40 nm, in particular at least 50 nm or at least 60 nm.
  • the thicker the barrier layer the more effective the barrier effect of the layer. Layer thicknesses of less than 10 nm can lead to only a small protective effect against harmful gases is achieved.
  • the surface to be coated microscopic structures or roughnesses are examples of the surface to be coated microscopic structures or roughnesses
  • a layer thickness of at least 25 nm is preferred because holes (e.g., pinholes) in the layer are particularly good
  • the at least one barrier layer of the optoelectronic component has a layer thickness of at most 20 ⁇ m, for example
  • the thinner the barrier layer the less the barrier layer influences the emission characteristic of the optoelectronic component. Absorption and thus brightness losses hardly occur in the stated range and decrease the more, the smaller the layer thickness. Thinner layers are also more flexible and thus adapt particularly well to the comparatively soft and deformable polysiloxane of the encapsulation. With deformation of the encapsulated polysiloxane, thinner barrier layers are sufficiently flexible not to become brittle despite such deformations. A formation of cracks, which could have negative consequences for the protection against harmful gases, can thus be avoided even with mechanical loads in the rule.
  • the at least one barrier layer of the optoelectronic component has a layer thickness of 10 nm to 20 ⁇ m, preferably from 25 nm to 500 nm, more preferably from 50 nm to 200, for example 60 nm to 120 nm.
  • a layer thickness 10 nm to 20 ⁇ m, preferably from 25 nm to 500 nm, more preferably from 50 nm to 200, for example 60 nm to 120 nm.
  • Layer thicknesses (for example below 500 nm) are, as already explained, also advantageous in order to avoid the risk of undesired mechanical stresses in the barrier layer. At the same time, absorption is minimized by the small layer thickness, so that the brightness and the color locus of the radiation emitted by the component are not or hardly affected. Particularly good gas impermeability at the same time
  • barrier layer can thus be especially at layer thicknesses between 25 and 500 nm, approximately between 50 and 200 nm
  • the encapsulation of the optoelectronic component has at least one surface on, which is an outer surface of the optoelectronic
  • Component forms, wherein the barrier layer is disposed directly on this surface.
  • the barrier layer is disposed directly on this surface.
  • Barrier layer the outermost layer of the optoelectronic device, so a final layer of the device to the outside.
  • Encapsulation at least one main radiation exit surface of the optoelectronic component Under a main rays exit surface can be understood in particular an outer surface of the optoelectronic component, which is located in the beam path of the semiconductor chip, and over which a larger portion of the total emitted radiation is emitted, as over the remaining outer surfaces of the optoelectronic device.
  • a main rays exit surface can be understood in particular an outer surface of the optoelectronic component, which is located in the beam path of the semiconductor chip, and over which a larger portion of the total emitted radiation is emitted, as over the remaining outer surfaces of the optoelectronic device.
  • Encapsulation arranged, which forms the main jet exit surface.
  • the main radiation exit surface is located on the one substrate of the component
  • the encapsulation has further surfaces which form outer surfaces of the optoelectronic component which are sides of the component and on which the barrier layer is arranged.
  • the barrier layer is arranged only on the surface of the encapsulation that forms the main radiation exit surface. Such optoelectro ⁇ nic components can be produced with a very low cost. In accordance with at least one embodiment, the barrier layer is arranged on the surface of the encapsulation, which the
  • Main jet exit surface forms and in addition on the surfaces of the encapsulation, the side surfaces of the
  • the barrier layer is arranged on all surfaces of the encapsulation, the outer surfaces of the optoelectronic
  • optoelectronic component a housing on which a
  • polymerized layer next to the encapsulation also be arranged on the housing.
  • the housing may also be free of the plasma polymerized layer.
  • the materials used for enclosures are usually clear
  • Impermeable to noxious gases as polysiloxanes It is therefore not necessary to apply a barrier layer on the housing.
  • a partial deposition on the housing is associated with a lower production cost, because in this case can be dispensed with covers or shadowing of the housing in the context of the deposition of the plasma-polymerized layer.
  • the at least one barrier layer of the optoelectronic component is a plasma-polymerized siloxane layer.
  • the plasma-polymerized siloxane layer is arranged directly on the encapsulation, thus has a common Interface with the encapsulation on.
  • the inventors of the present invention have found that plasma-polymerized siloxane layers are particularly suitable for protection against noxious gases. They combine particularly intimately with encapsulants which have polysiloxanes.
  • plasma-polymerized siloxane layers are distinguished by a high degree of crosslinking and a particularly low degree of crosslinking
  • Gas permeability off gas permeabilities of 1 g / m 2 / d or less, preferably 0.1 g / m 2 / d or less can be achieved, for example, gas permeabilities of 0.001 to 1 g / m 2 / d.
  • Plasma-polymerized siloxane layers are also characterized by a much higher aging stability than many conventional plasma-polymerized layers, for example based on hydrocarbons, which have predominantly CC and CH bonds. Furthermore,
  • plasma-polymerized siloxane layers have a similar refractive index as typical encapsulation materials based on silicone or polysiloxane at very high levels
  • Siloxane layers are usually greater than 90%, often greater than 92% for the visible light spectrum.
  • Plasma-polymerized siloxanes show no or at most an extremely low intrinsic color. Plasmapolymerized
  • Siloxane layers can thus be designed so that they are largely free of yellowish or even brownish
  • Tints are. The lower the hydrocarbon content in the plasma-polymerized siloxane layer, the lower the intrinsic colorations. Although plasma-polymerized siloxane layers are comparatively dense, they are still somewhat flexible or ductile, so that crack formation occurs during deposition on a rather soft encapsulating silicone is largely avoided. Unlike, for example, purely inorganic layers, such as pure SiCy layers, the thermal expansion coefficient is similar to the encapsulation to be coated, so that at
  • the barrier layer is a plasma-polymerized siloxane layer
  • Siloxane layer comprises between 24 and 35 atomic percent, comprising a carbon content of the plasma-polymerized siloxane layer between 5 and 50 atomic percent and an oxygen content of the plasma-polymerized siloxane layer between 23 and 63 atomic percent.
  • Hydrogen is not taken into account in the layer, since the hydrogen content of the layer can not be reliably determined by the usual methods.
  • the layers naturally also contain a certain amount of hydrogen, which is present in particular in the alkyl side chains of the polymerized siloxane.
  • the composition leaves determine by conventional methods, in particular XPS or EDX according to the usual methods.
  • composition of the plasma-polymerized siloxane layer of the present invention is precisely in a range of between the compositions of pure SiCg and the composition of the precursor used (e.g.
  • Siloxane layer greater than or equal to 5 and less than 25
  • the plasma-polymerized siloxane layer has a carbon content of the plasma-polymerized layer greater than or equal to 25 and less than or equal to 50 atomic percent.
  • the layer is carbon rich and thus more ductile. Layers of this type adapt better to the polysiloxane of the encapsulation.
  • Carbon-rich layers are comparatively
  • the oxygen content of the layer may be, for example, between 23 and 40 atomic percent.
  • low-carbon layers
  • the oxygen content of the layer may be greater than 40
  • plasma-polymerized siloxane layer the less hard and brittle the layer is.
  • the layer is more flexible and can therefore better withstand mechanical stresses.
  • the plasma polymerized siloxane layer tends to be less likely to form cracks
  • Carbon content is.
  • the optoelectronic component has a plasma-polymerized siloxane layer which is produced from a precursor selected from linear, branched or cyclic siloxanes. Under precursor is a starting material, ie a reactant, to understand the plasma polymerization.
  • the optoelectronic component has a plasma-polymerized siloxane layer which is produced from a precursor having the following general formula:
  • R 1 to R 8 are each independently selected from hydrogen, alkyl, alkenyl, and
  • n is selected from 0, 1, 2 and 3.
  • alkyl is in particular C1-C5-alkyl, for example methyl, ethyl and propyl.
  • Alkyl is preferably methyl.
  • methyl groups can be readily activated and split off, which allows good crosslinking and rapid reaction.
  • Alkenyl here means in particular C2-C5 alkenyl, for example vinyl or allyl. Alkenyl is preferably vinyl. Vinyl groups are functional groups that allow an additional type of crosslinking in the course of plasma polymerization.
  • n is preferably 0 or 1. Small values for n can have a favorable effect on the reaction rate, ie accelerate the reaction. If the values for n are too high, the precursors are also difficult to evaporate.
  • Plasma-polymerized siloxane layer of several precursors for example, made of two of said precursor.
  • n is 0, so that the precursor has the following general formula:
  • R 1 to R 6 are each independently selected from hydrogen, methyl and vinyl.
  • At least two of the three radicals R 1 to R 3 are preferably methyl and at least two of the three radicals R 4 to R 6 are methyl.
  • the precursor is selected from the group comprising:
  • TMDSO Tetramethyldisiloxane
  • TCTS Tetramethylcyclotetrasiloxane
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is deposited in the high-frequency field.
  • the height of the frequency depends on the size and configuration of the system for the deposition of the plasma-polymerized layer and can be in the kHz, MHz or GHz range.
  • the frequency may e.g.
  • the frequency is usually system-specific, thus depends on the type of
  • Frequencies of various plasma polymerization equipment are 13.65 MHz, 27.125 MHz, 2.45 GHz (microwave), and 10 and 40-100 kHz, respectively). Plasma polymerized layers deposited in this frequency range show high levels
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is deposited with an inductively coupled plasma (ICP for short). But other types of discharge such as capacitively coupled or microwave-induced plasmas are conceivable. According to at least one embodiment, the plasma-polymerized layer is characterized in that it
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is deposited in a vacuum, e.g. at 0.1 Pa to 1000 Pa.
  • Deposition in a vacuum allows a particularly controlled and uniform deposition.
  • the deposition in vacuum can be carried out at low temperatures.
  • the optoelectronic device is during such a process
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is deposited under atmospheric pressure, ie in the
  • Atmospheric plasma Atmospheric plasma. Deposition in the atmospheric plasma has the advantage of allowing higher deposition rates than vacuum deposition. A deposition atmospheric plasma.
  • Atmospheric pressure also allows a much lower expenditure on equipment with lower costs than with a
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is in
  • the deposition can be carried out in the presence of argon. It is also possible that the deposition occurs only in the presence of the precursor without argon or other gas being present. The deposition in the absence of oxygen causes the resulting plasma polymerized
  • Layer has a lower proportion of oxygen and a higher proportion of carbon or hydrocarbon, as if the deposition takes place in the presence of O2. The lower the oxygen content of the atmosphere in the plasma during
  • Siloxane layers too. Plasma-polymerized siloxane layers which are deposited in a low-oxygen atmosphere have a comparatively high proportion of alkyl side chains which are not in the course of the
  • Plasma polymerization are split off. This leads to good ductility and softness of the plasma-polymerized siloxane.
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is in
  • an oxidizing gas in particular an oxygen-containing gas, for example oxygen (0 2) , is deposited.
  • an oxygen-containing gas for example oxygen (0 2)
  • the layer then approaches in its elemental composition to a layer of the composition SiCy, but a certain proportion of carbon and hydrogen in the range of some at. % in the layer. For example, that can
  • the ratio here and below refers in each case to the volume flows of the gas feeds of the precursor and of the oxygen fed in the course of the plasma polymerization.
  • the conditions can be further adjusted depending on the selected system configuration.
  • layers having a particularly high gas impermeability can be obtained at such high oxygen contents. These layers approach in composition Si0 2 , but are due to some residual carbon and
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that the
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that the ratio of the precursor to oxygen in the deposition of the
  • plasma-polymerized layer is between 1: 0 and 1: 2, approximately between 1: 0 and 1: 1. Is the ratio
  • the resulting plasma-polymerized layer is comparatively rich in carbon or
  • the ratio is between 1: 1 and 1: 2, then a carbon poorer or oxygen-richer and consequently harder layer is obtained.
  • the flexibility or ductility of the layer can therefore be adjusted as desired.
  • the deposition of the pals-polymerized siloxane layer takes place in the absence of an oxidizing gas. Then the deposition takes place e.g. in the presence of an inert gas such as argon or alternative only in the presence of the precursor. In this case, a particularly high proportion of carbon in the plasma polymerized
  • Siloxane layer achieved.
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that, during its deposition, one or more parameters are varied so that the plasma-polymerized layer has at least one gradient. For example, the ratio between precursor and oxygen, the pressure or the
  • Plasma power changed. However, the plasma power is often dictated by the plasma polymerization unit used and remains unchanged. For the example of a plasma-polymerized siloxane layer performs a higher
  • Plasma power usually to the fact that the alkyl side chains are split off during the plasma polymerization rather and therefore the resulting layer is low-carbon or
  • Parameter may, for example, a gradient in the proportion of
  • Oxygen can be obtained in the plasma polymerized layer. This is as described above above all by a suitable choice of the ratio between precursor and
  • the plasma polymerisation can be started with a small amount of Cy or completely without Cg, for example in an atmosphere which, in addition to the precursor, has only Ar. Having in this way a first part of the barrier layer with a certain layer thickness, e.g. of 20 nm, then the Cy content can be increased. The ratio between precursor and oxygen in the deposition is thus shifted in the direction of a higher oxygen content. In this way, a gradient arises regarding the oxygen content in the plasma-polymerized layer. The oxygen content in this case decreases from the inside to the outside, based on the
  • the layer is then softer inside than outside. Outwardly, the barrier layer becomes progressively harder and more gas impermeable.
  • the optoelectronic component has at least one further barrier layer, that is to say a second barrier layer, on the first
  • the further barrier layer is arranged directly on the first barrier layer, ie, the two layers have a common interface on.
  • Both layers are preferably plasma-polymerized layers, in particular plasma-polymerized siloxane layers.
  • both layers can be deposited in the same way and consequently have the same properties with respect to their composition and barrier effect.
  • the two plasma-polymerized layers are deposited while varying at least one parameter in the plasma polymerization.
  • both barrier layers are plasma-polymerized siloxane layers, the second layer being deposited in the presence of a higher proportion of O 2 than the first layer. In this way, on the encapsulation comprising a polysiloxane first a first barrier layer is obtained, which still has a higher carbon content. The first layer already has good barrier properties.
  • the second layer is plasma-polymerized siloxane layers, the second layer being deposited in the presence of a higher proportion of O 2 than the first layer. In this way, on the encapsulation comprising a
  • Plasma-polymerized siloxane layer which is deposited in the presence of a higher O 2 content than the first layer, finally characterized by a higher
  • the plasma polymerized layer is then better to the underlying polysiloxane of the encapsulation
  • the second barrier layer is particularly gas impermeable. Overall, a particularly good protective action against VOCs is achieved by the combination of these layers. Furthermore, by a gradient or a thin final layer (with a thickness of a few tenth nm to a few nm), the surface energy or the
  • the layer can be made, for example, hydrophilic or hydrophobic, depending on whether the ratio of precursor to oxygen is chosen to be large or small.
  • the proportion of oxygen e.g., ratio of 1: 1 to 1: 2
  • the surface of the layer becomes hydrophilic.
  • the content of oxygen is low or no oxygen is present in the deposition of the layer, the layer becomes
  • the plasma-polymerized layer is characterized in that it is deposited by means of a nozzle. This method is suitable if the deposition takes place by means of atmospheric plasma.
  • the nozzle via the optoelectronic
  • the invention further relates to a method for producing an optoelectronic component.
  • the method described here produces the optoelectronic component described here.
  • all statements made for the optoelectronic component apply, both to the method and to the component.
  • the method for producing an optoelectronic component has the
  • Semiconductor chip (1) adapted to emit radiation and at least one encapsulation (2) around the semiconductor chip (1), the encapsulation (2) comprising a polysiloxane,
  • Plasma polymerized layer for the
  • the process enables the production of devices which are not only particularly stable to photoageing and heat in the absence of noxious gases, but also
  • the method is also suitable for industrial scale.
  • a pretreatment or purification of a step takes place before step B)
  • Layer adhesion of the plasma polymerized layer can be improved.
  • a pretreatment of a surface of the plasma polymerized layer prior to step B), a pretreatment of a surface of the plasma polymerized layer
  • Purification by means of plasma for example by means of Ar, O 2 , N 2 , NH 3 plasma and mixtures thereof, leads to a particularly good layer adhesion of the plasma-polymerized layer on the encapsulation.
  • Air plasma is particularly suitable in the case of plasma polymerization at atmospheric plasma.
  • Ar plasma is particularly suitable if the plasma is carried out in vacuo.
  • the pretreatment by means of plasma takes place immediately before the
  • the pretreatment can be carried out, for example, in the same plasma deposition plant, as well as the plasma polymerization.
  • At least one embodiment of the method comprises the further method steps AO) and C), wherein in step AO), which step A) precedes, a plurality of
  • Separation is a separation.
  • the semiconductor chips with encapsulation which each result in an optoelectronic component, are separated from one another.
  • the separation can be done for example by sawing, cutting, cutting or etching.
  • the substrate can already be severed.
  • the encapsulation is severed, but not the substrate. It then creates distances between the individual units each comprising a semiconductor chip and an encapsulation.
  • the substrate can be a stretchable film, eg a sawing film, the distances can be increased by stretching the film (If the substrate is a stretchable film, this is also referred to as a temporary substrate).
  • the distances between the components can thus be suitably adjusted to optionally one
  • step B only the surface of the encapsulation which forms the main beam exit surface of the component is coated. This is procedurally particularly easy to implement and cheaper. In this case, the side surfaces are not coated with the barrier layer. Since the diffusion paths, depending on the geometry of the device in an intrusion of
  • Harmful gases are longer from the side surfaces, as in a penetration of the main jet exit surface ago, is sufficient with a suitable geometry of the device
  • the semiconductor chip is also arranged in a cavity of a housing, so that the side of the Semiconductor chip already sufficiently through the housing
  • the separation takes place by means of punching.
  • Figures 1A and 1B are schematic representations of conventional optoelectronic devices in the presence of noxious gases.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the waste of
  • FIG. 3A to 3F is a schematic representation of the processes inside a conventional optoelectronic
  • Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of an optoelectronic device according to the invention.
  • FIGS. 5A and 5B show a schematic representation of a conventional and an optoelectronic component according to the invention in the presence of noxious gases.
  • Figure 6 is a schematic representation of an embodiment of an optoelectronic device according to the invention with two barrier layers.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic representations of embodiments of an optoelectronic component according to the invention with a barrier layer on the main radiation exit surface and optionally additionally on the side surfaces of the encapsulation.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a device according to the invention
  • Figure 9 shows an embodiment of an inventive
  • Figure 10 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 11 shows an experimental arrangement for determining the stability of optoelectronic components in the presence of noxious gases.
  • Figures 12A and 12B are schematic illustrations
  • Figures 12C and 12D are photographs of optoelectronic devices after a stability test with and without
  • 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.
  • FIGS 1A and 1B show schematic representations ago conventional optoelectronic devices (1) in the presence of noxious gases (V).
  • the components may have a semiconductor chip (2) and an encapsulation (3).
  • the components may further comprise a substrate (7), electrical contacts (5), bonding wires (6) and converter plates (8).
  • Optoelectronic components are often gover works together with materials after their preparation, which in turn harmful gases (V), such as VOCs release.
  • V harmful gases
  • the individual molecules of these noxious gases (V) can diffuse through the encapsulation (3) of conventional components.
  • the inventors have recognized that especially silicones as encapsulation materials are particularly permeable to many gases. In this way, the noxious gases can get into the vicinity of the semiconductor chip (2) and there under
  • Figure 2 shows how the luminous flux, indicated in flux, changes from conventional optoelectronic devices in the presence of VOCs over time.
  • the original luminous flux decreases with increasing operating time. This is due to having a conventional encapsulation on
  • Polysiloxane based which can not permanently stop noxious gases. After an advance of the noxious gases in the vicinity of the semiconductor chip, it comes to the said decomposition and deposition in the interior of the device and thus the illustrated decrease in the luminous flux.
  • FIGS. 3A to 3F schematically illustrate what happens inside a conventional optoelectronic
  • FIG. 3A shows schematically the structure of a silicone
  • Silicones are characterized by loosely linked polymer chains that have a Si-O backbone. Because of the large free volume in the silicone network, in particular volatile organic compounds can easily penetrate into the silicone and diffuse through the silicone. In this way, VOCs also reach the vicinity of the semiconductor chip, eg of a semiconductor chip (2), the blue light emitted (2) ( Figures 3C and 3D). Under the influence of such high-energy electromagnetic
  • the yellowish, brownish decomposition products (ZI) absorb the electromagnetic radiation, such as blue photons, particularly strong and thus accelerate a local heating and thus the further decomposition and degradation.
  • the organic compounds continue to decompose and eventually form solid deposits (Z2) on the surface of the semiconductor chip (FIG. 3E). Finally, the entire surface of the semiconductor chip with a brownish, black layer (Z3) of decomposition products or
  • Coated deposits that contain predominantly carbon (Figure 3F).
  • the luminous flux drops to zero, as no photons can penetrate through the layer of deposits (Z3). Due to the high temperatures of this layer (partially T> 200 ° C), silicones near the layer (Z3) can also decompose.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a cross-sectional view of an embodiment of an optoelectronic component (1) according to the invention, with semiconductor chip (2) and encapsulation (3) around the semiconductor chip (2).
  • the encapsulation comprises a polysiloxane.
  • the optoelectronic component can furthermore have bonding wires (6) which can connect the semiconductor chip (2) to electrical contacts (5).
  • the semiconductor chip (2) can on a
  • Substrate or carrier (7) may be applied, so that the
  • the embodiment shown has a barrier layer (4) for protection against noxious gases (V), in particular a plasma polymerized layer (4), which is arranged on the encapsulation (3), preferably arranged on at least one surface of the encapsulation, which is an outer surface of the device forms.
  • the outer surface may be the main radiation exit surface (3a) of the component.
  • the barrier layer (4) provides a barrier to noxious gases (V) and thus slows down or prevents the previously described degradation processes.
  • FIGS. 5A and 5B show a schematic representation of cross-sectional views of a conventional device (FIG. 5A) without a barrier layer and a device according to the invention
  • Barrier layer is a plasma-polymerized layer, in particular a plasma-polymerized
  • Siloxane layer which may be made for example from precursors such as HMDSO, TMDSO or DVTMDSO.
  • the deposition takes place in the plasma or PECVD process, preferably as a low-pressure process.
  • noxious gases (V) penetrate the encapsulation comprising polysiloxane (3) in the conventional device (1)
  • the barrier layer (4) of the embodiment shown in FIG. 5B slows or prevents noxious gases (V) from penetrating into the interior of the device (1).
  • the component according to the invention may have a housing (9). Most common case materials are less
  • the housing does not need to be coated with the barrier layer.
  • the outer surface of the housing may therefore be at least partially free of the barrier layer. But it can also parts of the housing (9a) with the barrier layer (4) to be covered. In particular, the outer surface of the
  • Component (9a) which constitutes a surface of the housing (9) and adjoins the main radiation exit surface (3a) of the component (3a), may be completely or partially coated with the barrier layer (4). It's not like that
  • Figure 6 is a schematic representation of a cross-sectional view of an embodiment of an inventive
  • the optoelectronic component (1) with two barrier layers (4), (40).
  • Two or more barrier layers improve the protective effect against VOCs.
  • the layers can be the same or different.
  • the two barrier layers differ in their composition.
  • the first barrier layer (4) has a higher carbon content than the second barrier layer (40).
  • the second barrier layer (40) has a
  • Barrier layer (4) softer and ductile and combines particularly well with the polysiloxane of the encapsulation (3) and the second barrier layer (40) is particularly hard and gas impermeable. This is not only valid for
  • FIGS. 7A and 7B show schematic representations of FIG
  • Embodiments of an optoelectronic component (1) according to the invention are arranged on a surface of the encapsulation (3) which
  • FIG. 7B shows an embodiment in which the barrier layer (4a, 4b) is additionally arranged on the side surfaces (3b) of the encapsulation (3).
  • the component also has a semiconductor chip (2).
  • the component shown in FIGS. 7A and 7B also has
  • Bonding wires (6) and electrical contacts (5) are Bonding wires (6) and electrical contacts (5).
  • the layer below the contact (5) is a temporary substrate. This comes from the manufacturing process (cf.
  • Component (1) is the temporary substrate no longer
  • the electrical contacts (5) which are, for example, metal contacts, form the bottom of the Baulements.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a method according to the invention for producing optoelectronic components (1) with an application of the plasma-polymerized layer (4) before singulation of the components (1).
  • first semiconductor chips (2) and an encapsulation (3) are provided.
  • the semiconductor chips (2) are preferably arranged on a temporary substrate (7) and placed thereon
  • the at least one barrier layer (4) is deposited in the substrate composite. This means that the deposition of the barrier layer (4) takes place before the separation of the components (1).
  • components (1) are obtained which are only on their upper side, ie on the outer surface of the encapsulation coated, which forms a main radiation exit surface (3a) of the device.
  • the side surfaces (3b) are free of the barrier layer (4).
  • a component (1) is obtained according to Figure 7A.
  • Such components are process technology to produce with less effort.
  • the temporary substrate (7) can be removed at the end.
  • Figure 9 shows another embodiment of a fiction, contemporary method for producing optoelectronic
  • the method thus differs from the method of FIG. 8 only in that first the singling of the components (1) and only then the deposition of the components
  • FIG. 10 shows an embodiment of a method according to the invention for producing optoelectronic components with an application of the plasma-polymerized layer (4) before separation of the components (1), wherein the components have an encapsulation in lens form (3).
  • This may be, for example, a molded silicone lens.
  • These components have side surfaces (3b) which make up only a small portion of the total surface area of the encapsulation (3) compared to the main radiation exit surface (3a).
  • Especially for components with an encapsulation in Lens shape (3) is a coating of the side surfaces (3b) due to the long diffusion paths from the side of the
  • FIG. 11 shows a test arrangement for determining the stability of optoelectronic components in the presence of noxious gases. A series of tests were carried out in which conventional components were first tested. For this purpose, the device to be tested with a defined amount of polyurethane adhesive (12)
  • Figure 12A shows the schematic and Figure 12C shows the associated photograph of a conventional one Optoelectronic component (1) according to one of the tests just described.
  • LEDs were
  • the photograph shows the adhesive (12) that was applied around the component (1) for the test.
  • the component was split after the test and thus destroyed to the deposits inside the component
  • the photograph shows the lower part of the destroyed component (1) with the semiconductor chip (2). Furthermore, the photograph shows the upper part with lens and
  • Converter plate (8a) is visible. As can be seen from Figure 12A and the photograph of Figure 12C, a conventional device after the test has a very high
  • the deposits have thus in the vicinity of the semiconductor chip, namely at the
  • Fig. 12B and photograph 12D show
  • Example ie exposure to VOCs from a polyurethane adhesive in a beaker, ie in a closed system. Following this, the beaker was removed and the component continued to operate. In this case it can be observed that in open systems with sufficient
  • the barrier layer
  • Harmful gases are particularly stable.
  • Embodiments and their features can also be combined with each other according to further embodiments, even if such combinations are not explicitly described or shown in the figures. Furthermore, the in Connection with the embodiments described additional or alternative features as described in the general part. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the claims
  • V harmful gas e.g. VOC (Volatile Organic Compound)
  • P polymer e.g. silicone

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (1) aufweisend zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (2), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, eine Verkapselung (3) um den Halbleiterchip (2), wobei die Verkapselung (3) ein Polysiloxan aufweist, und zumindest eine Barriereschicht (4) zum Schutz vor Schadgasen (V), die auf der Verkapselung (3) angeordnet ist, wobei es sich bei der Barriereschicht um eine plasmapolymerisierte Schicht handelt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.

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.
Optoelektronische Bauelemente weisen oftmals Verkapselungen auf, die eine gewisse Gasdurchlässigkeit besitzen. Aus diesem Grund können Schadgase, wie etwa flüchtige organische
Verbindungen (sogenannte VOCs = volatile organic Compounds) , die Verkapselung durchdringen und bis zur Oberfläche des Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements gelangen. Die von einem solchen Halbleiterchip emittierte Strahlung in Verbindung mit den in der Nähe des Halbleiterchips lokal erhöhten Temperaturen führen schließlich zur Zersetzung und Abscheidung der Schadgase im Inneren des optoelektronischen Bauelements. So kommt es zu Helligkeitsverlusten, etwa aufgrund von Kohlenstoffablagerungen, die aus der Abscheidung von VOCsim Strahlengang des Bauelements resultieren. Ein solches optoelektronisches Bauelement leuchtet dann mit verminderter Helligkeit und in einer veränderten Lichtfarbe. Das optoelektronische Bauelement ist also in Gegenwart der Schadgase nicht stabil.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein optoelektro nisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, das gegenüber Schadgasen, wie VOCs, stabil ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das ein gegenüber Schadgasen stabiles Bauelement erzeugt. Die Aufgaben werden durch das optoelektronische Bauelement und das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben.
In zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement zumindest einen optoelektronischen Halb leiterchip auf, der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement genau einen Halbleiterchip aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung im UV-Wellen- längenbereich oder im blauen Spektrum des sichtbaren Lichts emittieren .
In zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement eine Verkapselung. Die
Verkapselung ist um den Halbleiterchip angeordnet, umschließt diesen also zumindest teilweise. Beispielsweise kann der Halbleiterchip auf einem Substrat angeordnet sein und die Verkapselung umschließt den Halbeiterchip auf dem Substrat. Beispielsweise können die Verkapselung und das Substrat den Halbleiterchip gemeinsam vollständig umgeben. Ebenso kann der Halbleiterchip in einer Einbuchtung eines Gehäuses angeordnet sein, sodass das Gehäuse zusammen mit der Verkapselung den Halbleiterchip vollständig umgeben. Vollständig umgeben meint dabei jeweils, dass keine Öffnung verbleibt. Die Verkapselung kann mit dem Halbleiterchip in direktem Kontakt stehen oder vom Halbleiterchip beabstandet sein. Die Verkapselung ist im Hinblick auf ihre Geometrie nicht beschränkt und kann beispielsweise flach oder linsenförmig ausgestaltet sein. Sie kann auch eine Kavität aufweisen oder als konvexe Linse gestaltet sein. Es kann sich bei der Verkapselung
beispielsweise um einen Verguss handeln. Beispielsweise kann es sich hierbei auch um einen mehrstufigen Verguss handeln.
In zumindest einer Ausführungsform umfasst die Verkapselung ein Polysiloxan. Unter Polysiloxanen sind insbesondere
Polyorganosiloxane, also Silikone, zu verstehen. Beispiels weise handelt es sich bei dem Silikon um ein Zweikomponenten silikon („2K-Silikon" ) , wie zum Beispiel thermisch härtbare, additionsvernetzende Zweikomponenten-Silikone auf der Basis von Dimethylsiloxan . Beispielsweise weist die Verkapselung neben dem Polysiloxan noch einen oder mehrere andere Stoffe auf. Die Verkapselung kann also mehrere Stoffe umfassen oder aus mehreren Stoffen bestehen. Beispielsweise kann die
Verkapselung einen oder mehrere Leucht- und/oder
Konverterstoffe umfassen, die etwa in Form von Partikeln in der Verkapselung verteilt sein könnnen. Ein Konverterstoff wandelt eine Primärstrahlung mit kürzerer Wellenlänge in eine Sekundärstrahlung mit längerer Wellenlänge um. Beispielsweise kann es sich bei dem Konverterstoff um einen Stoff handeln, der mit Hilfe von blauem Licht angeregt wird und gelbes Licht emittiert. Bei nur teilweiser Umwandlung des blauen in gelbes Licht kann eine additive Mischung verschiedener
Spektralfarben erreicht werden. Dieses Prinzip kann auch zur Erzeugung von weißem Licht genutzt werden. Die Verkapselung kann aber auch frei von Leuchtstoffen und Konverterstoffen sein. Beispielsweise besteht die Verkapselung aus dem
Polysiloxan .
In zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement zumindest eine Barriereschicht zum Schutz vor Schadgasen. Beispielsweise umfasst das
Bauelement genau eine oder genau zwei Barriereschichten.
Unter einer Barriereschicht ist eine Schicht zu verstehen, die das Eindringen von Schadgasen in das Innere des
Bauelements, insbesondere in die Nähe des Halbleiterchips verlangsamt oder gänzlich verhindert. Beispielsweise ist unter einer Barriereschicht eine Schicht zu verstehen, die eine Diffusionsbarriere für Schadgase bildet.
Mit Schadgasen sind hier und im Folgenden gasförmige Stoffe gemeint, die unter Einwirkung von Strahlung des Halbleiter chips des optoelektronischen Bauelements und/oder unter
Einwirkung von Wärme zersetzt und abgeschieden werden können. Eine Abscheidung im Inneren des optoelektronischen
Bauelements, vor allem im Strahlengang des Bauelements, führt zu Helligkeitsverlusten und Farbänderungen. Insbesondere handelt es sich bei den Schadgasen um sogenannte VOCs, also um flüchtige organische Verbindungen. Dies ist eine
Sammelbezeichnung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht verdampfen bzw. schon bei niedrigen
Temperaturen, z. B. Raumtemperatur, als Gas vorliegen. Das Wort flüchtig bedeutet, dass die zu der Gruppe der VOC zählenden Stoffe aufgrund ihres hohen Dampfdruckes bzw.
niedrigen Siedepunktes schnell verdampfen. Beispielsweise sind unter VOCs organische Verbindungen zu verstehen, die bei 293,15 Kelvin einen Dampfdruck von 0,01 Kilopascal oder mehr aufweisen oder unter den jeweiligen Verwendungsbedingungen eine entsprechende Flüchtigkeit aufweisen. Da VOCs
Kohlenstoff enthalten, können sie Kohlenstoffablagerungen im Strahlengang des optoelektronischen Bauelements verursachen.
In zumindest einer Ausführungsform ist die zumindest eine Barriereschicht auf der Verkapselung angeordnet. Sie kann insbesondere direkt auf der Verkapselung angeordnet sein. Dabei bedeutet direkt auf der Verkapselung angeordnet, dass die Verkapselung und die Barriereschicht eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen.
In zumindest einer Ausführungsform ist die zumindest eine Barriereschicht durch eine geringere Durchlässigkeit für Schadgase gekennzeichnet, als das in der Verkapselung
enthaltene Polysiloxan.
In zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Barriereschicht um eine plasmapolymerisierte Schicht, also um eine Schicht, die mit Hilfe von Plasmapolymerisation
abgeschieden wird. Plasmapolymerisation ist eine spezielle plasmaaktivierte Variante der chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) . Bei der Plasmapolymerisation werden Vorläufer verbindungen, sogenannte Precursor, in der Gasphase durch ein Plasma aktiviert. Durch die Aktivierung entstehen ionische Moleküle und es bilden sich bereits in der Gasphase erste Molekülfragmente etwa in Form von Clustern oder Ketten. Die anschließende Kondensation dieser Fragmente auf den
entsprechenden Oberflächen, z.B. Oberflächen der Verkapse lung, bewirkt dann unter Einwirkung von Temperatur,
Elektronen- und Ionenbeschuss die Polymerisation und somit die Bildung einer plasmapolymerisierten Schicht.
Zumindest eine Ausführungsform betrifft ein optoelektro nisches Bauelement aufweisend
zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
eine Verkapselung um den Halbleiterchip, wobei die
Verkapselung ein Polysiloxan aufweist, und zumindest eine Barriereschicht zum Schutz vor Schadgasen, die auf der Verkapselung angeordnet ist, wobei es sich bei der Barriereschicht um eine
plasmapolymerisierte Schicht handelt.
Diese Ausführungsform wird im Folgenden noch näher erläutert:
Polysiloxane zeichnen sich durch eine besonders gute
Langzeitstabilität gegenüber Licht und Wärme aus und sind darin anderen Verkapselungsmaterialien, wie z.B. Epoxid harzen, überlegen. Der Einsatz von Polysiloxanen, wie
insbesondere Silikonen, als Verkapselungsmaterial ermöglicht es folglich optoelektronische Bauelemente zu erhalten, die unter normalen Alterungsbedingungen, also in Abwesenheit von Schadgasen wie VOCs, eine hohe Helligkeits- und Farb
stabilität besitzen. Demgegenüber zeigen Epoxide für die meisten Anwendungen heute keine ausreichende Lichtalterungs stabilität mehr.
Während Polysiloxane unter Einwirkung von Licht und Wärme kaum altern, zeigen sie jedoch eine vergleichsweise hohe Gasdurchlässigkeit. Aus diesem Grund bieten sie in der Regel keinen ausreichenden Schutz gegenüber Schadgasen,
insbesondere VOCs. So besitzen etwa die meisten Silikone Gasdurchlässigkeiten von 10 bis 120 g/m2/d [g/m2/d =
Gramm/Quadratmeter*Tag] . Auch die Gasdurchlässigkeit von Silikonen auf Dimethylsiloxan-Basis liegt in diesem Bereich. Die Gasdurchlässigkeit lässt sich gemäß der DIN EN ISO 12572 (Stand: Mai 2017) bestimmen. Hierbei wird die Wasserdampf durchlässigkeit von 1 mm dicken Proben untersucht und die Wasserdampfdiffusionsstromdichte ermittelt. Auch wenn die absolute Gasdurchlässigkeit für ein Material vom jeweils verwendeten Gas abhängt, so können Unterschiede in der Gasdurchlässigkeit zwischen verschiedenen Materialien gut mit Hilfe der Gasdurchlässigkeitswerte für Wasserdampf
miteinander verglichen werden, da sich für VOCs und
Wasserdampf die gleichen Trends beobachten lassen. Auch die im weiteren Verlauf der Anmeldung angegebenen Werte für die Gasdurchlässigkeit werden gemäß dem hier genannten
Messverfahren bestimmt und angegeben.
Zwar gibt es auch Verkapselungssilikone, die eine etwas geringere Gasdurchlässigkeit aufweisen, die meisten dieser Materialien zeigen aber andere Schwächen, z.B. eine stärkere Lichtalterung, sodass ihr Einsatz für optoelektronische
Bauelemente, wie LEDs, eingeschränkt bleibt. Eine Reduktion der Gasdurchlässigkeit durch den Einsatz hochbrechender
Silikone, die als Strukturelement einen Phenylring aufweisen, wurde ebenfalls angedacht. Die besten Materialien dieser Art zeigen eine Gasdurchlässigkeit von 8 g/m2/d. Dennoch können auch diese Materialien keine vergleichbar geringen
Gasdurchlässigkeiten wie Epoxidharze, mit etwa 3 g/m2/d und darunter, erreichen.
Aus diesem Grund sind optoelektronische Bauelemente, die als Verkapselung ein Polysiloxan aufweisen, zwar in Abwesenheit von Schadgasen stabiler als optoelektronische Bauelemente mit anderen Verkapselungsmaterialien. In Anwesenheit von
bestimmten Schadgasen, wie VOCs, büßen sie jedoch rasch an Helligkeit ein und ändern ihre Farbeigenschaften .
Optoelektronische Bauelemente, die ein Polysiloxan als
Verkapselung aufweisen, sind also nicht ausreichend stabil gegenüber Schadgasen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben beobachtet, dass optoelektronische Bauelemente vielfach mit Schadgasen in Kontakt gelangen und dass diese Schadgase zu einer Ver schlechterung der Abstrahlcharakteristik der Bauelemente führen. Optoelektronische Bauelemente werden regelmäßig nach ihrer Herstellung weiterverarbeitet. Sie werden beispiels weise in andere Bauelemente, Maschinen oder Fahrzeuge einge baut. Gelegentlich werden sie zudem mit Sekundäroptiken versehen. Hierbei können die optoelektronischen Bauelemente mit Stoffen in Kontakt kommen, die ihrerseits Schadgase, etwa VOCs, freisetzen. Beispielsweise setzen eine Reihe von
Klebstoffen, z.B. Klebstoffe auf Polyurethan-Basis, VOCs frei. Bauelemente, die gemeinsam mit solchen Stoffen verbaut werden, können im Betrieb VOCs aufnehmen. Die VOCs
durchdringen Verkapselungen, die Polysiloxane enthalten und scheiden sich im Inneren des optoelektronischen Bauelements z.B. als Kohlenstoffablagerungen ab, was zu den zuvor
beschriebenen Helligkeitseinbußen und Farbänderungen führt.
Optoelektronische Bauelemente der hier beschriebenen
Ausführungsform weisen daher eine Barriereschicht zum Schutz vor Schadgasen auf, die auf der Verkapselung umfassend das Polysiloxan angeordnet ist. Bei der Barriereschicht handelt es sich um eine plasmapolymerisierte Schicht.
Die Eigenschaften von plasmapolymerisierten Schichten
unterscheiden sich deutlich von denen herkömmlicher Schichten auf Polymerbasis. Ein signifikanter Unterschied besteht darin, dass Schichten, die durch Plasmapolymerisation
erhalten werden, keine regelmäßigen Wiederholeinheiten aufweisen, sondern komplexe, unregelmäßige Strukturen bilden. Sie lassen sich chemisch also nicht mit Hilfe einer
Strukturformel beschreiben. Die bei der Plasmapolymerisation resultierenden Polymerketten sind hochgradig verzweigt und weisen zudem einen hohen Vernetzungsgrad auf. Dies führt zu einer besonders guten Dichtigkeit gegenüber Gasen. Plasma polymerisierte Schichten sind also durch eine besonders geringe Gasdurchlässigkeit gekennzeichnet. Sie sind bilden eine besonders effektive Diffusionsbarriere für Schadgase.
Optoelektronische Bauelemente der genannten Ausführungsform zeichnen sich also dadurch aus, dass sie zum einen sowohl bei normalen Bedingungen - also in Abwesenheit von Schadgasen - eine besonders hohe Stabilität gegenüber Licht und Wärme aufweisen und zugleich eine hohe Stabilität in Gegenwart von Schadgasen zeigen. Insbesondere VOCs können durch die
plasmapolymerisierte Schicht effektiv abgehalten werden.
Bauelemente dieser Art können folglich auch gemeinsam mit Komponenten verbaut werden, welche Schadgase freisetzen. Sie können also auch mit VOC-kritischen Materialien kombiniert werden und zwar ohne die Gefahr für einen VOC-bedingten
Helligkeitsabfall. Dies erleichtert die Weiterverarbeitung und senkt das Risiko unerwünschter Ausfälle von optoelektro nischen Bauelementen. Der Anwendungsbereich der Bauelemente wird somit erweitert. Demgegenüber mussten bei herkömmlichen Bauelementen bei der Weiterverarbeitung bislang zahlreiche Bestimmungen eingehalten werden um einen Kontakt mit
Materialien zu vermeiden, die Schadgase freisetzen. Auch ein Verzicht auf Polysiloxan in der Verkapselung ist in Gegenwart von VOC-kritischen Materialien aufgrund der Barriereschicht nicht mehr erforderlich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um eine Leuchtdiode, kurz LED (light emitting diode) . Das Bauelement ist bevorzugt dazu eingerichtet, gelbes, blaues, rotes, orangefarbenes, grünes oder weißes Licht oder UV-Licht zu emittieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst dieses zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips basiert
bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich bevorzugt um ein
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n-mGamN oder auch um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n-mGamP, wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und n + m < 1 ist. Ebenso kann es sich bei dem Halbleitermaterial um AlxGa]__xAs handeln mit 0 d c < 1. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren QuantentopfStrukturen . Im Betrieb des
Halbleiterchips wird in der aktiven Schicht eine elektro magnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten, IR- und/oder sichtbaren Spektralbereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 200 nm und 700 nm, etwa zwischen 420 nm und 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement ein Substrat auf, z.B. einen Leiterrahmen oder ein Keramiksubstrat. Beispielsweise ist der
Halbleiterchip auf dem Substrat angeordnet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement elektrische Kontaktierungen auf, die eine Stromzufuhr zum Halbleiterchip ermöglichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement Bond-Drähte auf.
Gemäß zumindes einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um ein Bauelement vom „Flip- Chip-Typ" .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement zumindest ein Konverterplättchen auf.
Das Konverterplättchen enthält zumindest einen Leucht- oder Konverterstoff, der eine Primärstrahlung mit längerer
Wellenlänge in eine Sekundärstrahlung mit kürzerer
Wellenlänge überführt. Beispielsweise wird blaues in gelbes Licht überführt. Beispielsweise überlagert sich nicht konvertiertes blaues und gelbes Licht, sodass eine additive Mischung verschiedener Spektralfarben erreicht wird.
Beispielsweise emittiert das Bauelement weißes Licht. Das Konverterplättchen kann direkt auf dem Halbleiterchip angeordnet sein oder vom Halbleiterchip beabstandet sein. Es kann von der Verkapselung umschlossen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die
Gasdurchlässigkeit der zumindest einen Barriereschicht
2,5 g/m2/d oder weniger, bevorzugt 1 g/m2/d oder weniger, weiter bevorzugt 0,1 g/m2/d oder weniger. Beispielsweise beträgt die Gasdurchlässigkeit zwischen 0,001 g/m2/d und 2,5 g/m2/d, bevorzugt zwischen 0,001 g/m2/d und 1 g/m2/d, weiter bevorzugt zwischen 0,001 g/m2/d und 0,1 g/m2/d. Die Gasdurchlässigkeit kann auch zwischen 0,01 g/m2/d und 2,5 g/m2/d, etwa zwischen 0,01 g/m2/d und 1 g/m2/d liegen.
Barriereschichten mit derart geringen Gasdurchlässigkeiten bieten einen besonders guten Schutz für das Bauelement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zumindest eine Barriereschicht des optoelektronischen Bauelements eine Schichtdicke von mindestens 10 nm, bevorzugt mindestens 25 nm, weiter bevorzugt mindestens 40 nm, insbesondere mindestens 50 nm oder mindestens 60 nm auf. Je dicker die Barriereschicht, umso effektiver ist die Barrierewirkung der Schicht. Schichtdicken von weniger als 10 nm können dazu führen, dass nur noch eine geringe Schutzwirkung gegenüber Schadgasen erreicht wird. Zudem kann die zu beschichtende Oberfläche mikroskopische Stukturen bzw. Rauhigkeiten
aufweisen, die ausreichend überformt werden müssen. Eine Schichtdicke von mindestens 25 nm ist bevorzugt, weil sich so Löcher (z.B. „Pinholes") in der Schicht besonders gut
vermeiden lassen und eine gewisse Oberflächenrauhigkeit der zu beschichtenden Oberflächen gut ausgeglichen werden kann.
Je höher die Schichtdicke umso einfacher können Oberflächen rauhigkeiten ausgeglichen und geschlossene Schichten erreicht werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zumindest eine Barriereschicht des optoelektronische Bauelements eine Schichtdicke von höchstens 20 ym auf, beispielsweise
höchstens 10 ym oder höchstens 2 ym, bevorzugt höchstens 500 nm, weiter bevorzugt höchstens 200 nm, höchstens 150 nm oder höchstens 120 nm. Je dünner die Barriereschicht, umso weniger beeinflusst die Barriereschicht die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements. Eine Absorption und folglich Helligkeitsverluste treten im genannten Bereich kaum auf und verringern sich umso mehr, je geringer die Schichtdicke. Dünnere Schichten sind zudem flexibler und passen sich somit besonders gut an das vergleichsweise weiche und verformbare Polysiloxan der Verkapselung an. Bei einer Verformung des Polysiloxans der Verkapselung, sind dünnere Barriereschichten hinreichend flexibel um trotz derartiger Verformungen nicht brüchig zu werden. Eine Ausbildung von Rissen, die negative Folgen für den Schutz vor Schadgasen haben könnte, kann so auch bei mechanischen Belastungen in der Regel vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zumindest eine Barriereschicht des optoelektronischen Bauelements eine Schichtdicke von 10 nm bis 20 ym auf, bevorzugt von 25 nm bis 500 nm, weiter bevorzugt von 50 nm bis 200, beispielsweise 60 nm bis 120 nm. Diese sind ohne hohen Fertigungsaufwand z.B. mittels Plasmapolymerisation abscheidbar und bieten einen guten Schutz vor Schadgasen. Je dünner die Schicht, umso rascher kann die Abscheidung erfolgen. Dünnere
Schichtdicken (z.B. unter 500 nm) sind wie bereits ausgeführt zudem vorteilhaft um das Risiko unerwünschter mechanischer Spannungen in der Barriereschicht zu vermeiden. Zugleich wird durch die geringe Schichtdicke eine Absorption minimiert, sodass die Helligkeit und der Farbort der vom Bauelement emittierten Strahlung nicht oder kaum beeinträchtigt wird. Besonders gute Gasundurchlässigkeiten bei zugleich
hervorragenden optischen und mechanischen Eigenschaften der Barriereschicht lassen sich also vor allem bei Schichtdicken zwischen 25 und 500 nm, etwa zwischen 50 und 200 nm
erreichen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Verkapselung des optoelektronischen Bauelements zumindest eine Oberfläche auf, die eine Außenoberfläche des optoelektronischen
Bauelements bildet, wobei die Barriereschicht direkt auf dieser Oberfläche angeordnet ist. Bevorzugt bildet die
Barriereschicht die äußerste Schicht des optoelektronischen Bauelements, also eine Abschlussschicht des Bauelements nach außen .
Bevorzugt umfasst die zumindest eine Oberfläche der
Verkapselung zumindest eine Hauptstrahlenaustrittsfläche des optoelektronischen Bauelements. Unter einer Hauptstrahlen austrittsfläche kann dabei insbesondere eine Außenoberfläche des optoelektronischen Bauelements verstanden werden, die sich im Strahlengang des Halbleiterchips befindet, und über welche ein größerer Teil der insgesamt emittierten Strahlung abgestrahlt wird, als über die übrigen Außenoberflächen des optoelektronischen Bauelements. In diesem Fall ist die
Barriereschicht also zumindest auf einer Oberfläche der
Verkapselung angeordnet, die die Hauptstrahlenaustrittsfläche bildet. Beispielsweise befindet sich die Hauptstrahlenaus- trittsfläche auf der einem Substrat des Bauelements
gegenüberliegenden Außenoberfläche des Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Verkapselung weitere Oberflächen auf, die Außenflächen des optoelektro nischen Bauelements bilden, bei denen es sich um Seiten flächen des Bauelements handelt und auf denen die Barriere schicht angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Barriereschicht nur auf der Oberfläche der Verkapselung angeordnet, die die Hauptstrahlenaustrittsfläche bildet. Solche optoelektro nischen Bauelemente lassen sich mit einem besonders geringen Aufwand hersteilen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Barriereschicht auf der Oberfläche der Verkapselung angeordnet, die die
Hauptstrahlenaustrittsfläche bildet und zusätzlich auf den Oberflächen der Verkapselung, die Seitenflächen des
optoelektronischen Bauelements bilden. Bevorzugt ist die Barriereschicht auf allen Oberflächen der Verkapselung angeordnet, die Außenoberflächen des optoelektronischen
Bauelements bilden. In diesem Fall wird ein besonders effektiver Schutz gegenüber Schadgasen erreicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement ein Gehäuse auf, das eine
Kavität aufweist, in welcher der zumindest eine
Halbleiterchip angeordnet ist, wobei die Verkapselung
umfassend ein Polysiloxan den Halbleiterchip gemeinsam mit dem Gehäuse umgibt. In diesem Fall kann die plasma
polymerisierte Schicht neben der Verkapselung auch auf dem Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann aber auch frei von der plasmapolymerisierten Schicht sein. Die für Gehäuse verwendeten Materialien sind in der Regel deutlich
undurchlässiger für Schadgase als Polysiloxane. Es ist daher nicht erforderlich eine Barriereschicht auf das Gehäuse aufzubringen. Eine teilweise Abscheidung auf dem Gehäuse ist mit einem geringeren Fertigungsaufwand verbunden, weil in diesem Fall auf Abdeckungen bzw. Abschattungen des Gehäuses im Rahmen der Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht verzichtet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der zumindest einen Barriereschicht des optoelektronischen Bauelements um eine plasmapolymerisierte Siloxanschicht.
Bevorzugt ist die plasmapolymerisierte Siloxanschicht direkt auf der Verkapselung angeordnet, weist also eine gemeinsame Grenzfläche mit der Verkapselung auf. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass plasma polymerisierte Siloxanschichten sich besonders zum Schutz vor Schadgasen eignen. Sie verbinden sich besonders innig mit Verkapselungen, die Polysiloxane aufweisen. Schließlich zeichnen sich plasmapolymerisierte Siloxanschichten durch einen hohen Vernetzungsgrad und eine besonders geringe
Gasdurchlässigkeit aus. So können Gasdurchlässigkeiten von 1 g/m2/d oder weniger, bevorzugt 0,1 g/m2/d oder weniger erreicht werden, beispielsweise Gasdurchlässigkeiten von 0,001 bis 1 g/m2/d. Plasmapolymerisierte Siloxanschichten zeichnen sich zudem durch eine deutlich höhere Alterungs stabilität aus, als viele herkömmliche plasmapolymerisierte Schichten, etwa auf der Basis von Kohlenwasserstoffen, die überwiegend C-C und C-H Bindungen aufweisen. Außerdem
besitzen plasmapolymerisierte Siloxanschichten im Vergleich zu anderen plasmapolymerisierten Schichten einen ähnlichen Brechungsindex wie typische auf Silikon bzw. Polysiloxan basierende Verkapselungsmaterialien bei sehr hoher
Transparenz für Strahlung insbesondere im sichtbaren
Spektrum. Die Transparenz von plasmapolymerisierten
Siloxanschichten ist für gewöhnlich größer 90%, oftmals größer als 92% für das Spektrum des sichtbaren Lichts.
Plasmapolymerisierte Siloxane zeigen keine bzw. allenfalls eine äußerst geringe Eigenfärbung. Plasmapolymerisierte
Siloxanschichten können also so gestaltet werden, dass sie weitgehend frei von gelblichen oder gar bräunlichen
Farbtönungen sind. Je geringer der Kohlenwasserstoffanteil in der plasmapolymerisierten Siloxanschicht, umso geringer sind Eigenfärbungen. Plasmapolymerisierte Siloxanschichten sind zwar vergleichsweise dicht, aber mechanisch immer noch etwas flexibel bzw. duktil, sodass bei einer Abscheidung auf einem eher weichen Verkapselungssilikon eine Rissbildung weitestgehend vermieden wird. Anders als z.B. bei rein anorganischen Schichten, wie z.B. reinen SiCy-Schichten, ist auch der thermische Ausdehnungskoeffizient ähnlicher zu der zu beschichtenden Verkapselung, sodass auch die bei
Temperatursprüngen auftretenden mechanischen Spannungen geringer sind. Die Eigenschaften von plasmapolymerisierten Siloxanschichten, lassen sich durch die genaue Prozessführung noch weiter einstellen. So können die Barrierewirkung, die optische Transparenz, die Haftung auf der Verkapselung, sowie die mechanischen Eigenschaften z.B. bezüglich des
Ausdehnungskoeffizienten und der Oberflächenenergie weiter verfeinert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Barriereschicht um eine plasmapolymerisierte Siloxanschicht die
einen Silizium-Anteil an der plasmapolymerisierten
Siloxanschicht zwischen 24 und 35 Atomprozent umfasst, einen Kohlenstoff-Anteil an der plasmapolymerisierten Siloxanschicht zwischen 5 und 50 Atomprozent umfasst und einen Sauerstoff-Anteil an der plasmapolymerisierten Siloxanschicht zwiwschen 23 und 63 Atomprozent umfasst.
Die Atomprozent-Angaben sind hierbei so normiert, dass
Kohlenstoff, Silizium und Sauerstoff in der Summe 100
Atomprozent ergeben. Das bedeutet, dass der Anteil an
Wasserstoff in der Schicht nicht berücksichtigt wird, da der Wasserstoff-Anteil an der Schicht nicht zuverlässig mit den gängigen Verfahren bestimmbar ist. In den Schichten ist naturgemäß auch noch ein gewisser Anteil an Wasserstoff enthalten, der insbesondere in den Alkylseitenketten des polymerisierten Siloxans vorliegt. Die Zusammensetzung lässt sich mit herkömmlichen Methoden, insbesondere XPS oder EDX nach den üblichen Verfahren bestimmen.
Die Zusammensetzung der plasmapolymerisierten Siloxanschicht der vorliegenden Erfindung bewegt sich also gerade in einem Bereich der zwischen den Zusammensetzungen von reinem SiCg und der Zusammensetzung des verwendeten Precursors (z.B.
HMDSO) liegt.
Eine Weiterbildung der soeben genannten Ausführungsform weist einen Kohlenstoff-Anteil an der plasmapolymerisierten
Siloxanschicht größer oder gleich 5 und kleiner 25
Atomprozent auf, beispielsweise größer oder gleich 5 und kleiner 15 Atomprozent auf. Die Schicht ist also
vergleichsweise Kohlenstoffarm. In diesem Fall ist die
Schicht vergleichsweise hart und zeigt eine besonders hohe Gasundurchlässigkeit .
Gemäß einer anderen Weiterbildung der zuvor genannten
Ausführungsform weist die plasmapolymerisierte Siloxanschicht einen Kohlenstoff-Anteil an der plasmapolymerisierten Schicht größer oder gleich 25 und kleiner oder gleich 50 Atomprozent auf. In diesem Fall ist die Schicht Kohlenstoffreich und folglich duktiler. Schichten dieser Art passen sich besser an das Polysiloxan der Verkapselung an.
Kohlenstoffreiche Schichten sind vergleichsweise
sauerstoffarm. In diesem Fall kann der Sauerstoffanteil an der Schicht zum Beispiel zwischen 23 und 40 Atomprozent betragen. Hingegen sind kohlenstoffarme Schichten
vergleichsweise sauerstoffreich . In diesem Fall kann der Sauerstoffanteil an der Schicht zum Beispiel größer 40
Atomprozent und kleiner oder gleich 63 Atomprozent sein. Der Silizium-Anteil in der Schicht ist unabhängig davon
vergleichsweise konstant und liegt stets in dem Bereich zwischen 24 und 35 Atomprozent an der plasmapolymerisierten Siloxanschicht, bevorzugt zwischen 28 und 34 Atomprozent an der plasmapolymerisierten Siloxanschicht.
Je höher der Sauerstoffanteil bzw. je mehr sich die Schicht in ihrer Zusammensetzung dem reinen SiCy annähert, umso härter und gasundurchlässiger. Je höher der Anteil an
Kohlenstoff (genauer Kohlenwasserstoff) an der
plasmapolymerisierten Siloxanschicht, umso weniger hart und spröde ist die Schicht.
In diesem Fall ist die Schicht flexibler und kann daher mechanischen Belastungen besser Stand halten. Wenn das unter der Schicht liegende weiche Polysiloxan der Verkapselung verformt wird, neigt die plasmapolymerisierte Siloxanschicht umso weniger zur Ausbildung von Rissen, je höher der
Kohlenstoffgehalt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement eine plasmapolymerisierte Siloxanschicht auf, die aus einem Precursor ausgewählt aus linearen, verzweigten oder cyclischen Siloxanen hergestellt ist. Unter Precursor ist ein Ausgangsstoff, also ein Reaktand, für die Plasmapolymerisation zu verstehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement eine plasmapolymerisierte Siloxanschicht auf, die aus einem Precursor der folgenden allgemeinen Formel hergestellt ist:
Figure imgf000021_0001
wobei
R1 bis R8 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, und
n ausgewählt ist aus 0, 1, 2 und 3.
Alkyl bedeutet hierbei insbesondere C1-C5 Alkyl, zum Beispiel Methyl, Ethyl und Propyl. Bevorzugt handelt es sich bei Alkyl um Methyl. Methyl-Gruppen lassen sich im Rahmen der Plasma polymerisation gut aktivieren und abspalten, was eine gute Vernetzung bei zugleich rascher Reaktionsführung gestattet.
Alkenyl bedeutet hierbei insbesondere C2-C5 Alkenyl, zum Beispiel Vinyl oder Allyl. Bevorzugt handelt es sich bei Alkenyl um Vinyl. Vinyl-Gruppen sind funktionelle Gruppen, die eine zusätzliche Art der Vernetzung im Zuge der Plasma polymerisation gestatten. n ist bevorzugt 0 oder 1. Kleine Werte für n können sich günstig auf die Reaktionsgeschwindigkeit auswirken, sprich die Reaktion beschleunigen. Bei zu hohen Werten für n sind die Precursor zudem nur noch schwer zu verdampfen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die
plasmapolymerisierte Siloxanschicht aus mehreren Precursorn, beispielsweise aus zwei der genannten Precursor hergestellt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist n gleich 0, sodass der Precursor die folgende allgemeine Formel aufweist:
Figure imgf000022_0002
wobei R1 bis R6 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff, Methyl und Vinyl.
Bevorzugt sind zumindest zwei der drei Reste R1 bis R3 Methyl und zumindest zwei der drei Reste R4 bis R6 sind Methyl. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Precursor ausgewählt aus der Gruppe umfassend:
Figure imgf000022_0003
Tetramethyldisiloxan (TMDSO) ,
Figure imgf000022_0001
Divinyltetramethyldisiloxan (DVTMDSO) ,
Figure imgf000023_0001
Tetramethylcyclotetrasiloxan ( TMCTS ) ,
und Mischungen davon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die plasmapolymer isierte Schicht dadurch gekennzeichnet, dass ihre Abscheidung im Hochfrequenzfeld erfolgt. Die Höhe der Frequenz richtet sich dabei nach der Größe und Ausgestaltung der Anlage zur Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht und kann im kHz, MHz oder GHz-Bereich liegen. Die Frequenz kann z.B.
zwischen 10 kHz und 3 Ghz betragen. Die Frequenz ist dabei in der Regel anlagenspezifisch, hängt also von der Art der
Plasmaabscheidungsanlage ab (Typische Beispiele für
Frequenzen verschiedener Anlagen zur Plasmapolymerisation sind sind 13,65 MHz, 27,125 MHz, 2,45 GHz (Mikrowelle) und 10 bzw. 40-100 kHz). Plasmapolymerisierte Schichten, die in diesem Frequenzbereich abgeschieden werden, zeigen hohe
Vernetzungsgrade, aufgrund des hohen Energieeintrages und damit geringe Gasundurchlässigkeiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die plasmapolymer isierte Schicht dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem induktiv gekoppelten Plasma (kurz ICP) abgeschieden wird. Aber auch andere Entladungsarten wie kapazitiv gekoppelte oder mikrowelleninduzierte Plasmen sind denkbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie bei
Atmosphärendruck oder im Vakuum abgeschieden wird,
beispielsweise bei einem Druck von 101325 Pa also 1 atm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie im Vakuum abgeschieden wird, z.B. bei 0,1 Pa bis 1000 Pa. Eine
Abscheidung im Vakuum ermöglicht eine besonders kontrollierte und gleichmäßige Abscheidung. Die Abscheidung im Vakuum kann bei niedrigen Temperaturen erfolgen. Das optoelektronische Bauelement wird während eines solchen Prozesses
beispielsweise auf eine Temperatur von nur 60 bis 70 °C erhitzt. Die Erwärmung des Bauelements bzw. der Verkapselung auf der die Abscheidung erfolgt ist auf die Verlustwärme des Plasmas zurückzuführen. Ein derartiges Verfahren ist
besonders schonend für das Bauelement und sorgt für eine hohe Qualität der plasmapolymerisierten Schicht.
Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie unter Atmosphärendruck abgeschieden wird, also im
Atmosphärenplasma. Eine Abscheidung im Atmosphärenplasma hat den Vorteil, dass sie höhere Abscheidungsraten ermöglicht als bei einer Abscheidung im Vakuum. Eine Abscheidung bei
Atmosphärendruck ermöglicht zudem einen deutlich geringerem apparativen Aufwand mit geringeren Kosten als bei einer
Abscheidung im Vakuum. Eine Vakuumkammer ist dann nicht erforderlich. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass auch bei einer Abscheidung im Atmosphärenplasma eine ausgezeichnete Barrierewirkung der plasmapolymerisierten Schicht erreicht werden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie in
Abwesenheit von Sauerstoff abgeschieden wird. Beispielsweise kann die Abscheidung in Gegenwart von Argon erfolgen. Es ist außerdem möglich, dass die Abscheidung nur in Gegenwart des Precursors erfolgt, ohne dass Argon oder ein anderes Gas anwesend ist. Die Abscheidung in Abwesenheit von Sauerstoff führt dazu, dass die resultierende plasmapolymerisierte
Schicht einen geringeren Sauerstoff-Anteil aufweist und einen höheren Kohlenstoff- bzw. Kohlenwasserstoffanteil , als wenn die Abscheidung in Gegenwart von O2 erfolgt. Je geringer der Sauerstoffanteil an der Atmosphäre im Plasma beim
Abscheideprozess, umso höher ist der Anteil an Kohlenstoff bzw. Kohlenwasserstoff in der resultierenden plasmapolymer isierten Schicht und umso geringer ist der Sauerstoffanteil . Dies trifft insbesondere auf plasmapolymerisierte
Siloxanschichten zu. plasmapolymerisierte Siloxanschichten, die in einer Atmosphäre mit geringem Sauerstoffanteil abgeschieden werden, besitzen einen vergleichsweise hohen Anteil an Alkylseitenketten, die nicht im Zuge der
Plasmapolymerisation abgespalten werden. Dies führt zu einer guten Duktilität und Weichheit des plasmapolymerisierten Siloxans .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie in
Gegenwart eines oxidierenden Gases, insbesonders eines sauerstoffhaltigen Gases, z.B. Sauerstoff (02) , abgeschieden wird. Je höher der Anteil des sauerstoffhaltigen Gases in der Atmosphäre in der die plasmapolymerisierte Schicht
abgeschieden wird, umso höher ist der Sauerstoffgehalt der resultierenden Schicht. Dies trifft insbesondere auf
plasmapolymerisierte Siloxanschichten zu. Wenn die Abscheidung einer plasmapolymerisierten Siloxanschicht bei hohem Cy-Anteil in der Atmosphäre durchgeführt wird,
verbleibt nur noch ein kleiner Anteil an Alkylseitenketten in der plasmapolymerisierten Schicht. Folglich ist der
Kohlenstoff- und Wasserstoffanteil an der plasmapolymer isierten Siloxanschicht gering. Die Schicht nähert sich in ihrer elementaren Zusammensetzung dann einer Schicht der Zusammensetzung SiCy an, wobei jedoch ein gewisser Anteil an Kohlenstoff und Wasserstoff im Bereich von einigen at . % in der Schicht verleiben kann. Beispielsweise kann das
Verhältnis von Precursor zu Sauerstoff bei dem die
Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht erfolgt
zwischen 1:1 und 1:2 liegen. Das Verhältnis bezieht sich hierbei und im Folgenden jeweils auf die Volumenströme der im Rahmen der Plasmapolymerisation zugeführten Gaszuflüsse des Precursors und des Sauerstoffs. Die Verhältnisse können je nach gewählter Anlagenkonfiguration weiter angepasst werden. Im Falle von plasmapolymerisierten Siloxanschichten lassen sich bei derartig hohen Sauerstoffgehalten Schichten mit einer besonders hohen Gasundurchlässigkeit erhalten. Diese Schichten nähern sich in in ihrer Zusammensetzung Si02, sind aber aufgrund eines gewissen Restkohlenstoff- und
Wasserstoffgehalts noch etwas duktiler und weniger spröde als reines Si02- Derartige plasmapolymerisierte Schichten sind kratzfest und bieten exzellenten Schutz gegenüber VOCs .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass die
Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht in Gegenwart von Luft erfolgt. Auf diesem Wege kann eine Schicht mit hohem Sauerstoffanteil erreicht werden. Zugleich ist so die
Abscheidung mit geringem Aufwand und besonders preisgünstig zu leisten. Dieses Verfahren eignet sich auch für den industriellen Maßstab und kann gut mit einer Abscheidung im Atmosphärenplasma bei Atmosphärendruck kombiniert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass das Verhältnis des Precursors zu Sauerstoff bei der Abscheidung der
plasmapolymerisierten Schicht zwischen 1:0 und 1:2 beträgt, etwa zwischen 1:0 und 1:1 beträgt. Ist das Verhältnis
zwischen 1:0 und 1:1, so ist die erhaltene plasmapolymer isierte Schicht vergleichsweise kohlenstoffreich bzw.
sauerstoffarm und folglich vergleichsweise weich. Ist das Verhältnis zwischen 1:1 und 1:2 so wird eine kohlenstoff ärmere bzw. sauerstoffreichere und folglich härtere Schicht erhalten. Die Flexibilität bzw. Duktilität der Schicht kann also je nach Wunsch eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die Abscheidung der palsmapolymerisierten Siloxanschicht in Abwesenheit eines oxidierenden Gases. Dann erfolgt die Abscheidung z.B. in Gegenwart eines Inertgases wie Argon oder Alternativ nur in Gegenwart des Precursors. In diesem Fall wird ein besonders hoher Kohlenstoffanteil in der plasmapolymerisierten
Siloxanschicht erreicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass bei ihrer Abscheidung ein Parameter oder mehrere Parameter variiert werden, sodass die plasmapolymerisierte Schicht zumindest einen Gradienten aufweist. Beispielsweise wird das Verhältnis zwischen Precursor und Sauerstoff, , der Druck oder die
Plasmaleistung verändert. Häufig wird die Plasmaleistung jedoch durch die genutzte Anlage für die Plasmapolymerisation vorgegeben und bleibt unverändert. Für das Beispiel einer plasmapolymerisierten Siloxanschicht führt eine höhere
Plasmaleistung in der Regel dazu, dass die Alkylseitenketten bei der Plasmapolymerisation eher abgespalten werden und die resultierende Schicht daher kohlenstoffärmer bzw.
sauerstoffreicher wird. Durch die geeignete Wahl der
Parameter kann beispielsweise ein Gradient im Anteil an
Sauerstoff in der plasmapolymerisierten Schicht erhalten werden. Dies ist wie zuvor beschrieben vor allem durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses zwischen Precursor und
Sauerstoff bei der Abscheidung möglich. Zum Beispiel kann die Plasmapolymerisation mit einem geringen Cy-Anteil oder gänzlich ohne Cg begonnen werden, etwa in einer Atmosphäre die neben dem Precursor nur Ar aufweist. Nachdem auf diesem Wege ein erster Teil der Barriereschicht mit einer gewissen Schichtdicke, z.B. von 20 nm abgeschieden wird, kann dann der Cy-Anteil erhöht werden. Das Verhältnis zwischen Precursor und Sauerstoff bei der Abscheidung wird also in Richtung eines höheren Sauerstoffanteils verschoben. Auf diese Weise entsteht ein Gradient betreffend den Sauerstoffgehalt in der plasmapolymerisierten Schicht. Der Sauerstoffgehalt nimmt in diesem Fall von innen nach außen, bezogen auf das
optoelektronische Bauelement zu und in gleicher Weise der Kohlenstoff- und damit der Kohlenwasserstoffgehalt von innen nach außen ab. Die Schicht ist dann im Inneren weicher als außen. Nach außen wir die Barriereschicht so zunehmend härter und gasundurchlässiger.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektro nische Bauelement zumindest eine weitere Barriereschicht, also eine zweite Barriereschicht, auf der ersten
Barriereschicht auf. Bevorzugt ist die weitere Barriere schicht direkt auf der ersten Barriereschicht angeordnet, d.h. die beiden Schichten weisen eine gemeinsame Grenzfläche auf. Bevorzugt handelt es sich bei beiden Schichten um plasmapolymerisierte Schichten, insbesondere um plasma polymerisierte Siloxanschichten. Beispielsweise können beide Schichten auf die gleiche Weise abgeschieden werden und folglich die gleichen Eigenschaften bzgl. ihrer Zusammen setzung und Barrierewirkung aufweisen. Bevorzugt werden die beiden plasmapolymerisierten Schichten jedoch unter Variation zumindest eines Parameters bei der Plasmapolymerisation abgeschieden. Weiter bevorzugt handelt es sich bei beiden Barriereschichten um plasmapolymerisierte Siloxanschichten, wobei die zweite Schicht in Gegenwart eines höheren Anteils an O2 abgeschieden wird, als die erste Schicht. Auf diese Weise wird auf der Verkapselung umfassend ein Polysiloxan zunächst eine erste Barriereschicht erhalten, die noch einen höheren Kohlenstoffanteil aufweist. Die erste Schicht weist bereits gute Barriereeigenschaften auf. Die zweite
plasmapolymeriserte Siloxanschicht, die in Gegenwart eines höheren 02-Anteils als die erste Schicht abgeschieden wird, zeichnet sich schließlich durch einen höheren
Sauerstoffgehalt in der Schicht aus und ist härter,
kratzfester und besonders gasundurchlässig. Die erste
Barriereschicht ist dann weicher. Wie oben bereits
beschrieben, ist die plasmapolymerisierte Schicht dann besser an das darunter liegende Polysiloxan der Verkapselung
angepasst. Bei einer Verformung des zumeist deutlich
weicheren Polysiloxans der Verkapselung ist die darüber befindliche plasmapolymerisierte Siloxanschicht, dann
flexibel genug um trotz Verformung in gewissen
Toleranzbereichen nicht zu brechen und somit keine Risse auszubilden. Die zweite Barriereschicht ist besonders gasundurchlässig. Durch die Kombination dieser Schichten wird insgesamt eine besonders gute Schutzwirkung gegenüber VOCs erreicht . Desweiteren können durch einen Gradienten oder eine dünne Abschlusschicht (mit einer Dicke von einigen zehntel nm bis einigen nm) die Oberflächenenergie bzw. die
Oberflächeneingenschaften der Schicht eingestellt werden.
Die Schicht kann beispielsweise hydrophil oder hydrophob gestaltet werden, je nachdem ob das Verhältnis von Precursor zu Sauerstoff groß oder klein gewählt wird. Wenn der Anteil von Sauerstoff hoch ist (z.B. Verhältnis von 1:1 bis 1:2) wird die Oberfläche der Schicht hydrophil. Wenn dagegen der Anteil von Sauerstoff gering ist oder kein Sauerstoff bei der Abscheidung der Schicht zugegen ist wird die Schicht
hydrophob. Auf diesem Wege können die Eigenschaften der
Schicht wunschgemäß gestaltet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeichnet sich die plasmapolymerisierte Schicht dadurch aus, dass sie mit Hilfe einer Düse abgeschieden wird. Dieses Verfahren eignet sich, wenn die Abscheidung mittels Atmosphärenplasma erfolgt.
Beispielsweise wird die Düse über das optoelektronische
Bauteil oder über eine Vielzahl von optoelektronischen
Bauteilen gleicher Art gerastert. Dies gestattet eine
einfache Fertigung mit gleichmäßiger Abscheidung der
plasmapolymerisierten Schicht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Vorzugsweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren das hier beschriebene opto elektronische Bauelement erzeugt. Es gelten insbesondere alle für das optoelektronische Bauelement gemachten Ausführungen, sowohl für das Verfahren als auch für das Bauelement. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements die
folgenden Schritte auf:
A) Bereitstellen zumindest eines optoelektronischen
Halbleiterchips (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, und zumindest einer Verkapselung (2) um den Halbleiterchip (1), wobei die Verkapselung (2) ein Polysiloxan aufweist,
B) Abscheiden zumindest einer Barriereschicht (3) zum
Schutz vor Schadgasen, auf der Verkapselung (2)
mittels Plasmapolymerisation.
Es sei darauf hingewiesen, dass sämtliche Ausführungsformen und Angaben zum optoelektronischen Bauelement, welche die Abscheidung der Barriereschicht, insbesondere der
plasmapolymerisierten Schicht betreffen, für das
erfindungsgemäße Verfahren und hierbei insbesondere im
Hinblick auf Verfahrensschritt B) Gültigkeit haben.
Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Bauelementen, die nicht nur in Abwesenheit von Schadgasen besonders stabil gegenüber Lichtalterung und Wärme sind, sondern auch
unempfindlich gegenüber Schadgasen sind. Das Verfahren ist zudem für den industriellen Maßstab geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt vor Schritt B) eine Vorbehandlung oder Reinigung einer
Oberfläche der Verkapselung. Auf diesem Wege kann die
Schichthaftung der plasmapolymerisierten Schicht verbessert werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt vor Schritt B) eine Vorbehandlung einer Oberfläche der
Verkapselung mittels Plasma. Eine Vorbehandlung bzw.
Reinigung mittels Plasma, z.B. mittels Ar-, 02-, N2-, NH3- Plasma sowie Mischungen davon, führt zu einer besonders guten Schichthaftung der plasmapolymerisierten Schicht auf der Verkapselung. Luft-Plasma eignet sich insbesondere im Falle der Plasmapolymerisation bei Atmosphärenplasma. Ar-Plasma eignet sich insbesondere falls die Plasmapolymerisation im Vakuum erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Vorbehandlung mittels Plasma unmittelbar vor der
Beschichtung. Die Vorbehandlung kann beispielsweise in der gleichen Anlage zur Plasmaabscheidung erfolgen, wie auch die Plasmapolymerisation .
Zumindest eine Ausführungsform des Verfahrens umfassent die weiteren Verfahrensschritte AO) und C) , wobei in Schritt AO), welcher Schritt A) vorausgeht, eine Vielzahl von
Halbleiterchips (2) auf einem Substrat (7) aufgebracht und befestigt werden und mit einer Verkapselung (3) versehen werden, und wobei in Schritt C) eine Vereinzelung der
Halbleiterchips mit Verkapselung erfolgt, wobei Schritt C) vor oder nach Schritt B) erfolgt.
Unter Vereinzelung ist eine Trennung zu verstehen. Es werden also die Halbleiterchips mit Verkapselung, die jeweils ein optoelektronisches Bauelement ergeben, voneinander getrennt. Die Trennung kann z.B. durch Sägen, Trennschleifen, Schneiden oder Ätzen erfolgen. Dabei kann beispielsweise das Substrat bereits durchtrennt werden. Alternativ wird die Verkapselung durchtrennt, noch nicht aber das Substrat. Es entstehen dann Abstände zwischen den einzelnen Einheiten jeweils umfassend einen Halbleiterchip und eine Verkapselung. Da es sich bei dem Substrat um eine dehnbare Folie, z.B. eine Sägefolie, handeln kann, können die Abstände durch Strecken der Folie vergrößert werden (Wenn es sich bei dem Substrat um eine dehnbare Folie handelt spricht man auch von einem temporären Substrat) . Die Abstände zwischen den Bauelementen, können folglich geeignet eingestellt werden, um wahlweise eine
Beschichtung nicht nur auf der Oberfläche der Bauelemente, sondern auch auf den Seitenflächen zu erreichen.
Wenn die Vereinzelung vor Schritt B) also vor der Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht erfolgt, führt dies dazu, dass die einzelnen Bauteile bevorzugt nicht nur auf der
Hauptstrahlenaustrittsfläche des Bauelements, also der
Oberfläche der Verkapselung über welche der Großteil der Strahlung das Bauelement verlässt, sondern auch die
Seitenflächen der Verkapselung gleichmäßig beschichtet werden. Auf diesem Wege werden also alle Oberflächen der Verkapselung, die Außenoberflächen des optoelektronischen Bauelements bilden mit der plasmapolymerisierten Schicht, beschichtet. So wird nach allen Seiten hin ein effektiver Schutz vor Schadgasen erreicht.
Wenn dagegen die Vereinzelung nach Schritt B) erfolgt, wird nur die Oberfläche der Verkapselung beschichtet, welche die Hauptstrahlenaustrittsfläche des Bauelements bildet. Dies ist verfahrenstechnisch besonders einfach zu realisieren und preiswerter. In diesem Fall sind die Seitenflächen nicht mit der Barriereschicht beschichtet. Da die Diffusionswege je nach Geometrie des Bauelements bei einem Eindringen von
Schadgasen von den Seitenflächen her länger sind, als bei einem Eindringen von der Hauptstrahlenaustrittfläche her, reicht bei geeigneter Geometrie des Bauelements eine
Beschichtung der Hauptstrahlenaustrittsfläche oftmals aus, um einen effektiven Schutz vor Schadgasen zu erreichen. In manchen Bauelementen ist der Halbleiterchip zudem in einer Kavität eines Gehäuses angeordnet, sodass seitlich der Halbleiterchip bereits hinreichend durch das Gehäuse
geschützt ist.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Vereinzelung mittels Ausstanzen .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter bildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B schematische Darstellungen herkömmlicher optoelektronischer Bauelemente in Gegenwart von Schadgasen.
Figur 2 eine schematische Darstellung, des Abfalls des
Lichtstroms eines herkömmlichen optoelektronischen
Bauelements mit zunehmender Betriebszeit in Gegenwart von Schadgasen .
Figuren 3A bis 3F eine schematische Darstellung der Vorgänge im Inneren eines herkömmlichen optoelektronischen
Bauelements, welche zu einem Verlust an Helligkeit und zu Farbänderungen führen.
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements.
Figuren 5A und 5B eine schematische Darstellung eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements in Gegenwart von Schadgasen. Figur 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements mit zwei Barriereschichten.
Figuren 7A und 7B schematische Darstellungen von Ausführungs formen eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements mit einer Barriereschicht auf der Hauptstrahlenaustritts- fläche und optional zusätzlich auf den Seitenflächen der Verkapselung .
Figur 8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente mit einer Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht vor
Vereinzelung der Bauelemente.
Figur 9 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente mit einer Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht nach Vereinzelung der Bauelemente.
Figur 10 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente mit einer Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht vor
Vereinzelung der Bauelemente, wobei die Bauelemente eine Verkapselung in Linsenform aufweisen.
Figur 11 eine Versuchsanordnung zur Bestimmung der Stabilität optoelektronischer Bauelemente in Gegenwart von Schadgasen.
Figuren 12A und 12B schematische Illustrationen
optoelektronischer Bauelemente nach einem Stabilitätstest mit und ohne Ablagerungen von Zersetzungsprodukten von
Schadgasen . Figuren 12C und 12D Fotografien optoelektronischer Bauelemente nach einem Stabilitätstest mit und ohne
Ablagerungen von Zersetzungsprodukten von Schadgasen.
Im Folgenden wird auf die einzelnen Figuren noch näher eingegangen .
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.
Figuren 1A und 1B zeigen schematische Darstellungen her kömmlicher optoelektronischer Bauelemente (1) in Gegenwart von Schadgasen (V) . Die Bauelemente können einen Halbleiter chip (2) und eine Verkapselung (3) aufweisen. Die Bauelemente können weiterhin ein Substrat (7), elektrische Kontakt ierungen (5), Bond-Drähte (6) und Konverterplättchen (8) aufweisen. Optoelektronische Bauelemente werden nach ihrer Herstellung vielfach gemeinsam mit Materialien weiterver arbeitet, die ihrerseits Schadgase (V), wie VOCs freisetzen. Die einzelnen Moleküle dieser Schadgase (V) können durch die Verkapselung (3) von herkömmlichen Bauelementen diffundieren. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere Silikone als Verkapselungsmaterialien besonders durchlässig für vielerlei Gase sind. Auf diesem Weg können die Schadgase in die Nähe des Halbleiterchips (2) gelangen und sich dort unter
Einwirkung von Wärme und Licht, v.a. von UV-Strahlung oder von blauem Licht zersetzen. Die Bildung farbiger Zersetzungs produkte beschleunigt die weitere Degradation und führt zu lokal erhöhten Temperaturen wie auch der Absorption von blauem Licht. Der Lichtstrom nimmt ab und eine CxCy- Verschiebung hin zu gelb ist zu beobachten. Diese Prozesse finden insbesondere statt, wenn sich das optoelektronische Bauelement in einer nach außen geschlossenen Umgebung
befindet, also wenn kein ausreichender Gasaustausch
stattfindet .
Figur 2 zeigt wie sich der Lichtstrom, angegeben in Flux, von herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen in Gegenwart von VOCs mit der Zeit verändert. Der ursprüngliche Lichtstrom sinkt mit zunehmender Betriebsdauer ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine herkömmliche Verkapselung auf
Polysiloxanbasis, die Schadgase nicht dauerhaft abhalten kann. Nach einem Vordringen der Schadgase in die Nähe des Halbleiterchips kommt es zu der genannten Zersetzung und Abscheidung im Inneren des Bauelements und folglich zur dargestellten Abnahme des Lichtstroms.
Figuren 3A bis 3F illustrieren schematisch, welche Vorgänge sich im Inneren eines herkömmlichen optoelektronischen
Bauelements in Gegenwart von Schadgasen (V) ereignen. Figur 3A zeigt schematisch die Struktur eines Silikons, mit
Polymerketten (P) und deren Vernetzung an Knotenpunkten (K) , wie sie in Verkapselungen zum Einsatz kommen. Silikone zeichnen sich durch lose verknüpfte Polymerketten auf, die ein Si-O-Rückgrat besitzen. Wegen des großen freien Volumens im Silikonnetzwerk können insbesondere flüchtige organische Verbindungen einfach in das Silikon eindringen und durch das Silikon diffundieren. Auf diesem Weg gelangen VOCs auch in die Nähe des Halbleiterchips, z.B. eines Halbleiterchips (2), der blaues Licht emittiert (2) (Figuren 3C und 3D) . Unter dem Einfluss dergestalt energiereicher elektromagnetischer
Strahlung (h-v) sowie unter dem Einfluss von lokal erhöhten Temperaturen (T) beginnen sich organische Verbindungen in der Nähe des Halbleiterchips (2) zu zersetzen und sich zu
verfärben, sodass zunächst eine gelbliche, schließlich bräunliche Farbe und letztlich eine Schwärzung zu beobachten ist. Die gelblich, bräunlichen Zersetzungsprodukte (ZI) absorbieren die elektromagnetische Strahlung, etwa blaue Photonen, besonders stark und beschleunigen so ein lokales Aufheizen und damit die weitere Zersetzung und Degradation. Die organischen Verbindungen zersetzen sich weiter und bilden schließlich feste Ablagerungen (Z2) auf der Oberfläche des Halbleiterchips (Figur 3E) . Schließlich wird die gesamte Oberfläche des Halbleiterchips mit einer bräunlichen, schwarzen Schicht (Z3) von Zersetzungsprodukten bzw.
Ablagerungen bedeckt, die überwiegend Kohlenstoff enthalten (Figur 3F) . In diesem Stadium sinkt der Lichtstrom auf null ab, da keine Photonen mehr durch die Schicht von Ablagerungen (Z3) dringen können. Aufgrund der hohen Temperaturen dieser Schicht (teilweise T > 200°C), können sich zudem Silikone in der Nähe der Schicht (Z3) zersetzen.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Quer- schnittsansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements (1), mit Halbleiterchip (2) und Verkapselung (3) um den Halbleiterchip (2) . Die Ver kapselung umfasst ein Polysiloxan. Das optoelektronische Bauelement kann weiterhin Bond-Drähte (6) aufweisen, die den Halbleiterchip (2) mit elektrischen Kontaktierungen (5) verbinden können. Der Halbleiterchip (2) kann auf einem
Substrat bzw. Träger (7) aufgebracht sein, sodass die
Verkapselung (3) gemeinsam mit dem Substrat (7) den Halbleiterchip (2) umgibt. Die gezeigte Ausführungsform weist eine Barriereschicht (4) zum Schutz vor Schadgasen (V) auf, insbesondere eine plasmapolymerisierte Schicht (4), welche auf der Verkapselung (3) angeordnet ist, bevorzugt angeordnet auf zumindest einer Oberfläche der Verkapselung, die eine Außenoberfläche des Bauelements bildet. Beispielsweise kann es sich bei der Außenoberfläche um die Hauptstrahlen- austrittsfläche (3a) des Bauelements handeln. Die Barriere schicht (4) stellt eine Barriere für Schadgase (V) dar und verlangsamt bzw. verhindert somit die zuvor beschriebenen Degradationsvorgänge .
Figuren 5A und 5B zeigen eine schematische Darstellung von Querschnittsansichten eines herkömmlichen Bauelements (Figur 5A) ohne Barriereschicht und eines erfindungsgemäßen
optoelektronischen Bauelements (Figur 5B) mit Barriereschicht (4), jeweils in Gegenwart von Schadgasen (V) . Bei der
Barriereschicht handelt es sich um eine plasmapolymerisierte Schicht, insbesondere um eine plasmapolymerisierte
Siloxanschicht, die beispielsweise aus Precursorn wie HMDSO, TMDSO oder DVTMDSO hergestellt sein kann. Die Abscheidung erfolgt dabei im Plasma- bzw. PECVD-Verfahren, vorzugsweise als Niederdruckprozess. Während beim herkömmlichen Bauelement (1) Schadgase (V) die Verkapselung umfassend Polysiloxan (3) durchdringen, verlangsamt oder verhindert die Barriereschicht (4) der in Figur 5B gezeigten Ausführungsform ein Eindringen von Schadgasen (V) ins Innere des Bauelements (1) . Das erfindungsgemäße Bauelement kann ein Gehäuse (9) aufweisen. Die meisten gängigen Gehäusematerialien sind weniger
gasdurchlässig als Verkapselungen umfassend Silikone. Daher braucht das Gehäuse nicht mit der Barriereschicht beschichtet werden. Die Außenoberfläche des Gehäuses kann also zumindest teilweise frei von der Barriereschicht sein. Es können aber auch Teile des Gehäuses (9a) mit der Barriereschicht (4) bedeckt sein. Insbesondere die Außenoberfläche des
Bauelements (9a), die eine Oberfläche des Gehäuses (9) darstellt und an die Hauptstrahlenaustrittsfläche (3a) des Bauelements (3a) angrenzt, kann ganz oder teilweise mit der Barriereschicht (4) beschichtet sein. So ist es nicht
erforderlich beim Abscheideprozess der Barriereschicht, Abschattungen bzw. Abdeckungen des Gehäuses vorzunehmen.
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Querschnitts ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
optoelektronischen Bauelements (1) mit zwei Barriereschichten (4), (40). Zwei oder noch mehr Barriereschichten verbessern die Schutzwirkung gegenüber VOCs . Die Schichten können gleich sein, oder unterschiedlich. Bevorzugt unterscheiden sich die beiden Barriereschichten in ihrer Zusammensetzung. Weiter bevorzugt weist die erste Barriereschicht (4) einen höheren Kohlenstoffanteil auf als die zweite Barriereschicht (40). Bevorzugt weist die zweite Barriereschicht (40) eine
Zusammensetzung mit einem höheren Sauerstoffanteil auf als die erste Barriereschicht (4) . So ist die erste
Barriereschicht (4) weicher und duktiler und verbindet sich besonders gut mit dem Polysiloxan der Verkapselung (3) und die zweite Barriereschicht (40) ist besonders hart und gasundurchlässig. Dies gilt jeweils nicht nur für
optoelektronische Bauelemente mit Gehäuse (9) wie in Figur 6 gezeigt, sondern auch für alle anderen Ausführungsformen.
Figuren 7A und 7B zeigen schematische Darstellungen von
Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements (1) . In Figur 7A ist die Barriereschicht (4a) auf einer Oberfläche der Verkapselung (3) angeordnet, die
zugleich eine Außenoberfläche des Bauelements (1) bildet und eine Hauptstrahlenaustrittsflache (3a) des Bauelements (1) darstellt. Die Seitenflächen (3b) sind dagegen frei von der Barriereschicht (4) . Figur 7B zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Barriereschicht (4a, 4b) zusätzlich auch auf den Seitenflächen (3b) der Verkapselung (3) angeordnet ist. Das Bauelement weist zudem einen Halbleiterchip (2) auf. Das in den Figuren 7A und 7B gezeigte Bauelement weist zudem
Bonddrähte (6) und elektrische Kontaktierungen (5) auf. In den Figuren 7A und 7B handelt es sich bei der unterhalb der Kontaktierung (5) befindlichen Schicht um ein temporäres Substrat. Dieses stammt vom Fertigungsprozess (vgl.
temporäres Substrat (7) von Figur 8 und 9) . Im fertigen
Bauelement (1) ist das temporäre Substrat nicht mehr
enthalten, sodass die elektrischen Kontakte (5) , bei denen es sich beispielsweise um Metallkontakte handelt, die Unterseite des Baulements bilden.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente (1) mit einer Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht (4) vor Vereinzelung der Bauelemente (1) . Hierbei werden zunächst Halbleiterchips (2) sowie eine Verkapselung (3) bereit gestellt. Die Halbleiterchips (2) werden hierzu bevorzugt auf einem temporären Substrat (7) angeordnet und darauf
befestigt. Bei der Verkapselung (3) kann es sich
beispielsweise um flach vergossenes oder flach gemoldetes Silikon handeln. In der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Abscheiden der zumindest einen Barriereschicht (4) im Substratverbund. Das bedeutet, dass die Abscheidung der Barriereschicht (4) vor der Vereinzelung der Bauelemente (1) stattfindet. Im Rahmen eines solchen Verfahrens werden Bauelemente (1) erhalten, die nur auf ihrer Oberseite, also auf der Außenoberfläche der Verkapselung beschichtet sind, die eine Hauptstrahlenaustrittsflache (3a) des Bauelements bildet. Die Seitenflächen (3b) sind dagegen frei von der Barriereschicht (4) . Auf diesem Weg wird ein Bauelement (1) nach Figur 7A erhalten. Solche Bauelemente sind prozesstechnisch mit geringerem Aufwand herzustellen.
Das temporäre Substrat (7) kann am Ende entfernt werden.
Figur 9 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer
Bauelemente (1) mit einer Aufbringung der plasmapolymer isierten Schicht (4) nach der Vereinzelung der Bauelemente.
Das Verfahren unterscheidet sich von dem Verfahren der Figur 8 also nur dahingehend, dass zuerst die Vereinzelung der Bauelemente (1) und erst dann die Abscheidung der
Barriereschicht (4) erfolgt. Auf diesem Wege werden sowohl die Hauptstrahlenaustrittsfläche (3a) als auch die
Seitenflächen (3b) beschichtet. Es wird ein
optoelektronisches Bauelement gemäß Figur 7B erhalten. Solche Bauelemente bieten nach allen Seiten hin Schutz vor
Schadgasen und sind somit besonders stabil. Auch hier kann das temporäre Substrat am Ende des Fertigungsprozesses entfernt werden.
Figur 10 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente mit einer Aufbringung der plasmapolymerisierten Schicht (4) vor Vereinzelung der Bauelemente (1), wobei die Bauelemente eine Verkapselung in Linsenform (3) aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine gespritzte Silikonlinse handeln. Diese Bauelemente verfügen über Seitenflächen (3b) die im Vergleich zur Hauptstrahlenaustrittsfläche (3a) nur einen kleinen Anteil der Gesamtoberfläche der Verkapselung (3) ausmachen. Gerade bei Bauelementen mit einer Verkapselung in Linsenform (3) ist eine Beschichtung der Seitenflächen (3b) aufgrund der langen Diffusionswege von der Seite des
Bauelements bis zum Halbleiterchip (2) und der
vergleichsweise geringen unbeschichteten bzw. ungeschützten Verkapselungsoberfläche meist nicht erforderlich, um eine ausreichende Schutzwirkung vor Schadgasen zu erreichen. Es ist aber auch eine Vereinzelung vor der Beschichtung möglich.
Figur 11 zeigt eine Versuchsanordnung zur Bestimmung der Stabilität optoelektronischer Bauelemente in Gegenwart von Schadgasen. Es wurden eine Reihe von Versuchen durchgeführt, bei welchen zunächst herkömmliche Bauelemente getestet wurden. Zu diesem Zweck, wurde das zu testende Bauelement mit einer definierten Menge an Polyurethan-Klebstoff (12)
umgeben. Polyurethan-Klebstoffe setzen beträchtliche Mengen an VOCs frei.. Es wurden mehrere Versuche mit unterschiedlich hohen Mengen an Klebstoff, nämlich mit 3 g bis 6 g
durchgeführt. Das Bauelement wurde schließlich elektrisch kontaktiert und im Anschluss daran mit einem Glas (10) bedeckt, sodass das Bauelement in einem geschlossenen System, das keinen Gasaustausch mit der Umgebung zulässt, betrieben werden konnte. Im Inneren des Glases befanden sich somit VOCs, die vom Polyurethan-Klebstoff freigesetzt werden. Es wurden Tests mit Bechergläsern unterschiedlicher Volumina durchgeführt (Bechergläser mit Durchmesser x Höhe = 1,5 cm x 1,35 cm; 1,0 cm x 2,55 cm; 2,2 cm x 4,5 cm) . Die optoelektro nischen Bauelemente wurden mit Stromstärken in der Höhe von 0,1 A, 1 A und 1,2 A betrieben. Ein Test dauerte jeweils 500 h, Effekte lassen sich jedoch bereits nach wenigen
Stunden (in der Regel deutlich weniger als 24 h) beobachten.
Figur 12A zeigt die schematische Darstellung und Figur 12C die zugehörige Fotografie eines herkömmlichen optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der soeben beschriebenen Tests. Im vorliegenden Fall wurden LEDs
getestet. Auf der Fotografie ist noch der Klebstoff (12) zu erkennen, der für den Test um das Bauteil (1) aufgetragen wurde. Das Bauteil wurde nach dem Test aufgetrennt und somit zerstört, um die Ablagerungen im Inneren des Bauteils
sichtbar zu machen. Die Fotografie zeigt den unteren Teil des zerstörten Bauelements (1) mit dem Halbleiterchip (2). Ferner zeigt die Fotografie den oberen Teil mit Linse und
Konverterplättchen (8) . Der obere Teil wurde nach dem
Auftrennen umgedreht, sodass die Unterseite des
Konverterplättchens (8a) sichtbar wird. Wie aus Figur 12A und der Fotografie von Figur 12C zu erkennen ist, weist ein herkömmliches Bauelement nach dem Test einen sehr hohen
Anteil an Ablagerungen auf der Unterseite des
Konverterplättchens (8a) auf. Die Ablagerungen haben sich also in der Nähe des Halbleiterchips, nämlich an der
Grenzfläche zwischen Halbleiterchip und Konverterplättchen abgeschieden. Während des Betriebs des getesteten Bauelements konnte zudem ein starkes Absinken des Lichtstroms beobachtet werden .
Demgegenüber zeigt Figur 12B und Fotografie 12D ein
herkömmliches optoelektronisches Bauelement, bei welchem zuächst der gleiche Test mit Anwendung der gleichen
Bedingungen durchgeführt wurde, wie im soeben genannten
Beispiel (also Exposition mit VOCs von einem Polyurethan- Klebstoff im Becherglas, also in einem geschlossenen System) . Im Anschluss daran wurde das Becherglas entfernt und das Bauteil weiter betrieben. In diesem Fall kann beobachtet werden, dass in offenen Systemen bei hinreichender
Durchlüftung die Kohlenstoffablagerungen sich langsam wieder entfernen. Bei hinreichend langem Betrieb in einem offenen System kann die Helligkeit weitgehend wiederhergestellt werden. Im vorliegenden Fall wurde der Test über mehrere hundert Stunden fortgesetzt, sodass eine Helligkeit von 95% des ursprungswertes wiedererlangt werden konnte. Da jedoch viele optoelektronische Bauelemente fest in geschlossenen Systemen gemeinsam z.B. mit Polyurethan-Klebstoffen oder anderen VOC absondernden Komponenten verbaut sind, tritt in solchen Fällen eine Erholung der Helligkeit nicht ein. Dieses Problem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt und durch das erfindungsgemäße Bauelement gelöst. Experimente an erfindungsgemäßen Bauelementen mit einer Barriereschicht, insbesondere einer plasmapolymerisierten Siloxanschicht, führen nach der Durchführung des zuvor genannten Tests, einer Exposition mit VOCs in einem geschlossenen System (ohne anschließenden Betrieb in einem offenen System) , von Anfang an nicht zu einer nennenswerten Ablagerung von Kohlenstoffen und es kommt kaum zu Helligkeitsverlusten. Bei der
Auftrennung eines erfindungsgemäßen Bauelements zeigt sich folglich das gleiche Bild, wie in Figuren 12B und 12D zu sehen ist, nämlich keinerlei nennenswerte Kohlenstoff
ablagerungen und kaum Einbußen des Lichtstromes . Die
Barriereschicht, bietet somit effektiven Schutz gegenüber Schadgasen, sodass Lichtstrom, Helligkeit und Farbe des
Bauelements auch bei Betrieb in Gegenwart von Schadgasen weitgehend unverändert bleiben. Die Barriereschicht
ermöglicht somit Bauelemente, die auch in Gegenwart von
Schadgasen besonders stabil sind.
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 beschrieben oder 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, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 101 710.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
V Schadgas, z.B. VOC (flüchtige organische Verbindung)
P Polymer, z.B. Silikon
K Knotenpunkte, an denen Polymerketten miteinander
verknüpft sind (Vernetzung)
Z1,Z2,Z3 Zersetzungsprodukte
1 Optoelektronisches Bauelement
2 Halbleiterchip
3 Verkapselung
3a Oberfläche der Verkapselung, Hauptstrahlenaustritts- flache
3b Oberfläche der Verkapselung, Seitenfläche
4 Barriereschicht
4a Barriereschicht auf Hauptstrahlenaustrittsfläche der
Verkapselung
4b Barriereschicht auf Seitenfläche der Verkapselung
40 zweite Barriereschicht
5 Elektrische Kontaktierung
6 Bond-Draht
7 Substrat
8 Konverterplättchen
8a Konverterplättchenunterseite
9 Gehäuse
9a Gehäuseoberfläche
10 Becherglas
11 Auflage
12 Klebstoff

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (1) aufweisend
- zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (2), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
- eine Verkapselung (3) um den Halbleiterchip (2), wobei die Verkapselung (3) ein Polysiloxan aufweist, und
- zumindest eine Barriereschicht (4) zum Schutz vor
Schadgasen (V) , die auf der Verkapselung (3) angeordnet ist, wobei es sich bei der Barriereschicht (4) um eine
plasmapolymerisierte Siloxanschicht (4) handelt, die aus zumindest einem Precursor der folgenden allgemeinen Formelen hergestellt ist:
Figure imgf000048_0001
o er
wobei
R1 bis R8 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, und
n ausgewählt ist aus 0, 1, 2 und 3.
2. Optoelektronisches Bauelement (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Barriereschicht (4) eine Schichtdicke von 10 nm bis 20 ym aufweist, bevorzugt eine Schichtdicke von 25 nm bis 500 nm.
3. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapselung (3) zumindest eine Oberfläche (3a) aufweist, die eine Außenoberfläche des optoelektronischen Bauelements (1) bildet und wobei die
Barriereschicht (4) direkt auf der Oberfläche (3a) angeordnet ist .
4. Optoelektronisches Bauelement (1) nach dem vorherigen
Anspruch, wobei die Oberfläche (3a) zumindest eine
Hauptstrahlenaustrittsflache (3a) des optoelektronischen Bauelements (1) umfasst.
5. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 1 erste
Alternative, wobei n gleich 0, sodass der Precursor die folgende allgemeine Formel aufweist:
Figure imgf000049_0002
wobei R1 bis R6 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff, Methyl und Vinyl.
6. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 1, wobei der Precursor ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend
Figure imgf000049_0001
oder Mischungen davon.
7. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die plasmapolymerisierte Schicht (4) bei
Atmosphärendruck oder im Vakuum abgeschieden wird.
8. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht (4) in Gegenwart eines oxidierenden Gases und/oder in der Gegenwart eines Inertgases erfolgt, insbesondere in Gegenwart von O2 und/oder Ar erfolgt.
9. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Abscheidung der plasmapolymerisierten Schicht (4) in Gegenwart von Luft erfolgt.
10. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 1-9, wobei die plasmapolymerisierte Schicht (4) auf eine Weise abgeschieden wird, bei der ein oder mehrere
Abscheideparameter variiert werden, sodass die plasma
polymerisierte Schicht (4) zumindest einen Gradienten
aufweist .
11. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 1-10, aufweisend zumindest eine weitere
Barriereschicht auf der ersten Barriereschicht, wobei es sich bei der zweiten Barriereschicht ebenfalls um eine plasma polymerisierte Schicht handelt.
12. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) umfassend die Schritte:
A) Bereitstellen zumindest eines optoelektronischen
Halbleiterchips (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, und zumindest einer Verkapselung (2) um den Halbleiterchip (1), wobei die Verkapselung (2) ein Polysiloxan aufweist,
B) Abscheiden zumindest einer Barriereschicht (4) zum
Schutz vor Schadgasen, auf der Verkapselung (2)
mittels Plasmapolymerisation, wobei es sich bei der Barriereschicht (4) um eine plasmapolymerisierte
Siloxanschicht (4) handelt, die aus zumindest einem Precursor der folgenden allgemeinen Formelen hergestellt ist :
Figure imgf000051_0001
o er
wobei
R1 bis R8 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, und
n ausgewählt ist aus 0, 1, 2 und 3.
13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei vor
Schritt B) eine Vorbehandlung oder Reinigung einer Oberfläche der Verkapselung erfolgt.
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die
Vorbehandlung oder Reinigung mit Hilfe eines Plasmas erfolgt.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, umfassend die weiteren Verfahrensschritte AO) und C) , wobei in Schritt AO), der Schritt A) vorausgeht, eine Vielzahl von Halbleiterchips (2) auf einem Substrat (7) aufgebracht und befestigt werden und mit einer Verkapselung (3) versehen werden, und wobei in Schritt C) eine Vereinzelung der
Halbleiterchips mit Verkapselung erfolgt, wobei Schritt C) vor oder nach Schritt B) erfolgt.
16. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die plasmapolymerisierte Schicht (4) auf eine Weise abgeschieden wird, bei der ein oder mehrere Abscheideparameter variiert werden, sodass die plasmapolymerisierte Schicht (4) zumindest einen Gradienten aufweist.
17. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei zumindest eine weitere Barriereschicht auf der ersten
Barriereschicht abgeschieden wird, wobei es sich bei der zweiten Barriereschicht ebenfalls um eine plasma
polymerisierte Schicht handelt.
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