WO2020083692A1 - Optoelektronisches bauteil, dessen herstellungsverfahren und beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Optoelektronisches bauteil, dessen herstellungsverfahren und beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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WO2020083692A1
WO2020083692A1 PCT/EP2019/077762 EP2019077762W WO2020083692A1 WO 2020083692 A1 WO2020083692 A1 WO 2020083692A1 EP 2019077762 W EP2019077762 W EP 2019077762W WO 2020083692 A1 WO2020083692 A1 WO 2020083692A1
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radiation
adhesion promoter
encapsulation
semiconductor chip
conversion element
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PCT/EP2019/077762
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Günter Spath
Daniel Leisen
Simon Jerebic
Matthias Kiessling
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • One task to be solved is to specify an optoelectronic component which has increased efficiency.
  • Optoelectronic component and the lighting device are the subject of the respective dependent claims.
  • this comprises
  • the radiation exit area Preferably forms a top surface of the Semiconductor chips the radiation exit area.
  • the electromagnetic primary radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip can be, for example, near-ultraviolet radiation, visible light and / or
  • the emitted primary electromagnetic radiation is preferably blue light.
  • the optoelectronic component preferably has one
  • Main extension level on.
  • a vertical direction extends perpendicular to the main extension plane and a lateral direction extends parallel to the main extension plane.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is preferably a surface emitter in which the emitted primary radiation is largely, for example at least 80%, one
  • the surface emitter can be a thin film chip, for example.
  • Thin-film chips generally have an epitaxially grown semiconductor layer sequence with an active zone, which generates the primary radiation during operation.
  • the semiconductor layer sequence is preferably applied to a different carrier element than the growth substrate for the semiconductor layer sequence. A is particularly preferred between the semiconductor layer sequence and the carrier element
  • Thin-film chips generally do not transmit the primary electromagnetic radiation that is generated during operation in the active zone Side surfaces of the support element, but have an essentially Lambert 'see radiation pattern.
  • the thin film chip has an electrical contact on the top surface of the semiconductor chip.
  • the electrical contact can be electrically contacted by means of a bonding wire.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is a volume-emitting semiconductor chip which not only emits the emitted primary radiation over at least parts of the top surface, but also over at least one side surface.
  • a volume-emitting semiconductor chip at least 30% of the radiation power emitted occurs
  • the volume-emitting semiconductor chip preferably has a substrate, on the first main surface of which one
  • Semiconductor layer sequence with an active zone has generally grown epitaxially.
  • the active zone generates primary electromagnetic radiation.
  • the substrate can be any material
  • the volume-emitting semiconductor chip can be a flip chip. In this case, are on one of the top surface of the semiconductor chip
  • Opposite second main surface of the substrate of the flip chip usually two electrical contacts are arranged, which are provided for electrical contacting of the semiconductor chip.
  • the two electrical contacts are preferably spaced apart from one another in the lateral direction
  • the electrical contacts preferably have or consist of a metal.
  • the metal preferably comprises one of the following materials: copper, gold, platinum, titanium.
  • Volume-emitting semiconductor chips can be arranged on the top surface of the semiconductor chip.
  • the electrical contact can be electrically contacted, for example, by means of a bonding wire.
  • the semiconductor layer sequence is, for example, an epitaxially grown semiconductor layer sequence that forms a semiconductor body.
  • the semiconductor body can be based on or consist of a III-V compound semiconductor material. With the III / V
  • Compound semiconductor material can be a nitride compound semiconductor material.
  • Nitride compound semiconductor materials are
  • Compound semiconductor materials containing nitrogen such as the materials from the system In x Al y Ga xy N dc with 0 ⁇
  • epitaxially grown semiconductor bodies with active zones which are based on a nitride compound semiconductor material, are generally suitable for emitting light from the ultraviolet to blue
  • semiconductor bodies which are based on a nitride compound semiconductor material, on a substrate which has sapphire or silicon carbide,
  • the radiation-emitting semiconductor chip is preferably surface-mountable.
  • the optoelectronic component preferably comprises a carrier on which the
  • the carrier is formed, for example, from a metallic and / or ceramic material or consists of it.
  • the carrier is or comprises, for example, a circuit board or a lead frame.
  • this comprises
  • the conversion element preferably converts
  • electromagnetic primary radiation into electromagnetic secondary radiation of a different wavelength range.
  • the secondary radiation particularly preferably comprises longer wavelengths than the primary radiation.
  • this comprises
  • the optoelectronic component a first encapsulation, which covers at least one side surface of the semiconductor chip.
  • the first encapsulation preferably embeds the semiconductor chip.
  • the top surface of the semiconductor chip is preferably free of the first encapsulation.
  • the first encapsulation is preferably in direct contact with the side surface of the semiconductor chip.
  • the first encapsulation can have a thickness that is equal to a thickness of the radiation-emitting semiconductor chip. In this case, the first encapsulation is preferably flush with the top surface of the semiconductor chip.
  • the thickness of the first encapsulation is larger or smaller than the thickness of the semiconductor chip.
  • the thickness of the first encapsulation is not is constant. For example, the thickness of the first encapsulation can decrease away from the semiconductor chip.
  • the first encapsulation has a first one
  • the first matrix material can be a resin such as an epoxy or a silicone or a mixture of these materials.
  • First reflective filler particles are preferably introduced into the first potting.
  • the radiation-emitting semiconductor chip points
  • the first encapsulation preferably also covers the electrical contact.
  • the first encapsulation projects beyond the top surface of the semiconductor chip in the vertical direction in the region of the electrical contact on the top surface of the semiconductor chip. It is also possible that the bond wire is partially covered by the first potting.
  • the first encapsulation only the electrical contact or another absorbent
  • Semiconductor chips is arranged, covered. In this case, only the edge region of the top surface of the semiconductor chip is covered by the first encapsulation.
  • this comprises
  • the optoelectronic component an adhesion promoter, with which the conversion element is attached to the radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • the adhesion promoter is preferably between the conversion element and the
  • Adhesion promoter mediates a connection between the
  • Conversion element preferably mechanically stable on the radiation-emitting semiconductor chip.
  • connection is preferably thermally conductive.
  • the coupling agent preferably comprises a
  • radiation-permeable material or consists of it.
  • the material of the adhesion promoter is particularly preferably designed to transmit primary electromagnetic radiation and / or secondary electromagnetic radiation.
  • the adhesion promoter transmits particularly preferably
  • the adhesion promoter preferably comprises a resin, such as an epoxy or a silicone.
  • the adhesion promoter preferably has a transmissivity of at least 90% for electromagnetic primary radiation or electromagnetic secondary radiation.
  • the adhesion promoter is arranged on a top surface of the first encapsulation.
  • the adhesion promoter is preferably in direct contact with the first casting. If the first encapsulation is flush with the top surface of the semiconductor chip, the side surface of the semiconductor chip is preferably free of the adhesion promoter. If the thickness of the first encapsulation is greater than the thickness of the semiconductor chip, the side surface of the semiconductor chip is also preferably free of the adhesion promoter. Is the thickness of the first casting less than the thickness of the
  • the side surface of the semiconductor chip is preferably largely covered by the first encapsulation. That is, the one on the top surface of the first encapsulation
  • arranged adhesion promoter preferably covers only a small part of the side surface of the semiconductor chip.
  • adhesion promoter preferably covers at most 10% of the side surface of the semiconductor chip.
  • the adhesion promoter preferably partially covers the first potting in the area of the electrical contact.
  • the first encapsulation is preferably arranged between the electrical contact and the adhesion promoter.
  • the optoelectronic component comprises a radiation-emitting semiconductor chip which emits electromagnetic primary radiation during operation
  • Radiation exit surface of the semiconductor chip is attached, wherein the adhesion promoter is arranged on a top surface of the first encapsulation.
  • One idea of the optoelectronic component described here is to surround the semiconductor chip with the first encapsulation, so that the side surface of the semiconductor chip is largely covered with the first encapsulation.
  • Adhesion promoter which is the conversion element on the
  • radiation-emitting semiconductor chip attached is usually a good light guide for the emitted
  • excess material of the adhesion promoter preferably does not reach the side surfaces of the semiconductor chip.
  • Adhesion promoter from emitted primary radiation Adhesion promoter from emitted primary radiation
  • the semiconductor chip has an electrical contact on the cover surface, then there is advantageously between the
  • Adhesion promoter and the electrical contact of the first potting arranged This is a direct light guide from
  • Adhesion promoter to the electrical contact advantageously suppressed. Primary radiation and / or secondary radiation are therefore not absorbed by the electrical contact, but reflected from the first potting. This means that increased light decoupling and efficiency can still be achieved.
  • a second casting is arranged on the first casting.
  • the second encapsulation comprises, for example, a second matrix material, into which second reflective filler particles are introduced.
  • the second matrix material can be a resin, such as an epoxy or a silicone, or a mixture of these materials.
  • the first matrix material and the second are preferred.
  • first reflective filler particles and the second reflective filler particles preferably comprise the same
  • the radiation-emitting semiconductor chip points
  • an electrical contact on the top surface of the semiconductor chip, which is electrically contacted by means of a bonding wire, the second potting can cover the part of the bonding wire not covered by the first potting.
  • the bond wire is then completely covered by the first potting and the second potting.
  • the bond wire can thus advantageously no longer be recognized by an external observer.
  • the second encapsulation covers at least one side surface of the conversion element.
  • the second encapsulation preferably embeds the conversion element in the lateral direction.
  • Conversion element is preferably free of the second
  • the second potting is preferably with the
  • Secondary radiation which for example emerges from the side surfaces of the conversion element, is reflected again and re-enters the conversion element. There the remaining primary radiation can be converted again. Furthermore, the primary radiation and / or the
  • Secondary radiation is preferably directed towards the top surface of the conversion element by means of the second encapsulation. This advantageously increases the light decoupling of the
  • the first encapsulation completely covers the at least one side surface of the semiconductor chip.
  • the thickness is the first
  • the side surface of the semiconductor chip is preferably free of the adhesion promoter.
  • Adhesion promoter the top surface of the first encapsulation and the side surface of the conversion element in places.
  • Side surface of the conversion element is preferably in the vertical direction up to a height through the
  • Adhesion promoter covers the side surface of the conversion element, is preferably less than a height of
  • the height of the conversion element is the maximum extent of the conversion element in the vertical direction.
  • the side surface of the conversion element is preferably covered at most by 80% with the adhesion promoter.
  • the side surface of the conversion element is particularly preferably covered with at most 50% and particularly preferably at most 10% with the adhesion promoter.
  • the top surface of the first encapsulation is preferably covered with the adhesion promoter in a region around the conversion element. Is a relation of an area of the
  • the adhesion promoter preferably covers at most 5% of the top surface of the first encapsulation.
  • the adhesion promoter is preferably in direct contact with the side surface of the conversion element and the top surface of the first encapsulation. Through the direct contact of the
  • Adhesion promoter to the side surfaces of the conversion element and the top surface of the first encapsulation, the adhesion between the conversion element and the
  • Conversion element is therefore particularly mechanically stable.
  • an outer surface of the adhesion promoter has a convex, concave or triangular shape in cross section.
  • the outer surface of the adhesion promoter is the outer surface of the adhesion promoter facing away from the conversion element and the first potting.
  • the outer surface of the adhesion promoter has a free shape in cross section perpendicular to the lateral direction.
  • the adhesion promoter completely encloses the side surfaces of the conversion element.
  • the adhesion promoter does this
  • the adhesion promoter is preferably in direct contact with the top surface of the first encapsulation.
  • the adhesion promoter forms between the semiconductor chip and the conversion element
  • the adhesion promoter forms, for example, an outer surface that has a convex or concave shape in cross section. This is usually the case if the adhesion promoter only poorly wets the top surface of the first casting.
  • the adhesion promoter is designed as a thin layer.
  • the adhesion promoter covers a large part of the top surface of the first encapsulation. Furthermore, it is possible for the top surface of the first encapsulation to be completely covered by the thin layer of the adhesion promoter.
  • the adhesion promoter usually forms a thin layer on the top surface of the first
  • the thin layer preferably has a thickness of at most 5 micrometers.
  • the thin layer particularly preferably has a thickness of at most 1 micrometer.
  • the thickness of the thin layer preferably tapers from
  • a cross section of the thin layer perpendicular to the lateral direction is thus predetermined such that the light conduction of primary radiation and / or secondary radiation is advantageously suppressed.
  • the first encapsulation has first filler particles which are diffusely reflective for primary radiation emitted by the semiconductor and / or
  • the first filler particles preferably comprise first reflective filler particles.
  • the first encapsulation preferably has for those emitted by the radiation-emitting semiconductor chip
  • electromagnetic secondary radiation has a reflectivity of at least 90%.
  • second filler particles which is diffusely reflective for primary radiation and / or secondary radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the second filler particles preferably comprise second reflective filler particles.
  • the second encapsulation preferably has for those emitted by the radiation-emitting semiconductor chip
  • electromagnetic secondary radiation has a reflectivity of at least 60%.
  • the second encapsulation particularly preferably has a reflectivity of primary radiation and / or electromagnetic secondary radiation of at least 90%.
  • the second encapsulation has no second
  • the first filler particles and / or the second filler particles comprise TiCg particles.
  • the first filler particles and / or the second filler particles can be made from ZnCg or ZrCg, among others
  • the first filling particles and the second are preferred.
  • a mass fraction of the first filler particles is different from a mass fraction of the second filler particles.
  • the mass fraction of the first filling particles is preferably greater than the mass fraction of the second filling particles.
  • the mass fraction of the first filler particles is at least 25% by weight and at most 50% by weight and the mass fraction of the second filler particles is at least 0% by weight and at most 30% by weight. That is, the second potting
  • the second matrix material is preferably transparent for electromagnetic primary radiation or electromagnetic secondary radiation.
  • the second matrix material preferably has
  • electromagnetic primary radiation or electromagnetic secondary radiation has a transmissivity of at least 90%.
  • the second matrix material advantageously provides one
  • the first encapsulation has a higher reflectivity for primary radiation and / or
  • the first encapsulation preferably has that of the radiation-emitting one
  • Semiconductor chip emitted primary electromagnetic radiation and / or electromagnetic secondary radiation has a reflectivity of at least 90%.
  • the second encapsulation preferably has a reflectivity for
  • the reflectivity for primary radiation and / or secondary radiation from the first casting is preferably increased by at least 10% compared to the second casting.
  • the reflectivity for primary radiation and / or is particularly preferred
  • Secondary radiation from the first casting compared to the second casting increased by 30%. Furthermore, it is possible that the reflectivity for primary radiation and / or secondary radiation from the first casting is increased by at least 95% compared to the second casting.
  • Electromagnetic primary radiation and / or electromagnetic secondary radiation can advantageously be transmitted through the
  • this includes
  • Conversion element a ceramic material.
  • the conversion element is a ceramic one
  • Conversion element which preferably comprises a ceramic layer.
  • the conversion element comprises, for example, a third matrix material, into which phosphor particles are introduced.
  • the third matrix material can be, for example, a resin such as an epoxy, a silicone or a mixture of these materials.
  • a resin such as an epoxy, a silicone or a mixture of these materials.
  • one of the following materials is suitable for the phosphor particles: garnets doped with rare earths, alkaline earth metal sulfides doped with rare earths, thiogallates doped with rare earths, aluminates doped with rare earths, silicates doped with rare earths, orthosilicates doped with rare earths, with rare earths doped chlorosilicates, doped with rare earths
  • Oxynitrides rare earth-doped aluminum oxynitrides, rare earth-doped silicon nitrides, rare earth-doped sialons.
  • the phosphor particles comprise a first group of phosphor particles and a second group of phosphor particles.
  • the phosphor particle is preferably designed to convert the electromagnetic primary radiation into electromagnetic first secondary radiation.
  • the second group of phosphor particles is preferably designed to convert the electromagnetic primary radiation into electromagnetic second secondary radiation, which is preferably different from the first secondary radiation.
  • the first secondary radiation is, for example, yellow to green light and the second secondary radiation is, for example, red light. This mixes during operation of the radiation-emitting component
  • the phosphor particles only comprise the first group of phosphor particles.
  • Primary radiation and the first secondary radiation prefer cold-white mixed light.
  • the ceramic layer particularly preferably comprises a first ceramic layer and a second ceramic layer.
  • the first ceramic layer preferably comprises a first
  • the Phosphor and the second ceramic layer preferably a second phosphor.
  • the first and the second phosphor include, for example, one of those listed above
  • the first ceramic layer and the second ceramic layer are preferably designed to in each case primary radiation
  • the ceramic conversion element comprises
  • the entire ceramic is particularly preferred
  • the ceramic conversion element made entirely of ceramic materials. Furthermore, the ceramic conversion element is preferably a monolithic conversion element, that is to say the first ceramic layer and the second ceramic
  • Layer of the conversion element are preferably cohesively and mechanically stable with no joining layer.
  • the adhesion promoter is an adhesive
  • a method for producing an optoelectronic component is also specified, with which an optoelectronic component described here can be produced. All features and embodiments disclosed in connection with the optoelectronic component can therefore also be used in connection with the method and vice versa.
  • a radiation-emitting semiconductor chip which emits electromagnetic primary radiation during operation
  • a first encapsulation is applied, which covers at least one side surface of the semiconductor chip.
  • a material of the first encapsulation is preferably in one when applied
  • the material of the first encapsulation has an initially liquid resin, such as an epoxy or a silicone, into which the first reflective filler particles are introduced.
  • an initially liquid resin such as an epoxy or a silicone
  • a conversion element which converts primary radiation into electromagnetic secondary radiation.
  • a material of the adhesion promoter is applied to the
  • the material of the adhesion promoter is preferably included in the
  • the material of the adhesion promoter is applied, for example, in the form of a drop onto the radiation exit surface of the semiconductor chip
  • the conversion element is applied to the material of the adhesion promoter, the material of the adhesion promoter being partially displaced by the conversion element and being arranged on a cover surface of the first encapsulation.
  • Conversion element is, for example, immersed centrally in the material of the adhesion promoter with a bottom surface and is preferably pressed with a pressure against the radiation-emitting semiconductor chip.
  • the pressure is preferably kept constant.
  • the material of the adhesion promoter is determined by the pressure from the radiation exit surface of the
  • Adhesion promoter applied that when applying the
  • Conversion element flows on the top surface of the first encapsulation.
  • the material of the adhesion promoter is applied in a flowable form and subsequently cured to form the adhesion promoter.
  • the material of the adhesion promoter can be a UV-curing material.
  • the advantage of using UV hardening materials compared to a thermosetting material is that there is no reduction in the viscosity of the material of the adhesion promoter due to the effects of temperature when the material of the
  • UV-curing materials generally polymerize in whole or in part at room temperature or slightly elevated temperatures.
  • the material of the adhesion promoter partially wets the top surface of the first encapsulation.
  • the material of the adhesion promoter is preferred in the area around the
  • the material of the coupling agent preferably has a cohesive force that is greater than an adhesive force of the material of the coupling agent relative to the top surface of the first encapsulation.
  • the material of the adhesion promoter completely wets the top surface of the first encapsulation.
  • the material of the adhesion promoter preferably has a cohesive force that is less than an adhesive force of the material of the adhesion promoter relative to the top surface of the first encapsulation.
  • material of the adhesion promoter is preferably completely over the top surface of the first encapsulation
  • Cover surface of the first potting is partially or completely covered by the material of the adhesion promoter, can preferably be specified by a surface quality of the first potting. So that the displaced material of the adhesion promoter can spread over the entire top surface of the first potting, the top surface of the first potting is preferably subjected to a plasma treatment.
  • the top surface of the first potting is preferably subjected to a plasma treatment.
  • Potting thus has surface properties that comparatively increase the wettability with the adhesion promoter.
  • the top surface of the first encapsulation is not treated by means of a plasma treatment after application and curing, the top surface of the first encapsulation generally has surface properties which comparatively reduce the wettability with the adhesion promoter.
  • Adhesion promoter only in the area around the
  • Conversion element displaced onto the top surface of the first encapsulation and onto the side surface of the conversion element.
  • the surface quality of the first potting with regard to a roughness and / or a viscosity of the material of the bonding agent can determine whether the top surface of the first potting is partially or completely covered by the material of the bonding agent.
  • the top surface of the first encapsulation is comparatively smooth and the viscosity of the material of the adhesion promoter is comparatively low, this can happen
  • the material of the bonding agent is only in the area around the
  • Relation of the volume of the material of the adhesion promoter to the volume of the conversion element, a course of an outer surface of the material of the adhesion promoter or a shape of an outer surface of the adhesion promoter can be specified.
  • optoelectronic component is in particular the optoelectronic component described here. That is, all in connection with what is described here
  • Lighting device designed as a headlight.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Figures 2 and 3 are schematic sectional views of
  • FIGS. 4 and 5 are schematic sectional views of an optoelectronic component according to one
  • the optoelectronic component 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises a radiation-emitting one
  • Semiconductor chip 2 which is surrounded by a first potting 8.
  • the semiconductor chip 2 is designed to operate
  • a top surface of the semiconductor chip 4 here comprises the radiation exit surface 3.
  • the semiconductor chip 2 is a surface emitter in which the emitted primary radiation P is largely, for example at least 80%, one
  • the first encapsulation 8 embeds the semiconductor chip and the top surface of the semiconductor chip 4 is free of the first encapsulation 8.
  • the first encapsulation 8 is in direct contact with the side surface of the semiconductor chip 5. Furthermore, there are 8 first reflective filler particles in the first encapsulation
  • the first encapsulation 8 has a thickness that is equal to a thickness of the radiation-emitting semiconductor chip 2.
  • the first potting 8 closes flush with the top surface of the
  • the thickness of the first encapsulation 8 decreases away from the semiconductor chip 2.
  • a conversion element, the electromagnetic one, is arranged on the radiation-emitting semiconductor chip 2
  • the electromagnetic secondary radiation comprises longer wavelengths than the electromagnetic one
  • the conversion element 6 is attached to the radiation exit surface 3 of the semiconductor chip 2 by means of an adhesion promoter 10.
  • the adhesion promoter 10 is between the
  • Adhesion promoter 10 the conversion element 6 in one
  • the adhesion promoter 10 preferably forms a thin layer between the semiconductor chip 2 and the conversion element 6 and mediates a mechanically stable connection.
  • radiation-emitting semiconductor chip 2 in the present case has a thickness of at most 5 micrometers.
  • the adhesion promoter 10 is also on a top surface of the first encapsulation 9 in a region around the conversion element 6 and on at least one side surface of the
  • Conversion element 7 is preferably covered in the vertical direction only up to a height by the adhesion promoter 10.
  • the adhesion promoter 10 stands with the
  • An outer surface of the adhesion promoter 11 facing away from the conversion element 6 and the first potting 8 has in
  • Cross section perpendicular to the lateral direction in the present case has a convex shape.
  • a second casting 12 is arranged on the first casting 8.
  • the second casting 12 covers at least one side surface of the conversion element 7.
  • the second casting 12 embeds the conversion element 6 in such a way that a top surface of the conversion element is completely free of the second casting 12 in the present case.
  • second reflecting filler particles which are designed to reflect primary radiation and / or secondary radiation, are introduced into the first potting 12. A mass fraction of the first filling particles is in the
  • Embodiment of Figure 1 different to a mass fraction of the second filler.
  • the mass fraction of the first filling particles is larger than the mass fraction of the second filling particles.
  • the mass fraction of the first filling particles is at least 25% by weight and at most 50% by weight and the mass fraction of the second filling particles is at least 0% by weight and at most 30% by weight.
  • Primary radiation P which is coupled into the coupling agent 10 and does not directly enter the conversion element 6, is reflected on the outer surface of the coupling agent 11 by means of the second encapsulation 12 and directed in the direction of the conversion element 6.
  • the conversion element 6 and the radiation-emitting semiconductor chip 2 are separated
  • Semiconductor chips 2 applied in the form of a drop. When applied, the material of the adhesion promoter 14 is in a flowable form.
  • the conversion element 6 is centered in the material of the Adhesion promoter 14 dipped and preferably with a
  • the adhesion promoter 10 is partially by the
  • Conversion element 6 displaces and is stored in the area around the conversion element 10 on the top surface of the first
  • the top surface of the first encapsulation 9 after the application is not by means of a plasma treatment
  • the top surface of the first encapsulation 9 therefore generally has a comparatively low wettability for the adhesion promoter 10.
  • the liquid material of the adhesion promoter 14 is only in the area around the
  • the material of the adhesion promoter 14 to the adhesion promoter 10 is cured, for example by means of UV radiation.
  • the optoelectronic component 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 4 has no second potting 12. Furthermore, the adhesion promoter 10 is designed as a thin layer 16. In this case, since the top surface of the first potting is readily wettable for the bonding agent, the top surface of the first potting 9 completely covered by the adhesion promoter 10 in the form of a thin layer 16.
  • the thin layer 16 has a thickness of at most 5
  • the thickness of the thin layer 16 tapers away from the conversion element 6.
  • a cross section of the thin layer 16 perpendicular to the lateral direction is so small that the light conduction from
  • Primary radiation and secondary radiation is advantageously suppressed.
  • the optoelectronic component 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 5 likewise has no second encapsulation. Furthermore, the top surface of the semiconductor chip 4 has an electrical contact 17.
  • the electrical contact 17 can be electrically contacted by means of a bonding wire 18. In this case it is a
  • Semiconductor chips 4 are not part of the radiation exit area 3.
  • the first potting 8 is arranged between the adhesion promoter 10 and the electrical contact 17. Direct light conduction of primary radiation and / or secondary radiation through the adhesion promoter 10 to the electrical contact 17 is thus advantageously suppressed. Primary radiation and / or secondary radiation are thus not absorbed by the electrical contact 17, but are reflected by the first potting 8.
  • the first potting 8 covers the electrical one
  • the first potting 8 projects above the top surface of the semiconductor chip 4 in the vertical direction in the area of the electrical contact 4. Furthermore, the first potting 8 partially covers the bonding wire 18.

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (1) angegeben, mit: - einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (2), der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung (P) von einer Strahlungsaustrittsfläche (3) aussendet, - einem Konversionselement (6), das Primärstrahlung (P) in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert, - einem ersten Verguss (8), der zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips (5) bedeckt, und - einem Haftvermittler (10), mit dem das Konversionselement (6) auf der Strahlungsaustrittsfläche (3) des Halbleiterchips (2) befestigt ist, wobei - der Haftvermittler (10) auf einer Deckfläche des ersten Vergusses (9) angeordnet ist. Des Weiteren werden ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils und eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL, DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN
UND BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils und eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das eine erhöhte Effizienz aufweist.
Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauteils und eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen optoelektronischen Bauteil angegeben werden .
Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein
Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 13 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 17 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des optoelektronischen
Bauteils, des Verfahrens zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils und der Beleuchtungsvorrichtung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische
Primärstrahlung von einer Strahlungsaustrittsfläche
aussendet. Bevorzugt bildet eine Deckfläche des Halbleiterchips die Strahlungsaustrittsfläche. Alternativ ist es möglich, dass ein Randbereich der Deckfläche des
Halbleiterchips nicht Teil der Strahlungsaustrittsfläche ist. Die vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgesendete elektromagnetische Primärstrahlung kann beispielsweise nahultraviolette Strahlung, sichtbares Licht und/oder
nahinfrarote Strahlung sein. Bevorzugt ist die ausgesendete elektromagnetische Primärstrahlung blaues Licht.
Das optoelektronische Bauteil weist bevorzugt eine
Haupterstreckungsebene auf. Eine vertikale Richtung erstreckt sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene und eine laterale Richtung erstreckt sich parallel zur Haupterstreckungsebene.
Bevorzugt ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip ein Oberflächenemitter, bei dem die ausgesendete Primärstrahlung zum Großteil, zum Beispiel mindestens 80 % einer
Strahlungsleistung, über die Strahlungsaustrittsfläche austritt, die von der Deckfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst ist.
Bei dem Oberflächenemitter kann es sich beispielsweise um einen Dünnfilmchip handeln. Dünnfilmchips weisen in der Regel eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtfolge mit einer aktiven Zone auf, die im Betrieb die Primärstrahlung erzeugt. Die Halbleiterschichtenfolge ist bevorzugt auf ein anderes Trägerelement aufgebracht als das Wachstumssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge. Besonders bevorzugt ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Trägerelement eine
Spiegelschicht angeordnet, die Primärstrahlung der aktiven Zone zur Strahlungsaustrittsfläche lenkt. Dünnfilmchips senden die elektromagnetische Primärstrahlung, die im Betrieb in der aktiven Zone erzeugt wird, in der Regel nicht über Seitenflächen des Trägerelements aus, sondern haben eine im Wesentlichen Lambert 'sehe Abstrahlcharakteristik.
Beispielsweise weist der Dünnfilmchip einen elektrischen Kontakt an der Deckfläche des Halbleiterchips auf. Der elektrische Kontakt kann mittels eines Bonddrahts elektrisch kontaktiert werden.
Alternativ ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip ein volumenemittierender Halbleiterchip, der die ausgesendete Primärstrahlung nicht nur über zumindest Teile der Deckfläche aussendet, sondern auch über zumindest eine Seitenfläche. Zum Beispiel treten bei einem volumenemittierenden Halbleiterchip wenigstens 30 % Strahlenleistung der ausgesendeten
Primärstrahlung durch die zumindest eine Seitenfläche aus.
Der volumenemittierende Halbleiterchip weist bevorzugt ein Substrat auf, auf dessen erster Hauptfläche eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone in der Regel epitaktisch gewachsen ist. Im Betrieb erzeugt die aktive Zone elektromagnetische Primärstrahlung. Das Substrat kann
beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Saphir,
Siliziumcarbid, Glas.
Beispielsweise kann es sich bei dem volumenemittierenden Halbleiterchip um einen Flip-Chip handeln. In diesem Fall sind an einer der Deckfläche des Halbleiterchips
gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche des Substrats des Flip-Chips in der Regel zwei elektrische Kontakte angeordnet, die zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen sind. Die zwei elektrischen Kontakte sind in lateraler Richtung bevorzugt beabstandet zueinander
angeordnet . Die elektrischen Kontakte weisen bevorzugt ein Metall auf oder bestehen daraus. Das Metall umfasst bevorzugt eines der folgenden Materialien: Kupfer, Gold, Platin, Titan.
Alternativ kann ein elektrischer Kontakt des
volumenemittierenden Halbleiterchips auf der Deckfläche des Halbleiterchips angeordnet sein. In diesem Fall kann der elektrische Kontakt beispielsweise mittels eines Bonddrahts elektrisch kontaktiert werden.
Bei der Halbleiterschichtfolge handelt es sich beispielsweise um eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtfolge, die einen Halbleiterkörper bildet. Der Halbleiterkörper kann auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basieren oder aus einem solchen bestehen. Bei dem III/V-
Verbindungshalbleitermaterial kann es sich um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial handeln. Nitrid- Verbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yN mit 0 d c <
1, 0 d y < 1 und x+y < 1. Insbesondere sind epitaktisch gewachsene Halbleiterkörper mit aktiven Zonen, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren, in der Regel dazu geeignet, Licht aus dem ultravioletten bis blauen
Spektralbereich als elektromagnetische Primärstrahlung zu erzeugen. Außerdem können Halbleiterkörper, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren, auf einem Substrat, das Saphir oder Siliziumcarbid aufweist,
epitaktisch gewachsen werden. Diese Materialien sind in der Regel durchlässig für blaue oder ultraviolette
Primärstrahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird. Weiterhin ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip bevorzugt oberflächenmontierbar. Bevorzugt umfasst das optoelektronische Bauteil einen Träger, auf dem der
strahlungsemittierende Halbleiterchip angeordnet ist. Der Träger ist beispielsweise aus einem metallischen und/oder keramischen Material gebildet oder besteht daraus. Der Träger ist oder umfasst beispielsweise eine Leiterplatte (englisch: Circuit board) oder einen Leiterrahmen (englisch: lead frame) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil ein Konversionselement, das
Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Bevorzugt wandelt das Konversionselement
elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung eines anderen Wellenlängenbereichs um.
Besonders bevorzugt umfasst die Sekundärstrahlung größere Wellenlängen als die Primärstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil einen ersten Verguss, der zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips bedeckt. Der erste Verguss bettet bevorzugt den Halbleiterchip ein. Die
Deckfläche des Halbleiterchips ist bevorzugt frei von dem ersten Verguss. Der erste Verguss steht bevorzugt mit der Seitenfläche des Halbleiterchips in direktem Kontakt. Der erste Verguss kann eine Dicke aufweisen, die gleich einer Dicke des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist. In diesem Fall schließt der erste Verguss bevorzugt bündig mit der Deckfläche des Halbleiterchips ab. Alternativ ist es möglich, dass die Dicke des ersten Vergusses größer oder kleiner als die Dicke des Halbleiterchips ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Dicke des ersten Vergusses nicht konstant ausgebildet ist. Beispielsweise kann sich die Dicke des ersten Vergusses vom Halbleiterchip weg verringern.
Beispielsweise weist der erste Verguss ein erstes
Matrixmaterial auf. Bei dem ersten Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Harz wie etwa um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien handeln. Bevorzugt sind in den ersten Verguss erste reflektierende Füllpartikel eingebracht.
Weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip
beispielsweise einen elektrischen Kontakt an der Deckfläche des Halbleiterchips auf, der mittels eines Bonddrahts
elektrisch kontaktiert ist, so bedeckt der erste Verguss bevorzugt auch den elektrischen Kontakt. In diesem Fall überragt der erste Verguss die Deckfläche des Halbleiterchips in vertikaler Richtung im Bereich des elektrischen Kontakts an der Deckfläche des Halbleiterchips. Weiterhin ist es möglich, dass der Bonddraht teilweise vom ersten Verguss bedeckt ist.
Alternativ ist es möglich, dass der erste Verguss lediglich den elektrischen Kontakt oder eine andere absorbierende
Fläche, die in einem Randbereich der Deckfläche des
Halbleiterchips angeordnet ist, bedeckt. In diesem Fall ist lediglich der Randbereich der Deckfläche des Halbleiterchips von dem ersten Verguss bedeckt.
In diesem Fall kann die angrenzende Seitenfläche des
Halbleiterchips in einem den Randbereich angrenzenden Bereich frei vom ersten Verguss sein. Weiterhin kann der erste
Verguss in dem Randbereich die Seitenfläche des
Konversionselements bedecken. Weiterhin ist es möglich, dass der erste Verguss in dem Randbereich die Seitenfläche des Konversionselements vollständig bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil einen Haftvermittler, mit dem das Konversionselement auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips befestigt ist. Der Haftvermittler ist bevorzugt zwischen dem Konversionselement und dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeordnet. Der
Haftvermittler vermittelt eine Verbindung zwischen dem
Konversionselement und dem strahlungsemittierenden
Halbleiterchip. Diese Verbindung befestigt das
Konversionselement bevorzugt mechanisch stabil auf dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Außerdem ist die Verbindung bevorzugt thermisch leitend.
Der Haftvermittler umfasst bevorzugt ein
strahlungsdurchlässiges Material oder besteht daraus.
Besonders bevorzugt ist das Material des Haftvermittlers dazu ausgebildet, elektromagnetische Primärstrahlung und/oder elektromagnetische Sekundärstrahlung zu transmittieren .
Besonders bevorzugt transmittiert der Haftvermittler
mindestens 90 % der elektromagnetischen Primärstrahlung und/oder elektromagnetischen Sekundärstrahlung.
Bevorzugt umfasst der Haftvermittler ein Harz, wie etwa ein Epoxid oder ein Silikon.
Der Haftvermittler weist bevorzugt für elektromagnetische Primärstrahlung oder elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Transmissivität von wenigstens 90 % auf . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Haftvermittler auf einer Deckfläche des ersten Vergusses angeordnet. Der Haftvermittler steht bevorzugt mit dem ersten Verguss in direktem Kontakt. Schließt der erste Verguss bündig mit der Deckfläche des Halbleiterchips ab, so ist die Seitenfläche des Halbleiterchips bevorzugt frei vom Haftvermittler. Ist die Dicke des ersten Vergusses größer als die Dicke des Halbleiterchips, ist die Seitenfläche des Halbleiterchips ebenfalls bevorzugt frei vom Haftvermittler. Ist die Dicke des ersten Vergusses kleiner als die Dicke des
Halbleiterchips, so ist die Seitenfläche des Halbleiterchips bevorzugt zum größten Teil vom ersten Verguss bedeckt. Das heißt, der auf der Deckfläche des ersten Vergusses
angeordnete Haftvermittler bedeckt bevorzugt nur einen kleinen Teil der Seitenfläche des Halbleiterchips. Der
Haftvermittler bedeckt in diesem Fall die Seitenfläche des Halbleiterchips bevorzugt höchstens zu 10 %.
Ist der elektrische Kontakt an der Deckfläche des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit dem ersten
Verguss bedeckt, so bedeckt der Haftvermittler den ersten Verguss im Bereich des elektrischen Kontakts bevorzugt teilweise. In diesem Fall ist der erste Verguss bevorzugt zwischen dem elektrischen Kontakt und dem Haftvermittler angeordnet .
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche aussendet, ein Konversionselement, das Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert, einen ersten Verguss, der zumindest eine
Seitenfläche des Halbleiterchips bedeckt, und einen Haftvermittler, mit dem das Konversionselement auf der
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips befestigt ist, wobei der Haftvermittler auf einer Deckfläche des ersten Vergusses angeordnet ist.
Eine Idee des hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils ist unter anderem, den Halbleiterchip mit dem ersten Verguss zu umgeben, sodass die Seitenfläche des Halbleiterchips mit dem ersten Verguss zu großen Teilen bedeckt ist. Der
Haftvermittler, der das Konversionselement auf dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip befestigt, ist in der Regel ein guter Lichtleiter für die ausgesandte
Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung. Durch Verwendung des ersten Vergusses gelangt überschüssiges Material des Haftvermittlers bevorzugt nicht auf die Seitenflächen des Halbleiterchips .
Vorteilhafterweise ist damit eine Lichtleitung des
Haftvermittlers von ausgesandter Primärstrahlung und
Sekundärstrahlung über die Seitenflächen des Halbleiterchips beispielsweise hin zu dem Träger vorteilhafterweise
unterdrückt. Damit sind die Lichtauskopplung und die
Effizienz des optoelektronischen Bauteils mit Vorteil
verbessert .
Weist der Halbleiterchip einen elektrischen Kontakt auf der Deckfläche auf, so ist vorteilhafterweise zwischen dem
Haftvermittler und dem elektrischen Kontakt der erste Verguss angeordnet. Damit ist eine direkte Lichtleitung von
Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung durch den
Haftvermittler zu dem elektrischen Kontakt vorteilhafterweise unterdrückt. Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung werden damit nicht vom elektrischen Kontakt absorbiert, sondern vom ersten Verguss reflektiert. Damit ist weiterhin eine erhöhte Lichtauskopplung und Effizienz erzielbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf dem ersten Verguss ein zweiter Verguss angeordnet. Der zweite Verguss umfasst beispielsweise ein zweites Matrixmaterial, in das zweite reflektierende Füllpartikel eingebracht sind. Bei dem zweiten Matrixmaterial kann es sich um ein Harz, wie etwa um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln.
Bevorzugt sind das erste Matrixmaterial und das zweite
Matrixmaterial mit denselben Materialien gebildet. Weiterhin umfassen die ersten reflektierenden Füllpartikel und die zweiten reflektierenden Füllpartikel bevorzugt dasselbe
Material .
Weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip
beispielsweise einen elektrischen Kontakt an der Deckfläche des Halbleiterchips auf, der mittels eines Bonddrahts elektrisch kontaktiert ist, kann der zweite Verguss den nicht vom ersten Verguss bedeckten Teil des Bonddrahts bedecken.
Der Bonddraht ist dann vollständig vom ersten Verguss und vom zweiten Verguss bedeckt. Damit ist der Bonddraht für einen äußeren Betrachter mit Vorteil nicht mehr erkennbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der zweite Verguss zumindest eine Seitenfläche des Konversionselements. Der zweite Verguss bettet bevorzugt das Konversionselement in lateraler Richtung ein. Die Deckfläche des
Konversionselements ist bevorzugt frei von dem zweiten
Verguss. Der zweite Verguss steht bevorzugt mit der
Seitenfläche des Konversionselements in direktem Kontakt. Vorteilhafterweise wird mittels des zweiten Vergusses die elektromagnetische Primärstrahlung und/oder
Sekundärstrahlung, die beispielsweise aus den Seitenflächen des Konversionselements austritt, wieder reflektiert und tritt nochmals in das Konversionselement ein. Dort kann die verbleibende Primärstrahlung nochmals konvertiert werden. Ferner wird die Primärstrahlung und/oder die
Sekundärstrahlung bevorzugt mittels des zweiten Vergusses in Richtung Deckfläche des Konversionselements gelenkt. Dies erhöht vorteilhafterweise die Lichtauskopplung des
optoelektronischen Bauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der erste Verguss die zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips vollständig. In diesem Fall ist die Dicke des ersten
Vergusses im Bereich der Seitenfläche des Halbleiterchips gleich oder größer der Dicke des Halbleiterchips. Gemäß dieser Anordnung ist die Seitenfläche des Halbleiterchips bevorzugt frei von dem Haftvermittler.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der
Haftvermittler die Deckfläche des ersten Vergusses und die Seitenfläche des Konversionselements stellenweise. Die
Seitenfläche des Konversionselements ist bevorzugt in vertikaler Richtung bis zu einer Höhe durch den
Haftvermittler bedeckt. Die Höhe bis zu der der
Haftvermittler die Seitenfläche des Konversionselements bedeckt, ist bevorzugt kleiner als eine Höhe des
Konversionselements. Die Höhe des Konversionselements ist dabei die maximale Ausdehnung des Konversionselements in vertikaler Richtung. Die Seitenfläche des Konversionselements ist bevorzugt höchstens zu 80 % mit dem Haftvermittler bedeckt. Besonders bevorzugt ist die Seitenfläche des Konversionselements höchstens zu 50 % und insbesondere bevorzugt höchstens zu 10 % mit dem Haftvermittler bedeckt.
Die Deckfläche des ersten Vergusses ist bevorzugt in einem Bereich um das Konversionselement mit dem Haftvermittler bedeckt. Ist eine Relation von einem Flächeninhalt der
Deckfläche des ersten Vergusses zu einem Flächeninhalt der Deckfläche des Halbleiterchips vergleichsweise groß, so ist ein Großteil der Deckfläche des ersten Vergusses bevorzugt frei von dem Haftvermittler. Der Haftvermittler bedeckt in diesem Fall die Deckfläche des ersten Vergusses bevorzugt höchstens zu 5 % .
Der Haftvermittler steht bevorzugt in direktem Kontakt mit der Seitenfläche des Konversionselements und der Deckfläche des ersten Vergusses. Durch den direkten Kontakt des
Haftvermittlers zu den Seitenflächen des Konversionselements und der Deckfläche des ersten Vergusses wird die Haftung zwischen dem Konversionselement und dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip verbessert. Der
Verbund vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip und
Konversionselement ist damit besonders mechanisch stabil.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Außenfläche des Haftvermittlers im Querschnitt eine konvexe, konkave oder dreieckige Form auf. Die Außenfläche des Haftvermittlers ist die dem Konversionselement und dem ersten Verguss abgewandte Außenfläche des Haftvermittlers. Alternativ kann die
Außenfläche des Haftvermittlers im Querschnitt senkrecht zu der lateralen Richtung eine freie Form aufweisen. Beispielsweise umschließt der Haftvermittler die Seitenflächen des Konversionselements vollständig.
Beispielsweise umläuft der Haftvermittler das
Konversionselement in einer geschlossenen Form,
beispielsweise ringförmig oder rahmenförmig. Hierbei steht der Haftvermittler bevorzugt mit der Deckfläche des ersten Vergusses in direktem Kontakt. Zwischen dem Halbleiterchip und dem Konversionselement bildet der Haftvermittler
bevorzugt eine dünne Schicht aus. An den Seitenflächen des Konversionselements bildet der Haftvermittler beispielsweise eine Außenfläche aus, die im Querschnitt eine konvexe oder konkave Form hat. Dies ist in der Regel der Fall, wenn der Haftvermittler die Deckfläche des ersten Vergusses nur schlecht benetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Haftvermittler als dünne Schicht ausgebildet. In diesem Fall bedeckt der Haftvermittler einen großen Teil der Deckfläche des ersten Vergusses. Weiterhin ist es möglich, dass die Deckfläche des ersten Vergusses vollständig von der dünnen Schicht des Haftvermittlers bedeckt ist. Der Haftvermittler bildet in der Regel eine dünne Schicht auf der Deckfläche des ersten
Vergusses aus, wenn der Haftvermittler die Deckfläche des ersten Vergusses gut benetzt.
Die dünne Schicht weist bevorzugt eine Dicke von höchstens 5 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weist die dünne Schicht eine Dicke von höchstens 1 Mikrometer auf. Weiterhin verjüngt sich die Dicke der dünnen Schicht bevorzugt vom
Konversionselement weg. Ein Querschnitt der dünnen Schicht senkrecht zu der lateralen Richtung ist damit so vorgegeben, dass die Lichtleitung von Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung vorteilhafterweise unterdrückt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Verguss erste Füllpartikel auf, die diffus reflektierend für vom Halbleiter ausgesendete Primärstrahlung und/oder
Sekundärstrahlung ausgebildet sind. Die ersten Füllpartikel umfassen bevorzugt erste reflektierende Füllpartikel.
Weiterhin weist der erste Verguss bevorzugt für die vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgesandte
elektromagnetische Primärstrahlung und/oder
elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Reflektivität von wenigstens 90 % auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Verguss zweite Füllpartikel auf, die diffus reflektierend für vom Halbleiterchip ausgesendete Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung ausgebildet ist. Die zweiten Füllpartikel umfassen bevorzugt zweite reflektierende Füllpartikel.
Weiterhin weist der zweite Verguss bevorzugt für die vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgesandte
elektromagnetische Primärstrahlung und/oder
elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Reflektivität von wenigstens 60 % auf. Besonders bevorzugt weist der zweite Verguss eine Reflektivität von Primärstrahlung und/oder elektromagnetische Sekundärstrahlung von wenigstens 90 % auf.
Alternativ weist der zweite Verguss keine zweiten
Füllpartikel auf und ist für die vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgesandte elektromagnetische Primärstrahlung und/oder elektromagnetische Sekundärstrahlung transparent. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die ersten Füllpartikel und/oder die zweiten Füllpartikel TiCg Partikel. Alternativ können die ersten Füllpartikel und/oder die zweiten Füllpartikel unter anderem aus ZnCg oder ZrCg
gebildet sein oder eines dieser Materialien umfassen.
Bevorzugt sind die ersten Füllpartikel und die zweiten
Füllpartikel durch das gleiche Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Massenanteil der ersten Füllpartikel unterschiedlich zu einem Massenanteil der zweiten Füllpartikel. Bevorzugt ist der Massenanteil der ersten Füllpartikel größer als der Massenanteil der zweiten Füllpartikel. Beispielsweise ist der Massenanteil der ersten Füllpartikel mindestens 25 Gew% und höchstens 50 Gew% und der Massenanteil der zweiten Füllpartikel mindestens 0 Gew% und höchstens 30 Gew% . Das heißt, dass der zweite Verguss
beispielsweise keine zweiten Füllpartikel enthalten kann. In diesem Fall ist der zweite Verguss lediglich durch das zweite Matrixmaterial gebildet. Das zweite Matrixmaterial ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Primärstrahlung oder elektromagnetische Sekundärstrahlung ausgebildet.
Bevorzugt weist das zweite Matrixmaterial für
elektromagnetische Primärstrahlung oder elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Transmissivität von wenigstens 90 % auf. Das zweite Matrixmaterial stellt mit Vorteil einen
Schutz für den ersten Verguss und das Konversionselement dar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Verguss eine höhere Reflektivität für Primärstrahlung und/oder
Sekundärstrahlung auf als der zweite Verguss. Bevorzugt weist der erste Verguss für die vom strahlungsemittierenden
Halbleiterchip ausgesandte elektromagnetische Primärstrahlung und/oder elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Reflektivität von wenigstens 90 % auf. Der zweite Verguss weist in diesem Fall bevorzugt eine Reflektivität für
Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung von wenigstens 60 % auf .
Bevorzugt ist die Reflektivität für Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung vom ersten Verguss im Vergleich zum zweiten Verguss mindestens um 10 % erhöht. Besonders bevorzugt ist die Reflektivität für Primärstrahlung und/oder
Sekundärstrahlung vom ersten Verguss im Vergleich zum zweiten Verguss um 30 % erhöht. Weiterhin ist es möglich, dass die Reflektivität für Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung vom ersten Verguss im Vergleich zum zweiten Verguss um mindestens 95 % erhöht ist.
Vorteilhafterweise kann elektromagnetische Primärstrahlung und/oder elektromagnetische Sekundärstrahlung durch den
Unterschied der Reflektivitäten des ersten Vergusses und des zweiten Vergusses in Richtung Deckfläche des
Konversionselements gelenkt werden.
Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel umfasst das
Konversionselement ein keramisches Material. In diesem Fall ist das Konversionselement ein keramisches
Konversionselement, das bevorzugt eine keramische Schicht umfasst .
Das Konversionselement umfasst beispielsweise ein drittes Matrixmaterial, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Bei dem dritten Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Harz wie etwa um ein Epoxid, um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien handeln. Bevorzugt verleihen die Leuchtstoffpartikel dabei dem Konversionselement die
wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften .
Für die Leuchtstoffpartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte
Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone.
Beispielsweise umfassen die Leuchtstoffpartikel eine erste Gruppe von Leuchtstoffpartikel und eine zweite Gruppe von Leuchtstoffpartikeln. Die erste Gruppe von
Leuchtstoffpartikel ist bevorzugt dazu ausgebildet, die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische erste Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die zweite Gruppe von Leuchtstoffpartikel ist bevorzugt dazu ausgebildet, die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische zweite Sekundärstrahlung zu konvertieren, die bevorzugt unterschiedlich zur ersten Sekundärstrahlung ist. Bei der ersten Sekundärstrahlung handelt es sich beispielsweise um gelbes bis grünes Licht und bei der zweiten Sekundärstrahlung handelt es sich beispielsweise um rotes Licht. Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauteils mischt sich die
Primärstrahlung, die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung bevorzugt zu warm-weißem Mischlicht. Alternativ umfassen die Leuchtstoffpartikel lediglich die erste Gruppe von Leuchtstoffpartikeln. Im Betrieb des
strahlungsemittierenden Bauteils mischt sich die
Primärstrahlung und die erste Sekundärstrahlung bevorzugt zu kalt-weißem Mischlicht.
Besonders bevorzugt umfasst die keramische Schicht eine erste keramische Schicht und eine zweite keramische Schicht. Die erste keramische Schicht umfasst bevorzugt einen ersten
Leuchtstoff und die zweite keramische Schicht bevorzugt einen zweiten Leuchtstoff. Der erste und der zweite Leuchtstoff umfassen beispielsweise eines der oben aufgeführten
Materialien der Leuchtstoffpartikel. Die erste keramische Schicht und die zweite keramische Schicht sind bevorzugt dazu ausgebildet, Primärstrahlung jeweils in erste
Sekundärstrahlung und zweite Sekundärstrahlung zu
konvertieren .
Alternativ umfasst das keramische Konversionselement
lediglich die erste keramische Schicht und ist dazu
ausgebildet, Primärstrahlung in erste Sekundärstrahlung zu konvertieren .
Besonders bevorzugt ist das gesamte keramische
Konversionselement vollständig aus keramischen Materialien gebildet. Weiterhin ist das keramische Konversionselement bevorzugt ein monolithisches Konversionselement, das heißt, die erste keramische Schicht und die zweite keramische
Schicht des Konversionselements sind bevorzugt Stoffschlüssig und mechanisch stabil ohne Fügeschicht miteinander verbunden. Vorteilhafterweise ist so eine vereinfachte Handhabung beispielsweise gegenüber der Verwendung einzelner Konversionselemente mit jeweils unterschiedlichen Leuchtstoffen erzielt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Haftvermittler ein Klebstoff.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben, mit dem ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil hergestellt werden kann. Sämtliche in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip bereitgestellt, der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung von einer
Strahlungsaustrittsfläche aussendet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein erster Verguss aufgebracht, der zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips bedeckt. Bevorzugt liegt ein Material des ersten Vergusses beim Aufbringen bevorzugt in einer
fließfähigen Form vor. Beispielsweise weist das Material des ersten Vergusses ein zunächst flüssiges Harz, wie etwa ein Epoxid oder ein Silikon, auf, in die erste reflektierende Füllpartikel eingebracht sind. In diesem Fall wird das
Material des ersten Vergusses in der Regel nach dem
Aufbringen zu dem ersten Verguss ausgehärtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Konversionselement bereitgestellt, das Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Material des Haftvermittlers auf die
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht. Bevorzugt liegt das Material des Haftvermittlers beim
Aufbringen in einer fließfähigen Form vor. Das Material des Haftvermittlers wird beispielsweise in Form eines Tropfens auf die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips
aufgebracht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Konversionselement auf das Material des Haftvermittlers aufgebracht, wobei das Material des Haftvermittlers teilweise durch das Konversionselement verdrängt wird und auf einer Deckfläche des ersten Vergusses angeordnet wird. Das
Konversionselement wird beispielsweise mit einer Bodenfläche zentral in das Material des Haftvermittlers getaucht und bevorzugt mit einem Druck gegen den strahlungsemittierenden Halbleiterchip gepresst. Der Druck wird hierbei bevorzugt konstant gehalten. Das Material des Haftvermittlers wird durch den Druck von der Strahlungsaustrittsfläche des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips teilweise verdrängt. Mit anderen Worten wird bevorzugt so viel Material des
Haftvermittlers aufgebracht, dass beim Aufbringen des
Konversionselements auf die Strahlungsaustrittsfläche das Material des Haftvermittlers vom Volumen des
Konversionselements auf die Deckfläche des ersten Vergusses fließt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Material des Haftvermittlers in fließfähiger Form aufgebracht und nachfolgend zum Haftvermittler ausgehärtet.
Beispielsweise kann das Material des Haftvermittlers ein UV- härtendes Material sein. Der Vorteil der Verwendung von UV- härtenden Materialien gegenüber einem thermisch härtenden Material besteht darin, dass es zu keiner Verringerung der Viskosität des Materials des Haftvermittlers aufgrund von Temperatureinwirkung beim Aushärten des Materials des
Haftvermittlers kommt. UV-härtende Materialien polymerisieren in der Regel bei Raumtemperatur oder geringfügig erhöhten Temperaturen ganz oder teilweise.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens benetzt das Material des Haftvermittlers die Deckfläche des ersten Vergusses stellenweise. Das Material des Haftvermittlers wird in diesem Fall bevorzugt in den Bereich um das
Konversionselement auf die Deckfläche des ersten Vergusses verdrängt. Das Material des Haftvermittlers weist in diesem Fall bevorzugt eine Kohäsionskraft auf, die größer als eine Adhäsionskraft des Materials des Haftvermittlers gegenüber der Deckfläche des ersten Vergusses ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens benetzt das Material des Haftvermittlers die Deckfläche des ersten Vergusses vollständig. Das Material des Haftvermittlers weist in diesem Fall bevorzugt eine Kohäsionskraft auf, die kleiner als eine Adhäsionskraft des Materials des Haftvermittlers gegenüber der Deckfläche des ersten Vergusses ist. Das
Material des Haftvermittlers wird in diesem Fall bevorzugt vollständig über die Deckfläche des ersten Vergusses
verteilt .
Die zwei oben beschriebenen Möglichkeiten, wonach die
Deckfläche des ersten Vergusses stellenweise oder vollständig vom Material des Haftvermittlers bedeckt ist, kann bevorzugt durch eine Oberflächenbeschaffenheit des ersten Vergusses vorgegeben werden. Damit sich das verdrängte Material des Haftvermittlers über der gesamten Deckfläche des ersten Vergusses ausbreiten kann, wird die Deckfläche des ersten Vergusses bevorzugt einer Plasmabehandlung unterzogen. Die Deckfläche des ersten
Vergusses weist damit Oberflächeneigenschaften auf, die die Benetzbarkeit mit dem Haftvermittler vergleichsweise erhöhen.
Wird die Deckfläche des ersten Vergusses nach dem Aufbringen und Aushärten nicht mittels einer Plasmabehandlung behandelt, so weist die Deckfläche des ersten Vergusses in der Regel Oberflächeneigenschaften auf, die die Benetzbarkeit mit dem Haftvermittler vergleichsweise erniedrigen. Durch die
Erniedrigung der Benetzbarkeit wird das Material des
Haftvermittlers lediglich in den Bereich um das
Konversionselement auf die Deckfläche des ersten Vergusses und auf die Seitenfläche des Konversionselements verdrängt.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Plasmabehandlung kann die Oberflächenbeschaffenheit des ersten Vergusses im Hinblick auf eine Rauigkeit und/oder einer Viskosität des Materials des Haftvermittlers vorgeben, ob die Deckfläche des ersten Vergusses stellenweise oder vollständig vom Material des Haftvermittlers bedeckt ist.
Ist die Deckfläche des ersten Vergusses beispielsweise vergleichsweise glatt und die Viskosität des Materials des Haftvermittlers vergleichsweise gering, kann sich das
verdrängte Material des Haftvermittlers über der gesamten Deckfläche des ersten Vergusses ausbreiten.
Ist die Deckfläche des ersten Vergusses beispielsweise vergleichsweise rau und die Viskosität des Materials des Haftvermittlers vergleichsweise hoch, wird das Material des Haftvermittlers lediglich in den Bereich um das
Konversionselement auf die Deckfläche des ersten Vergusses verdrängt. Weiterhin kann in diesem Fall mittels einer
Relation des Volumens des Materials des Haftvermittlers zum Volumen des Konversionselements ein Verlauf einer Außenfläche des Materials des Haftvermittlers beziehungsweise eine Form einer Außenfläche des Haftvermittlers vorgegeben werden.
Weiterhin wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem
optoelektronischen Bauteil angegeben. Bei dem
optoelektronischen Bauteil handelt es sich insbesondere um das hier beschriebene optoelektronische Bauteil. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem hier beschriebenen
optoelektronischen Bauteil offenbarten Merkmale und
Ausführungsformen sind auch in Verbindung mit der hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung offenbart und
umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Beleuchtungsvorrichtung als Scheinwerfer ausgebildet.
Nachfolgend werden das optoelektronische Bauteil, das
Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bauteils und die Beleuchtungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittstellung eines
optoelektronischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figuren 2 und 3 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensstadien des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
Figuren 4 und 5 schematische Schnittdarstellungen eines optoelektronischen Bauteils gemäß jeweils einem
Ausführungsbeispiel .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren- und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Das optoelektronische Bauteil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 2, der von einem ersten Verguss 8 umgeben ist. Der Halbleiterchip 2 ist dazu ausgebildet, im Betrieb
elektromagnetische Primärstrahlung P von einer
Strahlungsaustrittsfläche 3 auszusenden. Eine Deckfläche des Halbleiterchips 4 umfasst hier die Strahlungsaustrittsfläche 3.
Bei dem Halbleiterchip 2 handelt es sich vorliegend um einen Oberflächenemitter, bei dem die ausgesendete Primärstrahlung P zum Großteil, zum Beispiel mindestens 80 % einer
Strahlungsleistung, über die Strahlungsaustrittsfläche 3 austritt . Der erste Verguss 8 bettet hierbei den Halbleiterchip ein und die Deckfläche des Halbleiterchips 4 ist frei von dem ersten Verguss 8. Der erste Verguss 8 steht mit der Seitenfläche des Halbleiterchips 5 in direktem Kontakt. Weiterhin sind in den ersten Verguss 8 erste reflektierende Füllpartikel
eingebracht, die dazu ausgebildet sind, Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung zu reflektieren.
Der erste Verguss 8 und der strahlungsemittierende
Halbleiterchip 2 sind auf einem Träger 13 angeordnet. Der erste Verguss 8 weist eine Dicke auf, die gleich einer Dicke des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 ist. Der erste Verguss 8 schließt damit bündig mit der Deckfläche des
Halbleiterchips 4 und der Strahlungsaustrittsfläche 3 ab. Weiterhin verringert sich die Dicke des ersten Vergusses 8 vom Halbleiterchip 2 weg.
Auf dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 ist ein Konversionselement angeordnet, das elektromagnetische
Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Die elektromagnetische Sekundärstrahlung umfasst größere Wellenlängen als die elektromagnetische
PrimärStrahlung .
Das Konversionselement 6 ist mittels eines Haftvermittlers 10 auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterchips 2 befestigt. Der Haftvermittler 10 ist zwischen dem
Konversionselement 6 und dem strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 2 angeordnet. Weiterhin umläuft der
Haftvermittler 10 das Konversionselement 6 in einer
geschlossenen Form. Zwischen dem Halbleiterchip 2 und dem Konversionselement 6 bildet der Haftvermittler 10 bevorzugt eine dünne Schicht aus und vermittelt eine mechanisch stabile Verbindung. Die dünne Schicht zwischen dem Konversionselement 6 und dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 weist vorliegend eine Dicke von höchstens 5 Mikrometer auf.
Der Haftvermittler 10 ist weiterhin auf einer Deckfläche des ersten Vergusses 9 in einem Bereich um das Konversionselement 6 und auf zumindest einer Seitenfläche des
Konversionselements 7 angeordnet. Die Seitenfläche des
Konversionselements 7 ist bevorzugt in vertikaler Richtung lediglich bis zu einer Höhe durch den Haftvermittler 10 bedeckt. Hierbei steht der Haftvermittler 10 mit der
Deckfläche des ersten Vergusses 9 und der Seitenfläche des Konversionselements 7 in direktem Kontakt.
Eine dem Konversionselement 6 und dem ersten Verguss 8 abgewandte Außenfläche des Haftvermittlers 11 weist im
Querschnitt senkrecht zu der lateralen Richtung vorliegend eine konvexe Form auf.
Weiterhin ist ein zweiter Verguss 12 auf dem ersten Verguss 8 angeordnet. Der zweite Verguss 12 bedeckt zumindest eine Seitenfläche des Konversionselements 7. Der zweite Verguss 12 bettet das Konversionselement 6 so ein, dass eine Deckfläche des Konversionselements vorliegend vollständig frei von dem zweiten Verguss 12 ist. Weiterhin sind in den ersten Verguss 12 zweite reflektierende Füllpartikel eingebracht, die dazu ausgebildet sind, Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung zu reflektieren. Ein Massenanteil der ersten Füllpartikel ist bei dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 unterschiedlich zu einem Massenanteil der zweiten Füllpartikel. Der Massenanteil der ersten Füllpartikel ist hierbei größer als der Massenanteil der zweiten Füllpartikel. Beispielsweise ist der Massenanteil der ersten Füllpartikel mindestens 25 Gew% und höchstens 50 Gew% und der Massenanteil der zweiten Füllpartikel mindestens 0 Gew% und höchstens 30 Gew% .
Vorteilhafterweise wird die elektromagnetische
Primärstrahlung P, die in den Haftvermittler 10 eingekoppelt ist und nicht direkt in das Konversionselement 6 eintritt, an der Außenfläche des Haftvermittlers 11 mittels des zweiten Vergusses 12 reflektiert und in Richtung Konversionselement 6 gelenkt .
In Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 sind Verfahrensstadien bei der Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils 1 dargestellt.
Wie in Figur 2 gezeigt, werden das Konversionselement 6 und der strahlungsemittierende Halbleiterchip 2 getrennt
voneinander bereitgestellt. Ein Material des Haftvermittlers 14 ist gemäß Figur 2 bereits auf die
Strahlungsauftrittsfläche 2 des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 2 in Form eines Tropfens aufgebracht. Das Material des Haftvermittlers 14 liegt beim Aufbringen in einer fließfähigen Form vor.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird das
Konversionselement 6 auf dem Haftvermittler 10 aufgebracht, wie in Figur 3 gezeigt. Das Konversionselement 6 wird dabei mit einer Bodenfläche voran zentral in das Material des Haftvermittlers 14 getaucht und bevorzugt mit einem
konstanten Druck gegen den strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 2 gepresst.
Der Haftvermittler 10 wird so teilweise durch das
Konversionselement 6 verdrängt und lagert sich im Bereich um das Konversionselement 10 auf der Deckfläche des ersten
Vergusses 9 ab. Zudem wird der verdrängte Haftvermittler 10 an der Seitenfläche des Konversionselements 7 abgelagert.
In diesem Fall ist die Deckfläche des ersten Vergusses 9 nach dem Aufbringen nicht mittels einer Plasmabehandlung
behandelt. Damit weist die Deckfläche des ersten Vergusses 9 in der Regel eine vergleichsweise niedrige Benetzbarkeit für den Haftvermittler 10 auf. Dadurch wird das flüssige Material des Haftvermittlers 14 lediglich in den Bereich um das
Konversionselement 6 auf die Deckfläche des ersten Vergusses 9 und auf die Seitenfläche des Konversionselements 7
verdrängt .
Nach dem Aufbringen des Konversionselements 6 auf dem
Halbleiterchip 2 wird das Material des Haftvermittlers 14 zum Haftvermittler 10 beispielsweise mittels UV-Bestrahlung ausgehärtet .
Das optoelektronische Bauteil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist im Unterschied zu dem optoelektronischen Bauteil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 keinen zweiten Verguss 12 auf. Weiterhin ist der Haftvermittler 10 als dünne Schicht 16 ausgebildet. Da die Deckfläche des ersten Vergusses gut benetzbar für den Haftvermittler ist, ist die Deckfläche des ersten Vergusses 9 in diesem Fall vollständig von dem Haftvermittler 10 in Form einer dünnen Schicht 16 bedeckt.
Die dünne Schicht 16 weist eine Dicke von höchstens 5
Mikrometer auf. Weiterhin verjüngt sich die Dicke der dünnen Schicht 16 vom Konversionselement 6 weg.
Ein Querschnitt der dünnen Schicht 16 senkrecht zur lateralen Richtung ist so gering, dass die Lichtleitung von
Primärstrahlung und Sekundärstrahlung vorteilhafterweise unterdrückt ist.
Das optoelektronische Bauteil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist im Unterschied zu dem optoelektronischen Bauteil 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ebenfalls keinen zweiten Verguss auf. Weiterhin weist die Deckfläche des Halbleiterchips 4 einen elektrischen Kontakt 17 auf. Der elektrische Kontakt 17 kann mittels eines Bonddrahts 18 elektrisch kontaktiert werden. In diesem Fall ist ein
Randbereich der Deckfläche des Halbleiterchips 4 im Bereich des elektrischen Kontakts 17 auf der Deckfläche des
Halbleiterchips 4 nicht Teil der Strahlungsaustrittsfläche 3.
Zwischen dem Haftvermittler 10 und dem elektrischen Kontakt 17 ist der erste Verguss 8 angeordnet. Damit ist eine direkte Lichtleitung von Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung durch den Haftvermittler 10 zu dem elektrischen Kontakt 17 vorteilhafterweise unterdrückt. Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung werden damit nicht vom elektrischen Kontakt 17 absorbiert, sondern vom ersten Verguss 8 reflektiert.
Damit ist weiterhin eine erhöhte Lichtauskopplung und
Effizienz erzielbar. Das heißt, der erste Verguss 8 bedeckt den elektrischen
Kontakt 17. Der erste Verguss 8 überragt dabei die Deckfläche des Halbleiterchips 4 in vertikaler Richtung im Bereich des elektrischen Kontakts 4. Weiterhin bedeckt der erste Verguss 8 den Bonddraht 18 teilweise.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 126 494.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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.
Bezugszeichenliste
1 Optoelektronisches Bauteil
2 strahlungsemittierender Halbleiterchip 3 Strahlungsaustrittsfläche
4 Deckfläche Halbleiterchip
5 Seitenfläche Halbleiterchip
6 Konversionselement
7 Seitenfläche Konversionselement
8 erster Verguss
9 Deckfläche erster Verguss
10 HaftVermittler
11 Außenfläche Haftvermittler
12 zweiter Verguss
13 Träger
14 Material des Haftvermittlers
15 Außenfläche Material des Haftvermittlers
16 Dünne Schicht
17 elektrischer Kontakt
18 Bonddraht
P elektromagnetische PrimärStrahlung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (1) mit:
- einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (2), der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung (P) von einer Strahlungsaustrittsfläche (3) aussendet,
- einem Konversionselement (6), das Primärstrahlung (P) in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert,
- einem ersten Verguss (8), der zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips (5) bedeckt, und
- einem Haftvermittler (10), mit dem das Konversionselement (6) auf der Strahlungsaustrittsfläche (3) des Halbleiterchips (2) befestigt ist, wobei
- der Haftvermittler (10) auf einer Deckfläche des ersten Vergusses (9) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- auf dem ersten Verguss (8) ein zweiter Verguss (12) angeordnet ist, und
- der zweite Verguss (12) zumindest eine Seitenfläche des Konversionselements (7) bedeckt.
3. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der erste Verguss (8) zumindest die Seitenfläche des Halbleiterchips (5) vollständig bedeckt.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- der Haftvermittler (10) die Deckfläche des ersten Vergusses (9) und die Seitenfläche des Konversionselements (7)
stellenweise bedeckt, und - eine Außenfläche des Haftvermittlers (11) im Querschnitt eine konvexe, konkave oder dreieckige Form aufweist.
5. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2,
bei dem der Haftvermittler (10) als dünne Schicht (16) ausgebildet ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der erste Verguss (8) erste Füllpartikel aufweist, die diffus reflektierend für Primärstrahlung (P) und/oder Sekundärstrahlung ausgebildet sind.
7. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der zweite Verguss (12) zweite Füllpartikel aufweist, die diffus reflektierend für Primärstrahlung (P) und/oder Sekundärstrahlung ausgebildet sind.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7,
bei dem die ersten Füllpartikel und/oder die zweiten
Füllpartikel Ti02 Partikel umfassen.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8,
bei dem ein Massenanteil der ersten Füllpartikel
unterschiedlich zu einem Massenanteil der zweiten
Füllpartikel pro Volumenelement ist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der erste Verguss (8) eine höhere Reflektivität für Primärstrahlung (P) und/oder Sekundärstrahlung aufweist als der zweite Verguss (12) .
11. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Konversionselement (6) ein keramisches Material umfasst .
12. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Haftvermittler (10) ein Klebstoff ist.
13. Verfahren zu Herstellung eines optoelektronischen
Bauteils (1) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (2), der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung (P) von einer Strahlungsaustrittsfläche (3) aussendet,
- Aufbringen eines ersten Vergusses, der zumindest eine
Seitenfläche des Halbleiterchips (5) bedeckt,
- Bereitstellen eines Konversionselements (6), das
Primärstrahlung (P) in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert,
- Aufbringen eines Materials des Haftvermittlers (14) auf die Strahlungsaustrittsfläche (3) des Halbleiterchips (2),
- Aufbringen des Konversionselements (6) auf das Material des Haftvermittlers (14), wobei das Material des Haftvermittlers (14) teilweise durch das Konversionselement (6) verdrängt wird und auf einer Deckfläche des ersten Vergusses (9) angeordnet ist.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Material des Haftvermittlers (14) in fließfähiger Form aufgebracht wird und nachfolgend zum Haftvermittler (10) ausgehärtet wird.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das Material des Haftvermittlers (14) die Deckfläche des ersten Vergusses (9) stellenweise benetzt.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 13,
wobei das Material des Haftvermittlers (14) die Deckfläche des ersten Vergusses (9) vollständig benetzt.
17. Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem
optoelektronischen Bauteil (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 12.
18. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17,
die als Scheinwerfer ausgebildet ist.
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