WO2020083815A1 - Verbesserung der klebstoffschicht bei led flipchip anwendungen - Google Patents

Verbesserung der klebstoffschicht bei led flipchip anwendungen Download PDF

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WO2020083815A1
WO2020083815A1 PCT/EP2019/078519 EP2019078519W WO2020083815A1 WO 2020083815 A1 WO2020083815 A1 WO 2020083815A1 EP 2019078519 W EP2019078519 W EP 2019078519W WO 2020083815 A1 WO2020083815 A1 WO 2020083815A1
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optoelectronic semiconductor
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matrix
approximately
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PCT/EP2019/078519
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Inventor
Reinhard Streitel
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02—Electrically-conducting adhesives

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive, an optoelectronic
  • Components of conventional LEDs or LEDs that are not manufactured using flip-chip assembly are usually connected using isotropically conductive adhesives, solder metals or sintering pastes. Electrically non-conductive (clear adhesive materials) are generally used for sapphire chips.
  • Adhesives are substances that connect parts to be bonded through surface adhesion (adhesion) and internal strength (cohesion).
  • the adhesives can be classified according to physical,
  • a flip-chip assembly is understood to be a reversible assembly, in which a chip is mounted with the active contacting side facing down to the substrate without any additional connecting wires.
  • connection in the flip-chip assembly is typically based on conductive
  • Adhesives or soldering materials are state of the art for the flip-chip connection in LEDs and other flip-chip applications (RFID, electrical chip connections).
  • RFID electrical chip connections
  • a rigid connection due to cracks in the chip or solder joint defects can be a problem in the reliability test.
  • the soldering of flip chips is therefore only recommended for low CTEs (eg Si / ceramic surface).
  • Anisotropic adhesive materials typically polymer-based adhesives
  • ACP anisotropic conductive paste; anisotropic conductive paste) - or ACA- (anisotropic conductive adhesive;
  • anisotropically conductive adhesive adhesives contain only a limited amount of filler particles (of limited size) to avoid isotropically conductive properties.
  • the homogeneous distribution and the avoidance of particle agglomeration are a basic requirement.
  • the object of the present invention is to provide an adhesive, in particular for the connection of components in optoelectronic semiconductor components. It is also an object of the present invention to provide an optoelectronic semiconductor component comprising the chewing material of the present invention and a method for producing the optoelectronic semiconductor component, as well as the use of the adhesive according to the invention.
  • An adhesive according to the present invention comprises:
  • the adhesive can be divided into an anisotropically conductive or an isotropically conductive adhesive.
  • An anisotropically conductive adhesive is an adhesive that is only conductive in one direction.
  • An isotropically conductive adhesive is an adhesive that is conductive in all directions.
  • the proportion of the at least one electrically conductive particle is from approximately 0.1% by weight to approximately 70% by weight, based on the total weight of the adhesive.
  • weight data in the context of the present invention relate to the total weight of the adhesive in front of one
  • the proportion of the at least one electrically conductive particle is from approximately 1% by weight to approximately 50% by weight, based on the total weight of the adhesive in a further embodiment the proportion of the at least one electrically conductive particle is from approximately 3 wt.% To approx. 40 wt.%, Based on the total weight of the adhesive. In another
  • the embodiment of the at least one electrically conductive particle is from approximately 4% by weight to approximately 30% by weight, based on the total weight of the adhesive. In a further embodiment, the proportion of the at least one electrically conductive particle is from approximately 5% by weight to approximately 20% by weight, based on the
  • the degree of electrical conductivity can be adjusted by the amount of electrically conductive particles. For example, with an amount of ⁇ 30% by weight of electrically conductive particles, based on the total weight of the adhesive, a anisotropic conductivity can be ensured. If the amount of approx. 30% by weight is exceeded (for example> 76% by weight based on the total weight of the adhesive), the adhesive is converted into an isotropically conductive adhesive. For low energy use applications where only limited electrical conductivity is required, an amount of ⁇ 5% by weight of electrically conductive particles based on the total weight of the adhesive may be sufficient.
  • the optimal amount of electrically conductive particles can be selected, for example, depending on the chip, the bond pad and the particle size.
  • the present invention can be selected from the group consisting of
  • particles are not only particles, but also
  • the metallic particles can be particles made of copper, nickel, silver, gold, palladium or alloys thereof.
  • the particles with a metal coating can be metallic particles such as Copper or around polymers e.g. Act elastomers or thermoplastics, which are provided with a metallic coating.
  • polymers are thermoplastics (polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyamides (PA), polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyether ether ketone (PEEK) and polyvinyl chloride (PVC), polyolefins
  • metallic coatings are nickel, silver, nickel-gold alloys, nickel-palladium-gold alloys, copper-gold alloys, copper-nickel-gold alloys, silver-gold alloys Etc.
  • the diameter of the at least one electrically conductive particle is from approximately 0.1 pm to approximately 20 ⁇ m, preferably approximately 1 pm to approximately 20 pm. In a further embodiment, the diameter of the at least one electrically conductive particle is from approximately 1 pm to approximately 10 pm. In one embodiment the diameter of the at least one electrically conductive particle from approximately 1 pm to approximately 5 pm. In one embodiment, the diameter of the at least one electrically conductive particle is from approximately 2 pm to approximately 5 pm.
  • an adhesive according to the invention comprises at least one conversion particle.
  • the conversion particle is generally a particle which has at least one phosphor which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second
  • the phosphor converts the
  • Conversion particles within the scope of the present invention light a blue
  • Wavelength in light of a green and / or red wavelength can be set and thus in particular white light can be emitted.
  • the conversion particle can not only be a particle, but also a plate, powder or a quantum dot.
  • the conversion particles can also be a phosphor that is embedded in a polymer matrix, or a phosphor that is embedded in a ceramic or a phosphor that is embedded in glass.
  • conversion particles have a size between approximately 0.05 pm to approximately 10 pm. In a further embodiment, conversion particles can have a size between approximately 0.1 pm to approximately 10 pm, in particular they can have a size between approximately 0.1 pm to approximately 5 pm.
  • the phosphors of the conversion particle can be one
  • Garnet phosphor an N it ridosi I i katl phosphor, an oxynitridosilicate phosphor, an aluminum nitridosilicate phosphor or an aiumooxynitridosilicate phosphor.
  • a garnet can be a compound of the formula (Y, Lu, Tb) 3 (Al, Ga) 5 0i 2 : Ce 3+ .
  • Examples of garnet compounds are Y 3 AI 5 0i 2 : Ce 3+ , Lu 3 AI 5 Oi2: Ce 3+ , Tb 3 AI 5 0i 2 : Ce 3+ ,
  • (Y, Lu) 3Al50 12 Ce 3+ , Y 3 (AI, Ga) 5 0 12 : Ce 3+ , Lu 3 (AI, Ga) 5 0i 2 : Ce 3+ , (Tb, Y) 3 AI 5 0 12 : Ce 3+ and (Tb, Y) 3 (AI, Ga) sOi 2 : Ce 3+ .
  • a nitridosilicate is understood in the context of the present invention to be a connection with a basic structure based on SiN x units. Examples would be:
  • M 2 SisN 8 Eu 2+ where M is at least one of Ca, Sr and Ba, and
  • nitridosilicates are (Ca, Ba, Sr) 2 Si5N 8 : Eu 2+ and
  • an oxynitridosilicate in the context of the present invention is understood to mean a compound having a basic structure based on Si (0, N) x units. Examples would be:
  • an aluminum nitridosilicate is understood in the context of the present invention to be a compound having a basic structure based on (Si, Al) N x units. Examples would be:
  • Aluminum nitridosilicates are CaAISiN 3 : Eu 2+ (CASN),
  • an alumoxynitridosilicate is used in the context of the present
  • nitridosilicates In addition to the garnets, nitridosilicates, oxynitridosilicates, aluminum nitridosilicates and / or aluminum oxynitridosilicates, further phosphors can also be present in the conversion element.
  • the heat dissipation of the conversion particle, which is embedded in a polymer matrix with thermally highly conductive particles, is very good in comparison to conversion particles, which are embedded in a conventional silicone matrix, which are often on the
  • the adhesive according to the invention comprises at least one polymer matrix.
  • the polymer matrix can advantageously be a transparent and / or temperature-stable polymer material.
  • the polymer matrix is a silicone matrix, a siloxane matrix, an epoxy matrix, an acrylate matrix, a polyamide matrix, an mCD matrix
  • the matrix can be an LRI (low refractive index) or HRI (high refractive index) silicone, or a matrix of epoxy, e.g. based on cycloaliphatic epoxy, or a mixed form, e.g. a silicone epoxy matrix.
  • thermocompression contact i.e. the application of heat and pressure
  • for curing the adhesive particles can be present in an adhesive according to the invention.
  • the present invention furthermore relates to an optoelectronic
  • Semiconductor component comprising:
  • An optoelectronic semiconductor component can be, for example, a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • the light-emitting layer can be a gallium nitride layer.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises at least one carrier.
  • the carrier can be a metal core board (MCB), an FR4 board, a lead frame, a ceramic, etc.
  • MMB metal core board
  • the carrier can consist of copper and at least partially with a layer of silver and / or gold
  • the at least one carrier particularly advantageously comprises at least one insulation layer.
  • Such an insulation layer can, among other things be ensured that there is no electrical short circuit during operation of the optoelectronic semiconductor component.
  • an optoelectronic semiconductor component according to the invention comprises at least one adhesive according to the present invention.
  • the adhesive can be in liquid, or cured, solid form.
  • the electrical contact between the individual components, in particular the light-emitting layer and the carrier can be ensured and at the same time an at least partial conversion of the electromagnetic radiation which results from a light-emitting Layer is broadcast.
  • the optoelectronic comprises
  • Semiconductor component at least one conversion layer, which can be applied for example by means of a spray layer, volume potting or conversion casting.
  • the conversion layer is in particular designed such that it comprises at least one phosphor that emits electromagnetic radiation
  • the light color can thus be further adjusted or the color location can be controlled by means of a further conversion layer.
  • the at least one conversion layer can have the same conversion particles as the adhesive according to the invention, or partially or completely different ones.
  • the at least one conversion layer can be in the form of ceramic, in crystalline form or in amorphous form.
  • an optoelectronic semiconductor component can comprise at least one Bragg mirror.
  • a Bragg mirror can be used to emit electromagnetic radiation from the light-emitting layer (e.g. blue light) can be improved and the light color can be adjusted.
  • the Bragg mirror on the back of the chip essentially improves that
  • a main extension plane of the carrier, one, is particularly preferred
  • the carrier, the light-emitting layer and the adhesive form a layer sequence in which a stacking direction is perpendicular to a main surface of the optoelectronic
  • the present invention further comprises a method for producing a
  • optoelectronic semiconductor component comprising the steps:
  • An adhesive can be applied, for example, by stamping, dispensing, jetting or stencil printing.
  • the adhesive can be applied in such a way that the adhesive is applied to the light-emitting layer more or less as a round dot.
  • the adhesive is applied particularly advantageously in such a way that it at least partially covers the electrical contacts of the optoelectronic
  • Semiconductor device encloses.
  • the adhesive is applied in such a way that it at least partially encloses each electrical contact of the optoelectronic semiconductor component.
  • the adhesive can be applied in such a way that it only at least partially surrounds the electrical contacts and is not present as a continuous layer on the carrier.
  • the adhesive is applied in such a way that it is applied to the carrier as a continuous layer. Furthermore, in a method according to the invention, at least one light-emitting layer is applied to the adhesive. This can be done using a pick & place method.
  • the adhesive is cured. This can be done by applying heat (e.g. by irradiating with a heat lamp)
  • UV radiation e.g. from a UV lamp
  • pressure can also be applied.
  • thermocompression contact use of heat and pressure to harden the adhesive to harden the adhesive and produce a
  • the electrical conductivity can be improved and, by the simultaneous application of pressure, the thermal curing of the adhesive can be improved.
  • a sintering paste can also be used in addition to the use of an adhesive according to the invention.
  • Semiconductor component e.g. for an LED flip chip
  • Semiconductor component can be manufactured without wire bonding.
  • a simple and quick way of connecting the light-emitting layer to the carrier is thus possible.
  • the process sequences can be shortened and a conventional wire bonding can become superfluous.
  • connection of components can be combined with a simultaneous conversion of light.
  • Heat unstable phosphors can e.g. in the
  • Adhesive material can be embedded to ensure better heat dissipation due to the close contact with the carrier (e.g. a lead frame) / heat sink. The better heat dissipation can extend the life of the optoelectronic
  • Semiconductor device can be increased.
  • the lifespan correlates with the
  • Tj junction temperature
  • the invention furthermore relates to the use of an adhesive according to the present invention in an optoelectronic semiconductor component, e.g. an LED.
  • an optoelectronic semiconductor component e.g. an LED.
  • a chip 4 comprises a substrate 2 and a light-emitting layer 3.
  • the substrate 2 is, for example, a sapphire wafer.
  • the light-emitting layer can be a gallium nitride layer.
  • the chip 4 comprises two electrical contacts 6 for the power supply of the
  • the chip 4 is connected to the carrier 7 via two points of adhesive 5.
  • the points of adhesive 5 are around the electrical
  • an insulation layer 8 is present in the carrier 7.
  • FIG. 2 shows a plan view of an optoelectronic semiconductor component 1, it being e.g. can be the optoelectronic semiconductor component from FIG. 1.
  • the electrical contacts 6 are connected to one another via a continuous layer of an adhesive 5 '.
  • a continuous adhesive layer 5 ' is possible in particular for anisotropically conductive adhesive 5'.
  • the insulation layer 8 ′ with a thickness “d” is arranged in order to prevent an electrical short circuit in the optoelectronic semiconductor component 1.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of an optoelectronic
  • the electrical contacts 6 are connected to one another via a continuous adhesive layer 5 '.
  • the insulation layer 8 "with a reduced thickness, in comparison e.g. 3, is arranged to an electrical
  • a Reduced thickness of the insulation layer 8 is particularly advantageous for downsizing, ie a downsizing of optoelectronic semiconductor components 1.
  • Fig. 5 shows a section (the adhesive 5 ') from the optoelectronic
  • the adhesive 5 ′ here comprises a polymer matrix 9, conversion particles 10 and an electrically conductive particle 11
  • Arrangement of the electrically conductive particle 11 ensures that the current flow from the carrier 7 to the electrical contacts 6 can take place.
  • Chip 4 comprising two electrical contacts 6 is connected to carrier 7 via an adhesive layer 5.
  • the adhesive 5 comprises
  • Insulation layer 8 shown.
  • an adhesive 5 in particular an anisotropically conductive adhesive, ensures electrical conductivity in the z direction, while there is no conductivity in the x and y directions.
  • H is the height of the chip (h2-h1), h1 the thickness of the pin joint.
  • h2 is the
  • Components of the optoelectronic semiconductor component 1 are used (shown by the arrow).
  • heat can additionally or alternatively be used to cure the adhesive.
  • the electrical conductivity can be improved and the curing of the adhesive can be improved.
  • the adhesive system can alternatively be cured with pressure and UV light or with dual curing systems with UV, temperature and pressure to improve the electrical conductivity. 8 shows an alternative embodiment of an optoelectronic
  • Conversion layer 12 converts the electromagnetic radiation not only through the adhesive 5, but also through the conversion layer 12.
  • An additional component is an additional one
  • the additional conversion layer 12 converts the electromagnetic radiation not only through the adhesive s, but also through the conversion layer 12.
  • the light color or the color location with and without a Bragg mirror can be set on the chip surface.
  • an adhesive according to the invention in particular an anisotropic adhesive, the size of optoelectronic ones is possible.
  • the bond pads i.e. the electrical contacts
  • the bond pads can have small distances, as a result of which more chips can be installed per area. Furthermore, the distance between the bond pads can be smaller
  • the distance between the bond pads can be as small as twice the diameter of the electrically conductive particles.
  • electrically conductive particles with a diameter of approx. 5 pm to approx. 10 pm allow a very small distance between the bond pads.
  • optoelectronic semiconductor components can be realized with bond pads with a size of 50 pm x 50 pm, or even with a size of 15 pm x 15 pm.
  • electrically conductive particles with a size of ⁇ 5 pm the distance between the bond pads can be reduced to approx. 10 pm.
  • An improved method for the production of optoelectronic semiconductor components can thus be made available.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Klebstoff (5, 5') umfassend: - mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikel (11), - mindestens einen Konversionspartikel (10), und - mindestens eine Polymermatrix (9). Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1), sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Klebstoffs (5, 5').

Description

VERBESSERUNG DER KLEBSTOFFSCHICHT BEI LED FLIPCHIP ANWENDUNGEN
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klebstoff, ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements, sowie die Verwendung eines Klebstoffes.
Die Verbindung von Bauteilen herkömmlicher LEDs bzw. von LEDs, die nicht mittels Flip-Chip-Montage hergestellt werden, erfolgt in der Regel durch isotrop leitfähige Klebstoffe, Lötmetalle oder Sinterpasten. Für Saphir-Chips werden in der Regel elektrisch nicht-leitfähige (klare Klebstoffmaterialien) verwendet.
Klebstoffe sind Stoffe, die Fügeteile durch Flächenverhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden. Die Klebstoffe können nach physikalischen,
chemischen oder verarbeitungstechnischen Gesichtspunkten unterteilt werden.
Unter einer Flip-Chip-Montage versteht man eine Wende-Montage, bei der ein Chip ohne weitere Anschiussdrähte mit der aktiven Kontaktierungsseite nach unten zum Substrat montiert wird.
Die Verbindung bei der Flip-Chip-Montage basiert typischerweise auf leitfähigen
Klebstoffen oder Lötmaterialien. Die Bondpads, d.h. die elektrischen Kontakte, des Chips müssen einen ausreichenden Abstand zueinander haben, um den Kontakt des Klebers oder des Lötmaterials zu vermeiden, damit ein elektrischer Kurzschluss, oder eine Störung durch Migration vermieden werden kann. Insbesondere muss deshalb bei Verwendung von flüssigen Klebstoffmaterialien während des Verbindungsprozesses der Bauteile für eine klare Trennung der Klebepunkte gesorgt werden. Heutzutage sind Lötmaterialien Stand der Technik für die Flip-Chip Verbindung in LEDs und anderen Flip-Chip-Anwendungen (RFID, elektrische Chipverbindungen). Für Bauteile mit einer hohen CTE (coefficient of thermal expansion) Diskrepanz (z.B. durch Temperaturwechsel) zwischen dem Chip und dem Substrat, kann eine starre Verbindung aufgrund von Rissen im Chip oder Lötstellendefekten ein Problem bei der Zuverlässigkeitsprüfung darstellen. Somit wird das Löten von Flip-Chips nur für niedrige CTEs empfohlen (z.B. Si/Keramikoberfläche).
Ein weiteres Problem bei kleinen Flip-Chips ist das Risiko von elektrischen
Kurzschlüssen aufgrund des kleinen Abstandes zwischen den Kontaktpads. Dies stellt ein grundlegendes Problem beim Downsizing sowohl des Chips als auch des gesamten Packages dar.
Anisotrope Klebstoffmaterialien (typischerweise polymerbasierte Klebstoffe) mit einer begrenzten Menge an leitfähigem Füllstoffmaterial werden verwendet, um Flip-Chips zu verbinden und elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden. ACP (anisotropic conductive paste; anisotrop leätfähige Paste)- oder ACA- (anisotropic conductive adhesive;
anisotrop leitfähiger Klebstoff)-Klebstoffe enthalten nur eine begrenzte Menge an Füllstoffpartikeln (mit limitierter Größe), um isotrop leitfähige Eigenschaften zu vermeiden. Die homogene Verteilung und die Vermeidung von Teilchenagglomeration sind eine grundlegende Voraussetzung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Klebstoff, insbesondere für die Verbindung von Bauteilen in optoelektronischen Halbleiterbauelementen, bereit zu stellen. Ferner ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfassend den Kiebestoff der vorliegenden Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements, als auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffes zur Verfügung zu steilen.
Diese Aufgaben werden durch einen Klebstoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 7, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 8 und durch eine Verwendung nach Anspruch 9, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Klebstoffes, des optoelektronischen Halbleiterbauelements, des Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements und der Verwendung des Klebstoffes sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
- mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikel,
- mindestens einen Konversionspartikei, und
- mindestens eine Polymermatrix.
Der Klebstoff kann in einen anisotrop leitfähigen oder einen isotrop leitfähigen Klebstoff unterteilt werden. Bei einem anisotrop feitfähigen Klebstoff handelt es sich um einen Klebstoff, der nur in eine Richtung leitfähig ist. Bei einem isotrop leitfähigen Klebstoff handelt es sich um einen Klebstoff, der in alle Richtungen leitfähig ist.
In einer Ausführungsform ist der Anteil des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 0,1 Gew.% bis ca. 70 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes. Im Allgemeinen beziehen sich Gewichtsangaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf das Gesamtgewicht des Klebstoffes vor einem
Aushärtungsschritt. In einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 1 Gew.% bis ca. 50 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes in einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 3 Gew.% bis ca. 40 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes. In einer weiteren
Ausführungsform ist der Anteil des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 4 Gew.% bis ca. 30 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes. In einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 5 Gew.% bis ca. 20 Gew.%, basierend auf dem
Gesamtgewicht des Klebstoffes.
Der Grad der elektrischen Leitfähigkeit kann durch die Menge an elektrisch leitfähigen Partikeln eingestellt werden. Z.B. kann bei einer Menge von < 30 Gew.% an elektrisch leitfähigen Partikeln, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes, eine anisotrope Leitfähigkeit sichergestellt werden. Wird die Menge von ca. 30 Gew.% überschritten (z.B. > 76 Gew.% basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes), so wird der Klebstoff in einen isotrop leitfähigen Klebstoff umgewandelt. Für Anwendungen mit einem niedrigen Energieverbrauch, bei denen nur eine eingeschränkte elektrische Leitfähigkeit benötigt wird, kann eine Menge von ^ 5 Gew.% an elektrisch leitfähigen Partikeln, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes, ausreichend sein. Die optimale Menge an elektrisch leitfähigen Partikeln kann z.B. abhängig von dem Chip, dem Bondpad und der Partikelgröße gewählt werden.
Der mindestens eine elektrisch leitfähige Partikel in dem Klebstoff gemäß der
vorliegenden Erfindung kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
metallischen Partikeln, Partikeln mit Metallbeschichtung und Mischungen davon.
Unter Partikel werden in einer Ausführungsform nicht nur Partikel, sondern auch
Plättchen, Drähte, Fasern und Mischungen davon verstanden.
Bei den metallischen Partikeln kann es sich um Partikel aus Kupfer, Nickel, Silber, Gold, Palladium oder Legierungen davon handeln.
Bei den Partikeln mit Metallbeschichtung kann es sich um metallische Partikel wie z.B. Kupfer oder um Polymere, z.B. Elastomere oder Thermoplasten, handeln, die mit einer metallischen Beschichtung versehen sind. Beispiele für Polymere sind Thermoplaste (Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyamide (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC), Polyolefine. Beispiele für metallische Beschichtungen sind Nickel, Silber, Nickel-Gold-Legierungen, Nickel- Palladium-Gold-Legierungen, Kupfer-Gold-Legierungen, Kupfer-Nickel-Gold- Legierungen, Silber-Gold-Legierungen etc.
In einer Ausführungsform ist der Durchmesser des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 0, 1 pm bis ca. 20 miti, vorzugsweise ca. 1 pm bis ca. 20 pm. In einer weiteren Ausführungsform ist der Durchmesser des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 1 pm bis ca. 10 pm. in einer Ausführungsform ist der Durchmesser des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 1 pm bis ca. 5 pm. In einer Ausführungsform ist der Durchmesser des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels von ca. 2 pm bis ca. 5 pm.
Ferner umfasst ein erfindungsgemäßer Klebstoff mindestens einen Konversionspartikel.
Bei dem Konversionspartikel handelt es sich allgemein um einen Partikel, der mindestens einen Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten
Wellenlängenbereichs umwandeit. Vorzugsweise wandelt der Leuchtstoff des
Konversionspartikels im Rahmen der vorliegenden Erfindung Licht einer blauen
Wellenlänge in Licht einer grünen und/oder roten Wellenlänge um. Je nach Auswahl des Leuchtstoffes kann so die Lichtfarbe des emittierten Lichts eingestellt werden und somit insbesondere weißes Licht ausgestrahlt werden.
Bei dem Konversionspartikel kann es sich nicht nur um einen Partikel, sondern auch um ein Plättchen, Pulver oder ein Quantenpunkt handeln. Bei den Konversionspartikeln kann es sich auch um einen Leuchtstoff, der in einer Polymermatrix eingebettet ist, handeln, oder um einen Leuchtstoff, der in einer Keramik eingebettet ist oder einen Leuchtstoff, der in Glas eingebettet ist, handeln.
In einer Ausführungsform weisen Konversionspartikel eine Größe zwischen ca. 0,05 pm bis ca. 10 pm auf. Konversionspartikel können in einer weiteren Ausführungsform eine Größe zwischen ca. 0,1 pm bis ca. 10 pm aufweisen, insbesondere können sie eine Größe zwischen ca. 0,1 pm bis ca. 5 pm aufweisen.
Bei den Leuchtstoffen des Konversionspartikels, kann es sich um einen
Granatleuchtstoff, einen N it ridosi I i katl euchtstoff, einem Oxynitridosilikatleuchtstoff, einen Alumonitridosilikatleuchtstoff oder einen Aiumooxynitridosilikatleuchtstoff handeln.
Granatleuchtstoffe lassen sich in der Regel in einer Vielzahl an Farben vor allem im grünen bis gelben Spektralbereich durch Modifikation der allgemeinen Zusammensetzung A3B5O12 (mit A = Y, Lu, Tb allein oder Kombinationen davon; B = AI allein oder in Kombination mit Ga) herstellen.
Allgemein wird unter einem Granat im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine
Verbindung der allgemeinen Formel A3B5Oi2:Ce3+ verstanden, wobei A mindestens eines von Y, Lu und Tb ist und B AI und/oder Ga ist. In einer alternativen Schreibweise kann ein Granat eine Verbindung der Formel (Y,Lu,Tb)3(AI,Ga)50i2:Ce3+ sein. Beispiele für Granatverbindungen sind Y3AI50i2:Ce3+, Lu3AI5Oi2:Ce3+, Tb3AI50i2:Ce3+,
(Y,Lu)3Al5012:Ce3+, Y3(AI,Ga)5012:Ce3+, Lu3(AI,Ga)50i2:Ce3+, (Tb,Y)3AI5012:Ce3+ und (Tb,Y)3(AI,Ga)sOi2:Ce3+.
Allgemein wird unter einem Nitridosilikat im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einem Grundgerüst basierend auf SiNx-Einheiten verstanden. Beispiele hierfür wären:
- M2SisN8:Eu2+ wobei M mindestens eines von Ca, Sr und Ba ist, und
- M2(Si,Ai)5(N,0):Eu2+ , wobei M mindestens eines von Ca, Sr und Ba ist.
Beispiele für Nitridosiiikate sind (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+ und
(Ca,Ba,Sr)2{Si,AI)5(N,0)8:Eu2+.
Allgemein wird unter einem Oxynitridosilikat im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einem Grundgerüst basierend auf Si(0,N)x-Einheiten verstanden. Beispiele hierfür wären:
- EASi2N202:Eu2+ mit EA = Sr, Ba, Ca und/oder Mg,
- Nitridoorthosilikate M2-xLuxSi04-xNx:Eu2+ mit M=Ba, Sr, Ca, Mg (alleine oder in Kombination).
Allgemein wird unter einem Alumonitridosilikat im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einem Grundgerüst basierend auf (Si,AI)Nx-Einheiten verstanden. Beispiele hierfür wären:
- Verbindungen der allgemeinen Formel MAISiN3:Eu2+, wobei M mindestens eines von Ca und Sr ist, wobei optional das AI:Si-Verhä!tnis von 1 :1 abweichen kann, wobei die Kompensation zum Ladungsausgieich z.B. durch einen gleichzeitigen Austausch von N durch O oder von Ca, Sr durch Li erfolgen kann;
- (Sr,Ca)AISiN3 *Si2N20:Eu2+
- Sr(Ca,Sr)Si2AI2N6:Eu2+.
Weitere Beispiele für Alumonitridosilikate sind CaAISiN3:Eu2+ (CASN),
(Ca,Sr)AISiN3:Eu2+ (SCASN) und (Sr,Ca)AISiN3 *Si2N20:Eu2+.
Allgemein wird unter einem Alumooxynitridosilikat im Rahmen der vorliegenden
Erfindung eine Verbindung mit einem Grundgerüst basierend auf (Si,AI)(N,0)x-Einheiten verstanden. Beispiele hierfür wären:
- ß-SiAIONe EuxSi6-zAI2OzN8-z,
- -SiAIONe MxSii2-m-nAlm+nOnNi6-n:ELi (x=m/v, v-Wertigkeit des Metalls M).
Neben den Granaten, Nitridosilikaten, Oxynitridosilikaten, Alumonitridosüikaten und/oder Alumooxynitridosilikaten können auch weitere Leuchtstoffe in dem Konversionselement vorhanden sein. Beispiele für weitere Leuchtstoffe, die vorhanden sein können, sind (Sr,Ca)[LiAI3N4]:Eu2+ Orthosiiikate M2Si04:Eu2+ mit M=Ba, Sr, Ca, Mg (alleine oder in Kombination), K2SiF6:Mn4+ (K, Na)2(Si, Ti)F6:Mn4+ AE-SAI- O^IEU2 mit AE = Sr, Ba, Ca, Mg (alleine oder in Kombination) und Quantenpunkte.
Die Wärmeableitung des Konversionspartikels, der in eine Polymermatrix mit thermisch gut leitenden Partikeln eingebettet ist, ist sehr gut im Vergleich zu Konversionspartikeln, die in eine herkömmliche Silikonmatrix eingebettet sind, die häufig auf der
lichtemittierenden Schicht angeordnet ist. Dies ist insbesondere auf den geringen Abstand und dem direkten Kontakt zu thermisch hoch leitfähigen Substraten (z.B. Metall oder Keramik), die zur Wärmeabfuhr dienen, zurück zu führen. Der mögliche direkte Kontakt des Konversionspartikels mit einem Wärmeableiter führt zu einem großen Vorteil, insbesondere für Konversionsmaterialien, die eine starke Abhängigkeit der Konversion von der Temperatur zeigen (z.B. zeigen manche Arten von
Konversionsmaterialien/ Leuchtstoffen einen signifikanten Einfluss auf die
Konversionseffizienz vs. die Temperatur und außerdem eine deutliche
Wellenlängenverschiebung, die dann zu einer Verschiebung des Farbortes führt. Des Weiteren umfasst der erfindungsgemäße Klebstoff mindestens eine Poiymermatrix. Bei der Polymermatrix kann es sich vorteilhaft um ein transparentes und/oder temperaturstabiles Polymermaterial handeln.
In einer Ausführungsform ist die Polymermatrix eine Silikonmatrix, eine Siloxanmatrix, eine Epoxidmatrix, eine Acrylatmatrix, eine Poiyamidmatrix, eine mCD-Maträx
(modifiziertes Polycarbaminsäure-Derivat) oder eine Mischung davon. Beispielsweise kann es sich bei der Matrix um ein LRI (low refractive index)- oder HRI (high refractive index)-Silikon, oder eine Matrix aus Epoxid, z.B. basierend auf zykloaliphatischem Epoxid, oder eine Mischform, wie z.B. eine Silikon-Epoxid-Matrix, handeln.
Insbesondere bei Verwendung einer Thermokompressionskontaktierung, d.h. die Anwendung von Wärme und Druck, zur Aushärtung des Klebstoffes können Partikel in einem erfindungsgemäßen Klebstoffes vorhanden sein.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement umfassend:
- mindestens eine lichtemittierende Schicht,
- mindestens einen Träger, und
- mindestens einen Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei einem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode (light emitting diode; LED) handeln.
Bei der lichtemittierenden Schicht kann es sich um eine Galliumnitrid-Schicht handeln.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner mindestens einen Träger. Bei dem Träger kann es sich um eine Metallkernplatine (MCB), eine FR4 Platine, einen Leadframe, eine Keramik, etc. handeln. Beispielsweise kann der Träger aus Kupfer bestehen und mit einer Schicht aus Silber und/oder Gold zumindest teilweise
beschichtet sein. Besonders vorteilhaft umfasst der mindestens eine Träger mindestens eine isolationsschicht. Durch eine derartige Isolationsschicht kann unter anderem gewährleistet werden, dass es zu keinem elektrischen Kurzschluss im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements kommt.
Ferner umfasst ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Halbleiterbauelement mindestens einen Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Klebstoff kann dabei in flüssiger, oder ausgehärtet, in fester Form vorliegen.
Durch eine mehr oder weniger homogene Verteilung der elektrisch leitfähigen Partikel und der Konversionspartikel in der Polymermatrix kann der elektrische Kontakt zwischen den einzelnen Bauteilen, insbesondere der lichtemittierenden Schicht und dem Träger, gewährleistet werden und gleichzeitig eine zumindest teilweise Konversion der elektromagnetischen Strahlung, die aus einer iichtemitierenden Schicht ausgestrahlt wird.
In einer weiteren Ausführungsform, umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauelement mindestens eine Konversionsschicht, die beispielsweise mittels einer Spritzschicht, Volumenverguß oder conversion casting aufgebracht werden kann. Wobei die Konversionsschicht insbesondere so ausgebildet ist, dass sie mindestens einen Leuchtstoff umfasst, der elektromagnetische Strahlung eines
Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines davon verschiedenen Welleniängenbereichs umwandelt. Somit kann durch eine weitere Konversionsschicht die Lichtfarbe weiter eingestellt werden, bzw. der Farbort gesteuert werden.
Die mindestens eine Konversionsschicht kann dabei die gleichen Konversionspartikel wie der erfindungsgemäße Klebstoff aufweisen, oder davon zum Teil oder komplett verschiedene.
Die mindestens eine Konversionsschicht kann als Keramik, in kristalliner Form oder in amorpher Form vorliegen.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mindestens einen Bragg-Spiegel umfassen. Durch einen Bragg-Spiegel kann die Emission von elektromagnetischer Strahlung aus der lichtemittierenden Schicht (z.B. blaues Licht) verbessert werden und so die Lichtfarbe eingestellt werden. Insbesondere verbessert der Bragg-Spiegel auf der Chiprückseite im Wesentlichen die
Lichtauskopplung in eine Richtung.
Besonders bevorzugt sind eine Haupterstreckungsebene des Trägers, eine
Haupterstreckungsebene der lichtemittierenden Schicht und eine
Haupterstreckungsebene des Klebstoffes parallel zu einer Hauptfläche des
optoelektronischen Halbleiterbauelements angeordnet. Mit anderen Worten bilden der Träger, die lichtemittierende Schicht und der Klebstoff eine Schichtenfolge aus, bei der eine Stapelrichtung senkrecht auf einer Hauptfläche des optoelektronischen
Halbleiterbauelements steht.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements umfassend die Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Trägers,
- Aufbringen mindestens eines erfindungsgemäßen Klebstoffes, und
- Aufbringen mindestens einer iichtemittierenden Schicht.
Das Aufbringen eines Klebstoffes kann dabei zum Beispiel durch Stempeln, Dispensen, Jetten oder Schablonendruck erfolgen. Der Klebstoff kann dabei derart aufgebracht werden, dass der Klebstoff mehr oder weniger als runder Punkt auf die lichtemittierende Schicht aufgetragen wird. Besonders vorteilhaft wird der Klebstoff derart aufgebracht, dass er zumindest teilweise die elektrischen Kontakte des optoelektronischen
Halbleiterbauelements umschließt.
In einer Ausführungsform wird der Klebstoff so aufgebracht, dass er zumindest teilweise jeden elektrischen Kontakt des optoelektronischen Halbleiterbauelements umschließt. Insbesondere kann der Klebstoff in einer derartigen Ausführungsform so aufgebracht sein, dass er lediglich die elektrischen Kontakte zumindest teilweise umschließt und nicht als durchgehende Schicht auf dem Träger vorliegt.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Klebstoff derart aufgebracht, dass er als durchgehende Schicht auf dem Träger aufgetragen ist. Ferner wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens eine lichtemittierende Schicht auf den Klebstoff aufgebracht. Dies kann durch eine Pick & Place-Methode erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Klebstoff ausgehärtet. Dies kann durch Anwenden von Wärme (z.B. durch Bestrahlung mit einer Wärmelampe), durch
Anwenden von UV-Strahlung (z.B. durch eine UV-Lampe), etc. geschehen. Zusätzlich zu den genannten Verfahren, kann auch Druck angewendet werden.
Durch eine Thermokompressionskontaktierung (anwenden von Wärme und Druck zur Aushärtung des Klebers) zur Aushärtung des Klebers und Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements kann die elektrische Leitfähigkeit verbessert werden und durch die gleichzeitige Anwendung von Druck, die thermische Aushärtung des Klebers verbessert werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann zusätzlich zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Klebers auch eine Sinterpaste verwendet werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement (z.B. für eine LED Flip-Chip) ohne Drahtbonden hergestellt werden. Eine einfache und schnelle Möglichkeit die lichtemittierende Schicht mit dem Träger zu verbinden, ist somit möglich. Die Verfahrensabläufe können so kürzer werden und ein herkömmliches Drahtbonden kann so überflüssig werden.
Des Weiteren kann das Verbinden von Bauteilen mit einer gleichzeitigen Konversion von Licht kombiniert werden. Wärmeinstabile Leuchtstoffe können z.B. in das
Klebstoffmaterial eingebettet werden, um eine bessere Wärmeabfuhr aufgrund des nahen Kontakts zu dem Träger (z.B. einem Leadframe)/Kühlkörper zu gewährleisten. Durch die bessere Wärmeabfuhr kann die Lebensdauer des optoelektronischen
Halbleiterabauelements erhöht werden. Die Lebensdauer korreliert mit der
Bauteiltemperatur (Tj: junction temperature). Bei niedrigen Temperaturen verlängert sich dabei die Lebensdauer. Der Vorteil besteht hier darin, dass das Konversionsmaterial durch den Kontakt mit dem Träger die Wärme schneller und besser abführen kann.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung eines Klebers gemäß der vorliegenden Erfindung in einem optoelektronischen Halbleiterbauelement, z.B. einer LED.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
FIGUREN
Fig. 1 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig. 3 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig. 4 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig. 5 zeigt eine Klebstoff/ Klebeverbindung zwischen Chip und Träger
Fig. 6 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig 7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements
Fig. 8 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
Fig. 9 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten.
Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1. Ein Chip 4 umfasst dabei ein Substrat 2 und eine lichtemittierende Schicht 3. Bei dem Substrat 2 handelt es sich beispielsweise um einen Saphir-Wafer. Bei der
lichtemittierenden Schicht kann es sich um eine Galliumnitrid-Schicht handeln. Ferner umfasst der Chip 4 zwei elektrische Kontakte 6 zur Stromversorgung der
lichtemittierenden Schicht 3. Der Chip 4 ist über zwei Punkte aus Klebstoff 5 mit dem Träger 7 verbunden. Die Punkte aus Klebstoff 5 sind dabei um die elektrischen
Kontakte 6 angeordnet. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses in dem
optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 ist eine Isolationsschicht 8 in dem Träger 7 vorhanden.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 , wobei es sich z.B. um das optoelektronische Halbleiterbauelement aus Fig. 1 handeln kann. Fig.
2 zeigt zwei Punkte aus Klebstoff 5 und die Isolationsschicht 8.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1. Die elektrischen Kontakte 6 sind über eine durchgehende Schicht eines Klebers 5‘ miteinander verbunden. Eine durchgehende Klebeschichte 5‘ ist insbesondere für anisotrop leitfähige Kleber 5' möglich. Die Isolationsschicht 8‘ mit einer Dicke„d“ ist derart angeordnet, um einen elektrischen Kurzschluss in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 zu verhindern.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1. Die elektrischen Kontakte 6 sind über eine durchgehende Klebeschicht 5‘ miteinander verbunden. Die Isolationsschicht 8“ mit einer verringerten Dicke, im Vergleich z.B. zu Fig. 3, ist derart angeordnet, um einen elektrischen
Kurzschluss in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 zu verhindern. Eine verringerte Dicke der Isolationsschicht 8 ist insbesondere für ein Downsizing, d.h. eine Verkleinerung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 , von Vorteil.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt (den Klebstoff 5‘) aus dem optoelektronischen
Halbleiterbauelement 1 aus Fig. 4. Der Klebstoff 5‘ umfasst dabei eine Polymermatrix 9, Konversionspartikel 10 und einen elektrisch leitfähigen Partikel 1 1. Durch die
Anordnung des elektrisch leitfähigen Partikels 11 ist gewährleistet, dass der Stromfluss von dem Träger 7 zu den elektrischen Kontakten 6 stattfinden kann.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1. Chip 4 umfassend zwei elektrische Kontakte 6 ist dabei über eine Klebeschicht 5 mit dem Träger 7 verbunden. Die Klebstoff 5 umfasst dabei
Konversionspartikei 10 und elektrisch leitfähige Partikel 11. Ferner ist eine
Isolationsschicht 8 gezeigt. Durch die Verwendung eines Klebstoffes 5, insbesondere eines anisotrop leitfähigen Klebstoffes, ist eine elektrische Leitfähigkeit in z-Richtung gewährleistet, während keine Leitfähigkeit in x- und y-Richtung vorhanden ist. Dabei ist h die Höhe des Chips (h2-h1 ), h1 die Dicke der Kiebeverbindung. h2 ist die
Gesamthöhe von Klebeverbindung und Chip.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements 1. Es kann dabei Druck während des
Aushärtens des Klebers zur Ausbildung einer Bindung zwischen den einzelnen
Bauteilen des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 angewendet werden (gezeigt durch den Pfeil). In einer alternativen Ausführungsform kann zusätzlich, oder alternativ Wärme zur Aushärtung des Klebers angewendet werden.
Durch die Anwendung von Wärme und Druck (gleichzeitig gezeigt in Fig. 7) kann die elektrische Leitfähigkeit verbessert werden und die Aushärtung des Klebers kann verbessert werden. Abhängig vom Klebstoffsystem, kann alternativ kann auch mit Druck und UV-Licht oder bei dual härtenden Systemen mit UV, Temperatur und Druck gehärtet werden um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1. Als zusätzliche Komponenten sind eine zusätzliche
Konversionsschicht 12 und ein Bragg-Spiegel 13 gezeigt. Durch die zusätzliche
Konversionsschicht 12 erfolgt eine Konversion der elektromagnetischen Strahlung nicht nur durch den Klebstoff 5, sondern auch durch die Konversionsschicht 12.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1. Als zusätzliche Komponente ist eine zusätzliche
Konversionsschicht 12 gezeigt. Durch die zusätzliche Konversionsschicht 12 erfolgt eine Konversion der elektromagnetischen Strahlung nicht nur durch den Klebstoff s, sondern auch durch die Konversionsschicht 12.
Durch die Verwendung eines Klebers gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lichtfarbe, bzw. der Farbort mit und ohne Bragg-Spiegel auf der Chip-Oberfläche eingestellt werden.
Ferner ist es möglich durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Klebstoffes, insbesondere eines anisotropen Klebstoffes, die Größe von optoelektronischen
Halbleiterelementen, insbesondere bei der Flip-Chip-Montage, zu minimieren. Mithilfe eines erfindungsgemäßen Klebstoffes ist es möglich, optoelektronische
Halbleiterbauelemente herzustellen, bei denen die Bondpads (d.h. die elektrischen Kontakte) nicht extra getrennt werden müssen. In einer alternativen Ausführungsform können die Bondpads kleine Abstände aufweisen, wodurch mehr Chips pro Fläche verbaut werden kann. Des Weiteren kann der Abstand der Bondpads kleiner im
Vergleich zu Anordnungen aus dem Stand der Technik sein, z.B. im Vergleich zu gelöteten Ausführungsformen. Beispielsweise kann der Abstand der Bondpads so klein sein, wie der zweifache Durchmesser der elektrisch leitfähigen Partikel. Dadurch erlauben elektrisch leitfähige Partikel mit einem Durchmesser von ca. 5 pm bis ca. 10 pm einen sehr kleinen Abstand zwischen den Bondpads.
Mithilfe der vorliegenden Erfindung können optoelektronische Halbleiterbauelemente realisiert werden mit Bondpads mit einer Größe von 50 pm x 50 pm, oder sogar mit einer Größe von 15 pm x 15 pm. Unter Anwendung von elektrisch leitfähigen Partikeln mit einer Größe von < 5 pm, kann der Abstand zwischen den Bondpads auf ca. 10 pm reduziert werden.
Es kann somit ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (z.B. LEDs) zur Verfügung gestellt werden.
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 102018126246.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
2 Substrat
3 lichtemittierende Schicht
4 Chip
5, 5' Klebstoff/Klebeverbindungsschicht
6 elektrische Kontakte
7 Träger
8, 8\ 8“ Isolationsschicht
9 Polymermatrix
10 Konversionspartikel
11 elektrisch leitfähiger Partikel
12 Konversionsschicht
13 Bragg-Spiegel

Claims

ANSPRÜCHE
1. Klebstoff (5, 5‘) umfassend:
- mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikel (11 ),
- mindestens einen Konversionspartikel (10), und
- mindestens eine Polymermatrix (9).
2. Klebstoff (5, 5‘) nach Anspruch 1 , wobei der Anteil des mindestens einen
elektrisch leitfähigen Partikels (11 ) von ca. 0,1 Gew.% bis ca. 70 Gew.% ist, basierend auf dem Gesamtgewicht des Klebstoffes (5, 5‘).
3. Klebstoff (5, 5‘) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine elektrisch leitfähige Partikel (11 ) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
metallischen Partikeln, Partikeln mit Metallbeschichtung und Mischungen davon.
4. Klebstoff (5, 5‘) nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, wobei der
Durchmesser des mindestens einen elektrisch leitfähigen Partikels (11 ) von ca. 0,1 pm bis ca. 20 pm ist, vorzugsweise von ca. 1 pm bis ca. 20 pm.
5. Klebstoff (5, 5‘) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Konversionspartikel (10) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Granate, Nitridosilikate, Oxynitridosilikate, Alumonitridosilikate und Alumooxynitridosilikate.
6. Klebstoff (5, 5') nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Polymermatrix (9) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Silikonmatrix, eine Siloxanmatrix, eine Epoxidmatrix, eine
Acrylatmatrix, eine Polyamidmatrix, eine mCD-Matrix (modifiziertes
Polycarbaminsäure-Derivat) und eine Mischung davon
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1 ) umfassend:
- mindestens eine lichtemittierende Schicht (3),
- mindestens einen Träger (7), und - mindestens einen Klebstoff (5, 5‘) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6.
8 Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1 ) umfassend die Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Trägers (7), und
- Aufbringen mindestens eines Klebstoffes (5, 5') nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6,
- Aufbringen mindestens einer lichtemittierenden Schicht (3). 9 Verwendung eines Klebstoffs (5, 5‘) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 in einem optoelektronischen Halbleiterelement (1 ).
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DE102014006003A1 (de) * 2014-04-28 2015-10-29 Merck Patent Gmbh Leuchtstoffe
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