WO2020165164A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2020165164A1
WO2020165164A1 PCT/EP2020/053460 EP2020053460W WO2020165164A1 WO 2020165164 A1 WO2020165164 A1 WO 2020165164A1 EP 2020053460 W EP2020053460 W EP 2020053460W WO 2020165164 A1 WO2020165164 A1 WO 2020165164A1
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semiconductor chip
optoelectronic
housing
optoelectronic component
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Siegfried Herrmann
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • One problem to be solved is to specify an optoelectronic component with a precisely adjustable color locus.
  • the latter comprises an optoelectronic component
  • a semiconductor chip is a chip that can be handled separately and is electrical
  • a semiconductor chip is preferably created by singulation from a composite wafer.
  • side faces have such
  • the semiconductor chip preferably comprises exactly one originally contiguous region of the semiconductor layer sequence grown in the wafer assembly.
  • the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is preferably formed in a contiguous manner. A lateral expansion of the semiconductor chip, measured parallel to the main extension plane of the
  • the optoelectronic component further comprises a housing, for example a reflective housing.
  • the housing can comprise an electrically insulating housing body, for example made of plastic or epoxy or silicone, in which
  • reflective particles such as titanium dioxide particles
  • the housing further comprises a lead frame, in particular a two-pole one
  • the lead frame can be embedded in the case body.
  • the poles of the lead frame can be electrically isolated from one another by the housing body.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence is preferably contiguous, in particular simple
  • the semiconductor layer sequence is based, for example, on a III-V
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N, or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m P, or an arsenide Compound semiconductor material, such as Al n In ] __ nm Ga m As or Al n In ] __ nm Ga m AsP, or an antimonide compound semiconductor material, such as Al n In ] __ nm Ga m Sb, or an antimonide-arsenide compound semiconductor material, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and m + n ⁇ 1 in each case.
  • a nitride compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N
  • a phosphide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m P
  • the semiconductor layer sequence can have dopants and additional components.
  • the essential components of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence i.e. Al, As, Ga, In, N or P, indicated, even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of other substances.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on AlInGaN.
  • the active layer of the semiconductor layer sequence contains in particular at least one pn junction and / or at least one quantum well structure in the form of a single one
  • Quantum Pot SQW for short, or in the form of a
  • the active layer can be electromagnetic in normal operation
  • the active layer of the semiconductor layer sequence can be formed contiguously.
  • Expansion of the active layer is for example
  • the conversion elements are preferably formed from semiconductor material, for example from one of the aforementioned III-V compound semiconductor materials or from a II-VI compound semiconductor material.
  • the conversion elements each have an active area.
  • the conversion elements can each comprise two semiconductor sections, between which the active area is arranged. The semiconductor sections on
  • the active area of the Conversion elements are each shaped three-dimensionally.
  • An interface between the active region and an adjoining semiconductor section is, for example, not continuously flat, but rather, for example, curved or has edges.
  • the interface has, for example, the shape of the lateral surface of a cone or a truncated cone or a pyramid or a truncated pyramid.
  • the conversion elements are preferably not connected to one another, but rather are arranged separately and at a distance from one another.
  • the conversion elements or a subset of the conversion elements are in one level
  • Conversion elements can for example be arranged regularly or irregularly along this plane.
  • the primary radiation and the secondary radiation comprise different ones
  • Wavelength ranges The conversion elements absorb the primary radiation. At a
  • Intensity maximum of the emitted secondary radiation at a wavelength which is at least 50 nm or at least 100 nm or at least 150 nm or at least 200 nm longer than the wavelength at which the primary radiation has its maximum intensity.
  • the wavelength at which the primary radiation has its maximum intensity is at least 50 nm or at least 100 nm or at least 150 nm or at least 200 nm longer than the wavelength at which the primary radiation has its maximum intensity.
  • the conversion elements can each be designed as a nanorod or as a microrod, in English nanorod or microbar.
  • Conversion elements are, for example, elongated
  • Nanorods have a diameter of for example
  • Microrods have for
  • the nanorods or micro-rods can each have the shape of a square or hexagonal obelisk or a pyramid or a cone or a cylinder
  • the conversion elements are, for example, in all lateral directions parallel to the main plane of extent of the semiconductor layer sequence or in all spatial directions completely different from the
  • the semiconductor layer sequence has grown on a growth substrate.
  • the growth substrate is part of the semiconductor chip. For example, they are then
  • the semiconductor chip Arranged semiconductor layer sequence. Then the semiconductor chip is a so-called one, for example
  • the semiconductor chip is devoid of one
  • the semiconductor chip is in particular a thin-film chip.
  • the semiconductor chip can then comprise, for example, a carrier on which the
  • the carrier stabilizes the semiconductor layer sequence in particular.
  • the carrier can be electrically conductive.
  • the carrier can be a silicon carrier or plastic carrier or
  • the carrier can also have a number of ceramic carriers.
  • the carrier can also have a number of ceramic carriers.
  • the optoelectronic semiconductor chip mounted in a recess of the housing. Laterally, that is, in the lateral direction, the semiconductor chip is made up of reflective inner surfaces
  • Enclosed housing preferably completely surrounded. Of the Semiconductor chip is, for example, mounted and electrically connected on a mounting surface of the housing which forms a bottom surface of the recess.
  • the inner surfaces preferably run transversely or perpendicular to the mounting surface.
  • the recess has the shape of a
  • Manufacturing tolerance is flat and defines the lateral surface of the truncated cone.
  • Inner surfaces be concave.
  • the recess then has the shape of a paraboloid of revolution, for example.
  • curved inner surfaces can be spherically or aspherically curved.
  • the semiconductor chip is preferably completely in the
  • the recess is deeper than the height or thickness of the semiconductor chip, for example.
  • the housing then preferably protrudes beyond the semiconductor chip in directions perpendicular to the main extension plane of the semiconductor chip.
  • the reflective inner surfaces of the recess face the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip For example, the
  • Semiconductor chip is emitted, is thrown back from the inner surfaces of the recess.
  • the recess For example, the
  • Semiconductor chip emitted radiation at least 60% or at least 70% or at least 80% or at least 90%.
  • the inner surfaces can be provided with a coating, for example.
  • the coating includes a Metal, such as aluminum, silver, chromium or nickel or a metallic alloy with at least one of these materials.
  • the reflective inner surfaces are set up to reflect and deflect radiation which is emitted in the lateral direction by the semiconductor chip, in particular by side surfaces of the semiconductor chip.
  • Inner surfaces are in particular designed so that a large part of the reflected radiation passes through the recess of the
  • this includes
  • optoelectronic component an optoelectronic
  • optoelectronic semiconductor chip comprises a
  • Semiconductor layer sequence with an active layer that generates primary radiation during normal operation and several conversion elements.
  • the conversion elements are set up to convert the primary radiation into a
  • the conversion elements are each designed as a nanorod or microrod.
  • Conversion elements are embedded in the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor chip is mounted in a recess of the housing and is laterally reflective
  • the present invention is in particular based on the idea of a semiconductor chip in which conversion elements are in the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip
  • the radiation emitted by the semiconductor chip can be radiated in a directional manner.
  • Conversion elements the intensity and / or the color location of the optoelectronic component can be set precisely.
  • the arrangement of the conversion elements can, for example, cause unwanted reabsorption of already
  • the conversion elements comprise first
  • the first conversion elements are set up to convert the primary radiation into a first secondary radiation
  • the second conversion elements are set up to convert the primary radiation into a second
  • the first conversion elements are part of the
  • Manufacturing tolerance all have the same structure.
  • the first and second secondary radiation and the primary radiation are different from one another in pairs.
  • the distance can be at least 200 nm.
  • primary radiation it can be
  • Conversion elements have a scattering cross section of at most 10 micrometers, for example of at most 2 gm x 5 gm.
  • the conversion elements have such a scattering cross-section for radiation that is partially or completely in a lateral direction, i.e. parallel to the
  • the optoelectronic semiconductor chip on an emission side.
  • the emission side extends in
  • the emission side is preferably facing away from the housing, in particular the mounting surface of the housing.
  • Emission side a first section and a second
  • the first section and the second section are therefore partial areas of the emission side.
  • the first section and the second section are each designed to be simply connected and do not overlap with one another. According to at least one embodiment, the first
  • first section only overlaps with first conversion elements and the second section only overlaps with second conversion elements.
  • first section and the second section are each at least ten or at least 100
  • the first conversion elements are spatially, in particular laterally, arranged separately from the second conversion elements.
  • the spatially separated first conversion elements are spatially, in particular laterally, arranged separately from the second conversion elements.
  • Primary radiation, the first secondary radiation and / or the second secondary radiation can be achieved.
  • first sections and / or several second sections Emission side several first sections and / or several second sections.
  • the first sections and the second sections are each designed to be simply connected and do not overlap with one another.
  • the first sections do not overlap with one another
  • second sections do not overlap one another and the first and second sections do not overlap one another.
  • the sections are therefore disjoint in pairs.
  • conversion elements there are at least ten or at least 100 first conversion elements in every first section and at least ten or at least 100 second conversion elements in every second section
  • the first and second sections can be in
  • the first and second sections form a striped pattern or a checkerboard pattern.
  • the first and second sections can each be designed to be rectangular when viewed from above.
  • the first and second sections can each have a hexagonal shape when viewed in plan.
  • the first and second sections can form a hexagonal pattern.
  • Conversion area to which conversion elements are assigned.
  • the conversion area forms part of the
  • Extension of the conversion area at least 50% or at least 75% of a lateral extension of the
  • another such optoelectronic semiconductor chip is mounted in the recess of the housing.
  • the other optoelectronic semiconductor chip is mounted in the recess of the housing.
  • Semiconductor chip can have all the features that were disclosed for the optoelectronic semiconductor chip described above.
  • the first and second conversion elements can have the features described above for the first and second conversion elements
  • this includes
  • Controlled pixel electromagnetic radiation In this case it is the optoelectronic component for example a pixelated radiation source.
  • the component comprises at least four or at least ten or at least 100 pixels.
  • this includes
  • Each individual optoelectronic semiconductor chip can have the features that were previously disclosed for the optoelectronic semiconductor chip.
  • Each pixel is preferably an optoelectronic one
  • the pixels are arranged in the lateral plane at a distance of at most 0.5 ⁇ m from one another.
  • a plurality of the optoelectronic semiconductor chips do not include any
  • Optoelectronic semiconductor chips arranged without a conversion element adjacent to the optoelectronic semiconductor chips with a conversion element can only leave the housing in a region of the optoelectronic semiconductor chips that have a conversion element
  • the housing includes one or more windows for this purpose, so that in a plan view of the housing only semiconductor chips are located in the area of a window that
  • the optoelectronic semiconductor chip is a pixelated semiconductor chip in which each pixel has one
  • the pixels can each be operated individually and independently of one another.
  • the pixels can be via suitable control electronics, in particular a
  • Microchip to be controllable The color locus of a pixilated optoelectronic component can thus advantageously be specified particularly precisely.
  • the recess of the housing only partially.
  • the mounting surface of the housing has a lateral extension of, for example, 102% or 105% of the lateral extension of the
  • the reflective inner surfaces have an angle of incidence of a maximum of 5 °, the lateral extent of the mounting side corresponding to the lateral extent of the semiconductor layer sequence within the manufacturing tolerance.
  • the angle of incidence is the angle that the reflective inner surfaces assume with a direction transverse to the mounting side of the housing.
  • the recess is filled with a potting compound that reshapes the semiconductor chip.
  • the potting comprises silicone, in particular clear silicone, or is formed from it.
  • the encapsulation can comprise a matrix material, for example silicone, in which
  • Converter particles or scattering particles are embedded.
  • the converter particles are set up, for example, to convert radiation that is emitted by the semiconductor chip into
  • the radiation emitted by the optoelectronic component has a deviation in the far field of at most 0.5 MacAdams ellipses, the deviation being given by the difference between the color impression in the center of an observation area and the color impression at the edge of an observation area.
  • the observation area lies, for example, in a plane parallel to the main plane of extent of the
  • Semiconductor layer sequence and has, for example, a lateral extent that is a thousand times greater than the lateral extent of the semiconductor layer sequence.
  • the conversion elements have a height of at most 4 ⁇ m, measured along a direction transverse or perpendicular to the main extension plane of the
  • the optoelectronic semiconductor chip is a thin-film chip.
  • Such an optoelectronic component can be used, for example, in a high-current system, such as, for example, in a headlight, in particular in a so-called m-AFS system.
  • the optoelectronic component comprises at least one optical element, wherein the optical element is part of the housing
  • Beam direction is subordinate.
  • the direction of radiation is the direction in which radiation emitted in the
  • Housing is emitted.
  • a surface of the optical element which faces the housing has a lateral extent which corresponds to the lateral extent of the semiconductor layer sequence.
  • the distance between the conversion elements and the mounting surface of the housing is at most 5 gm or at most 2 gm.
  • the distance is preferably at most 1 ⁇ m.
  • the distance is measured in a direction transverse or perpendicular to the mounting surface.
  • a layer of the semiconductor layer sequence forms the
  • Conversion elements includes one side of the
  • the housing forms in the area of
  • Component especially in high current applications, can be increased.
  • FIGS. 1A to IC and 4 to 7 exemplary embodiments of the optoelectronic component in different views
  • FIGS. 2A and 2B show exemplary embodiments of the optoelectronic semiconductor chip in different views
  • FIGS. 8A to 8C show exemplary embodiments of the optoelectronic component in detail views.
  • the optoelectronic component 300 comprises an optoelectronic semiconductor chip 100.
  • the semiconductor chip 100 comprises a growth substrate 3,
  • a semiconductor layer sequence 1 with an active layer 10 has grown on the growth substrate 3.
  • the semiconductor layer sequence 1 is based, for example, on a nitride compound semiconductor material.
  • the active layer 10 generates primary radiation during operation, for example in the blue spectral range.
  • Conversion elements 21, 22 in the form of nanorods or microrods are shown in FIG.
  • Conversion elements 21, 22 are based, for example, on a nitride compound semiconductor material.
  • the radiation generated by the semiconductor chip 100 during operation, for example a mixture of primary radiation and secondary radiation, is largely emitted from the semiconductor chip via an emission side 101
  • Semiconductor chip 100 is mounted in a recess of housing 200 on a mounting surface of housing 200.
  • Housing 200 has a lead frame 201 and a
  • Housing body 202 In the present case, the lead frame 201 has two poles.
  • the housing body 202 is designed to be electrically insulating, reshapes the lead frame 201 and separates the poles of the lead frame 201 from one another.
  • the lead frame 201 comprises
  • Housing body 202 is made of plastic, for example.
  • the housing 200 further comprises reflective
  • Inner surfaces 205 which laterally delimit the recess and which laterally surround the semiconductor chip 100.
  • Reflective inner surfaces 205 are designed to reflect radiation that emerges in particular through the side surfaces of the semiconductor chip 100. The radiation is reflected out of the recess in a direction away from the mounting surface.
  • Semiconductor layer of the semiconductor layer sequence 1, in which the conversion elements 21, 22 are embedded, is structured.
  • the interface has a large number of elevations and depressions, for example.
  • the elevations lie, for example, in a vertical direction, perpendicular to the main plane of extent of the semiconductor conductor layer sequence 1, on a line with the longitudinal axes of the conversion elements 21, 22.
  • the emission side 101 has structures.
  • the emission side 101 has the same structures as the interface of the active one
  • the recesses are, for example, so-called "V-pit structures".
  • the V-pit structures can extend up to
  • the main plane of extent of the active layer 10 extend or can penetrate the main plane of extent of the active layer 10.
  • FIG 1B is an embodiment of the figure
  • FIG. 300 A further exemplary embodiment of the optoelectronic component 300 is shown in perspective in FIG.
  • two optoelectronic semiconductor chips 100 are mounted in a recess of a housing 200.
  • the reflective inner surfaces 205 of the housing 200 completely surround the semiconductor chips 100 in the lateral direction.
  • the semiconductor chips 100 have different
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 shown on the right in the figure comprises only first conversion elements 21.
  • the other optoelectronic semiconductor chip 100 comprises only second conversion elements 22.
  • the first conversion elements 21 differ from the second conversion elements 22 with regard to the
  • the first conversion elements 21 convert the primary radiation into a first one
  • Secondary radiation and the second conversion elements 22 convert the primary radiation into a second
  • the first secondary radiation and the second secondary radiation are different from one another.
  • FIGS. 2A and 2B show an exemplary embodiment of the optoelectronic semiconductor chip 100 in a side view and a perspective view.
  • the semiconductor chip 100 acts it is, for example, a semiconductor chip 100 as shown in FIGS. 1A to IC.
  • the first conversion element 21 comprises a first semiconductor section 211 in the form of a core.
  • the first semiconductor section 211 is coated with an active region 210.
  • the active area 210 serves to absorb and / or emit electromagnetic radiation.
  • the active area 210 is of a second one
  • Semiconductor section 212 encased in the form of a layer.
  • the present figure shows the remains of a mask 25 which was used to grow the first conversion element 21.
  • the conversion elements can be core-shell rods, for example
  • Conversion elements are each between a first
  • the active areas 210 of the conversion elements can each be designed in the form of a multi-quantum well.
  • a further exemplary embodiment of the optoelectronic component 300 is shown in plan view in FIG.
  • Two optoelectronic semiconductor chips 100 are attached in a recess of the housing 200 that is round in plan view. Both semiconductor chips 100 each include first
  • Emission sides 101 of the semiconductor chips 100 include first sections 21a and second sections 22a.
  • Sections 21a and the second sections 22a are partial areas of the emission side 101.
  • the emission side 101 of the semiconductor chip 100 shown at the top in the figure comprises exactly one first section 21a and exactly one second section 22a.
  • the first section 21a and the second section 22a are each simply connected
  • All first conversion elements 21 are in the first section 21a
  • the lower semiconductor chip 100 in the present figure comprises two first sections 21a and two second sections 22a. Only first conversion elements 21 are assigned to the first sections 21a and only second conversion elements are assigned to the second sections 22a.
  • Sections 21a, 22a have a rectangular contour and are arranged in a striped pattern. Furthermore, the individual sections 21a, 22a are each designed to be simply connected and do not overlap with one another.
  • a further exemplary embodiment of the optoelectronic component 300 is shown in plan view in FIG. As shown in FIG. 4, two semiconductor chips 100 are in the present case mounted in the recess of the housing 200. By both
  • Semiconductor chips 100 is the emission side 101 in a first section 21a and a second section 22a
  • all first conversion elements 21 are the respective first section 21a and all second conversion elements 22 are the respective assigned to the second section 22a.
  • Another example is the first section 21a of a semiconductor chip 100 compared to the first section 21a
  • Semiconductor chips 100 arranged.
  • the second sections 22a of the semiconductor chips 100 face away from one another. This creates a spatial separation of the first and second
  • Reabsorption of already converted primary radiation can be further reduced.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the optoelectronic component 300 in a cross-sectional view.
  • FIG. 6 essentially shows the same features as FIG. 1A with the difference that the semiconductor chip 100 is encapsulated by a potting 230.
  • the encapsulation 230 comprises a matrix material such as silicone in the
  • Converter particles are embedded.
  • the converter particles are set up to convert radiation that is emitted by the semiconductor chip 100 into radiation of longer wavelength.
  • FIG. 7 shows a further optoelectronic component 300 in which the recess in the housing body 200 is additionally filled with an encapsulation 230.
  • the potting 230 can be
  • a converter layer 231 is on the potting 230
  • the converter layer 231 can for example comprise a matrix material in which converter particles
  • the converter layer 231 is formed, for example, by a converter plate.
  • FIG 8A is an embodiment of the
  • the optoelectronic component 300 comprises an optoelectronic semiconductor chip 100, which has a semiconductor layer sequence 1 with a first
  • semiconductor layer 11 a second semiconductor layer 12 and an active layer 10 comprises.
  • the first semiconductor layer 11 is, for example, an n-conductive layer and the second semiconductor layer 12 is, for example, a p-conductive layer.
  • the semiconductor layer sequence 1 further comprises first 21 and second conversion elements 22.
  • the optoelectronic component 300 comprises a housing 200.
  • reflective inner surfaces 205 of the housing 200 are not shown.
  • the housing comprises a housing body 202, which is formed, for example, from silicon or a ceramic. Outer surfaces of the housing body 202 can be designed to be reflective, at least in places.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 comprises a first electrode 410, which is electrically conductively connected to a first contact element 41.
  • the first contact element 41 is part of the housing 200 and is arranged on the side of the housing body 202 which is opposite the optoelectronic semiconductor chip 100.
  • the first semiconductor section 11 can be supplied with current by means of the first electrode 410 via vias 411.
  • a mirror layer 7 functions as a second electrode 420 which is electrically conductively connected to a second contact element 42 and via which the second semiconductor layer 12 can be energized.
  • the second contact element 42 is electrically connected to the second contact element 421 of the housing 200 by means of a contact wire 43 conductively connected.
  • the second contact element 421 is formed on the side of the housing body 202 facing the optoelectronic semiconductor chip 100.
  • an electrically insulating insulation layer 8 separates the first electrode 410 from the second electrode 420.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 of the present exemplary embodiment is, for example, a thin-film chip that is free of a growth substrate.
  • the optoelectronic component 300 of the exemplary embodiment can be in a headlight, such as a
  • Vehicle headlights find application.
  • FIG. 8B essentially shows the same features as FIG. 8A with the difference that the second contact element 421 of the housing 200 is arranged on the side of the housing that faces away from the optoelectronic semiconductor chip 100.
  • FIG. 8C A further exemplary embodiment of an optoelectronic component 300 is shown in FIG. 8C.
  • the second electrode 42 is on a side facing the housing 200
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 comprises a sapphire substrate 232.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 is a sapphire flip chip.
  • the housing of the optoelectronic component 300 comprises a potting 230, which in the present case is set up for the purpose of radiation, which the optoelectronic semiconductor chip 100 through a side transversely to the main plane of extent of the
  • encapsulation includes, for example, a matrix material such as silicone in the reflective particles, for example
  • Titanium dioxide particles are embedded. Like in
  • the component is facing away from optoelectronic semiconductor chip 100.
  • the component can therefore be surface-mounted.
  • Optoelectronic component 300 is found, for example, in one
  • Headlights especially in a headlight for

Landscapes

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement (300) einen optoelektronischen Halbleiterchip (100) und ein reflektierendes Gehäuse (200). Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (10), die im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Primärstrahlung erzeugt und mehrere Konversionselemente (21, 22). Die Konversionselemente (21, 22) sind dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die Konversionselemente (21, 22) sind jeweils als Nanorod oder Mikrorod ausgebildet. Die Konversionselemente (21, 22) sind in der Halbleiterschichtenfolge (1) eingebettet. Der Halbleiterchip (100) ist in einer Ausnehmung des Gehäuses (200) montiert und lateral von reflektierenden Innenflächen (205) des Gehäuses (200) umgeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit einem präzise einstellbaren Farbort anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst dieses einen optoelektronischen
Halbleiterchip. Unter einem Halbleiterchip wird hier und im Folgenden ein separat handhabbares und elektrisch
kontaktierbares Element verstanden. Ein Halbleiterchip entsteht bevorzugt durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Insbesondere weisen Seitenflächen eines solchen
Halbleiterchips dann zum Beispiel Spuren aus dem
Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf. Ein
Halbleiterchip umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich der im Waferverbund gewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet. Eine laterale Ausdehnung des Halbleiterchips, gemessen parallel zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Halbleiterchips, ist beispielsweise höchstens 5 % oder höchstens 10 % größer als die laterale Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge. Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Bauelement weiter ein Gehäuse, zum Beispiel ein reflektierendes Gehäuse. Beispielsweise kann das Gehäuse einen elektrisch isolierenden Gehäusekörper, zum Beispiel aus Kunststoff oder Epoxid oder Silikon, umfassen, in dem
reflektierende Partikel, wie Titandioxid-Partikel,
eingebettet sind. Beispielsweise umfasst das Gehäuse ferner einen Leiterrahmen, insbesondere einen zweipoligen
Leiterrahmen, über den das Bauelement elektrisch
kontaktierbar ist. Der Leiterrahmen kann in dem Gehäusekörper eingebettet sein. Die Pole des Leiterrahmens können durch den Gehäusekörper elektrisch voneinander isoliert sein.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Bauelements umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist bevorzugt zusammenhängend, insbesondere einfach
zusammenhängend, ausgebildet. Die Halbleiterschichtenfolge basiert zum Beispiel auf einem III-V-
Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn]__n-mGamN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnIn]__n_ mGamP, oder um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnIn]__n-mGamAs oder AlnIn]__n-mGamAsP, oder um ein Antimonid- Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnIn]__n-mGamSb, oder um ein Antimonid-Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial , wobei jeweils 0 < n < 1, 0 < m < 1 und m + n < 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterschichtenfolge eine aktive Schicht, die im
bestimmungsgemäßen Betrieb eine Primärstrahlung erzeugt. Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine QuantentopfStruktur in Form eines einzelnen
Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer
MultiquantentopfStruktur, kurz MQW. Die aktive Schicht kann im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische
Primärstrahlung im blauen oder grünen oder roten
Spektralbereich oder im UV-Bereich oder im IR-Bereich
erzeugen. Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge kann zusammenhängend ausgebildet sein. Eine laterale
Ausdehnung der aktiven Schicht beträgt beispielsweise
zumindest 95 % der lateralen Ausdehnung der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip mehrere Konversionselemente. Die Konversionselemente sind bevorzugt aus Halbleitermaterial gebildet, zum Beispiel aus einem der oben genannten III-V- Verbindungshalbleitermaterialien oder aus einem II-VI- Verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise weisen die Konversionselemente jeweils einen aktiven Bereich auf. Neben dem aktiven Bereich können die Konversionselemente jeweils zwei Halbleiterabschnitte umfassen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist. Die Halbleiterabschnitte auf
unterschiedlichen Seiten des aktiven Bereichs können
unterschiedlich dotiert sein. Der aktive Bereich der Konversionselemente ist zum Beispiel jeweils dreidimensional geformt. Eine Grenzfläche zwischen dem aktiven Bereich und einem angrenzenden Halbleiterabschnitt ist zum Beispiel nicht durchgehend eben, sondern beispielsweise gekrümmt oder weist Kanten auf. Die Grenzfläche hat zum Beispiel die Form der Mantelfläche eines Kegels oder eines Kegelstumpfes oder einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes.
Bevorzugt hängen die Konversionselemente untereinander nicht zusammen, sondern sind voneinander getrennt und beabstandet angeordnet. Beispielsweise sind die Konversionselemente oder eine Teilmenge der Konversionselemente in einer Ebene
parallel zu einer Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge nebeneinander angeordnet. Die
Konversionselemente können dabei beispielsweise regelmäßig oder unregelmäßig entlang dieser Ebene angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Konversionselemente dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung umfassen unterschiedliche
Wellenlängenbereiche. Bei der Konversion absorbieren die Konversionselemente die Primärstrahlung. Bei einer
Rekombination der aus der Absorption entstehenden Elektron- Loch-Paare, beispielsweise in dem aktiven Bereich, wird die Sekundärstrahlung emittiert. Beispielsweise ist das
Intensitätsmaximum der emittierten Sekundärstrahlung bei einer Wellenlänge, die mindestens 50 nm oder mindestens 100 nm oder mindestens 150 nm oder mindestens 200 nm länger ist als die Wellenlänge, bei welcher die Primärstrahlung ihr Intensitätsmaximum aufweist. Beispielsweise ist die
Primärstrahlung sichtbares Licht im blauen Spektralbereich und die Sekundärstrahlung sichtbares Licht im grünen oder gelben oder orangen oder roten Spektralbereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Konversionselemente monolithisch mit der
Halbleiterschichtenfolge verbunden. Insbesondere können die Konversionselemente jeweils als Nanorod oder als Mikrorod, zu Deutsch Nanostab oder Mikrostab, ausgebildet sein. Die
Konversionselemente sind also beispielsweise längliche
Strukturen mit einem Aspektverhältnis von zumindest 1 oder zumindest 1,3 oder zumindest 2, wobei das Aspektverhältnis das Verhältnis von Länge zu Durchmesser definiert. Das
Aspektverhältnis ist zum Beispiel höchstens 10 oder höchstens 5. Nanorods haben einen Durchmesser von zum Beispiel
zumindest 10 nm und höchstens 1 gm. Mikrorods haben zum
Beispiel einen Durchmesser von mehr als 1 gm und zum Beispiel höchstens 10 pm. Die Nanostäbe oder Mikrostäbe können jeweils die Form eines viereckigen oder sechseckigen Obelisken oder einer Pyramide oder eines Kegels oder eines Zylinders
aufweisen. Längsachsen der Konversionselemente verlaufen beispielsweise im Rahmen der Herstellungstoleranz alle parallel zueinander. Die Längsachsen der Konversionselemente verlaufen im Rahmen der Herstellungstoleranz bevorzugt senkrecht zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Konversionselemente in der Halbleiterschichtenfolge
eingebettet oder vergraben. Insbesondere sind die
Konversionselemente epitaktisch mit der
Halbleiterschichtenfolge überwachsen. Die Konversionselemente sind beispielsweise in alle lateralen Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge oder in alle Raumrichtungen vollständig von der
Halbleiterschichtenfolge umgeben .
Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge auf einem Aufwachssubstrat gewachsen. Das Aufwachssubstrat ist dabei Teil des Halbleiterchips. Zum Beispiel sind dann die
Konversionselemente zwischen der aktiven Schicht des
Halbleiterchips und dem Aufwachssubstrat der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Dann handelt es sich bei dem Halbleiterchip zum Beispiel um einen sogenannten
Saphirchip oder einen Flip-Chip.
Alternativ ist der Halbleiterchip frei von einem
Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge. Nach dem
Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge auf einem
Aufwachssubstrat ist das Aufwachssubstrat also abgelöst worden. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich in diesem Fall insbesondere um einen Dünnfilmchip. Der Halbleiterchip kann dann zum Beispiel einen Träger umfassen, auf dem die
Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Der Träger
unterscheidet sich von dem Aufwachssubstrat. Der Träger stabilisiert insbesondere die Halbleiterschichtenfolge. Der Träger kann elektrisch leitend sein. Bei dem Träger kann es sich um einen Siliziumträger oder Kunststoffträger oder
Keramikträger handeln. Der Träger kann auch eine Anzahl
Metalle umfassen oder aus einer Mischung aus Metall und
Kunststoff hergestellt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
optoelektronische Halbleiterchip in einer Ausnehmung des Gehäuses montiert. Lateral, also in lateraler Richtung, ist der Halbleiterchip von reflektierenden Innenflächen des
Gehäuses umgeben, bevorzugt vollständig umgeben. Der Halbleiterchip ist zum Beispiel auf einer Montagefläche des Gehäuses, welche eine Bodenfläche der Ausnehmung bildet, montiert und elektrisch angeschlossen. Die Innenflächen verlaufen bevorzugt quer oder senkrecht zur Montagefläche.
Beispielsweise hat die Ausnehmung die Form eines
Rotationskörpers, wie eines Kegelstumpfs. In diesem Fall sind Innenflächen der Ausnehmung im Rahmen der
Herstellungstoleranz flach ausgebildet und definieren die Mantelfläche des Kegelstumpfs. Alternativ können die
Innenflächen konkav gekrümmt sein. Dann hat die Ausnehmung zum Beispiel die Form eines Rotationsparaboloids . Die
gekrümmten Innenflächen können sphärisch oder asphärisch gekrümmt sein.
Der Halbleiterchip ist bevorzugt vollständig in der
Ausnehmung angeordnet. Die Ausnehmung ist zum Beispiel tiefer als der Halbleiterchip hoch oder dick ist. Bevorzugt überragt das Gehäuse dann den Halbleiterchip in Richtungen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips.
Die reflektierenden Innenflächen der Ausnehmung sind dem Halbleiterchip zugewandt. Beispielsweise sind die
Innenflächen in lateraler Richtung von dem Halbleiterchip beabstandet. Elektromagnetische Strahlung, die von dem
Halbleiterchip emittiert wird, wird von den Innenflächen der Ausnehmung zurückgeworfen. Beispielsweise beträgt der
Reflexionsgrad der Innenflächen für die von dem
Halbleiterchip emittierte Strahlung mindestens 60 % oder mindestens 70 % oder mindestens 80 % oder mindestens 90 %.
Die Innenflächen können zum Beispiel mit einer Beschichtung versehen sein. Beispielsweise umfasst die Beschichtung ein Metall, etwa Aluminium, Silber, Chrom oder Nickel oder eine metallische Legierung mit zumindest einem dieser Materialien.
Die reflektierenden Innenflächen sind dazu eingerichtet, Strahlung, die durch den Halbleiterchip, insbesondere durch Seitenflächen des Halbleiterchips, in lateraler Richtung emittiert wird, zu reflektieren und umzulenken. Die
Innenflächen sind dabei insbesondere so ausgebildet, dass ein Großteil der reflektierten Strahlung die Ausnehmung des
Gehäuses verlässt, ohne erneut auf das Gehäuse zu treffen.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement einen optoelektronischen
Halbleiterchip und ein reflektierendes Gehäuse. Der
optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Primärstrahlung erzeugt und mehrere Konversionselemente. Die Konversionselemente sind dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine
Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die Konversionselemente sind jeweils als Nanorod oder Mikrorod ausgebildet. Die
Konversionselemente sind in der Halbleiterschichtenfolge eingebettet. Der Halbleiterchip ist in einer Ausnehmung des Gehäuses montiert und lateral von reflektierenden
Innenflächen des Gehäuses umgeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Idee zugrunde, einen Halbleiterchip, bei dem Konversionselemente in der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips
eingebettet sind, in einem Gehäuse zu montieren. Dank des Gehäuses kann die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung gerichtet abgestrahlt werden. Durch Einstellung der Dichte und Anordnung der
Konversionselemente kann die Intensität und/oder der Farbort des optoelektronischen Bauelements präzise eingestellt werden. Durch die Anordnung der Konversionselemente kann beispielsweise unerwünschte Reabsorption von bereits
umgewandelter Primärstrahlung verringert werden, wobei gleichzeitig eine gute Durchmischung der Primär- und
Sekundärstrahlung erreicht wird. Auch für die thermischen Eigenschaften ist das Einbetten der Konversionselemente vorteilhaft .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfassen die Konversionselemente erste
Konversionselemente und zweite Konversionselemente. Dabei sind die ersten Konversionselemente dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine erste Sekundärstrahlung zu
konvertieren. Die zweiten Konversionselemente sind dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine zweite
Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die erste und zweite
Sekundärstrahlung sind verschieden voneinander.
Zum Beispiel weisen die ersten und zweiten
Konversionselemente unterschiedliche Materialien auf. Die ersten Konversionselemente sind im Rahmen der
Herstellungstoleranz bevorzugt alle gleich aufgebaut. Ebenso können die zweiten Konversionselemente im Rahmen der
Herstellungstoleranz alle gleich aufgebaut sein. Insbesondere sind die erste und die zweite Sekundärstrahlung sowie die Primärstrahlung paarweise verschieden voneinander.
Beispielsweise beträgt der Abstand der Wellenlängen, bei denen die erste Sekundärstrahlung und die zweite
Sekundärstrahlung ihr Intensitätsmaximum aufweisen,
mindestens 50 nm oder mindestens 100 nm oder mindestens 150 nm. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand mindestens 200 nm betragen. Bei der Primärstrahlung kann es sich
beispielsweise um Licht des blauen Spektralbereichs handeln, bei der ersten Sekundärstrahlung um Licht des grünen
Spektralbereichs und bei der zweiten Sekundärstrahlung um Licht des roten Spektralbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die kristallin mit der Halbleiterschichtenfolge verbundenen
Konversionselemente einen Streuquerschnitt von höchstens 10 Mikrometer, zum Beispiel von höchstens 2 gm x 5 gm auf.
Insbesondere weisen die Konversionselemente einen solchen Streuquerschnitt für Strahlung auf, die sich teilweise oder vollständig in lateraler Richtung, sprich parallel zur
Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge,
ausbreitet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine Emissionsseite auf. Beispielsweise erstreckt sich die Emissionsseite im
Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des
Halbleiterchips. Über die Emissionsseite werden im Betrieb beispielsweise zumindest 25 % oder zumindest 50 % oder zumindest 75 % der von dem Halbleiterchip erzeugten Strahlung emittiert. Die Emissionsseite ist bevorzugt dem Gehäuse, insbesondere der Montagefläche des Gehäuses, abgewandt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Emissionsseite einen ersten Abschnitt und einen zweiten
Abschnitt. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind also Teilflächen der Emissionsseite. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet und überlappen nicht miteinander. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind dem ersten
Abschnitt nur erste Konversionselemente zugeordnet und dem zweiten Abschnitt sind nur zweite Konversionselemente
zugeordnet. „Zugeordnet" meint vorliegend insbesondere, dass in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet, der erste Abschnitt nur mit ersten Konversionselementen und der zweite Abschnitt nur mit zweiten Konversionselementen überlappt. Beispielsweise sind dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt jeweils zumindest zehn oder zumindest 100
entsprechende Konversionselemente zugeordnet. Zum Beispiel sind einem einzigen ersten Abschnitt alle ersten
Konversionselemente und einem einzigen zweiten Abschnitt alle zweiten Konversionselemente zugeordnet.
Durch die Zuordnung der unterschiedlichen Konversionselemente zu unterschiedlichen Abschnitten der Emissionsseite sind die ersten Konversionselemente räumlich, insbesondere lateral, getrennt von den zweiten Konversionselementen angeordnet. Vorteilhafterweise kann durch die räumlich getrennte
Anordnung der ersten und zweiten Konversionselemente eine Absorption der ersten Sekundärstrahlung durch zweite
Konversionselemente oder umgekehrt verringert oder vermieden werden. Gleichzeitig kann eine gute Durchmischung der
Primärstrahlung, der ersten Sekundärstrahlung und/oder der zweiten Sekundärstrahlung erzielt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Emissionsseite mehrere erste Abschnitte und/oder mehrere zweite Abschnitte. Die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte sind jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet und überlappen nicht miteinander. Insbesondere überlappen die ersten Abschnitte untereinander nicht miteinander, die zweiten Abschnitte überlappen untereinander nicht miteinander und die ersten und zweiten Abschnitte überlappen nicht miteinander. Die Abschnitte sind also paarweise disjunkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind den ersten
Abschnitten jeweils nur erste Konversionselemente zugeordnet und den zweiten Abschnitten jeweils nur zweite
Konversionselemente zugeordnet. Insbesondere sind jedem ersten Abschnitt zumindest zehn oder zumindest 100 erste Konversionselemente und jedem zweiten Abschnitt zumindest zehn oder zumindest 100 zweite Konversionselemente
zugeordnet. Die ersten und zweiten Abschnitte können in
Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet alternierend angeordnet sein. Beispielsweise bilden die ersten und zweiten Abschnitte ein Streifenmuster oder ein Schachbrettmuster. Dabei können die ersten und zweiten Abschnitte in Draufsicht betrachtet jeweils rechteckig ausgebildet sein. Alternativ können die ersten und zweiten Abschnitte in Draufsicht betrachtet jeweils eine hexagonale Form aufweisen. In diesem Fall können die ersten und zweiten Abschnitte ein hexagonales Muster bilden. Vorteilhaferweise kann durch die Anordnung der ersten und zweiten Abschnitte in Mustern eine besonders gute Durchmischung der Primärstrahlung und der ersten und zweiten Sekundärstrahlung erzielt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Emissionsseite einen Konversionsbereich, wobei dem
Konversionsbereich die Konversionselemente zugeordnet sind. Der Konversionsbereich bildet eine Teilfläche der
Emissionsseite. Beispielsweise beträgt eine laterale
Ausdehnung des Konversionsbereichs wenigstens 50 % oder wenigstens 75 % einer lateralen Ausdehnung der
Emissionsseite. Beispielsweise kann Strahlung, die von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiert wird über die reflektierenden Innenflächen auf den Konversionsbereich fokussiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zusätzlich zu dem optoelektronischen Halbleiterchip ein weiterer solcher optoelektronischer Halbleiterchip in der Ausnehmung des Gehäuses montiert. Der weitere optoelektronische
Halbleiterchip kann dabei alle Merkmale aufweisen, die für den zuvor beschrieben optoelektronischen Halbleiterchip offenbart wurden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip ausschließlich erste
Konversionselemente und der weitere optoelektronische
Halbleiterchip ausschließlich zweite Konversionselemente. Die ersten und zweiten Konversionselemente können dabei die oben beschriebenen Merkmale für die ersten und zweiten
Konversionselemente eines einzigen optoelektronischen
Halbleiterchips aufweisen. Durch die Verwendung von zwei Halbleiterchips kann eine besonders gute räumliche Trennung erster und zweiter Konversionselemente erzielt werden. Somit kann unerwünschte Absorption erster Sekundärstrahlung durch zweite Konversionselemente und/oder Absorption zweiter
Sekundärstrahlung durch erste Konversionselemente weiter vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement eine Vielzahl von Pixeln, zu Deutsch Emissionsfelder, die einzeln und unabhängig
voneinander ansteuerbar sind. Dabei emittiert ein
angesteuertes Pixel elektromagnetische Strahlung. In diesem Fall handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement beispielsweise um eine pixelierte Strahlungsquelle. Zum
Beispiel umfasst das Bauelement zumindest vier oder zumindest zehn oder zumindest 100 Pixel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement eine Vielzahl der
optoelektronischen Halbleiterchips, die in der Ausnehmung des Gehäuses montiert sind. Jeder einzelne optoelektronische Halbleiterchip kann dabei die Merkmale aufweisen, die zuvor für den optoelektronischen Halbleiterchip offenbart wurden. Jedem Pixel ist bevorzugt ein optoelektronischer
Halbleiterchip zugeordnet, insbesondere eineindeutig
zugeordnet. Beispielsweise sind die Pixel in lateraler Ebene mit einem Abstand von höchstens 0,5 pm zueinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl der optoelektronischen Halbleiterchips kein
Konversionselement. Beispielsweise sind die
optoelektronischen Halbleiterchips ohne Konversionselement benachbart zu den optoelektronischen Halbleiterchips mit Konversionselement angeordnet. Insbesondere kann Strahlung, die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittiert wird, das Gehäuse nur in einem Bereich der optoelektronischen Halbleiterchips verlassen, die ein Konversionselement
umfassen. Beispielsweise umfasst das Gehäuse dazu ein oder mehrere Fenster, sodass in Draufsicht auf das Gehäuse nur Halbleiterchips im Bereich eines Fensters liegen, die
Konversionselemente umfassen. Vorteilhafterweise können dadurch besonders hohe Strahlungsdichten bei gleichzeitig guter Entwärmung der optoelektronischen Halbleiterchips erreicht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip ein pixelierter Halbleiterchip, bei dem jedem Pixel eine
Teilfläche einer Emissionsseite des optoelektronischen
Halbleiterchips zugeordnet, insbesondere eineindeutig
zugeordnet, ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Pixel jeweils einzeln und unabhängig voneinander betreibbar. Beispielsweise können die Pixel über eine geeignete Steuerelektronik, insbesondere einen
Mikrochip, ansteuerbar sein. Vorteilhafterweise kann somit der Farbort eines pixilierten optoelektronischen Bauelements besonders genau vorgegeben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform füllt der
optoelektronische Halbleiterchip die Ausnehmung des Gehäuses nur teilweise auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Montagefläche des Gehäuses eine laterale Ausdehnung von beispielsweise 102 % oder 105 % der lateralen Ausdehnung der
Halbleiterschichtenfolge auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
reflektierenden Innenflächen einen Anstellwinkel von maximal 5 ° auf, wobei die laterale Ausdehnung der Montageseite im Rahmen der Herstellungstoleranz der lateralen Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge entspricht. Der Anstellwinkel ist dabei der Winkel, den die reflektierenden Innenflächen mit einer Richtung quer zur Montageseite des Gehäuses einnehmen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Ausnehmung mit einem Verguss aufgefüllt, der den Halbleiterchip umformt. Beispielsweise umfasst der Verguss Silikon, insbesondere Klarsilikon, oder ist daraus gebildet. Der Verguss kann ein Matrixmaterial, zum Beispiel Silikon, umfassen, in dem
Konverterpartikel oder Streupartikel eingebettet sind. Die Konverterpartikel sind beispielsweise dazu eingerichtet, Strahlung, die vom Halbleiterchip emittiert wird, in
Strahlung einer längeren Wellenlänge umzuwandeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die durch das optoelektronische Bauelement emittierte Strahlung im Fernfeld eine Abweichung von höchstens 0,5 MacAdams Ellipsen auf, wobei die Abweichung durch den Unterschied des Farbeindrucks in der Mitte eines Beobachtungsbereichs zu dem Farbeindruck am Rand eines Beobachtungsbereichs gegeben ist. Der
Beobachtungsbereich liegt dabei beispielsweise in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge und weist beispielsweise eine laterale Ausdehnung auf, die tausendmal größer ist als die laterale Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements haben die Konversionselemente eine Höhe von höchstens 4 gm, gemessen entlang einer Richtung quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen Dünnfilmchip. Ein solches optoelektronisches Bauelement kann beispielsweise Anwendung in einem Hochstromsystem finden, wie zum Beispiel bei einem Scheinwerfer, insbesondere bei einem sogenannten m- AFS System. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement zumindest ein optisches Element, wobei das optische Element dem Gehäuse in einer
Abstrahlrichtung nachgeordnet ist. Die Abstrahlrichtung ist dabei die Richtung, in welche Strahlung, die im
optoelektronischen Halbleiterchip erzeugt wird, aus dem
Gehäuse emittiert wird. Beispielsweise weist eine Oberfläche des optischen Elements, welche dem Gehäuse zugewandt ist, eine laterale Ausdehnung auf, die der lateralen Ausdehnung der Halbleiterschichtenfolge entspricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Abstand der Konversionselemente zur Montagefläche des Gehäuses höchstens 5 gm oder höchstens 2 gm. Bevorzugt beträgt der Abstand höchstens 1 pm. Der Abstand wird dabei in einer Richtung quer oder senkrecht zur Montagefläche gemessen. Beispielsweise bildet eine Schicht der Halbleiterschichtenfolge, die
Konversionselemente umfasst, eine Seite der
Halbleiterschichtenfolge, die der Montagefläche zugewandt ist. Insbesondere bildet das Gehäuse im Bereich der
Montagefläche eine Wärmesenke. Vorteilhafterweise können Konversionselemente durch einen solchen Abstand besonders gut entwärmt werden. Dadurch ergibt sich ein besonderer Vorteil, dass die Strahlungsleistung des optoelektronischen
Bauelements, insbesondere in Hochstromanwendungen, erhöht werden kann.
Vorliegend kann bei der Herstellung des optoelektronische Bauelements insbesondere eine dynamische Farbortanpassung im Fertigungsprozess erfolgen. Dabei werden die
Konversionselemente während einer Olinemessung im
Waferprozess erzeugt. Dazu wird eine Photoluminineszenzmap der Halbleiterchips ausgewertet und entsprechende Konverter- Geometrien werden errechnet. Die so gewonnen Korrekturdaten werden dann für die Herstellung des optoelektronischen
Bauelements herangezogen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den folgenden in Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. 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.
Es zeigen:
Figuren 1A bis IC und 4 bis 7 Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements in verschiedenen Ansichten,
Figuren 2A und 2B Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Halbleiterchips in verschiedenen Ansichten, und
Figuren 3A und 3B Ausführungsbeispiele der
Konversionselemente in Detailansichten.
Figuren 8A bis 8C Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements in Detailansichten.
In der Figur 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 300 in Querschnittsansicht dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 300 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 100. Der Halbleiterchip 100 umfasst ein Aufwachssubstrat 3,
beispielsweise ein Saphirsubstrat. Auf dem Aufwachssubstrat 3 ist eine Halbleiterschichtenfolge 1 mit einer aktiven Schicht 10 gewachsen. Die Halbleiterschichtenfolge 1 basiert zum Beispiel auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Die aktive Schicht 10 erzeugt im Betrieb Primärstrahlung, zum Beispiel im blauen Spektralbereich. Konversionselemente 21, 22, in Form von Nanorods oder Mikrorods, sind in der
Halbleiterschichtenfolge 1 eingebettet. Die
Konversionselemente 21, 22 konvertieren im Betrieb die
Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung. Die
Konversionselemente 21, 22 basieren beispielsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Die vom Halbleiterchip 100 im Betrieb erzeugte Strahlung, zum Beispiel eine Mischung aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung, wird größtenteils über eine Emissionsseite 101 aus dem Halbleiterchip
ausgekoppelt .
Weiter umfasst das in der Figur 1A dargestellte
optoelektronische Bauelement 300 ein Gehäuse 200. Der
Halbleiterchip 100 ist in einer Ausnehmung des Gehäuses 200 auf einer Montagefläche des Gehäuses 200 montiert. Das
Gehäuse 200 weist einen Leiterrahmen 201 und einen
Gehäusekörper 202 auf. Der Leiterrahmen 201 ist vorliegend zweipolig ausgebildet. Der Gehäusekörper 202 ist elektrisch isolierend ausgebildet, umformt den Leiterrahmen 201 und trennt die Pole des Leiterrahmens 201 voneinander. Der
Halbleiterchip 100 ist elektrisch leitend an den Leiterrahmen 201 angeschlossen. Der Leiterrahmen 201 umfasst
beispielsweise Kupfer oder besteht aus Kupfer. Der
Gehäusekörper 202 ist zum Beispiel aus Kunststoff. Die
Emissionsseite 101 ist der Montagefläche abgewandt. Des Weiteren umfasst das Gehäuse 200 reflektierende
Innenflächen 205, die die Ausnehmung lateral begrenzen und die den Halbleiterchip 100 lateral umgeben. Die
reflektierenden Innenflächen 205 sind dazu eingerichtet, Strahlung, die insbesondere durch die Seitenflächen des Halbleiterchips 100 austritt, zu reflektieren. Die Strahlung wird dabei in eine Richtung weg von der Montagefläche aus der Ausnehmung hinaus reflektiert.
Abweichend zu der Figur 1A, ist es möglich, dass eine
Grenzfläche zwischen der aktiven Schicht 10 und einer
Halbleiterschicht der Halbleiterschichtenfolge 1, in der die Konversionselemente 21, 22 eingebettet sind, strukturiert ist. Die Grenzfläche weist zum Beispiel eine Vielzahl von Erhebungen und Vertiefungen auf. Die Erhebungen liegen beispielsweise in einer vertikalen Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterleiterschichtenfolge 1, auf einer Linie mit den Längsachsen der Konversionselemente 21, 22.
Weiter ist es möglich, dass die Emissionsseite 101 Strukturen aufweist. Zum Beispiel weist die Emissionsseite 101 die gleichen Strukturen auf wie die Grenzfläche der aktiven
Schicht 10. Alternativ oder zusätzlich kann die
Emissionsseite 101 und/oder die aktive Schicht 10 eine
Vielzahl von Ausnehmungen aufweisen. Bei den Ausnehmungen handelt es sich zum Beispiel um sogenannte „V-Pit- Strukturen" . Die V-Pit-Strukturen können sich bis zur
Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 10 erstrecken oder können die Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 10 durchdringen . In der Figur 1B ist ein Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Bauelements 300 gezeigt, bei dem in einer Ausnehmung eines Gehäuses 200 zwei optoelektronische
Halbleiterchips 100 montiert sind.
In der Figur IC ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 300 in perspektivischer
Ansicht dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind wie in Figur 1B zwei optoelektronische Halbleiterchips 100 in einer Ausnehmung eines Gehäuses 200 montiert. Die
reflektierenden Innenflächen 205 des Gehäuses 200 umgeben die Halbleiterchips 100 in lateraler Richtung vollständig. Die Halbleiterchips 100 weisen unterschiedliche
Konversionselemente 21, 22 auf. Der in der Figur rechts dargestellte optoelektronische Halbleiterchip 100 umfasst nur erste Konversionselemente 21. Der andere optoelektronische Halbleiterchip 100 umfasst nur zweite Konversionselemente 22. Die ersten Konversionselemente 21 unterscheiden sich von den zweiten Konversionselementen 22 hinsichtlich der
Konversionseigenschaften. Die ersten Konversionselemente 21 konvertieren die Primärstrahlung in eine erste
Sekundärstrahlung und die zweiten Konversionselemente 22 konvertieren die Primärstrahlung in eine zweite
Sekundärstrahlung. Die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung sind verschieden voneinander.
Beispielsweise handelt es sich bei der ersten
Sekundärstrahlung um Licht im grünen Spektralbereich und bei der zweiten Sekundärstrahlung um Licht im roten
Spektralbereich .
Die Figuren 2A und 2B zeigen ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterchips 100 in Seitenansicht und perspektivischer Ansicht. Bei dem Halbleiterchip 100 handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiterchip 100, wie er in den Figuren 1A bis IC gezeigt ist.
In der Figur 3A ist eine Detailansicht eines ersten
Konversionselements 21 gezeigt. Das erste Konversionselement 21 umfasst einen ersten Halbleiterabschnitt 211 in Form eines Kerns. Der erste Halbleiterabschnitt 211 ist mit einem aktiven Bereich 210 ummantelt. Der aktive Bereich 210 dient zur Absorption und/oder Emission von elektromagnetischer Strahlung. Der aktive Bereich 210 ist von einem zweiten
Halbleiterabschnitt 212 in Form einer Schicht ummantelt.
Außerdem sind in der vorliegenden Figur die Reste einer Maske 25 gezeigt, die zum Wachstum des ersten Konversionselements 21 verwendet wurde.
In der Figur 3B sind verschiedene Ausführungsbeispiele für die Konversionselemente dargestellt. Die Konversionselemente können Kern-Hülle-Stäbe sein, die zum Beispiel
zylinderförmig, pyramidenförmig oder obeliskenförmig
ausgebildet sind. Die aktiven Bereiche 210 der
Konversionselemente sind jeweils zwischen einer ersten
Halbleiterschicht 211 und einer zweiten Halbleiterschicht 212 angeordnet. Die aktiven Bereiche 210 der Konversionselemente können jeweils in Form eines Multiquantentopfs ausgebildet sein .
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 300 in Draufsicht gezeigt.
Zwei optoelektronische Halbleiterchips 100 sind in einer in Draufsicht runden Ausnehmung des Gehäuses 200 angebracht. Beide Halbleiterchips 100 umfassen jeweils erste
Konversionselemente 21 und zweite Konversionselemente 22, die die in den Halbleiterchips 100 erzeugte Primärstrahlung in unterschiedliche Sekundärstrahlungen konvertieren. Die
Emissionsseiten 101 der Halbleiterchips 100 umfassen erste Abschnitte 21a und zweite Abschnitte 22a. Die ersten
Abschnitte 21a und die zweiten Abschnitte 22a sind dabei Teilflächen der Emissionsseite 101. Die Emissionsseite 101 des in der Figur oberen abgebildeten Halbleiterchips 100 umfasst genau einen ersten Abschnitt 21a und genau einen zweiten Abschnitt 22a. Der erste Abschnitt 21a und der zweite Abschnitt 22a sind jeweils einfach zusammenhängend
ausgebildet und überlappen nicht miteinander. Alle ersten Konversionselemente 21 sind dem ersten Abschnitt 21a
zugeordnet und alle zweiten Konversionselemente 22 sind dem zweiten Abschnitt 22a zugeordnet.
Der in der vorliegenden Figur untere Halbleiterchip 100 umfasst jeweils zwei erste Abschnitte 21a und zwei zweite Abschnitte 22a. Den ersten Abschnitten 21a sind nur erste Konversionselemente 21 zugeordnet und den zweiten Abschnitten 22a sind nur zweite Konversionselemente zugeordnet. Die
Abschnitte 21a, 22a weisen eine rechteckige Kontur auf und sind in einem Streifenmuster angeordnet. Ferner sind die einzelnen Abschnitte 21a, 22a jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet und überlappen nicht miteinander.
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 300 in Draufsicht gezeigt. Wie in Figur 4 gezeigt, sind vorliegend zwei Halbleiterchips 100 in der Ausnehmung des Gehäuses 200 montiert. Bei beiden
Halbleiterchips 100 ist die Emissionsseite 101 in einen ersten Abschnitt 21a und einen zweiten Abschnitt 22a
unterteilt. Dabei sind bei beiden Halbleiterchips 100 alle ersten Konversionselemente 21 dem jeweils ersten Abschnitt 21a und alle zweiten Konversionselemente 22 dem jeweils zweiten Abschnitt 22a zugeordnet. In dem vorliegenden
Beispiel ist der erste Abschnitt 21a eines Halbleiterchips 100 gegenüber dem ersten Abschnitt 21a des weiteren
Halbleiterchips 100 angeordnet. Die zweiten Abschnitte 22a der Halbleiterchips 100 sind voneinander abgewandt. Dadurch wird eine räumliche Trennung erster und zweiter
Konversionselemente 21, 22 im gesamten optoelektronischen Bauelement 300 erzielt. Vorteilhafterweise kann so
Reabsorption von bereits konvertierter Primärstrahlung weiter verringert werden.
In der Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 300 in Querschnittsansicht gezeigt. Die Figur 6 zeigt im Wesentlichen dieselben Merkmale wie die Figur 1A mit dem Unterschied, dass der Halbleiterchip 100 von einem Verguss 230 umformt ist. Beispielsweise umfasst der Verguss 230 ein Matrixmaterial, wie Silikon, in dem
Konverterpartikel eingebettet sind. Die Konverterpartikel sind dazu eingerichtet, Strahlung, die von dem Halbleiterchip 100 emittiert wird, in Strahlung längerer Wellenlänge zu konvertieren .
Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 zeigt ein weiteres optoelektronisches Bauelement 300, bei dem die Ausnehmung im Gehäusekörper 200 zusätzlich noch mit einem Verguss 230 aufgefüllt ist. Bei dem Verguss 230 kann es sich
beispielsweise um Silikon, zum Beispiel Klarsilikon, handeln. Auf dem Verguss 230 ist eine Konverterschicht 231
aufgebracht. Die Konverterschicht 231 kann beispielsweise ein Matrixmaterial umfassen, in welchem Konverterpartikel
eingebettet sind. Alternativ ist die Konverterschicht 231 beispielsweise durch ein Konverterplättchen gebildet. In der Figur 8A ist ein Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Bauelements 300 in Detailansicht
schematisch gezeigt. Das optoelektronische Bauelement 300 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 100, welcher eine Halbleiterschichtenfolge 1 mit einer ersten
Halbleiterschicht 11, einer zweiten Halbleiterschicht 12 und einer aktiven Schicht 10 umfasst. Die erste Halbleiterschicht 11 ist vorliegend beispielsweise eine n-leitende Schicht und die zweite Halbleiterschicht 12 ist beispielsweise eine p- leitende Schicht. Weiter umfasst die Halbleiterschichtenfolge 1 erste 21 und zweite Konversionselemente 22.
Des Weiteren umfasst das optoelektronische Bauelement 300 ein Gehäuse 200. Vorliegend sind reflektierende Innenflächen 205 des Gehäuses 200 nicht dargestellt. Das Gehäuse umfasst einen Gehäusekörper 202, welcher beispielsweise aus Silizium oder einer Keramik gebildet ist. Außenflächen des Gehäusekörpers 202 können zumindest stellenweise reflektierend ausgebildet sein .
Ferner umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 100 eine erste Elektrode 410, die elektrisch leitend mit einem ersten Kontaktelement 41 verbunden ist. Das erste Kontaktelement 41 ist vorliegend Teil des Gehäuses 200 und ist an der Seite des Gehäusekörpers 202 angeordnet, die dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 gegenüber liegt. Über Durchkontaktierungen 411 kann der erste Halbleiterabschnitt 11 mittels der ersten Elektrode 410 bestromt werden. Eine Spiegelschicht 7 fungiert als eine zweite Elektrode 420, die elektrisch leitend mit einem zweiten Kontaktelement 42 verbunden ist, und über die die zweite Halbleiterschicht 12 bestromt werden kann. Mittels eines Kontaktdrahts 43 ist das zweite Kontaktelement 42 mit dem zweiten Kontaktelement 421 des Gehäuses 200 elektrisch leitend verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite Kontaktelement 421 an der dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 zugewandten Seite des Gehäusekörpers 202 ausgebildet. Des Weiteren trennt eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 8 die erste Elektrode 410 von der zweiten Elektrode 420.
Der optoelektronische Halbleiterchip 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist beispielsweise ein Dünnfilmchip, der frei von einem Aufwachssubstrat ist. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement 300 des Ausführungsbeispiels in einem Scheinwerfer, wie beispielsweise einem
Fahrzeugscheinwerfer, Anwendung finden.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 8B zeigt im Wesentlichen die gleichen Merkmale wie die Figur 8A mit dem Unterschied, dass das zweite Kontaktelement 421 des Gehäuses 200 an der Seite des Gehäuses angeordnet ist, die dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 abgewandt ist.
In der Figur 8C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 300 gezeigt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 8B ist die zweite Elektrode 42 an einer dem Gehäuse 200 zugewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge 1 angeordnet. Des Weiteren umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 100 ein Saphirsubstrat 232. Insbesondere handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 um einen Saphir-Flip-Chip . Ferner umfasst das Gehäuse des optoelektronischen Bauelements 300 einen Verguss 230, der vorliegend dazu eingerichtet ist Strahlung, die den optoelektronischen Halbleiterchip 100 durch eine Seite quer zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge verlässt, zu reflektieren. Der Verguss umfasst dazu beispielsweise ein Matrixmaterial, wie Silikon, in dem reflektierende Partikel, zum Beispiel
Titandioxid-Partikel, eingebettet sind. Wie im
Ausführungsbeispiel der Figur 8B sind das erste
Kontaktelement 41 und das zweite Kontaktelement 421 an einer Seite des Gehäusekörpers 202 angebracht, die dem
optoelektronischen Halbleiterchip 100 abgewandt ist. Das Bauteil ist daher oberflächenmontierbar. Ein
optoelektronisches Bauelement 300 gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels findet beispielsweise bei einem
Scheinwerfer, insbesondere bei einem Scheinwerfer für
Fahrzeuge, Anwendung.
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 die Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019103492.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
I Halbleiterschichtenfolge
3 Aufwachssubstrat
7 Spiegel
8 Isolationsschicht
10 aktive Schicht
II erste Halbleiterschicht
12 zweite Halbleiterschicht
21 erstes Konversionselement
21a erster Abschnitt
22 zweites Konversionselement
22a zweiter Abschnitt
25 Maske
41 erstes Kontaktelement
42 zweites Kontaktelement
43 Kontaktdraht
100 optoelektronischer Halbleiterchip
101 Emissionsseite
200 Gehäuse
201 Leiterrahmen
202 Gehäusekörper
205 reflektierende Innenfläche
210 aktiver Bereich
211 erster Halbleiterabschnitt
212 zweiter Halbleiterabschnitt
230 Verguss
231 Konverterschicht
232 Saphirsubstrat
300 optoelektronisches Bauelement 400 erste Elektrode
411 Durchkontaktierung
420 zweite Elektrode 421 zweites Kontaktelement des Gehäuses

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (300), umfassend:
- einen optoelektronischen Halbleiterchip (100),
- ein Gehäuse (200), wobei
- der Halbleiterchip (100) eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (10), die im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Primärstrahlung erzeugt, und mehrere
Konversionselemente (21, 22) umfasst,
- die Konversionselemente (21, 22) dazu eingerichtet sind, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung zu
konvertieren,
- die Konversionselemente (21, 22) jeweils monolithisch mit der Halbleiterschichtenfolge (1) verbunden sind,
- die Konversionselemente (21, 22) in der
Halbleiterschichtenfolge (1) eingebettet sind,
- der Halbleiterchip (100) in einer Ausnehmung des Gehäuses (200) montiert ist und lateral von reflektierenden
Innenflächen (205) des Gehäuses (200) umgeben ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 1, wobei
- die Konversionselemente (21, 22) des Halbleiterchips (100) erste Konversionselemente (21) und zweite Konversionselemente (22) umfassen,
- die ersten Konversionselemente (21) dazu eingerichtet sind, die Primärstrahlung in eine erste Sekundärstrahlung zu konvertieren,
- die zweiten Konversionselemente (22) dazu eingerichtet sind, die Primärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung zu konvertieren,
- die erste und zweite Sekundärstrahlung verschieden
voneinander sind.
3. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 2, wobei
- der Halbleiterchip (100) eine Emissionsseite (101)
aufweist,
- die Emissionsseite (101) einen ersten Abschnitt (21a) und einen zweiten Abschnitt (22a) umfasst,
- der erste Abschnitt (21a) und der zweite Abschnitt (22a) jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet sind und nicht miteinander überlappen,
- dem ersten Abschnitt (21a) nur erste Konversionselemente (21) zugeordnet sind und dem zweiten Abschnitt (22a) nur zweite Konversionselemente (22) zugeordnet sind.
4. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 3, wobei
- die Emissionsseite (101) mehrere erste Abschnitte (21a) und/oder mehrere zweite Abschnitte (22a) umfasst,
- die ersten Abschnitte (21a) und die zweiten Abschnitte (22a) jeweils einfach zusammenhängend ausgebildet sind und nicht miteinander überlappen,
- den ersten Abschnitten (21a) jeweils nur erste
Konversionselemente (21) zugeordnet sind und den zweiten Abschnitten (22a) jeweils nur zweite Konversionselemente (22) zugeordnet sind.
5. Optoelektronisches Bauelement (300) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei
- zusätzlich zu dem optoelektronischen Halbleiterchip (100) ein weiterer solcher optoelektronischer Halbleiterchip (100) in der Ausnehmung des Gehäuses (200) montiert ist.
6. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 5, wobei - der optoelektronische Halbleiterchip (100) ausschließlich erste Konversionselemente (21) umfasst, - der weitere optoelektronische Halbleiterchip (100)
ausschließlich zweite Konversionselemente (22) umfasst.
7. Optoelektronisches Bauelement (300) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das optoelektronische Bauelement (300) eine Vielzahl von Pixeln (15) umfasst, die einzeln und unabhängig
voneinander ansteuerbar sind, wobei ein angesteuertes Pixel (15) elektromagnetische Strahlung emittiert.
8. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 7, wobei
- das optoelektronische Bauelement (300) eine Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterchips (100) umfasst, die in der Ausnehmung des Gehäuses (200) montiert sind,
- jedem Pixel (15) ein optoelektronischer Halbleiterchip (100) zugeordnet ist.
9. Optoelektronisches Bauelement (300) nach Anspruch 7, wobei
- der optoelektronische Halbleiterchip (100) ein pixelierter Halbleiterchip ist,
- jedem Pixel (15) eine Teilfläche einer Emissionsseite (101) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) zugeordnet ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der optoelektronische Halbleiterchip (100) die Ausnehmung des Gehäuses (200) nur teilweise ausfüllt,
- die Ausnehmung mit einem Verguss (230) aufgefüllt ist, der den Halbleiterchip (100) umformt.
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