WO2020178000A1 - Optoelektronisches bauelement mit einer transparenten verbindung zwischen zwei fügepartnern und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement mit einer transparenten verbindung zwischen zwei fügepartnern und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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glass
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Thomas HUETTMAYER
Ivar Tangring
Angela Eberhardt
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • the present invention is in the field of connection technologies for optoelectronic components.
  • it relates to optoelectronic components and their production methods using inorganic connecting materials such as low-melting glasses.
  • Optoelectronic components are known from the prior art which have a carrier, at least one optoelectronic component being arranged on a surface of the carrier. If the carrier is a lead frame and the optoelectronic component is an LED chip (LED stands for "Light Emitting Diode”), one speaks of an LED component. In such an LED component, an optical lens can be attached using a transparent adhesive be fixed on the LED chip.
  • LED Light Emitting Diode
  • the optically transparent connections between the components are therefore preferably made with the aid of a heat-resistant inorganic material such as glass, which also has a high refractive index in order to minimize reflection losses at the interfaces.
  • LARP light systems Laser Activated Remote Phosphor
  • a fluorescent ceramic converter must be transparently connected to a dichroic coating on a substrate.
  • a connection technology for LARP components is described for example in WO 2017/214464 A1.
  • WO 2015/091374 A1 shows a glass composition comprising at least one tellurium oxide with a proportion of Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn and combinations thereof.
  • the glass adhesive layer must be applied very evenly and as thinly as possible. This can be achieved, for example, by applying the glass adhesive layer by means of a vacuum-based coating process (e.g. PVD for "Physical Vapor Deposition") or a thin-layer technology.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • this object is achieved in that the structure of the light-emitting surface is embedded in the compensation layer, and the two connecting surfaces are so smooth that their surface roughness, expressed as the mean roughness value Ra, is less than or equal to 50 nm, and preferably less than or equal to 10 nm.
  • the glass connecting layer hardly has to compensate for any deviations in shape. This means that heating the glass at least up to the transformation temperature and at most up to the softening temperature is sufficient when joining. In this temperature range, the glass becomes soft enough to be able to fulfill its adhesive function. A further increase in temperature in order to liquefy the glass is not necessary, since there are no noticeable grooves or grooves in the connecting surfaces into which the glass would have to flow. Both the bonding temperature and the thickness of the connection layer can thus be reduced, which on the one hand minimizes any thermal damage to the semiconductor component and on the other hand results in reduced light absorption by the connection layer.
  • the special smoothness results in lower light scattering losses at the interfaces between the connecting surfaces and the glass connecting layer. Due to the limited heating of the glass, it has a relatively high viscosity in the softened state. Accordingly, the speed of chemical reactions is reduced, which under certain circumstances can lead to damage to the joining partners.
  • the structure of the light-emitting surface improves the efficiency of light coupling out of the LED chip.
  • the structured surface can be roughened
  • LED chips can be produced that have an increased light yield.
  • a plasma etching process for example, can be used to roughen the surface of the LED chip or the light-emitting semiconductor layers.
  • the roughening or structuring of semiconductor layers can also take place by depositing them on a rough surface.
  • the structure By applying a leveling layer, the structure can be filled and thus leveled.
  • the leveling layer then forms the connecting surface of the joining partner.
  • the two connecting surfaces of the joining partners can be smoothed by means of chemical-mechanical polishing (CMP process).
  • CMP process chemical-mechanical polishing
  • Smoothing is generally understood to mean the leveling of waves, grooves or grooves on the connection surface of the joining partner to be joined, which can occur during its manufacture. Smoothing can be done by grinding and / or polishing.
  • the compensating layer of the first joining partner can consist of a dielectric.
  • a dielectric is to be understood as a material that is a non-conductive insulation material that is present in a solid form after being applied to the structured surface.
  • the role of the leveling layer is to compensate for the deviations in shape of the structured surface and to seal it. This allows the thickness of the connecting layer used to be significantly reduced.
  • the refractive indices n d of the two materials differ, preferably by at least 0.3, better by 0.5.
  • the dielectric is preferably amorphous or a single crystal and can be selected, for example, from a material from the following group: Si0 2 , Al 2 O 3 , ZrÜ2, TCO2, HfC> 2 , MgO, Nb 2Ü5 , Ta 2Ü5 , SisNi, ZnO, SiON ( in the form of a mixture between Si0 2 and SX 3 N 4 ).
  • ITO indium tin oxide
  • ITO absorbs short-wave light, especially blue or shorter-wave light.
  • ITO can provide an electrically conductive compensation layer. This can be used in particular for InGaAIP or InGaN thin-film chips. There are concepts for such chips.
  • a material is used for the compensation layer, the refractive index of which is between that of the two adjacent materials, since this is particularly advantageous for the efficiency of the coupling out of light.
  • the light-emitting semiconductor layers have a very high refractive index and generally have a refractive index> 2, aluminum oxide (Al2O3) is particularly suitable as a dielectric, since it has a refractive index n d of approx. 1.8.
  • Al2O3 aluminum oxide
  • it has a high permeability for infrared to ultraviolet radiation and a similar coefficient of thermal expansion as the semiconductor layer, which gives good resistance to temperature changes.
  • the aluminum oxide has good thermal conductivity and a softening temperature which is above the softening temperature of the low-melting glass. It can thus be ensured that the equalizing layer retains its strength when the two joining partners are bonded to one another.
  • the compensation layer can also consist of several layers.
  • the second joining partner can be in the form of an optical component, for example a lens, a conversion element (such as a conversion ceramic, fluorescent material in glass) or a transmission ceramic or a transparent crystal such as sapphire.
  • a conversion element of an exemplary optoelectronic component can be designed to convert the primary radiation emerging from the LED chip into secondary radiation with one or more wavelengths different from the primary radiation.
  • a transmission ceramic as well as a transparent crystal such as sapphire can be used in optical components if a certain light permeability of the second joining partner is desired.
  • a lens or a ceramic can be mounted on the LED chip by means of a transparent connection layer made of a low-melting glass. This means that these joining partners can be firmly connected to one another.
  • the connecting layer acts as an adhesive layer.
  • the second joining partner can be a carrier material that is preferably made of sapphire.
  • an epitaxial layer forming the LED chip can be mounted on a sapphire carrier.
  • the epitaxial layers used as joining partners are monocrystalline layers of a solid that have been grown epitaxially or produced by means of epitaxy.
  • epitaxial layers can thus be connected to a substrate which normally cannot grow epitaxially on that substrate, such as, for example, an InGaAlP layer on a sapphire substrate.
  • the connecting layer disclosed here in the form of a low-melting glass can be a transparent glass composition.
  • the low-melting glass is also highly refractive and has a refractive index n d > 1.6, better> 1.7, ideally b 1.8, particularly preferably b 1.9.
  • the glass composition can be colorless and absorb no or at most 1 to 5% of the electromagnetic radiation incident from the first joining partner.
  • the glass composition can be radiolucent; transmit more than 95% or more than 99% of the incident electromagnetic radiation in the direction of the second connection surface of the second joining partner.
  • the glass composition can be free of any scatter.
  • the low-melting glass composition can include, for example, lead oxide (PbO) or bismuth oxide (Bi2Ü3) or germanium oxide (GeÜ2).
  • the low-melting glass composition can, for example, comprise tellurium oxide (TeÜ2).
  • the glass composition can, for example, tellurium oxide with a proportion of at least 45 mol% and at most 90 mol%, better at least 50 mol% and at most 70 mol%, preferably at least 55 mol% and at most 70 mol%, ideally at least 59 mol % and at most 69 mol%. It can also comprise the oxide of at least one of the following elements: Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Li, Na, K, Ag, Al, Ga, In,
  • Bi Bi, Sc, Y, La, rare earths, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta.
  • the glass composition is free of boron trioxide, germanium oxide, lead oxide, phosphates, halides, P2O5, silicon dioxide and silicates.
  • the low- melting glass can have a softening temperature T SOft of a maximum of 350 ° C, preferably a maximum of 320 ° C or 300 ° C or 270 ° C or 250 ° C, but at least 200 ° C.
  • the softening temperature T SOft is determined in accordance with DIN ISO 7884-6. According to this standard, it is also called the Littleton temperature and is a guide value for the temperature above which the glass is suitable for the majority of shaping processes.
  • Transformation temperature T g is based on DIN ISO 7884-8 and, according to this standard, characterizes a certain transformation range from the brittle-elastic state (at low temperature) to the viscous state (at high temperature) of glass.
  • the connecting layer is preferably applied to at least one connecting surface of the two joining partners by means of a PVD process.
  • a sputtering method preferably an HF sputtering method, can be used for this purpose.
  • PVD process (English physical vapor deposition) is a physical vapor deposition.
  • a low-melting glass is used as the starting material, which is in the form of a solid. Glass atoms are removed from this starting material by bombardment, for example with laser beams or magnetically deflected ions or electrons, and converted into a gas phase. The gaseous material is then fed to the joint surface of the joint partner to be coated, where it condenses and forms a very thin joint layer made of a low-melting glass.
  • a sputtering process also called cathode atomization
  • the atoms of the low-melting glass are released from the solid body by bombarding them with high-energy ions (mainly noble gas ions such as argon).
  • high-energy ions mainly noble gas ions such as argon
  • High-frequency sputtering (RF sputtering for short, radio frequency sputtering), in which a high-frequency alternating field is applied instead of an electrical direct field, is particularly suitable for coating the joining partners disclosed here. This results in a pressure reduction to 1-20 * 10 3 mbar with the same sputtering rate. The lowering of the pressure enables the deposition of thin connecting layers with a special structure without overheating the joining partner to be coated. This makes HF sputtering particularly suitable for coating heat-sensitive components.
  • connection layer applied to the connection surfaces of the joint partners by means of a PVD process can be in the form of a glass film with a layer thickness of at most 5 ⁇ m, better of a maximum of 3 mih are present if this was not deposited as a compact layer, for example.
  • the layer thickness of the glass composition can, according to at least one embodiment, be between 10-1000 nm, in particular between 100-800 nm, particularly preferably between 200-500 nm (limits included in each case).
  • the layer thickness is particularly preferably 10 to 100 nm.
  • the invention also relates to a method for producing the optoelectronic component disclosed here with two joining partners.
  • the process comprises the following steps:
  • the present method for producing an optoelectronic component basically comprises two sub-processes, namely the preparation of the two joining partners described in steps a) to c) as well as their subsequent gluing together, the so-called bonding.
  • the joining partners can be bonded, for example, under vacuum. This leads to a strong connection between the connection layer and the joining partners.
  • the bonding can also be carried out under weight or pressure at e.g. about 5 - 10 MPa can be carried out. In this way, any first-order deviations in shape, such as unevenness in the connection surfaces, can be compensated for during the bonding process.
  • the fully assembled optoelectronic component can then be cooled while still being subjected to weight.
  • the two parts to be joined are first placed on top of one another, then heated and then connected to one another.
  • the connection can also be made dynamically.
  • FIG. 1 shows a production method of a first optoelectronic component according to the invention
  • FIG. 2 shows a production method of a second optoelectronic component according to the invention
  • FIG. 3 shows a production method of a third optoelectronic component according to the invention.
  • FIG. 4 shows a production method for three variants of a fourth optoelectronic component according to the invention.
  • FIGS. 1-4 each involve the bonding of two exemplary joining partners of an optoelectronic component to one another.
  • FIG. 1 shows an exemplary production method of an optoelectronic component 3 in which an optical joining partner 2 is mounted on an optoelectronic joining partner 1.
  • the component 3 is here a typical LED package including focusing lenses.
  • the first joining partner 1 of the optoelectronic component 3 is shown. It comprises a carrier 6, which can be a ceramic substrate, for example.
  • the carrier 6 can also be referred to as the base of the first joining partner 1. It is preferably made of a material with good thermal conductivity such as Al 2 O 3 or AlN.
  • An optoelectronic component 4 for example an LED chip (light emitting diode chip), is arranged on the carrier 6.
  • the LED chip 4 comprises a plurality of semiconductor layers (epitaxy layers), with light in a specific wavelength range being generated in an active layer during the operation of the LED chip 4.
  • the LED chip 4 can e.g. generate red light.
  • the LED chip 4 has a structured light-emitting surface 4c and a compensating layer 4b applied to the light-emitting surface 4c. This is illustrated in the enlargement located in the lower region of FIG. A surface 4a of the compensation layer 4b that faces away from the light-emitting surface 4c and is spaced apart forms a first connection surface of the first joining partner 1. Light can exit from the LED chip 4 through the connection surface 4a. Amorphous silicon dioxide or aluminum oxide, for example, can be used as the material for the compensation layer 4b. As can be seen in the enlargement of FIG. 1, the structure S of the light-emitting surface 4c is embedded in the equalizing layer 4b. This means that the texture of the structure S is leveled by the leveling layer 4b. The compensating layer 4b is used to encapsulate the structure S in such a way that it no longer influences the quality of a Connection of the LED chip 4 with another component can have.
  • the LED chip 4 can be supplied with power via electrical lines 5 in the form of bonding wires, which run from a respective bond pad next to the first connection surface 4a of the LED chip 4 to a respective electrical contact point on the carrier 6.
  • a second joining partner 2 which is, for example, in the form of a pre-manufactured hemispherical lens, is permanently connected to the LED chip 4 by means of a thin connecting layer 14 made of low-melting glass.
  • the lens 2 has a second connection surface 2a.
  • the second connection surface 2a of the lens 2 is arranged facing the first connection surface 4a of the first joining partner 1, so that the two connection surfaces 2a, 4a can be bonded to one another.
  • the two connecting surfaces 4a, 2a are smooth in such a way that their waviness, expressed as the mean wave Wa, is less than or equal to 500 nm and their surface roughness, expressed as the mean roughness value Ra, is less than or equal to 50 nm, and preferably less than or equal to 10 nm .
  • a lens 2 can be selected whose thermal expansion coefficient corresponds to the thermal expansion coefficient of the LED chip 4. It can thus be ensured that the two joining partners 1, 2 will exhibit a similar stretching behavior during heating and cooling during bonding. This prevents the bond from bending as it cools after joining or the bond from breaking again.
  • the connecting layer 14 made of a low-melting glass is produced by means of a PVD method, for example by HF sputtering, as an ultra-thin film, preferably with a layer thickness of Max. 5 mih, particularly preferably max. 3 gm, especially preferred max. 1 gm, applied to at least one of the two connecting surfaces 2a, 4a of the joining partners 1, 2. Then who the two joining partners 1, 2 to a softening temperature of the low-melting glass, which is preferably lower than 350 ° C, heated and placed on top of each other so that a permanent connection can arise.
  • the heating of the two joining partners 1, 2 is deliberately limited to the softening temperature of the low-melting glass layer 14. As a result, the heat-sensitive semiconductor layers of the LED chip 4 are spared. Since the two connecting surfaces 4a, 2a are very smooth according to the invention, it is sufficient for gluing that the glass layer 14 becomes soft. It does not have to liquefy, since there are no significant deviations in shape in the two connection surfaces 4a, 2a which would have to be compensated for by the glass layer 14 acting as an adhesive layer.
  • the applied glass layer has also been heated to a higher temperature, for example to the flow temperature of the glass, before bonding, in order to produce a pore-free layer.
  • the glass layer would be on a temperature-resistant joining partner such as a glass lens.
  • a finished optoelectronic component 3 is shown in which two lenses 2, 7 are provided.
  • the lens 2 is designed as an inner lens of the component 3 which completely covers the connecting surface 4a of the LED chip 4.
  • the inner lens 2 can be made of glass, for example.
  • Such a glass lens 2 can preferably have a refractive index nL1 which is lower than the refractive index nG of the low-melting glass.
  • the light extraction rate of the optoelectronic component can thereby be significantly improved.
  • the second lens 7 is an outer lens which, like the lens 2 on the LED chip 4, completely encloses the entire upper side of the carrier 6 with the components lying thereon.
  • the outer lens 7 can, for example, be made from a silicone and have a lower refractive index nL2 than the inner lens 2. Thus it can be used as a focusing lens.
  • the refractive index nG of the glass should chicht S 14 between the light refractive index nC of the semiconductor materials of the LED chips 4 and the light refractive index of the lens 2 are NLL.
  • the following ratio applies to the light refraction indices: nLuft ⁇ nL2 ⁇ nLl ⁇ nG ⁇ nC where nLuft is the light refractive index of the air surrounding the component 3, nL2 is the light refractive index of the outer lens 7, nLl the light refractive index of the inner lens 2, nG is the refractive index of the glass adhesive layer 14, and nC is the refractive index of the semiconductor material of the LED chip 4. If this relationship is maintained, the light outcoupling efficiency of the component 3 is particularly high. It is particularly advantageous if the jump in the refractive index from one material to another is essentially the same for all material transitions.
  • FIG. 2 shows an exemplary production method of a second optoelectronic component 10 according to the invention, which likewise comprises an optoelectronic joining partner 1 and a further optical joining partner 8.
  • This is an LED package 10 including a converter and lens for generating white light. Only the differences from the embodiment according to FIG. 1 are described below. With regard to the similarities, reference is made to what has been said above.
  • the joining partner 1 is an LED chip 4 including carrier 6, which has a first smooth connection surface 4a.
  • the LED chip 4 can, for example, emit blue light.
  • the second joining partner 8 shown in FIG. 2 is a conversion ceramic which has a second, likewise smooth, connecting surface 8a.
  • the manufacturing method of the optoelectronic component 10 corresponds to the manufacturing method of the first component 3 according to the invention.
  • the two joining partners 1, 8 are arranged such that their smooth connecting surfaces 4a, 8a are connected by means of a thin film 14 made of low-melting glass along the entire contact surface can .
  • the conversion element 8 can have a conversion material, such as a phosphor, by means of which the light emitted by the LED chip 4 and transmitted through the connecting layer 14 can be converted into light of a different wavelength.
  • the optoelectronic component 10 can furthermore comprise an outer lens 9.
  • the lens 9 can, for example, be made of silicone and, compared to the conversion element 8 and the LED chip 4, have a lower refractive index.
  • the LED chip 4 can be a so-called flip chip.
  • the active contacting side of the chip is mounted directly, without any connection wires 5, on the substrate 6, preferably made of sapphire.
  • the entire area of a piece (die) of a semiconductor wafer can be used for contacting.
  • the flip-chip bonding technique all contacts are connected simultaneously. This saves time.
  • FIG. 3 shows an exemplary production method of a third optoelectronic component 13 according to the invention, which has a first joining partner 12 and a second joining partner
  • This example is a combination of an LED chip and a crystal to improve the extraction of light.
  • the second joining partner 11 is a substrate, preferably made of sapphire (Al2O3).
  • the sapphire substrate 11 comprises a smooth surface which forms a second connecting surface 11a.
  • the first joining partner 12 is an LED chip.
  • the LED chip 12 is in the form of crystalline layers e.g. made of AlInGaP, which were grown by means of epitaxy on a carrier 15, preferably a substrate made of gallium arsenide (GaAs) or gallium phosphide (GaP). An intermediate product 16 is thus produced.
  • the carrier 15 serves as a support element of the AlInGaP epitaxial layer 12, which transfers the AlInGaP epitaxial layer
  • the LED chip 12 also has a structured surface with a compensating layer applied to it (not shown).
  • the compensation layer can consist of amorphous AI2O3.
  • the optoelectronic component 13 is produced by connecting the epitaxially produced AlInGaP layer 12 of the intermediate product 16 to the substrate 11 by means of a connecting layer 14 made of a low-melting glass.
  • the substrate 11 has the second smooth connecting surface 11a, the epitaxial layer 12 having a first connecting surface 12a which has also been smoothed.
  • the glass connection layer 14 was applied to the connection area 11a of the substrate 11 by means of a PVD process. Subsequently, both the intermediate product 16 and the substrate 11 are heated to a softening temperature of the low-melting glass 14. Since after the intermediate product 16 is arranged on the connection layer 14 in such a way that the connection surface 12a can be completely wetted with the low-melting glass and a homogeneous and gas-bubble-free connection with a layer thickness of a maximum of 1pm can be created, preferably under the action of force.
  • glass connecting layers 14 which have a higher refractive index than the sapphire substrate 11 can be particularly advantageous.
  • the optoelectronic component 13 is cooled and the substrate 15 is removed from the epitaxial layer 12.
  • the light is coupled out via the sapphire substrate 11.
  • FIG. 4 shows an exemplary production method of a fourth optoelectronic component 22 according to the invention. This is again about connecting an LED chip to a transparent crystal in order to maximize the coupling out of light from the LED chip.
  • the component 22 is realized here in three different versions 22a, 22b and 22c.
  • the manufacturing process comprises the three steps identified with a) to c).
  • the optoelectronic component 22 comprises a second joining partner 21 in the form of a sapphire substrate and a first joining partner 17 in the form of a sapphire layer 19 with an LED chip 18.
  • Each of the two joining partners 17, 21 has a smooth connecting surface 19a and 21a.
  • the sapphire layer 19 forms the compensation layer in which the structure of the light-emitting surface of the LED chip 18 is embedded.
  • the first joining partner 17 has an additional compensation layer (not shown) on the LED chip 18, which, viewed from the LED chip 18, is on the side opposite the sapphire layer 19.
  • the optoelectronic component 22 is produced by connecting the sapphire substrate 21 to the first joining partner 17.
  • a thin connecting layer 20 made of a low-melting glass for example by sputtering, can be applied to a connecting surface 19a of the sapphire layer 19 or a connecting surface 18a of the compensation layer (not shown) on the LED chip 18.
  • the glass connection layer 20 can be applied to the second connection surface 21a of the substrate 21 or to the two connection surfaces 19a, 21a or 18a, 21a.
  • Step a) shows the sapphire layer 19 before the glass connection layer 20 is sputtered on.
  • Step b) shows the bonding of the two joining partners 17 and 21.
  • Step c) shows the finished end product.
  • the representations i) and ii) in Figure 4 show the second and third variant.
  • the sapphire layer 19 and the sapphire substrate 21 are in contrast to the optoelectronic component 22a essentially the same width.
  • the LED chip 18 is surrounded by sapphire on two opposite sides. This increases the coupling out of light in two directions.

Landscapes

  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (3, 10, 13, 22), umfassend: - einen ersten Fügepartner (1, 12, 17), der einen LED-Chip (4, 12, 18) mit einer strukturierten lichtemittierenden Oberfläche (4c) und einer auf die lichtemittierende Oberfläche (4c) aufgetragenen Ausgleichsschicht (4b, 19) aufweist, wobei die Ausgleichschicht (4b, 19) eine von der lichtemittierenden Oberfläche (4c) abgewandte und beabstundete Oberfläche aufweist, welche eine erste Verbindungsfläche (4a, 12a, 18a, 19a) bildet; - einen zweiten Fügepartner (2, 8, 11, 21) mit einer zweiten Verbindungsfläche (2a, 8a, 11a, 21a), wobei die beiden Verbindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) einander zugewandt angeordnet sind; und - eine Verbindungsschicht (14, 20) aus einem Film niederschmelzenden Glases mit einer Schichtdicke von maximal 1 μm, welche die beiden Verbindungsflächen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche (4c) in die Ausgleichsschicht (4b) eingebettet ist, und - die beiden Verbindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) derart glatt sind, dass deren Oberflächenrauheit, ausgedrückt als Mittenrauwert Ra, kleiner gleich 50 nm, und vorzugsweise kleiner gleich 10 nm ist.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT MIT EINER TRANSPARENTEN VERBIN DUNG ZWISCHEN ZWEI FÜGEPARTNERN UND VERFAHREN ZU DESSEN HER
STELLUNG Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2019 105 831.7 vom 07. März 2019 in Anspruch, deren Offenbarung hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verbindungs technologien für optoelektronische Bauelemente. Sie betrifft insbesondere optoelektronische Bauelemente und deren Herstel lungsmethoden unter Verwendung von anorganischen Verbindungs- materialien, wie etwa niederschmelzenden Gläsern.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente bekannt, die einen Träger aufweisen, wobei auf einer Oberfläche des Trägers wenigstens ein optoelektronisches Bauteil angeord net ist. Wenn der Träger ein Leiterrahmen ist und das opto elektronische Bauteil ein LED-Chip (LED steht für „Light Emit- ting Diode"), spricht man von einem LED-Bauelement . Bei einem solchen LED-Bauelement kann eine optische Linse mittels eines transparenten Klebstoffs auf dem LED-Chip fixiert sein.
Als solcher transparenter Klebstoff werden üblicherweise hoch transparente organische Materialien, wie zum Bsp. Epoxidharze oder Silikone, verwendet, die eine minimale Lichtabsorption aufweisen. Problematisch hierbei ist, dass diese organischen Klebstoffe für den Einsatz in speziellen Dioden-Bauelementen mit hoher Leuchtdichte, wie zum Bsp. High-Power LED- oder Laser- Packages, nicht geeignet sind. Dies liegt daran, dass diese speziellen Bauelemente wegen der hohen Leistung im Einsatz sehr viel Wärme entsteht. Organische Klebstoffe können einer solchen Hitze auf Dauer nicht widerstehen. Sie degradieren, verlieren an Transparenz, verspröden und bekommen Risse. Dies beeinträch tigt die Funktionsweise des Bauelements .
Daher werden bei Hochleistungsbauelementen die optisch trans parenten Verbindungen zwischen den Bauteilen vorzugsweise mit Hilfe eines hitzebeständigen anorganischen Materials wie etwa Glas hergestellt, das zudem einen hohen Brechungsindex besitzt, um Reflexionsverluste an den Grenzflächen zu minimieren.
Bei Hochleistungsbauelementen deren Fügeteile nicht die beim Glasfügen üblichen hohen Temperaturen von über 600°C aushalten, können zudem nur niederschmelzende Gläser eingesetzt werden. Hierzu gehören beispielsweise die sogenannten LARP-Lichtsysteme (Laser Activated Remote Phosphor) , bei denen ein Leuchtstoff- Keramikkonverter mit einer dichroitischen Beschichtung eines Substrats transparent verbunden werden muss. Eine Verbindungs technologie für LARP-Bauteile ist beispielsweise in der WO 2017/214464 Al beschrieben.
Eine weitere Verbindungstechnologie ist aus dem gattungsgemäßen Dokument WO 2015/091374 Al bekannt. Hier werden lichtdurchläs sige niederschmelzende Glaslote in Form eines Pulvers oder eines Vorformlings verwendet. Dabei werden die Glaslote auf eine Ober fläche eines Bauteils aufgebracht. Anschließend wird das Bau teil über die Erweichungstemperatur TSOft des verwendeten Glases hinaus erhitzt und mit einem zweiten Bauteil gebondet. Das Er hitzen auf eine Temperatur, die über der Erweichungstemperatur Tsoft des Glases liegt, gewährleistet, dass sich das Glaslot signifikant verflüssigt und eine Kleberschicht bildet, welche Gestaltabweichungen der zu fügenden Oberflächen kompensieren kann. Beim Fügen der Bauteile kann dabei eine überschüssige Glasmenge über die Montagefläche überquellen, wodurch eine her ausgedrückte Glaswulst entsteht. Dies kann für manche Anwendun gen unerwünscht sein. Demnach zeigt die WO 2015/091374 Al eine Glaszusammensetzung umfassend zumindest ein Telluroxid mit einem Anteil aus Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn und Kombinationen davon.
Durch den Einsatz niederschmelzender Glaslote lassen sich Bau teile fügen, die mit hitzeempfindlichen LED-Chips versehen sind. Die in LED-Chips vorhandenen Halbleiterschichten können bei zu starker Hitzeeinwirkung leicht Schaden nehmen. Es hat sich al lerdings herausgestellt, dass selbst bei den zur Verflüssigung niederschmelzender Gläser nötigen vergleichsweise niedrigen Temperaturen zumindest eine gewisse Beschädigung eines beim Fü gen involvierten LED-Chips nicht ausgeschlossen werden kann.
Bei Hochleistungsbauelementen gibt es noch weitere Anforderun gen an die bei der Herstellung zum Einsatz kommenden Klebe schichten .
Da die Hochleistungsbauelemente eine Blaustrahlung mit einer sehr hohen Intensität erzeugen, muss auch eine optimale Wärme übertragung durch die Glasklebeschicht gewährleistet werden. Hierfür muss die Glasklebeschicht sehr gleichmäßig und möglichst dünn aufgetragen sein. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Glasklebeschicht mittels eines vakuumbasierten Be schichtungsverfahrens (z.B. PVD für „Physical Vapor Deposi tion") bzw. einer Dünnschichttechnologie aufgetragen wird. Dies ist Gegenstand des Dokuments US 2018/0258520 Al.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelekt ronisches Bauelement der oben definierten Art derart weiterzu bilden, dass dieses sich schonender und besser hersteilen lässt. Insbesondere soll bei der Herstellung eine eventuelle Beschä digung der Halbleiterschichten des LED-Chips durch übermäßige Hitzeeinwirkung und/oder eine Reaktion mit der Glasklebeschicht möglichst ausgeschlossen sein. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche in die Ausgleichs schicht eingebettet ist, und die beiden Verbindungsflächen derart glatt sind, dass deren Oberflächenrauheit, ausgedrückt als Mittenrauwert Ra, kleiner gleich 50 nm, und vorzugsweise kleiner gleich 10 nm ist.
Dank der Ausgleichsschicht und der besonders glatten Verbin dungsflächen muss die Glasverbindungsschicht so gut wie keine Gestaltabweichungen mehr kompensieren. Dies bedeutet, dass beim Fügen ein Erhitzen des Glases mindestens bis zur Transformati onstemperatur und maximal bis zur Erweichungstemperatur aus reicht. In diesem Temperaturbereich wird das Glas weich genug, um seine Klebefunktion erfüllen zu können. Eine weitere Erhöhung der Temperatur, um das Glas zu verflüssigen, ist nicht nötig, da in den Verbindungsflächen keine nennenswerten Rillen oder Riefen vorhanden sind, in die das Glas fließen müsste. Somit kann sowohl die Bondtemperatur als auch die Dicke der Verbin dungschicht reduziert werden, was zum einen eine eventuelle thermische Schädigung des Halbleiterbauteils minimiert und zum anderen in einer verminderten Lichtabsorption der Verbindungs schicht resultiert. Zudem ergeben sich durch die besondere Glätte geringere Lichtstreuverluste an den Schnittstellen zwi schen den Verbindungsflächen und der Glasverbindungsschicht. Durch die begrenzte Erhitzung des Glases hat dieses im erweich ten Zustand eine relativ hohe Viskosität. Dementsprechend ver ringert sich die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen, die unter Umständen zu einer Schädigung der Fügepartner führen kön nen .
Durch die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche wird die Effizienz der Lichtauskopplung aus dem LED-Chip verbessert.
In manchen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements kann die strukturierte Oberfläche durch das Aufrauen dieser
Oberfläche entstehen. Mittels des Aufrauens lassen sich LED-Chips hersteilen, die eine erhöhte Lichtausbeute aufweisen. Zum Aufrauen der Oberfläche des LED-Chips bzw. der lichtemittierenden Halbleiterschichten kann bspw. ein Plasmaätzverfahren verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Aufrauhung bzw. Strukturierung von Halbleiterschichten auch durch das Abscheiden auf eine raue Oberfläche erfolgen.
Durch das Aufbringen einer Ausgleichsschicht kann die Struktu rierung aufgefüllt und dadurch eingeebnet werden. In diesem Fall bildet dann die Ausgleichsschicht die Verbindungfläche des Fü gepartners .
Die beiden Verbindungsflächen der Fügepartner können mittels eines chemisch-mechanischen Polierens (CMP-Verfahren) geglättet werden .
Unter Glätten versteht man allgemein das Einebnen von Wellen, Rillen oder Riefen auf der Verbindungsfläche des zu fügenden Fügepartners, die bei dessen Herstellung entstehen können. Das Glätten kann durch Schleifen und/oder Polieren erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann die Ausgleichsschicht des ersten Fügepartners aus einem Dielektrikum bestehen.
Unter Dielektrikum ist ein Werkstoff zu verstehen, der ein nichtleitender Isolationswerkstoff ist, welcher nach dem Auf trägen auf die strukturierte Oberfläche in einer festen Form vorliegt. Die Rolle der Ausgleichsschicht besteht darin, die Gestaltabweichungen der strukturierten Oberfläche auszugleichen und sie zu versiegeln. Dadurch kann die Dicke der verwendeten Verbindungsschicht deutlich reduziert werden.
Für eine effiziente Lichtauskopplung ist es von Vorteil, wenn sich die Brechungsindizes nd der beiden Materialien (LED-Halb- leiterschicht und Ausgleichsschicht) unterscheiden, vorzugs weise um mindestens 0,3, besser um 0,5. Das Dielektrikum ist vorzugsweise amorph oder ein Einkristall und kann beispielsweise aus einem Material der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Si02, AI2O3, ZrÜ2, TCO2, HfC>2, MgO, Nb2Ü5, Ta2Ü5, SisNi, ZnO, SiON (in Form einer Mischung zwischen Si02 und SX3N4) .
ITO (IndiumZinnOxid) kann als Material für eine Ausgleichs schicht verwendet werden. ITO absorbiert kurzwelliges Licht, insbesondere blaues oder kurzwelligeres Licht. ITO kann eine elektrisch leitfähige Ausgleichsschicht bereitstellen. Diese ist insbesondere für InGaAIP- oder für InGaN-Dünnfilmchips ver wendbar. Für derartige Chips liegen Konzepte vor.
Idealerweise wird für die Ausgleichsschicht ein Material ver wendet, dessen Brechungsindex zwischen dem der beiden angren zenden Materialien liegt, da dies für die Effizienz der Licht- auskopplung besonders vorteilhaft ist. Da die lichtemittieren den Halbleiterschichten sehr hochbrechend sind und im allgemei nen einen Brechungsindex >2 besitzen, eignet sich als Dielekt rikum insbesondere Aluminiumoxid (AI2O3) gut, da es einen Bre chungsindex nd von ca. 1,8 hat. Zudem weist es eine hohe Durch lässigkeit für Infrarot- bis Ultraviolettstrahlung sowie einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Halb leiterschicht auf, wodurch eine gute Temperaturwechselbestän digkeit gegeben ist. Ferner weist das Aluminiumoxid eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine Erweichungstemperatur auf, die oberhalb der Erweichungstemperatur des niederschmelzenden Gla ses liegt. Somit kann sichergestellt werden, dass die Aus gleichsschicht beim Bonden der beiden Fügepartner miteinander ihre Festigkeit behält.
Andere Materialien, die lichtdurchlässig sind und deren Erwei chungstemperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des als Verbindungschicht verwendeten niederschmelzenden Glases liegt, können ebenfalls als Ausgleichsmaterialien zum Einsatz kommen.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Ausgleichsschicht auch aus mehreren Schichten bestehen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der zweite Füge partner in Form eines optischen Bauteils, zum Bsp. einer Linse, eines Konversionselementes (wie eine Konversionskeramik, Leuchtstoff in Glas) oder einer Transmissions keramik oder auch eines transparenten Kristalls wie Saphir vorliegen.
Ein Konversionselement eines beispielhaften optoelektronischen Bauelements kann ausgelegt sein, um die aus dem LED-Chip aus tretende Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung mit einer oder mehreren von der Primärstrahlung unterschiedlichen Wellen längen zu konvertieren.
Eine Transmissions keramik wie auch ein transparenter Kristall wie Saphir kann dagegen in optischen Bauelementen verwendet werden, wenn eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit des zweiten Fügepartners gewünscht ist.
Insbesondere kann eine Linse oder eine Keramik mittels einer transparenten Verbindungschicht aus einem niederschmelzenden Glas auf den LED-Chip montiert werden. Dadurch können diese Fügepartner fest miteinander verbunden werden. Die Verbindungs schicht fungiert dabei als eine Kleberschicht.
In weiteren Ausführungsformen kann der zweite Fügepartner ein Trägermaterial sein, das vorzugsweise aus Saphir ausgebildet ist .
Ferner kann eine den LED-Chip bildende Epitaxieschicht auf einem Saphir-Träger montiert werden. Bei den als Fügepartner verwen deten Epitaxieschichten handelt es sich um epitaktisch gewach sene oder mittels Epitaxie hergestellte einkristalline Schich ten eines Festkörpers . Beispielsweise können somit Epitaxie schichten mit einem Substrat verbunden werden, die normalerweise auf demjenigen Substrat nicht epitaktisch wachsen können, wie zum Bsp. eine InGaAlP-Schicht auf einem Saphir-Substrat. Die hier offenbarte Verbindungsschicht in Form eines nieder schmelzenden Glases kann eine transparente Glaszusammensetzung sein .
Gemäß einer Ausführungsform ist das niederschmelzende Glas zu dem hochbrechend und besitzt einen Brechungsindex nd > 1, 6, besser > 1,7, idealerweise b 1,8, besonders bevorzugt b 1,9.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Glaszusammensetzung farb los ausgebildet sein und keine oder höchstens 1 bis 5% der aus dem ersten Fügepartner einfallenden elektromagnetischen Strah lung absorbieren. In anderen Ausführungsformen kann die Glas zusammensetzung strahlungsdurchlässig sein, d.h. mehr als 95% oder mehr als 99% der einfallenden elektromagnetischen Strah lung in Richtung der zweiten Verbindungsfläche des zweiten Fü gepartners transmittieren . Dabei kann die Glaszusammensetzung frei von jeglicher Streuung sein.
Die niederschmelzende Glaszusammensetzung kann bspw. Bleioxid (PbO) oder Wismutoxid (Bi2Ü3) oder Germaniumoxid (GeÜ2) umfassen.
Die niederschmelzende Glaszusammensetzung kann bspw. Telluroxid (TeÜ2) umfassen.
Die Glaszusammensetzung kann zum Bsp. Telluroxid mit einem An teil von mindestens 45 mol% und höchstens 90 mol %, besser mindestens 50 mol% und höchstens 70 mol %, vorzugsweise von mindestens 55 mol% und höchstens 70 mol %, idealerweise von mindestens 59 mol% und höchstens 69 mol% umfassen. Sie kann ferner das Oxid von mindestens einem der folgenden Elemente umfassen: Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Li, Na, K, Ag, Al, Ga, In,
Bi, Sc, Y, La, Seltene Erden, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta.
In einer Ausführungsform ist die Glaszusammensetzung frei von Bortrioxid, Germaniumoxid, Bleioxid, Phosphaten, Halogeniden, P2O5, Siliziumdioxid und Silicaten. Das niederschmelzende Glas kann eine Erweichungstemperatur TSOft von maximal 350°C, vorzugsweise maximal 320°C oder 300°C oder 270°C oder 250°C, aber mindestens von 200°C aufweisen.
Das hat den Vorteil, dass die Glaszusammensetzung bereits bei diesen niedrigen Temperaturen die beiden Fügepartner miteinan der verbinden kann. Somit können temperaturempfindliche Füge partner eines optoelektronischen Bauelements besonders schonend gebondet werden.
Die Erweichungstemperatur TSOft eines Glases ist diejenige Tem peratur, bei der die Viskosität h des sich in Erwärmung be findlichen Glases auf log h = 7,6 dPa*s abgesunken ist. Die Bestimmung der Erweichungstemperatur TSOft erfolgt nach DIN ISO 7884-6. Gemäß dieser Norm wird sie auch Littleton-Temperatur genannt und ist ein Richtwert für die Temperatur, oberhalb der das Glas für die Mehrzahl der Formgebungsverfahren geeignet ist .
Bei der Transformationstemperatur Tg beträgt die Viskosität h des Glases in etwa log h = 13,3 dPa*s. Die Bestimmung der
Transformationstemperatur Tg erfolgt nach DIN ISO 7884-8 und kennzeichnet gemäß dieser Norm einen gewissen Transformations bereich vom sprödelastischen Zustand (bei tiefer Temperatur) zum viskosen Zustand (bei hoher Temperatur) von Glas.
Die vorliegende niederschmelzende Glaszusammensetzung kann ei nen Brechungsindex von mindestens nd=l,8, besser von mindestens nd=l,85, idealerweise von mindestens nd=l,90, insbesondere von mindestens nd=l,93, besonders bevorzugt von mindestens nd=l,94 aufweisen, wobei der Brechungsindex von der Glaszusammenset zung, bspw. vom Gehalt des Telluroxids, abhängt.
Die Glaszusammensetzung kann beispielsweise im Temperaturbe reich von 25°C bis 250°C einen thermischen Ausdehnungskoeffi zienten von etwa CTE=19, 9*lCh6 Ki1 aufweisen. Vorzugsweise wird die Verbindungsschicht mittels eines PVD-Ver- fahrens auf mindestens eine Verbindungsfläche der beiden Füge partner aufgetragen. Hierfür kann etwa ein Sputter-Verfahren, vorzugsweise ein HF-Sputter-Verfahren, eingesetzt werden.
Bei einem PVD-Verfahren (englisch physical vapour deposition) handelt es sich um eine physikalische Gasphasenabscheidung.
Bei dem hier offenbarten PVD-Verfahren wird ein niederschmel zendes Glas als Ausgangsmaterial verwendet, das in Form eines Festkörpers vorliegt. Aus diesem Ausgangsmaterial werden, durch Beschuss, bspw. mit Laserstrahlen oder magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen, Glasatome herausgelöst und in eine Gas phase überführt. Das gasförmige Material wird anschließend auf die zu beschichtende Verbindungsfläche des Fügepartners ge führt, wo es kondensiert und eine sehr dünne Verbindungschicht aus einem niederschmelzenden Glas bildet.
Bei einem Sputter-Verfahren, auch Kathodenzerstäubung genannt, werden die Atome des niederschmelzenden Glases aus dem Festkör per durch Beschuss mit energiereichen Ionen (vorwiegend Edel gasionen, wie etwa Argon) herausgelöst.
Zum Beschichten der hier offenbarten Fügepartner eignet sich insbesondere das Hochfrequenzsputtern (kurz HF-Sputtern, engl, radio frequency sputtering) , bei dem statt eines elektrischen Gleichfeldes ein hochfrequentes Wechselfeld angelegt wird. Dies hat eine Drucksenkung auf 1-20 *103 mbar bei gleicher Sputter- rate zur Folge. Die Drucksenkung ermöglicht das Abscheiden von dünnen Verbindungsschichten mit einer speziellen Gefügestruk tur, ohne dabei den zu beschichtenden Fügepartner stark zu er hitzen. Somit eignet sich das HF-Sputtern besonders gut zum Beschichten von hitzeempfindlichen Bauteilen.
Die mittels eines PVD-Verfahrens auf die Verbindungsflächen der Fügepartner aufgetragene Verbindungsschicht kann in Form eines Glasfilms mit einer Schichtdicke von maximal 5 gm, besser von maximal 3 mih vorliegen, falls diese beispielsweise nicht als kompakte Schicht abgeschieden wurde.
Nach dem Verbinden der Fügepartner, d.h. am fertigen Bauteil, kann die Schichtdicke der Glaszusammensetzung gemäß zumindest einer Ausführungsform zwischen 10-1000 nm, insbesondere zwi schen 100-800 nm, besonders bevorzugt zwischen 200-500 nm be tragen (Grenzen jeweils miteingeschlossen) . Ganz besonders be vorzugt beträgt die Schichtdicke 10 bis 100 nm. Das Einsetzen eines ultradünnen transparenten Glasfilms als Klebstoff zum Fü gen von Bauteilen eines optoelektronischen Bauelements gewähr leistet sowohl eine bessere thermische Anbindung als auch eine verminderte Lichtabsorption dieser Verbindungsschicht. Dies wiederum resultiert in einer erhöhten Effizienz und Lichtaus beute des optoelektronischen Bauelements.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des hier offenbarten optoelektronischen Bauelements mit zwei Fügepartnern. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte :
a) Beschichten der strukturierten lichtemittierenden Oberfläche mit der Ausgleichsschicht und Glätten der Ausgleichs schicht bis zur gewünschten Welligkeit und Oberflächenrauheit zwecks Herstellung der ersten Verbindungsfläche;
b) Glätten der zweiten Verbindungsfläche bis zur ge wünschten Welligkeit und Oberflächenrauheit;
c) Beschichten mindestens einer der geglätteten Verbin dungsflächen der Fügepartner mit einem niederschmelzenden Glas, vorzugsweise mittels eines PVD-Verfahrens ;
d) Verbinden der beiden Fügepartner miteinander durch: i) Erhitzen der beiden Fügepartner auf eine Temperatur T, wobei Tg < T ^ Tsoft, Tg die Transformationstemperatur und Tsoft die Erweichungstemperatur des nieder-schmelzenden Glases ist, und ii) Aufeinanderlegen der Fügepartner, sodass ein Verbund zwi schen den beiden Verbindungsflächen und dem niederschmelzenden Glas entsteht, wobei das Aufeinanderlegen vorzugsweise mit Ge wichtsbeaufschlagung erfolgt, wobei die Schritte i) und ii) in beliebiger Reihenfolge durch geführt werden.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung eines optoelektroni schen Bauelements umfasst grundsätzlich zwei Teilprozesse, näm lich das in den Schritten a) bis c) beschriebene Aufbereiten der beiden Fügepartner sowie deren anschließendes Verkleben miteinander, das sogenannte Bonden.
Das Bonden der Fügepartner kann bspw. unter Vakuum stattfinden. Dies führt zu einer starken Anbindung der Verbindungsschicht an die Fügepartner.
Das Bonden kann ferner unter Gewichts- bzw. Druckbeaufschlagung bei z.B. etwa 5 - 10 MPa durchgeführt werden. Dadurch können eventuelle Gestaltabweichungen 1. Ordnung wie etwa Unebenheiten der Verbindungsflächen beim Bondprozess ausgeglichen werden.
Das fertig montierte optoelektronische Bauelement kann an schließend, weiterhin unter Gewichtsbeaufschlagung, abgekühlt werden .
Ferner ist es möglich, dass die beiden Fügepartner erst aufei nander gelegt, dann erhitzt und dann miteinander verbunden wer den. Das Verbinden kann auch dynamisch erfolgen.
Die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Fachbegriffe wie Welligkeit, Oberflächenrauheit, Unebenheit usw. zur Charakte risierung des Profils von Oberflächen entsprechen der Norm DIN 4760, die Gestaltabweichungen von Oberflächen in sechs Ordnun gen klassifiziert. Hinsichtlich der Begriffsdefinitionen und der einschlägigen messtechnischen Verfahren zur Quantifizierung der Oberflächeneigenschaften wird auf diese Norm verwiesen. Kurze Figurenbeschreibung
Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 ein Herstellungsverfahren eines ersten erfindungsgemä ßen optoelektronischen Bauelements darstellt;
Figur 2 ein Herstellungsverfahren eines zweiten erfindungsge mäßen optoelektronischen Bauelements darstellt;
Figur 3 ein Herstellungsverfahren eines dritten erfindungsge mäßen optoelektronischen Bauelements darstellt; und
Figur 4 ein Herstellungsverfahren dreier Varianten eines vier ten erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements darstellt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Zeichnungen sind dabei nicht notwen digerweise maßstabsgetreu, sondern sollen die jeweiligen Merk male lediglich schematisch illustrieren.
Dabei ist zu beachten, dass die nachstehend beschriebenen Merk male und Komponenten jeweils miteinander kombiniert werden kön nen, unabhängig davon, ob sie in Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben worden sind. Die Kombination von Merkmalen in den jeweiligen Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus und der Funk tionsweise der beanspruchten Vorrichtung.
Bei den in den Figuren 1-4 schematisch dargestellten Herstel lungsverfahren handelt es sich jeweils um das Bonden zweier beispielhafter Fügepartner eines optoelektronischen Bauelements miteinander . Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Herstellungsverfahren eines optoelektronischen Bauelements 3 bei dem ein optischer Füge partner 2 auf einem optoelektronischen Fügepartner 1 montiert wird. Das Bauelement 3 ist hier ein typisches LED-Paket samt fokussierender Linsen.
In einem oberen Abschnitt der Figur 1 ist der erste Fügepartner 1 des optoelektronischen Bauelements 3 dargestellt. Er umfasst einen Träger 6, bei dem es sich zum Beispiel um ein Keramiksub strat handeln kann. Der Träger 6 kann auch als Basis des ersten Fügepartners 1 bezeichnet werden. Er besteht vorzugsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie etwa AI2O3 oder A1N.
Auf dem Träger 6 ist ein optoelektronisches Bauteil 4, etwa ein LED-Chip (light emitting diode chip) , angeordnet. Der LED-Chip 4 umfasst mehrere Halbleiterschichten (epitaxy layers), wobei in einer aktiven Schicht während des Betriebs des LED-Chips 4 Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich erzeugt wird. Der LED-Chip 4 kann z.B. rotes Licht erzeugen.
Der LED-Chip 4 hat eine strukturierte lichtemittierende Ober fläche 4c und eine auf die lichtemittierende Oberfläche 4c auf getragene Ausgleichsschicht 4b. Dies ist in der im unteren Be reich der Figur 1 befindlichen Vergrößerung veranschaulicht. Eine von der lichtemittierenden Oberfläche 4c abgewandte und beabstandete Oberfläche 4a der Ausgleichsschicht 4b bildet eine erste Verbindungsfläche des ersten Fügepartners 1. Durch die Verbindungsfläche 4a kann Licht aus dem LED-Chip 4 nach außen treten. Als Material für die Ausgleichsschicht 4b kann bspw. amorphes Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid verwendet werden. Wie man es in der Vergrößerung der Fig. 1 sehen kann, ist die Struktur S der lichtemittierenden Oberfläche 4c in die Aus gleichsschicht 4b eingebettet. Das heißt, dass die Textur der Struktur S durch die Ausgleichsschicht 4b nivelliert wird. Die Ausgleichsschicht 4b dient dazu, die Struktur S derart zu ver kapseln, dass sie keinen Einfluss mehr auf die Qualität einer Verbindung des LED-Chips 4 mit einem weiteren Bauteil haben kann .
Über elektrische Leitungen 5 in Form von Bonddrähten, die von einem jeweiligen Bondpad neben der ersten Verbindungsfläche 4a des LED-Chips 4 zu einer jeweiligen elektrischen Kontaktstelle auf dem Träger 6 verlaufen, kann eine Stromversorgung des LED- Chips 4 erfolgen.
Zwecks Herstellung des optoelektronischen Bauelements 3 wird ein zweiter Fügepartner 2, welcher zum Bsp. in Form einer vor gefertigten Halbkugellinse vorliegt, mittels einer dünnen Ver bindungsschicht 14 aus niederschmelzendem Glas mit dem LED-Chip 4 dauerhaft verbunden. Hierfür weist die Linse 2 eine zweite Verbindungsfläche 2a auf. Die zweite Verbindungsfläche 2a der Linse 2 ist der ersten Verbindungsfläche 4a des ersten Füge partners 1 zugewandt angeordnet, sodass die beiden Verbindungs flächen 2a, 4a miteinander gebondet werden können.
Erfindungsgemäß sind die beiden Verbindungsflächen 4a, 2a der art glatt, dass deren Welligkeit, ausgedrückt als mittlere Wel ligkeit Wa, kleiner gleich 500 nm ist und deren Oberflächenrau heit, ausgedrückt als Mittenrauwert Ra, kleiner gleich 50 nm, und vorzugsweise kleiner gleich 10 nm ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Linse 2 ausgewählt wer den, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des LED-Chips 4 entspricht. Somit kann gewährleistet werden, dass die beiden Fügepartner 1, 2 beim Erhitzen und Abkühlen während des Bondens ein ähnliches Dehn verhalten aufweisen werden. So verhindert man, dass sich nach dem Fügen mit der Abkühlung der Verbund verbiegt oder die Ver bindung wieder aufbricht.
Die Verbindungsschicht 14 aus einem niederschmelzenden Glas wird mittels eines PVD-Verfahrens , zum Bsp. durch HF-Sputtern, als ein ultradünner Film, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von max. 5 mih, besonders bevorzugt max . 3 gm, ganz besonders bevor zugt max . 1 gm, auf mindestens eine der beiden Verbindungsflä chen 2a, 4a der Fügepartner 1, 2 aufgetragen. Anschließend wer den beide Fügepartner 1, 2 auf eine Erweichungstemperatur des niederschmelzenden Glases, die vorzugsweise niedriger als 350°C ist, erhitzt und aufeinandergelegt, sodass eine dauerhafte Ver bindung entstehen kann.
Das Erhitzen der beiden Fügepartner 1, 2 wird bewusst auf die Erweichungstemperatur der niederschmelzenden Glasschicht 14 be grenzt. Dadurch werden die hitzeempfindlichen Halbleiterschich ten des LED-Chips 4 geschont. Da die beiden Verbindungsflächen 4a, 2a erfindungsgemäß sehr glatt sind, genügt es zum Kleben, dass die Glasschicht 14 weich wird. Sie muss sich nicht ver flüssigen, da es bei den beiden Verbindungsflächen 4a, 2a keine nennenswerten Gestaltabweichungen gibt, die von der als Klebe schicht wirkenden Glasschicht 14 ausgeglichen werden müssten.
Dies schließt nicht aus, dass die aufgetragene Glasschicht vor dem Bonden auch auf eine höhere Temperatur, beispielsweise auf die Fließtemperatur des Glases erwärmt worden ist, um eine po renfreie Schicht zu erzeugen. In diesem Fall befände sich die Glasschicht auf einem temperaturbeständigen Fügepartner wie zum Beispiel einer Glaslinse.
Im unteren Abschnitt der Figur 1 ist ein fertig hergestelltes optoelektronisches Bauelement 3 dargestellt, bei dem zwei Lin sen 2, 7 vorgesehen sind. Dabei ist die Linse 2 als eine innere Linse des Bauelements 3 ausgebildet, die die Verbindungsfläche 4a des LED-Chips 4 komplett bedeckt. Die innere Linse 2 kann zum Beispiel aus Glas ausgebildet sein. Vorzugsweise kann eine derartige Glaslinse 2 einen Lichtbrechungsindex nLl aufweisen, der geringer als der Lichtbrechungsindex nG des niederschmel zenden Glases ist. Dadurch kann die Lichtauskopplungsrate des optoelektronischen Bauelements deutlich verbessert werden. Die zweite Linse 7 ist eine äußere Linse, die ähnlich wie die Linse 2 auf dem LED-Chip 4, die komplette Oberseite des Trägers 6 mit den darauf liegenden Komponenten vollständig einfasst. Die äußere Linse 7 kann zum Bsp. aus einem Silikon ausgebildet sein und einen niedrigeren Lichtbrechungsindex nL2 als die in nere Linse 2 aufweisen. Somit kann sie als eine fokussierende Linse eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise sollte der Lichtbrechungsindex nG der Glas- Schicht 14 zwischen dem Lichtbrechungsindex nC des Halbleiter materials des LED-Chips 4 und dem Lichtbrechungsindex nLl der Glaslinse 2 liegen. In einer besonders bevorzugten Variante gilt für die Lichtbrechungsindizes das folgende Verhältnis: nLuft < nL2 < nLl < nG < nC wobei nLuft der Lichtbrechungsindex der das Bauelement 3 umge benden Luft ist, nL2 der Lichtbrechungsindex der äußeren Linse 7 ist, nLl der Lichtbrechungsindex der inneren Linse 2 ist, nG der Lichtbrechungsindex der gläsernen Klebeschicht 14 ist, und nC der Lichtbrechungsindex des Halbleitermaterials des LED- Chips 4 ist. Wenn dieses Verhältnis gewahrt ist, ist die Licht- auskopplungseffizienz des Bauelements 3 besonders hoch. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Sprung im Brechungsindex von einem Material zum anderen bei allen Materialübergängen im Wesentlichen gleich groß ist.
Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Herstellungsverfahren eines zweiten erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 10, das ebenfalls einen optoelektronischen Fügepartner 1 und einen weiteren optischen Fügepartner 8 umfasst. Hier handelt es sich um ein LED-Paket 10 samt Konverter und Linse zur Erzeugung von Weißlicht . Im Folgenden werden nur die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß Figur 1 beschrieben. Bezüglich der Gemeinsamkeiten wird auf das oben Gesagte verwiesen. Der Fügepartner 1 ist ein LED-Chip 4 samt Träger 6, der eine erste glatte Verbindungsfläche 4a aufweist. Der LED-Chip 4 kann z.B. blaues Licht emittieren.
Bei dem in der Figur 2 gezeigten zweiten Fügepartner 8 handelt es sich um eine Konversionskeramik, die eine zweite ebenfalls glatte Verbindungsfläche 8a aufweist.
Das Herstellungsverfahren des optoelektronischen Bauelements 10 entspricht dem Herstellungsverfahren des ersten erfindungsge mäßen Bauelements 3. Auch hier werden die beiden Fügepartner 1, 8 derart angeordnet, dass ihre glatten Verbindungsflächen 4a, 8a mittels eines dünnen Films 14 aus einem niederschmelzenden Glas entlang der kompletten Kontaktfläche verbunden werden kön nen .
Das Konversionselement 8 kann ein Konversionsmaterial, wie zum Beispiel einen Leuchtstoff, aufweisen, mittels welchem das von dem LED-Chip 4 emittierte und durch die Verbindungschicht 14 transmittierte Licht in Licht einer anderen Wellenlänge umge wandelt werden kann. Das optoelektronische Bauelement 10 kann ferner eine äußere Linse 9 umfassen. Die Linse 9 kann zum Bsp. aus Silikon ausgebildet sein und im Vergleich zum Konversions element 8 und zum LED-Chip 4 einen niedrigeren Lichtbrechungs index aufweisen.
In alternativen Ausführungsformen des optoelektronischen Bau elements 10 kann der LED-Chip 4 ein sogenannter Flip-Chip sein. Dabei wird die aktive Kontaktierungsseite des Chips direkt, ohne jegliche Anschlussdrähte 5, auf dem Substrat 6, vorzugsweise aus Saphir, montiert. Dadurch kann die gesamte Fläche eines Stücks (Die) eines Halbleiter-Wafers zur Kontaktierung genutzt werden. Bei der Flip-Chip-Bondtechnik erfolgt die Verbindung aller Kontakte gleichzeitig. Dies resultiert in einer Zeiter sparnis . Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Herstellungsverfahren eines dritten erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 13, das einen ersten Fügepartner 12 und einen zweiten Fügepartner
11 umfasst. Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine Kombi nation aus einem LED-Chip und einem Kristall, um die Lichtaus- kopplung zu verbessern.
Der zweite Fügepartner 11 ist ein Substrat, vorzugsweise aus Saphir (AI2O3) · Das Saphir-Substrat 11 umfasst eine glatte Ober fläche, die eine zweite Verbindungsfläche 11a bildet.
Der erste Fügepartner 12 ist ein LED-Chip. Der LED-Chip 12 liegt in Form von kristallinen Schichten z.B. aus AlInGaP vor, die mittels Epitaxie auf einem Träger 15, vorzugsweise ein Substrat aus Galliumarsenid (GaAs) oder Galliumphosphid (GaP) , gezüchtet wurden. Somit entsteht ein Zwischenprodukt 16.
Der Träger 15 dient als ein Stützelement der AlInGaP-Epitaxie- schicht 12, welches das Übertragen der AlInGaP-Epitaxieschicht
12 auf andere Substrate, auf denen sie nicht wachsen kann, deutlich vereinfacht.
Wie alle hier offenbarten ersten Fügepartner weist auch der LED- Chip 12 eine strukturierte Oberfläche mit einer darauf aufge tragenen Ausgleichsschicht auf (nicht gezeigt) . Die Ausgleichs schicht kann aus amorphem AI2O3 bestehen.
Das optoelektronische Bauelement 13 wird hergestellt, indem die epitaktisch erzeugte AlInGaP-Schicht 12 des Zwischenprodukts 16 mittels einer Verbindungsschicht 14 aus einem niederschmelzen den Glas mit dem Substrat 11 verbunden wird.
Hierfür weist das Substrat 11 die zweite glatte Verbindungsflä che 11a auf, wobei die Epitaxieschicht 12 eine erste Verbin dungsfläche 12a aufweist, die ebenfalls geglättet wurde. Zwecks Verbindungsherstellung zwischen diesen beiden Fügepartnern 11, 12 wird auf mindestens eine der beiden Verbindungsflächen 11a, 12a eine Verbindungsschicht 14 in Form eines niederschmelzenden Glases, wie etwa Telluritglas aufgetragen.
In der Ausführungsform aus Figur 3 wurde die Glasverbindungs schicht 14 mittels eines PVD-Verfahrens auf die Verbindungsflä che 11a des Substrats 11 aufgetragen. Anschließend wird sowohl das Zwischenprodukt 16 als auch das Substrat 11 auf eine Erwei chungstemperatur des niederschmelzenden Glases 14 erhitzt. Da nach wird das Zwischenprodukt 16 derart auf der Verbindung schicht 14 angeordnet, dass die Verbindungsfläche 12a mit dem niederschmelzenden Glas komplett benetzt werden kann und vor zugsweise unter Krafteinwirkung eine homogene und gasblasenarme Verbindung mit einer Schichtdicke von maximal lpm entstehen kann .
Besonders vorteilhaft kann der Einsatz von Glasverbindungs schichten 14 sein, die einen höheren Lichtbrechungsindex als das Saphir-Substrat 11 aufweisen.
In einem weiteren Schritt erfolgt die Abkühlung des optoelekt ronischen Bauelements 13 und die Entfernung des Substrats 15 von der Epitaxieschicht 12. Die Lichtauskopplung erfolgt über das Saphir-Substrat 11.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Herstellungsverfahren eines vierten erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 22. Hier geht es erneut um das Verbinden eines LED-Chips mit einem transparenten Kristall, um die Lichtauskopplung aus dem LED- Chip zu maximieren. Das Bauelement 22 ist hier in drei ver schiedenen Varianten 22a, 22b und 22c verwirklicht.
Das Herstellungsverfahren umfasst die drei mit a) bis c) ge kennzeichneten Schritte. Das optoelektronische Bauelement 22 umfasst einen zweiten Fügepartner 21 in Form eines Saphir-Sub strats und einen ersten Fügepartner 17 in Form einer Saphir- Schicht 19 mit einem LED-Chip 18. Jeder der beiden Fügepartner 17, 21 weist jeweils eine glatte Verbindungsfläche 19a und 21a auf. Bei den Varianten 22a und 22b bildet die Saphir-Schicht 19 die Ausgleichsschicht, in wel che die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche des LED- Chips 18 eingebettet ist. Bei der Variante 22c hingegen weist der erste Fügepartner 17 eine zusätzliche Ausgleichsschicht (nicht dargestellt) auf dem LED-Chip 18 auf, die vom LED-Chip 18 aus gesehen auf der der Saphir-Schicht 19 gegenüberliegenden Seite liegt.
Das optoelektronische Bauelement 22 wird durch Verbindung des Saphir-Substrats 21 mit dem ersten Fügepartner 17 hergestellt. Hierfür kann eine dünne Verbindungsschicht 20 aus einem nieder schmelzenden Glas, zum Bsp. durch Sputtern, auf eine Verbin dungsfläche 19a der Saphir-Schicht 19 oder eine Verbindungsflä che 18a der Ausgleichsschicht (nicht dargestellt) auf dem LED- Chip 18 aufgebracht werden. Alternativ kann die Glasverbin dungsschicht 20 auf die zweite Verbindungsfläche 21a des Sub strats 21 oder auf die beiden Verbindungsflächen 19a, 21a bzw. 18a, 21a aufgebracht werden.
Der Schritt a) zeigt die Saphir-Schicht 19 vor dem Aufsputtern der Glasverbindungsschicht 20. Der Schritt b) zeigt das Bonden der beiden Fügepartner 17 und 21. Der Schritt c) zeigt das fertige Endprodukt.
Mit diesem Bonding-Verfahren wird eine ultradünne transparente Verbindung zwischen der Saphir-Schicht 19 und dem Saphir-Sub strat 21 hergestellt. Somit entsteht ein LED-Bauelement 22 mit einer vergrößerten Lichtauskopplungsfläche . Das vergrößerte Sa phir-Volumen führt zu einer erhöhten Lichtextraktionseffizienz. Zusätzlich kann dadurch die Wärmeableitung verbessert werden.
Die Darstellungen i) und ii) in Figur 4 zeigen die zweite und dritte Variante. Bei der Variante 22b gemäß Darstellung i) haben die Saphir-Schicht 19 und das Saphir-Substrat 21 im Gegensatz zum optoelektronischen Bauelement 22a im Wesentlichen die glei che Breite .
Bei der Variante 22c gemäß Darstellung ii) ist der LED-Chip 18 auf zwei gegenüberliegenden Seiten von Saphir eingefasst. Dies erhöht die Lichtauskopplung in zwei Richtungen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 ERSTER FÜGEPARTNER
2 INNERE LINSE
5 2a VERBINDUNGSFLÄCHE
3 OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
4 LED-CHIP
4a VERBINDUNGSFLÄCHE
5 ELEKTRISCHE LEITUNGEN
0 6 TRÄGER
7 ÄUßERE LINSE
8 KONVERSIONSELEMENT
8a VERBINDUNGSFLÄCHE
9 ÄUßERE LINSE
5 10 OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
11 SUBSTRAT
11a VERBINDUNGSFLÄCHE
12 LED-CHIP
12a VERBINDUNGSFLÄCHE
0 13 OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
14 VERBINDUNGSSCHICHT
15 SUBSTRAT
16 ZWISCHENPRODUKT
17 ERSTER FÜGEPARTNER
5 18 LED-CHIP
18a VERBINDUNGSFLÄCHE
19 SAPHIR-SCHICHT
19a VERBINDUNGSFLÄCHE
20 VERBINDUNGSSCHICHT
0 21 SAPHIR-SUBSTRAT
21a VERBINDUNGSFLÄCHE
22 OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (3, 10, 13, 22), umfassend:
- einen ersten Fügepartner (1, 12, 17), der einen LED-Chip (4, 12, 18) mit einer strukturierten lichtemittierenden Oberfläche (4c) und einer auf die lichtemittierende Ober fläche (4c) aufgetragenen Ausgleichsschicht (4b, 19) auf weist, wobei die Ausgleichschicht (4b, 19) eine von der lichtemittierenden Oberfläche (4c) abgewandte und beabstan- dete Oberfläche aufweist, welche eine erste Verbindungs fläche (4a, 12a, 18a, 19a) bildet;
- einen zweiten Fügepartner (2, 8, 11, 21) mit einer zweiten Verbindungsfläche (2a, 8a, 11a, 21a) , wobei die beiden Ver bindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) ei nander zugewandt angeordnet sind; und
- eine Verbindungsschicht (14, 20) aus einem Film nieder schmelzenden Glases mit einer Schichtdicke von maximal 1 pm, welche die beiden Verbindungsflächen miteinander ver bindet ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche (4c) in die Ausgleichsschicht (4b) eingebettet ist, und
- die beiden Verbindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) derart glatt sind, dass deren Oberflächenrauheit, ausgedrückt als Mittenrauwert Ra, kleiner gleich 50 nm, und vorzugsweise kleiner gleich 10 nm ist.
2. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der LED-Chip (4, 12, 18) eine Halb- leiterschicht umfasst, welche die lichtemittierende Ober fläche (4c) aufweist, wobei der Brechungsindex (nG) der Verbindungsschicht (14, 20):
kleiner als der Brechungsindex (nC) der Halbleiter schicht, und
- größer als der Brechungsindex (nLl) des den zweiten Fü gepartner (2, 8, 11, 21) bildenden Materials ist.
3. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der lichtemittierenden Oberfläche (4c) durch das Aufrauen dieser Oberfläche entstanden ist.
4. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ver bindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) mit tels eines CMP-Verfahrens geglättet wurden.
5. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichs schicht aus einem Dielektrikum besteht.
6. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das Dielektrikum aus einem Material der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Si02, AI2O3, ZrÜ2, TXO2, Hf02, MgO, Nb205, Ta20s,Si3N4, ZnO, SiON (in Form einer Mi schung zwischen Si02 und SX3N4) .
7. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fü gepartner eine Linse (2), ein Konversionselement (8) oder eine Transmissionskeramik oder ein transparenter Einkris- tall ist.
8. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fü gepartner ein transparentes Substrat (11, 21), vorzugsweise aus Saphir, ist.
9. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nieder schmelzende Glas in Form einer transparenten Glaszusammen- Setzung vorliegt und einen Brechungsindex größer 1,7 be sitzt.
10. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Glaszusammensetzung Telluroxid TeÜ2 umfasst .
11. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das niederschmelzende Glas eine Erweichungstemperatur von maximal 350°C aufweist.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungs schicht mittels eines PVD-Verfahrens auf mindestens eine der beiden Verbindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a,
11a, 21a) der Fügepartner (1, 12, 17; 2, 8, 11, 21) aufge tragen und anschließend zwecks Verbindungsherstellung auf ihre Erweichungstemperatur erhitzt wurde.
13. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das PVD-Verfahren ein Sputter-Verfäh ren, vorzugsweise ein HF-Sputter-Verfahren, ist.
14. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbin dungsschicht (14, 20) in Form eines Glasfilms vorliegt.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauele ments mit zwei Fügepartnern (1, 12, 17; 2, 8, 11, 21) gemäß einem der Ansprüche 1-14, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) Beschichten der strukturierten lichtemittierenden Oberfläche mit der Ausgleichsschicht und Glätten der Ausgleichsschicht bis zur gewünschten Welligkeit und Oberflächenrauheit zwecks Herstellung der ersten Ver bindungsfläche (4a, 12a, 18a, 19a);
b) Glätten der zweiten Verbindungsfläche (2a, 8a, 11a,
21a) bis zur gewünschten Welligkeit und Oberflächen rauheit;
c) Beschichten mindestens einer der geglätteten Verbin dungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a, 8a, 11a, 21a) der Fügepartner (1, 12, 17; 2, 8, 11, 21) mit einem niederschmelzenden Glas, vorzugsweise mittels eines PVD-Verfahrens ;
d) Verbinden der beiden Fügepartner (1, 12, 17; 2, 8,
11, 21) miteinander durch:
i) Erhitzen der beiden Fügepartner (1, 12, 17; 2, 8, 11, 21) auf eine Temperatur T, wobei Tg ^ T ^ TSOft, Tg die Transformationstemperatur und TSOft die Er weichungstemperatur des niederschmelzenden Glases ist, und
ii) Aufeinanderlegen der Fügepartner (1, 12, 17; 2,
8, 11, 21), sodass ein Verbund zwischen den bei den Verbindungsflächen (4a, 12a, 18a, 19a; 2a,
8a, 11a, 21a) und dem niederschmelzenden Glas entsteht, wobei das Aufeinanderlegen vorzugs weise mit Gewichtsbeaufschlagung erfolgt, wobei die Schritte i) und ii) in beliebiger Reihen folge durchgeführt werden.
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