DE102023108532A1 - METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023108532A1 DE102023108532A1 DE102023108532.8A DE102023108532A DE102023108532A1 DE 102023108532 A1 DE102023108532 A1 DE 102023108532A1 DE 102023108532 A DE102023108532 A DE 102023108532A DE 102023108532 A1 DE102023108532 A1 DE 102023108532A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- optoelectronic component
- radiation
- semiconductor chip
- layer
- emitting semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 87
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 108
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 26
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 25
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 43
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 124
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 19
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 16
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052909 inorganic silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 description 3
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical group COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910001387 inorganic aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002790 Si2N2O Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical group 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N chloro(trihydroxy)silane Chemical class O[Si](O)(O)Cl GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 150000002168 ethanoic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte - Bereitstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (2),- Bereitstellen einer Schicht (3) umfassend ein teilweise ausgehärtetes Matrixmaterial (4) und einen Leuchtstoff (5),- Verbinden des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (2) und der Schicht (3),- Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials (4) zu einem Matrixmaterial (6), sodass eine Konversionsschicht (7) mit dem Matrixmaterial (6) und dem Leuchtstoff (5) in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (2) gebildet wird.Weiterhin wird ein optoelektronisches Bauelement (1), insbesondere mit einer Mikro-LED, beschrieben.A method for producing an optoelectronic component (1) is described. The method comprises the steps of - providing a radiation-emitting semiconductor chip (2), - providing a layer (3) comprising a partially cured matrix material (4) and a phosphor (5), - connecting the radiation-emitting semiconductor chip (2) and the layer (3), - curing the partially cured matrix material (4) to form a matrix material (6) so that a conversion layer (7) with the matrix material (6) and the phosphor (5) is formed in direct contact with the radiation-emitting semiconductor chip (2). Furthermore, an optoelectronic component (1), in particular with a micro-LED, is described.
Description
Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und ein optoelektronisches Bauelement angegeben.A method for producing an optoelectronic component and an optoelectronic component are specified.
Es ist unter anderem eine Aufgabe, ein einfaches und effizientes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen. Weiterhin soll ein optoelektronisches Bauelement mit einer erhöhten Effizienz bereitgestellt werden.One of the objects is to provide a simple and efficient method for producing an optoelectronic component. Furthermore, an optoelectronic component with increased efficiency is to be provided.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip bereitgestellt. Insbesondere ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip dazu eingerichtet elektromagnetische Strahlung im ultravioletten und/oder sichtbaren Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. Beispielsweise emittiert der strahlungsemittierende Halbleiterchip ultraviolette bis blaue elektromagnetische Strahlung. Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip.According to at least one embodiment of the method, a radiation-emitting semiconductor chip is provided. In particular, the radiation-emitting semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation in the ultraviolet and/or visible wavelength range of the electromagnetic spectrum. For example, the radiation-emitting semiconductor chip emits ultraviolet to blue electromagnetic radiation. The radiation-emitting semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip.
Dabei ist es möglich, dass einzelne Halbleiterchips oder eine Vielzahl von Halbleiterchips im Verbund - zum Beispiel im Waferverbund - bereitgestellt werden.It is possible for individual semiconductor chips or a large number of semiconductor chips to be provided in a composite - for example in a wafer composite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Schicht bereitgestellt. Die Schicht umfasst ein teilweise ausgehärtetes Matrixmaterial und einen Leuchtstoff. Beispielsweise wird die Schicht in Form eines Plättchens bereitgestellt. Alternativ weist die Schicht die Größe eines Wafers auf. Insbesondere weist das Plättchen in Draufsicht gesehen eine ähnliche oder gleiche Form und/oder Größe wie der strahlungsemittierende Halbleiterchip oder der Verbund von Halbleiterchips in Draufsicht gesehen auf.According to at least one embodiment of the method, a layer is provided. The layer comprises a partially cured matrix material and a phosphor. For example, the layer is provided in the form of a plate. Alternatively, the layer has the size of a wafer. In particular, the plate has a similar or identical shape and/or size as seen in plan view as the radiation-emitting semiconductor chip or the composite of semiconductor chips as seen in plan view.
Insbesondere ist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial bei Raumtemperatur, das heißt zwischen einschließlich 20 °C und einschließlich 30 °C, fest. Es ist jedoch möglich, das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial durch eine Erhöhung von Temperatur und/oder Druck zumindest teilweise zu verflüssigen oder zu schmelzen. Mit anderen Worten ist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial thermoresponsiv. Das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial zeigt bei Raumtemperatur insbesondere keine oder lediglich eine sehr geringe Reaktivität hinsichtlich einer Vernetzung zu einem ausgehärteten Matrixmaterial. Durch eine Lagerung des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials unter 10 °C oder unter 0 °C wird insbesondere die Reaktivität des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials herabgesetzt.In particular, the partially cured matrix material is solid at room temperature, i.e. between 20 °C and 30 °C inclusive. However, it is possible to at least partially liquefy or melt the partially cured matrix material by increasing the temperature and/or pressure. In other words, the partially cured matrix material is thermoresponsive. At room temperature, the partially cured matrix material shows no or only very low reactivity with regard to crosslinking to form a cured matrix material. Storing the partially cured matrix material at below 10 °C or below 0 °C reduces the reactivity of the partially cured matrix material in particular.
Der Leuchtstoff ist insbesondere homogen in dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial verteilt. Beispielsweise ist der Leuchtstoff in dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial eingebettet. Der Leuchtstoff kann die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung konvertieren. Beispielsweise wandelt der Leuchtstoff die elektromagnetische Strahlung, die von dem Halbleiterchip emittiert wird, in elektromagnetische Strahlung mit einer geringeren Energie um. Das zeigt sich insbesondere darin, dass eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung größere Wellenlängen im Vergleich zu der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.The phosphor is in particular distributed homogeneously in the partially cured matrix material. For example, the phosphor is embedded in the partially cured matrix material. The phosphor can convert the electromagnetic radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip. For example, the phosphor converts the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip into electromagnetic radiation with a lower energy. This is particularly evident in the fact that electromagnetic radiation emitted by the phosphor has longer wavelengths compared to the electromagnetic radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip.
Es ist weiterhin möglich, dass der Leuchtstoff geschichtet in dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial vorhanden ist. Vorteilhafterweise kann so eine durch Konversion entstehende Wärme besser von dem Leuchtstoff abgeleitet werden. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich auch temperatursensitive Leuchtstoff einzusetzen.It is also possible for the phosphor to be layered in the partially cured matrix material. Advantageously, this allows heat generated by conversion to be better dissipated from the phosphor. This also makes it possible to use temperature-sensitive phosphors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden der strahlungsemittierende Halbleiterchip und die Schicht verbunden. Insbesondere stehen der strahlungsemittierende Halbleiterchip und die Schicht während und/oder nach dem Verbinden zumindest stellenweise, insbesondere vollständig in direktem Kontakt miteinander. Mit anderen Worten ist keine weitere Schicht, wie beispielsweise eine zusätzliche Klebeschicht, zwischen dem Halbleiterchip und der Schicht angeordnet. Das Verbinden erfolgt insbesondere unter einer Verwendung von Druck und/oder erhöhter Temperatur. Beispielsweise werden Druck und eine erhöhte Temperatur angewendet um den strahlungsemittierenden Halbleiterchip und die Schicht zu verbinden. Durch die erhöhte Temperatur kann das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial aufgeschmolzen werden. Durch den Druck wird insbesondere eine ausreichende Anhaftung der Schicht an dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip erzielt.According to at least one embodiment of the method, the radiation-emitting semiconductor chip and the layer are connected. In particular, the radiation-emitting semiconductor chip and the layer are in direct contact with one another at least in places, in particular completely, during and/or after the connection. In other words, no further layer, such as an additional adhesive layer, is arranged between the semiconductor chip and the layer. The connection is carried out in particular using pressure and/or elevated temperature. For example, pressure and an elevated temperature are applied to connect the radiation-emitting semiconductor chip and the layer. The partially cured matrix material can be melted by the elevated temperature. The pressure in particular ensures sufficient adhesion of the layer to the radiation-emitting semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial, insbesondere vollständig, zu einem Matrixmaterial ausgehärtet. Es ist möglich, dass das Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials während des Verbindens der Schicht und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips erfolgt. Das Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials erfolgt insbesondere unter der Verwendung von Temperatur und/oder Druck. Beispielsweise vernetzt sich das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial unter dem Einfluss von erhöhter Temperatur zu dem Matrixmaterial. Unter erhöhter Temperatur wird hier und im Folgenden insbesondere eine Temperatur über Raumtemperatur verstanden.According to at least one embodiment of the method, the partially cured matrix material is cured, in particular completely, to form a matrix material. It is possible that the partially cured matrix material is cured during the bonding of the layer and the radiation-emitting semiconductor chip. The partially cured matrix material is cured in particular using temperature and/or pressure. For example, the partially cured matrix material crosslinks to form the matrix material under the influence of increased temperature. Elevated temperature is understood here and below in particular to mean a temperature above room temperature.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aushärten so, dass eine Konversionsschicht in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip gebildet wird. Die Konversionsschicht umfasst dabei das Matrixmaterial und den Leuchtstoff. Bei der Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial und dem Leuchtstoff handelt es sich also insbesondere um einen Vorläufer für die Konversionsschicht. Mit anderen Worten wird beim Aushärten die Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial in die Konversionsschicht umgewandelt. Das Matrixmaterial weist beispielsweise adhäsive Eigenschaften auf. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein effektives Anhaften der Konversionsschicht auf dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip auch ohne zusätzliche Klebeschicht sichergestellt.According to at least one embodiment of the method, the curing takes place in such a way that a conversion layer is formed in direct contact with the radiation-emitting semiconductor chip. The conversion layer comprises the matrix material and the phosphor. The layer with the partially cured matrix material and the phosphor is therefore in particular a precursor for the conversion layer. In other words, during curing, the layer with the partially cured matrix material is converted into the conversion layer. The matrix material has adhesive properties, for example. This advantageously ensures effective adhesion of the conversion layer to the radiation-emitting semiconductor chip even without an additional adhesive layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements die Schritte:
- - Bereitstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips,
- - Bereitstellen einer Schicht umfassend ein teilweise ausgehärtetes Matrixmaterial und einen Leuchtstoff,
- - Verbinden des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der Schicht,
- - Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials zu einem Matrixmaterial, sodass eine Konversionsschicht mit dem Matrixmaterial und dem Leuchtstoff in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip gebildet wird.
- - Providing a radiation-emitting semiconductor chip,
- - Providing a layer comprising a partially cured matrix material and a phosphor,
- - Connecting the radiation-emitting semiconductor chip and the layer,
- - Curing the partially cured matrix material to a matrix material such that a conversion layer is formed with the matrix material and the phosphor in direct contact with the radiation-emitting semiconductor chip.
Bei anderen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements wird insbesondere eine zusätzliche Klebeschicht eingesetzt, um den strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit der Konversionsschicht zu verbinden. Dabei ist eine Dicke der zusätzlichen Klebeschicht von Bedeutung. Ist die Dicke zu groß, so kann dies einen negativen Effekt auf die Wärmeverteilung in dem optoelektronischen Bauelement haben. Insbesondere wird hier und im Folgenden unter Wärmeverteilung eine Abfuhr der durch eine Stokes-Verschiebung bei der Konversion in der Konversionsschicht generierten Wärme über den strahlungsemittierenden Halbleiterchip verstanden. Der strahlungsemittierende Halbleiterchips dient beispielsweise dabei als Wärmesenke.In other methods for producing an optoelectronic component, an additional adhesive layer is used in particular to connect the radiation-emitting semiconductor chip to the conversion layer. The thickness of the additional adhesive layer is important here. If the thickness is too great, this can have a negative effect on the heat distribution in the optoelectronic component. In particular, here and in the following, heat distribution is understood to mean the dissipation of the heat generated by a Stokes shift during conversion in the conversion layer via the radiation-emitting semiconductor chip. The radiation-emitting semiconductor chip serves, for example, as a heat sink.
Durch eine ungenügende Wärmeverteilung, insbesondere eine ungenügenden Wärmeabfuhr über den strahlungsemittierenden Halbleiterchip als Wärmesenke, kann die Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements aufgrund von Überhitzung von einzelnen Elementen verringert werden. Ferner ist es möglich, dass eine zu dicke zusätzliche Klebeschicht oder eine schlecht kontrollierte Ausformung der zusätzlichen Klebeschicht einen negativen Einfluss auf die Bauteilhelligkeit hat. Hierdurch kann eine Emissionseffizienz des optoelektronischen Bauelements sinken. Bei einer zu dünnen zusätzlichen Klebeschicht ist es hingegen möglich, dass während des Verbindens des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der Konversionsschicht der strahlungsemittierende Halbleiterchip beschädigt wird oder Luftblasen zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und der Konversionsschicht entstehen. Die Luftblasen können in einer schlechteren Wärmeverteilung, insbesondere einer schlechteren Wärmeabfuhr, und/oder einer geringeren Emissionseffizienz resultieren. Die geringe Emissionseffizient lässt sich insbesondere durch zusätzliche Streuzentren erklären.Insufficient heat distribution, in particular insufficient heat dissipation via the radiation-emitting semiconductor chip as a heat sink, can reduce the service life of the optoelectronic component due to overheating of individual elements. It is also possible that an additional adhesive layer that is too thick or a poorly controlled shape of the additional adhesive layer has a negative influence on the component brightness. This can reduce the emission efficiency of the optoelectronic component. If the additional adhesive layer is too thin, however, it is possible that the radiation-emitting semiconductor chip is damaged during the connection of the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer or that air bubbles form between the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer. The air bubbles can result in poorer heat distribution, in particular poorer heat dissipation, and/or lower emission efficiency. The low emission efficiency can be explained in particular by additional scattering centers.
Vorliegend ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip in direktem Kontakt mit der Konversionsschicht, das heißt es wird keine zusätzliche Klebeschicht zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und der Konversionsschicht eingesetzt. Dadurch weist das hergestellte optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise eine verbesserte Wärmeverteilung und Emissionseffizienz auf. Zudem ist das hier beschriebene Verfahren vorteilhaft hinsichtlich Prozesskontrolle und Prozessstabilität, da keine zusätzliche Klebeschicht zwischen der Konversionsschicht und dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip hergestellt wird und somit weniger Grenzflächen für potentielle Delaminations-Schadenmechanismen vorliegen.In the present case, the radiation-emitting semiconductor chip is in direct contact with the conversion layer, i.e. no additional adhesive layer is used between the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer. As a result, the optoelectronic component produced advantageously has improved heat distribution and emission efficiency. In addition, the method described here is advantageous in terms of process control and process stability, since no additional adhesive layer is produced between the conversion layer and the radiation-emitting semiconductor chip and thus there are fewer interfaces for potential delamination damage mechanisms.
Weiterhin ist insbesondere bei einer Miniaturisierung des optoelektronischen Bauelements, beispielsweise durch Verwendung einer Mikro-LED als strahlungsemittierenden Halbleiterchip, eine Dosierung des Klebers nur unter erhöhtem Aufwand möglich. In dem hier beschriebenen Verfahren wird dieser Verfahrensschritt nicht benötigt, da keine zusätzliche Klebeschicht vorhanden ist.Furthermore, particularly when the optoelectronic component is miniaturized, for example by using a micro-LED as a radiation-emitting semiconductor chip, dosing the adhesive is only possible with increased effort. In the process described here, this process step is not required because there is no additional adhesive layer.
Das hier beschriebene Verfahren vereinfacht also die Herstellung von optoelektronischen Bauelementen und stellt gleichzeitig ein effizienteres und langlebigeres optoelektronisches Bauelement bereit. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip in direktem Kontakt mit der Konversionsschicht steht, wobei das Matrixmaterial insbesondere zur Anhaftung der Konversionsschicht an dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip dient.The method described here therefore simplifies the production of optoelectronic components and at the same time provides a more efficient and longer-lasting optoelectronic component. This is due in particular to the fact that the radiation-emitting semiconductor chip is in direct contact with the conversion layer, with the matrix material serving in particular to adhere the conversion layer to the radiation-emitting semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial einen geringeren Vernetzungsgrad als das Matrixmaterial auf. Unter Vernetzungsgrad wird hier und im Folgenden verstanden, wie hoch eine Vernetzungsdichte in einem Material ist. Mit anderen Worten beschreibt der Vernetzungsgrad eines Materials wie viele Gruppen eines Materials, die zur Vernetzung geeignet sind, bereits mit einer weiteren Gruppe, die zur Vernetzung geeignet ist, verbunden sind. Insbesondere ist der Vernetzungsgrad vorliegend nicht abhängig von einer Anzahl von Gruppen eines Materials, die zur Vernetzung geeignet sind. Das heißt, ein Material mit vielen Gruppen, die zur Vernetzung geeignet sind, weist nicht automatisch einen höheren Vernetzungsgrad auf als ein Material mit weniger Gruppen, die zur Vernetzung geeignet sind.According to at least one embodiment of the method, the partially cured matrix material has a lower degree of cross-linking than the matrix material. The degree of cross-linking is understood here and below to mean how high a cross-linking density is in a material. In other words, the degree of cross-linking of a material describes how many groups of a material that are suitable for cross-linking are already connected to another group that is suitable for cross-linking. In particular, the degree of cross-linking in the present case is not dependent on a number of groups of a material that are suitable for cross-linking. This means that a material with many groups that are suitable for cross-linking does not automatically have a higher degree of cross-linking than a material with fewer groups that are suitable for cross-linking.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Matrixmaterial ein Polysiloxan auf. Insbesondere ist auch das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial ein Polysiloxan, das beispielsweise einen geringeren Vernetzungsgrad als das Polysiloxan des Matrixmaterials hat. Mit anderen Worten ist das Polysiloxan des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials ein Vorläufer für das Polysiloxan des Matrixmaterials.According to at least one embodiment of the method, the matrix material comprises a polysiloxane. In particular, the partially cured matrix material is also a polysiloxane which, for example, has a lower degree of crosslinking than the polysiloxane of the matrix material. In other words, the polysiloxane of the partially cured matrix material is a precursor for the polysiloxane of the matrix material.
Hier und im Folgen wird unter Polysiloxan ein Polymer verstanden, das aus den Baueinheiten M-Einheit, D-Einheit, T-Einheit und/oder Q-Einheit aufgebaut ist und primär ein Grundgerüst aus sich abwechselnden Sauerstoff-Atomen und Silizium-Atomen aufweist. Beispielsweise weist das Polysiloxan in dem Grundgerüst lediglich wenige, im Idealfall keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen auf. Bei dem Polysiloxan handelt es sich insbesondere nicht um ein Blockcopolymer. Das heißt, die Baueinheiten des Polysiloxans sind in dem Polysiloxan zufällig miteinander verbunden.Here and in the following, polysiloxane is understood to mean a polymer that is made up of the building units M unit, D unit, T unit and/or Q unit and primarily has a basic structure of alternating oxygen atoms and silicon atoms. For example, the polysiloxane has only a few, ideally no, carbon-carbon bonds in the basic structure. In particular, the polysiloxane is not a block copolymer. This means that the building units of the polysiloxane are randomly connected to one another in the polysiloxane.
In einer M-Einheit (R3SiO-) sind drei organische Reste und ein Sauerstoff an ein Silizium-Atom gebunden. In einer D-Einheit (-OSiR2O-) sind zwei organische Reste und zwei Sauerstoffe an ein Silizium-Atom gebunden. In einer T-Einheit (-OSiRO2-) sind ein organischer Rest und drei Sauerstoffe an ein Silizium-Atom gebunden. In einer Q-Einheit (-OSiO3-) sind vier Sauerstoffe an ein Silizium-Atom gebunden. Polysiloxane zeichnen sich vorteilhafterweise durch eine hohe thermische und chemische Stabilität aus.In an M unit (R 3 SiO-) three organic residues and one oxygen are bonded to a silicon atom. In a D unit (-OSiR 2 O-) two organic residues and two oxygens are bonded to a silicon atom. In a T unit (-OSiRO 2 -) one organic residue and three oxygens are bonded to a silicon atom. In a Q unit (-OSiO 3 -) four oxygens are bonded to a silicon atom. Polysiloxanes are advantageously characterized by high thermal and chemical stability.
Die organischen Reste an den Silizium-Atomen sind insbesondere unabhängig voneinander gewählt aus einer Gruppe bestehend aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen. Beispielsweise ist ein organischer Rest Methyl (Me, CH3), Ethyl (CH3CH2, Et), Propyl (CH3CH2CH2, Pr) oder Phenyl (Ph, C6H5). Die organischen Reste an den M-, D- und T-Einheiten können gleich oder verschieden sein. The organic radicals on the silicon atoms are in particular selected independently of one another from a group consisting of aliphatic and aromatic hydrocarbon groups. For example, an organic radical is methyl (Me, CH 3 ), ethyl (CH 3 CH 2 , Et), propyl (CH 3 CH 2 CH 2 , Pr) or phenyl (Ph, C 6 H 5 ). The organic radicals on the M, D and T units can be the same or different.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Polysiloxan einen Anteil von zumindest 25 Gew.% T-Einheiten auf. Mit anderen Worten sind 25 Gew.% der Baueinheiten des Polysiloxans T-Einheiten. Insbesondere weist das Polysiloxan einen Anteil von zumindest 50 Gew.% T-Einheiten auf, insbesondere zumindest 70 Gew.%, beispielsweise zumindest 80 Gew.%. Ein Polysiloxan mit zumindest 25 Gew.% T-Einheiten zeichnet sich durch eine größere Härte und eine höhere thermische Stabilität im Vergleich zu Polysiloxanen mit nur D-Einheiten aus. Polysiloxane, die lediglich D-Einheiten aufweisen, werden auch als Silikone bezeichnet.According to at least one embodiment of the method, the polysiloxane has a proportion of at least 25% by weight of T units. In other words, 25% by weight of the structural units of the polysiloxane are T units. In particular, the polysiloxane has a proportion of at least 50% by weight of T units, in particular at least 70% by weight, for example at least 80% by weight. A polysiloxane with at least 25% by weight of T units is characterized by greater hardness and higher thermal stability compared to polysiloxanes with only D units. Polysiloxanes that only have D units are also referred to as silicones.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial ein Molekulargewicht von zumindest 5000 g/mol, insbesondere von zumindest 10000 g/mol auf. Beim Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials vergrößert sich das Molekulargewicht, sodass das Matrixmaterial ein größeres Molekulargewicht aufweist als das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial. Aufgrund des hohen Molekulargewichts ist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial insbesondere im festen Aggregatszustand.According to at least one embodiment of the method, the partially cured matrix material has a molecular weight of at least 5000 g/mol, in particular of at least 10000 g/mol. When the partially cured matrix material cures, the molecular weight increases, so that the matrix material has a higher molecular weight than the partially cured matrix material. Due to the high molecular weight, the partially cured matrix material is in the solid state in particular.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial und/oder das Matrixmaterial einen Brechungsindex im Bereich zwischen einschließlich 1,51 und einschließlich 1,59 auf, insbesondere zwischen einschließlich 1,53 und einschließlich 1,55. Vorteilhafterweise weist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial und/oder das Matrixmaterial also einen im Vergleich zu anderen Polysiloxanen oder Silikonen erhöhten Brechungsindex auf.According to at least one embodiment of the method, the partially cured matrix material and/or the matrix material has a refractive index in the range between 1.51 and 1.59 inclusive, in particular between 1.53 and 1.55 inclusive. Advantageously, the partially cured matrix material and/or the matrix material therefore has an increased refractive index compared to other polysiloxanes or silicones.
Eine zusätzliche Klebeschicht zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und der Konversionsschicht weist beispielsweise einen Brechungsindex im Bereich zwischen einschließlich 1,41 und einschließlich 1,44 auf. Durch den Unterschied des Brechungsindex des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der zusätzlichen Klebeschicht, die eine zusätzliche Grenzfläche generiert, kann die Emissionseffizienz des optoelektronischen Bauelements verringert werden. Da in dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements keine zusätzliche Klebeschicht eingesetzt wird, um den strahlungsemittierenden Halbleiterchip und die Konversionsschicht zu verbinden, wird die Emissionseffizienz des optoelektronischen Bauelements gesteigert. Die Anzahl von Grenzflächen, an denen Reflektion aufgrund von Brechungsindexunterschieden auftreten, kann durch die Abwesenheit einer zusätzlichen Klebeschicht verringert werden.An additional adhesive layer between the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer has, for example, a refractive index in the range between 1.41 and 1.44 inclusive. The difference in the refractive index of the radiation-emitting semiconductor chip and the additional adhesive layer, which generates an additional interface, can reduce the emission efficiency of the optoelectronic component. Since no additional adhesive layer is used in the method described here for producing an optoelectronic component to connect the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer, the emission efficiency of the optoelectronic component is increased. The number of interfaces at which reflection occurs due to differences in refractive index can be reduced by the absence of an additional adhesive layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Leuchtstoff ein keramischer Leuchtstoff und/oder ein Quantenpunktleuchtstoff. Insbesondere handelt es sich bei dem Leuchtstoff um eine Mischung aus zumindest zwei verschiedenen Leuchtstoffen.According to at least one embodiment of the method, the phosphor is a ceramic phosphor and/or a quantum dot phosphor. In particular, the phosphor is a mixture of at least two different phosphors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff zumindest ein Material aus der folgenden Gruppe:
- Ce3+ dotierte Granate wie YAG und LuAG, beispielsweise (Y, Lu, Gd, Tb)3 (Al1-x, Gax)5O12: Ce3+; Eu2+ dotierte Nitride,
- beispielsweise (Ca, Sr) AlSiN3:Eu2+, Sr (Ca, Sr) Si2Al2N6:Eu2+ (SCASN), (Sr,Ca)AlSiN3·Si2N2O:Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+, SrLiAl3N4:Eu2+, SrLi2Al2O2N2:Eu2+; Ce3+ dotierte Nitride, beispielsweise (Ca,Sr)Al(1-4x/3)Si(1+x)N3:Ce; (x = 0,2 - 0,5); Eu2+ dotierte Sulfide, (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+, SiAlONe, Nitrido-Orthosilikate (zum Beispiel AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx), Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+; Chlorosilikate wie Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+; Mn4+ dotierte Fluoride, beispielsweise (K,Na)2(Si,Ti)F6:Mn4+; Eu2+ oder Ce3+ dotierte Litho-Silikate, wie (Li, Na, K, Rb, Cs) (Li3SiO4): E mit E = Eu2+, Ce3+, (Sr, Li) Li3AlO4: Eu2+ oder SrLi3AlO4:Eu2+, und Mischungen daraus.
- Ce 3+ doped garnets such as YAG and LuAG, for example (Y, Lu, Gd, Tb) 3 (Al 1-x , Ga x ) 5 O 12 : Ce 3+ ; Eu 2+ doped nitrides,
- for example (Ca, Sr) AlSiN 3 :Eu 2+ , Sr (Ca, Sr) Si 2 Al 2 N 6 :Eu 2+ (SCASN), (Sr,Ca)AlSiN 3 ·Si 2 N 2 O:Eu 2+ , (Ca,Ba,Sr) 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ , SrLiAl 3 N 4 :Eu 2+ , 2 Al 2 O 2 N 2 :Eu 2+ ; Ce 3+ doped nitrides, for example (Ca,Sr)Al (1-4x/3) Si (1+x) N 3 :Ce; (x = 0.2 - 0.5); Eu 2+ doped sulfides, (Ba,Sr,Ca)Si 2 O 2 N 2 :Eu 2+ , SiAlONe, nitrido orthosilicates (for example AE 2-xa RE x Eu a Si 1-y O 4-x-2y N x ), orthosilicates such as (Ba,Sr,Ca) 2 SiO 4 :Eu 2+ ; chlorosilicates such as Ca 8 Mg(SiO 4 ) 4 Cl 2 :Eu 2+ ; Mn 4+ doped fluorides, for example (K,Na) 2 (Si,Ti)F 6 :Mn 4+ ; Eu 2+ or Ce 3+ doped litho-silicates, such as (Li, Na, K, Rb, Cs) (Li 3 SiO 4 ): E with E = Eu 2+ , Ce 3+ , (Sr, Li) Li 3 AlO 4 : Eu 2+ or SrLi 3 AlO 4 :Eu 2+ , and mixtures thereof.
Alternativ oder zusätzlich umfasst der Leuchtstoff einen aluminiumhaltigen und/oder siliziumhaltigen Leuchtstoff, insbesondere ausgewählt aus der folgenden Gruppe:
- (Ba1-x-ySrxCay) SiO4: Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), (Ba1-x-ySrxCay)3SiO5: Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), Li2SrSiO4: Eu2+, Oxo-Nitride wie (Ba1-x-ySrxCay)Si2O2N2:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), SrSiAl2O3N2:Eu2+, Ba4-xCaxSi6ON10:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-xSrx)Y2Si2Al2O2N5:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1), SrxSi(6-y)AlyOyN(8-y):Eu2+ (0,05 ≤ x ≤ 0,5; 0,001 ≤ y ≤ 0,5), Ba33i6O12N2:Eu2+, Si6-zAlzOzN8-z:Eu2+ (0 ≤ z ≤ 0,42), MxSi12-m-nAlm+nOnN16-n:Eu2+ (M = Li, Mg, Ca, Y; x = m/v; v = Wertigkeit von M, x ≤ 2), MxSi12-m-nAlm+nOnN16-n:Ce3+, AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = Seltenerdmetallelemente), AE2-x-aRExEUaSi1-yO4-x-2yNx (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = Seltenerdmetallelemente), Ba3Si6O12N2:Eu2+ oder Nitride wie La3Si6N11:Ce3+, (Ba1-x-ySrxCay)2Si5N8:Eu2+, (Ca1-x-ySrxBay)AlSiN3:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), Sr(Sr1-xCax)Al2Si2N6:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 0,2), Sr(Sr1-xCax)Al2Si2N6:Ce3+ (0 ≤ x ≤ 0,2) SrAlSi4N7:Eu2+, (Ba1-x-ySrxCay)SiN2:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), (Ba1-x-ySrxCay) SiN2:Ce3+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), (Sr1-xCax) LiAl3N4:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1), (Ba1-x-ySrxCay)Mg2Al2N4:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), (Ba1-x-ySrxCay) Mg3SiN4:Eu2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1) und Mischungen daraus.
- (Ba 1-xy Sr x Ca y ) SiO 4 : Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), (Ba 1-xy Sr x Ca y ) 3 SiO 5 : Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), Li 2 SrSiO 4 : Eu 2 + , oxo-nitrides such as (Ba 1-xy Sr x Ca y )Si 2 O 2 N 2 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), SrSiAl 2 O 3 N 2 :Eu 2+ , Ba 4-x Ca x Si 6 ON 10 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1), (Ba 1-x Sr x )Y 2 Si 2 Al 2 O 2 N 5 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1), Sr x Si (6-y) Al y O y N (8-y) :Eu 2+ (0.05 ≤ x ≤ 0.5; 0.001 ≤ y ≤ 0.5), Ba 3 3i 6 O 12 N 2 :Eu 2+ , Si 6-z Al z O z N 8-z :Eu 2+ (0 ≤ z ≤ 0.42), M x Si 12-mn Al m+n O n N 16-n :Eu 2+ (M = Li, Mg, Ca, Y; x = m/v; v = valence of M, x ≤ 2), M x Si 12-mn Al m+n O n N 16-n :Ce 3+ , AE 2-xa RE x Eu a Si 1-y O 4-x-2y N x (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = rare earth elements), AE 2-xa RE x EU a Si 1-y O 4-x-2y N x (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = earth metal elements), Ba 3 Si 6 O 12 N 2 :Eu 2+ or nitrides such as La 3 Si 6 N 11 :Ce 3+ , (Ba 1-xy Sr x Ca y ) 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ , (Ca 1-xy Sr x Ba y )AlSiN 3 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1; ≤ y ≤ 1), Sr(Sr 1 -x Ca x )Al 2 Si 2 N 6 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 0.2), Sr (Sr 1- x Ca 1 -xy Sr x Ca y ) SiN 2 : Eu 2+ ( 0 ≤ x ≤ 1 ; 0 ≤ y ≤ 1), (Ba 1-xy Sr x Ca y ) SiN 2 :Ce 3+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), (Sr 1-x Ca x ) LiAl 3 N 4 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1), (Ba 1-xy Sr x Ca y )Mg 2 Al 2 N 4 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1), (Ba 1-xy Sr x Ca y ) Mg 3 SiN 4 :Eu 2+ (0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1) and mixtures thereof.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt ein Anteil des Leuchtstoffs in der Konversionsschicht und/oder der Schicht zwischen einschließlich 50 Gew.% und einschließlich 85 Gew.%, insbesondere zwischen einschließlich 65 Gew.% und einschließlich 80 Gew.%, beispielsweise zwischen einschließlich 70 Gew.% und einschließlich 76 Gew.%. Beispielsweise wird der verbleibende Anteil der Konversionsschicht und/oder der Schicht durch das Matrixmaterial beziehungsweise das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial gebildet. Mit einem Leuchtstoffanteil von mindestens 50 Gew.% wird insbesondere gewährleistet, dass die Konversionsschicht nicht zu weich zum Vereinzeln ist. Ein Leuchtstoffanteil von höchstens 85 Gew.% wird mit Vorteil gewährleistet, dass die Konversionsschicht zwar hart, jedoch nicht spröde ist.According to at least one embodiment of the method, a proportion of the phosphor in the conversion layer and/or the layer is between 50 wt.% and 85 wt.% inclusive, in particular between 65 wt.% and 80 wt.% inclusive, for example between 70 wt.% and 76 wt.% inclusive. For example, the remaining proportion of the conversion layer and/or the layer is formed by the matrix material or the partially cured matrix material. A phosphor proportion of at least 50 wt.% ensures in particular that the conversion layer is not too soft to separate. A phosphor proportion of at most 85 wt.% advantageously ensures that the conversion layer is hard but not brittle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Schicht auf einem Träger bereitgestellt. Insbesondere umfasst der Träger ein für die von dem Leuchtstoff und/oder dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip transparentes Material. Beispielsweise transmittiert der Träger mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, beispielsweise mindestens 99% der von dem Leuchtstoff und/oder dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung. Beispielsweise umfasst der Träger ein Glas oder Saphir oder besteht aus Glas oder Saphir.According to at least one embodiment of the method, the layer is provided on a carrier. In particular, the carrier comprises a layer which is suitable for the phosphor and/or the radiation-emitting the semiconductor chip transparent material. For example, the carrier transmits at least 90%, in particular at least 95%, for example at least 99% of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor and/or the radiation-emitting semiconductor chip. For example, the carrier comprises a glass or sapphire or consists of glass or sapphire.
Vorteilhafterweise wird durch den Träger eine höhere Formstabilität der Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial erreicht. Dies kann zu einer besseren Handhabbarkeit der Schicht während des Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements führen. Beispielsweise ermöglicht der Träger auch eine besser Kraftverteilung beim Verbinden der Schicht und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips.Advantageously, the carrier achieves a higher dimensional stability of the layer with the partially cured matrix material. This can lead to better handling of the layer during the process for producing the optoelectronic component. For example, the carrier also enables better force distribution when connecting the layer and the radiation-emitting semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen der Schicht die Schritte Bereitstellen des Trägers, Aufbringen einer Mischung aus dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial, dem Leuchtstoff und einem Lösungsmittel auf den Träger und Entfernen des Lösungsmittels, sodass die Schicht auf dem Träger gebildet wird.According to at least one embodiment of the method, providing the layer comprises the steps of providing the carrier, applying a mixture of the partially cured matrix material, the phosphor and a solvent to the carrier and removing the solvent so that the layer is formed on the carrier.
Insbesondere wird die Mischung aus dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial, dem Leuchtstoff und dem Lösungsmittel mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens, wie Rakeln oder Foliengießen (engl. „tapecasting“), oder eines Sprühprozesses auf den Träger aufgebracht. Das Lösungsmittel wird beispielsweise durch erhöhte Temperatur und/oder unter vermindertem Druck entfernt.In particular, the mixture of the partially cured matrix material, the phosphor and the solvent is applied to the carrier using a coating process such as doctor blade coating or tape casting or a spraying process. The solvent is removed, for example, by increased temperature and/or under reduced pressure.
Beispielsweise ist das Lösungsmittel ausgewählt aus Carbonsäureestern oder Ethern mit einem Siedepunkt von zumindest 100 °C. Insbesondere werden als Lösungsmittel Methylether oder Essigsäureester eingesetzt. Beispielsweise ist das Lösungsmittel Propylenglycolmonomethyletheracetat (PGMEA), Butylacetat oder Anisol.For example, the solvent is selected from carboxylic acid esters or ethers with a boiling point of at least 100 °C. In particular, methyl ether or acetic acid esters are used as solvents. For example, the solvent is propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), butyl acetate or anisole.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger bei dessen Bereitstellen ein Vielfaches der Größe des strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf, insbesondere jeweils in Draufsicht gesehen. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels, sodass die Schicht auf dem Träger gebildet wird, wird der Träger mit der Schicht vereinzelt. Das Vereinzeln erfolgt beispielsweise mittels Stanzen, Sägen, Laserschneiden (engl. „laser dicing“) oder Hybridschneiden (engl. „hybrid dicing“). Auf diese Weise werden beispielsweise Plättchen mit der Schicht gebildet, die dann mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip oder Halbleiterwafer verbunden werden.According to at least one embodiment, the carrier, when provided, is a multiple of the size of the radiation-emitting semiconductor chip, in particular when viewed from above. After the solvent has been removed so that the layer is formed on the carrier, the carrier is separated with the layer. The separation takes place, for example, by means of punching, sawing, laser dicing or hybrid dicing. In this way, for example, small plates are formed with the layer, which are then connected to the radiation-emitting semiconductor chip or semiconductor wafer.
Bei dem Vereinzeln des Trägers mit der Schicht ist insbesondere ein Anteil des Leuchtstoffs in der Schicht im Bereich zwischen einschließlich 50 Gew.% und einschließlich 85 Gew.% vorteilhaft. Mit solch einem Leuchtstoffanteil wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass beim Vereinzeln Sägekanten in guter Qualität ausgebildet werden.When singulating the carrier with the layer, a proportion of the phosphor in the layer in the range between 50% by weight and 85% by weight is particularly advantageous. Such a proportion of phosphor advantageously ensures that saw edges of good quality are formed during singulation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Schicht vor dem Verbinden mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf seine optischen Eigenschaften getestet. Insbesondere wird der Farbort einer von der Schicht emittierten und/oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung untersucht. Vorteilhafterweise kann so das Herstellen von optoelektronischen Bauelementen mit einem fehlerhaften Farbort verhindert werden. Beispielsweise können auf diese Weise Produktionskosten gesenkt werden, da weniger fehlerhafte optoelektronische Bauelemente hergestellt werden.According to at least one embodiment of the method, the layer is tested for its optical properties before being connected to the radiation-emitting semiconductor chip. In particular, the color location of electromagnetic radiation emitted and/or transmitted by the layer is examined. This can advantageously prevent the production of optoelectronic components with a faulty color location. For example, production costs can be reduced in this way because fewer faulty optoelectronic components are produced.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahren erfolgt das Verbinden der Schicht und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips bei einer Temperatur im Bereich zwischen einschließlich 60 °C und einschließlich 180 °C, insbesondere im Bereich zwischen einschließlich 100 °C und einschließlich 150 °C. Insbesondere erfolgt auch das Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials zum Matrixmaterial bei dieser Temperatur. Beispielsweise kondensiert das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial, sodass das Matrixmaterial gebildet wird. Durch eine Kondensation erhöht sich insbesondere das Molekulargewicht.According to at least one embodiment of the method, the bonding of the layer and the radiation-emitting semiconductor chip takes place at a temperature in the range between 60 °C and 180 °C inclusive, in particular in the range between 100 °C and 150 °C inclusive. In particular, the curing of the partially cured matrix material to form the matrix material also takes place at this temperature. For example, the partially cured matrix material condenses so that the matrix material is formed. Condensation increases in particular the molecular weight.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials in einem zusätzlichen Schritt. Insbesondere erfolgt das Aushärten bei einer Temperatur im Bereich zwischen einschließlich 60 °C und einschließlich 200 °C, beispielsweise zwischen einschließlich 100 °C und einschließlich 180 °C. Das Aushärten des Matrixmaterials erfolgt insbesondere für eine Zeit von einschließlich 1 Stunde bis einschließlich 10 Stunden, insbesondere von einschließlich 1 Stunde bis einschließlich 5 Stunden. Beispielsweise wird für etwa 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 160 °C ausgehärtet.According to at least one embodiment of the method, the partially cured matrix material is cured in an additional step. In particular, the curing takes place at a temperature in the range between 60 °C and 200 °C inclusive, for example between 100 °C and 180 °C inclusive. The curing of the matrix material takes place in particular for a time of 1 hour to 10 hours inclusive, in particular from 1 hour to 5 hours inclusive. For example, curing takes place for about 4 hours at a temperature of about 160 °C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei dem Verbinden der Schicht und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ein Druck zwischen einschließlich 0,1 N und 5 N auf, insbesondere zwischen einschließlich 1,0 N und einschließlich 2,5 N die Schicht ausgeübt. Vorteilhafterweise wird durch das Ausüben des Drucks auf die Schicht eine gute Verbindung von der Schicht und auch von der Konversionsschicht mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchips erzeugt. Es ist zudem möglich, dass durch eine geeignete Wahl des Drucks die benötigte Zeit und/oder die benötigte Temperatur für das Verbinden gesenkt werden kann. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine größere Stückzahl pro Zeitintervall an optoelektronischen Bauelementen hergestellt werden.According to at least one embodiment of the method, when connecting the layer and the radiation-emitting semiconductor chip, a pressure of between 0.1 N and 5 N inclusive, in particular between 1.0 N and 2.5 N inclusive, is exerted on the layer. By exerting the pressure on the layer, a good connection is advantageously created between the layer and also between the conversion layer and the radiation-emitting semiconductor chip. It is also possible that the time and/or the temperature required for the connection can be reduced by a suitable choice of pressure. This advantageously makes it possible to produce a larger number of optoelectronic components per time interval.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird beim dem Verbinden der Schicht und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ein Druck für eine Zeit von höchstens 60 Sekunden, insbesondere von höchstens 30 Sekunden, beispielsweise von höchstens 1 Sekunde auf die Schicht ausgeübt. Es wird zum Beispiel der Druck für eine Zeit von ungefähr 5 Sekunden auf die Schicht ausgeübt. Eine Zeit von höchstens 60 Sekunden ermöglicht ein effektives Verbinden der Schicht mit dem strahlungsemittierenden Halbeiterchip. Durch eine Temperatur im Bereich von einschließlich 100 °C und einschließlich 150 °C und durch einen Druck im Bereich von einschließlich 1,0 N bis einschließlich 1,5 N kann vorteilhafterweise die Zeit in der der Druck auf die Schicht ausgeübt wird auf höchstens 5 Sekunden reduziert werden.According to at least one embodiment of the method, when connecting the layer and the radiation-emitting semiconductor chip, a pressure is exerted on the layer for a time of at most 60 seconds, in particular of at most 30 seconds, for example of at most 1 second. For example, the pressure is exerted on the layer for a time of approximately 5 seconds. A time of at most 60 seconds enables an effective connection of the layer to the radiation-emitting semiconductor chip. By using a temperature in the range of 100 °C and 150 °C inclusive and a pressure in the range of 1.0 N to 1.5 N inclusive, the time in which the pressure is exerted on the layer can advantageously be reduced to a maximum of 5 seconds.
Es wird weiterhin ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Vorzugsweise wird das optoelektronischen Bauelement mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements hergestellt. Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile, die in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben sind, gelten daher auch für das optoelektronischen Bauelement und umgekehrt. Insbesondere gelten Ausführungen, die zur Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial gemacht wurden, auch für die Konversionsschicht und umgekehrt.An optoelectronic component is also specified. The optoelectronic component is preferably produced using the method described here for producing an optoelectronic component. Features, embodiments and advantages described in connection with the method therefore also apply to the optoelectronic component and vice versa. In particular, statements made regarding the layer with the partially cured matrix material also apply to the conversion layer and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Insbesondere weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Hauptemissionsfläche auf.According to at least one embodiment, the optoelectronic component has a radiation-emitting semiconductor chip. In particular, the radiation-emitting semiconductor chip has a main emission surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement eine Konversionsschicht auf. Die Konversionsschicht umfasst ein Matrixmaterial und einen Leuchtstoff. Insbesondere ist die Konversionsschicht an der Hauptemissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet.According to at least one embodiment, the optoelectronic component has a conversion layer. The conversion layer comprises a matrix material and a phosphor. In particular, the conversion layer is arranged on the main emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements steht die Konversionsschicht in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Insbesondere steht die Konversionsschicht in direktem Kontakt mit der Hauptemissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Mit anderen Worten weist das optoelektronische Bauelement keine zusätzliche Klebeschicht zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und der Konversionsschicht auf.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the conversion layer is in direct contact with the radiation-emitting semiconductor chip. In particular, the conversion layer is in direct contact with the main emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip. In other words, the optoelectronic component has no additional adhesive layer between the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips frei von der Konversionsschicht. Insbesondere erstrecken sich die Seitenflächen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Beispielsweise bilden die Seitenflächen und die Hauptemissionsfläche Kanten des optoelektronischen Bauelements aus.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, side surfaces of the radiation-emitting semiconductor chip are free of the conversion layer. In particular, the side surfaces extend perpendicular to a main extension plane of the radiation-emitting semiconductor chip. For example, the side surfaces and the main emission surface form edges of the optoelectronic component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und eine Konversionsschicht mit einem Matrixmaterial und einem Leuchtstoff, wobei die Konversionsschicht in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip steht und Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips frei von der Konversionsschicht sind.According to at least one embodiment, the optoelectronic component comprises a radiation-emitting semiconductor chip and a conversion layer with a matrix material and a phosphor, wherein the conversion layer is in direct contact with the radiation-emitting semiconductor chip and side surfaces of the radiation-emitting semiconductor chip are free of the conversion layer.
Durch den direkten Kontakt zwischen der Konversionsschicht und dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip weist das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise eine bessere Wärmeverteilung auf. Weiterhin kann eine erhöhte Zuverlässigkeit des optoelektronischen Bauelements auf Grund der nicht vorhandenen zusätzlichen Klebeschicht beobachtet werden. Dabei dienen die adhäsiven Eigenschaften des Matrixmaterials der Konversionsschicht zur Anhaftung der Konversionsschicht an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip.Due to the direct contact between the conversion layer and the radiation-emitting semiconductor chip, the optoelectronic component advantageously has better heat distribution. Furthermore, an increased reliability of the optoelectronic component can be observed due to the lack of an additional adhesive layer. The adhesive properties of the matrix material of the conversion layer serve to adhere the conversion layer to the radiation-emitting semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements schließen die Konversionsschicht und der strahlungsemittierende Halbleiterchip an den Seitenflächen bündig ab. Mit anderen Worten weisen der strahlungsemittierende Halbleiterchip und die Konversionsschicht jeweils in Draufsicht gesehen die gleiche oder annähernd die gleiche Form und Ausdehnung auf. Vorteilhafterweise wird dadurch ein kompaktes optoelektronisches Bauelement ohne hervorstehende Bereiche bereitgestellt.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the conversion layer and the radiation-emitting semiconductor chip are flush at the side surfaces. With other In other words, the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer each have the same or approximately the same shape and extent when viewed from above. This advantageously provides a compact optoelectronic component without protruding regions.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an einer dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite der Konversionsschicht ein Träger angeordnet. Mit anderen Worten ist die Konversionsschicht zwischen Träger und strahlungsemittierendem Halbleiterchip angeordnet. Der Träger steht insbesondere direkt mit der Konversionsschicht in Kontakt. Beispielsweise umfasst der Träger Glas oder Saphir oder besteht aus Glas oder Saphir. Bei dem Träger handelt es sich insbesondere nicht um eine Linse. Beispielsweise weist der Träger keine optischen Strukturen, wie Streupartikel oder eine strukturierte Oberfläche, auf.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, a carrier is arranged on a side of the conversion layer facing away from the radiation-emitting semiconductor chip. In other words, the conversion layer is arranged between the carrier and the radiation-emitting semiconductor chip. The carrier is in particular in direct contact with the conversion layer. For example, the carrier comprises glass or sapphire or consists of glass or sapphire. The carrier is in particular not a lens. For example, the carrier does not have any optical structures, such as scattering particles or a structured surface.
Der Träger dient vorteilhafterweise zur mechanischen Stabilisierung des Konversionsschicht, insbesondere während des Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements.The carrier advantageously serves to mechanically stabilize the conversion layer, in particular during the process for producing the optoelectronic component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der Träger eine Dicke zwischen einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 200 Mikrometer auf, insbesondere zwischen einschließlich 100 Mikrometer und einschließlich 175 Mikrometer.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the carrier has a thickness between 50 micrometers and 200 micrometers inclusive, in particular between 100 micrometers and 175 micrometers inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Konversionsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 10 Mikrometer und einschließlich 250 Mikrometer auf, insbesondere zwischen einschließlich 30 Mikrometer und einschließlich 150 Mikrometer.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the conversion layer has a thickness between 10 micrometers and 250 micrometers inclusive, in particular between 30 micrometers and 150 micrometers inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Konversionsschicht Füllstoffe und/oder Streupartikel auf. Alternativ ist es möglich, dass die Konversionsschicht keine Füllstoffe und/oder Streupartikel aufweist. Insbesondere weist auch die Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial während des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements Füllstoffe und/oder Streupartikel auf. Vorteilhafterweise wird durch die Füllstoffe eine Härte der Konversionsschicht eingestellt. Durch die Füllstoffe und/oder Streupartikel können auch rheologische Eigenschaften der Schicht mit dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial und/oder der Konversionsschicht beeinflusst werden.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the conversion layer comprises fillers and/or scattering particles. Alternatively, it is possible for the conversion layer to comprise no fillers and/or scattering particles. In particular, the layer with the partially cured matrix material also comprises fillers and/or scattering particles during the process for producing an optoelectronic component. The hardness of the conversion layer is advantageously adjusted by the fillers. The rheological properties of the layer with the partially cured matrix material and/or the conversion layer can also be influenced by the fillers and/or scattering particles.
Die Füllstoffe und/oder Streupartikel sind beispielsweise nicht konvertierend ausgebildet. Mit anderen Worten konvertieren die Füllstoffe und/oder Streupartikel die elektromagnetische Strahlung, die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und/oder dem Leuchtstoff in der Konversionsschicht ausgesendet wird, nicht.The fillers and/or scattering particles are, for example, designed to be non-converting. In other words, the fillers and/or scattering particles do not convert the electromagnetic radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip and/or the phosphor in the conversion layer.
Beispielsweise werden Partikel mit einem anorganischen Oxid, wie SiO2, als Füllstoff eingesetzt. Durch den Einsatz von Partikeln mit einem anorganischen Oxid kann die Härte der Konversionsschicht erhöht werden. Alternativ oder zusätzlich können Partikel mit einem Polysiloxan als Füllstoff eingesetzt werden. Beispielsweise weist das Polysiloxan der Füllstoff-Partikel einen höheren Anteil an D-Einheiten auf als das Matrixmaterial. Auf diese Weise kann die Härte der Konversionsschicht verringert werden.For example, particles with an inorganic oxide, such as SiO 2 , are used as a filler. By using particles with an inorganic oxide, the hardness of the conversion layer can be increased. Alternatively or additionally, particles with a polysiloxane can be used as a filler. For example, the polysiloxane of the filler particles has a higher proportion of D units than the matrix material. In this way, the hardness of the conversion layer can be reduced.
Streupartikel weisen insbesondere eine anorganische Verbindung auf. Beispielsweise umfassen die Streupartikel ein Oxid, wie SiO2, TiO2 oder Al2O3, oder sind daraus gebildet.Scattering particles in particular comprise an inorganic compound. For example, the scattering particles comprise an oxide, such as SiO 2 , TiO 2 or Al 2 O 3 , or are formed from it.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements, umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Mikro-Leuchtdiode (engl. „light emitting diode“, LED). Insbesondere ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Mikro-LED.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the radiation-emitting semiconductor chip comprises a micro light emitting diode (LED). In particular, the radiation-emitting semiconductor chip is a micro LED.
Mikro-LEDs können eine Breite, eine Länge, eine Dicke und/oder einen Durchmesser kleiner als oder gleich 100 Mikrometer, insbesondere kleiner als oder gleich 70 Mikrometer, beispielsweise kleiner als oder gleich 50 Mikrometer aufweisen. Insbesondere weisen Mikro-LEDs, beispielsweise rechteckige Mikro-LEDs, eine Kantenlänge, insbesondere in Draufsicht auf die Schichten des Schichtstapels, einer Leuchtfläche kleiner als oder gleich 70 Mikrometer, beispielsweise kleiner als oder gleich 50 Mikrometer auf. Eine Mikro-LED ist beispielsweise eine Leuchtdiode, bei der ein Aufwachssubstrat entfernt ist, so dass eine Dicke der Mikro-LED beispielsweise im Bereich von 1,5 Mikrometer einschließlich bis 10 Mikrometer einschließlich liegt.Micro-LEDs can have a width, a length, a thickness and/or a diameter of less than or equal to 100 micrometers, in particular less than or equal to 70 micrometers, for example less than or equal to 50 micrometers. In particular, micro-LEDs, for example rectangular micro-LEDs, have an edge length, in particular in plan view of the layers of the layer stack, of a luminous area of less than or equal to 70 micrometers, for example less than or equal to 50 micrometers. A micro-LED is, for example, a light-emitting diode in which a growth substrate has been removed, so that a thickness of the micro-LED is, for example, in the range from 1.5 micrometers inclusive to 10 micrometers inclusive.
Beispielsweise wird die Mikro-LED auf einem Wafer mit lösbaren Haltestrukturen bereitgestellt. Die Mikro-LED kann zerstörungsfrei von dem Wafer gelöst werden.For example, the micro-LED is provided on a wafer with detachable holding structures. The micro-LED can be removed from the wafer without causing any damage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements löst sich die Konversionsschicht bei einer Scherkraft von mindestens 0,40 Kilogramm·Force (kg·f), insbesondere von mindestens 0,80 kg·f, beispielsweise von mindestens 1,10 kg·f nicht von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip. 1 kg·f entspricht insbesondere 9,80665 N. Das hier beschrieben optoelektronische Bauelement toleriert also ähnliche Scherkräfte wie ein optoelektronisches Bauelement mit einer zusätzlichen Klebeschicht zwischen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und Konversionsschicht.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, the conversion layer does not detach from the radiation-emitting semiconductor chip under a shear force of at least 0.40 kilograms·force (kg·f), in particular of at least 0.80 kg·f, for example of at least 1.10 kg·f. 1 kg·f corresponds in particular to 9.80665 N. The optoelectronic component described here therefore tolerates similar shear forces as an optoelectronic component with an additional adhesive layer between the radiation-emitting semiconductor chip and the conversion layer.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem oder mehrerer der hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, wobei das optoelektronische Bauelement nach einer oder mehrerer Ausführungsformen des hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements hergestellt wird.Furthermore, a method for producing an optoelectronic component according to one or more of the embodiments of the method described here is described, wherein the optoelectronic component is produced according to one or more embodiments of the optoelectronic component described here.
Vorteilhafterweise ist das Verfahren gegenüber anderen Verfahren vereinfacht und weist weniger Schritte auf. Dies lässt beispielsweise dadurch erklären, dass keine zusätzliche Klebeschicht aufgebracht wird. Vorteilhafterweise werden durch die Vereinfachung des Verfahrens Kosten eingespart. Das optoelektronische Bauelement zeichnet sich insbesondere durch eine größere Lebensdauer und eine verbesserte Wärmeverteilung aus.The process is advantageously simplified compared to other processes and has fewer steps. This can be explained, for example, by the fact that no additional adhesive layer is applied. The simplification of the process advantageously saves costs. The optoelectronic component is characterized in particular by a longer service life and improved heat distribution.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und des optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantageous embodiments, refinements and developments of the method for producing an optoelectronic component and of the optoelectronic component emerge from the following embodiments shown in conjunction with the figures.
Die
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Elements that are the same, similar or have the same effect are provided with the same reference symbols in the figures. The figures and the proportions of the elements shown in the figures to one another are not to be regarded as being to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, may be shown exaggeratedly large for better representation and/or better understanding.
In einem Schritt zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 2 bereitgestellt, der in der
Gemäß einem weiteren Schritt, der in der
Auf den Träger 8 wird eine Mischung aus einem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial 4, einem Lösungsmittel und einem Leuchtstoff 5 durch Rakeln oder Foliengießen aufgebracht. Vorliegend weist das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial 4 ein Polysiloxan mit einem Anteil von zumindest 80 Gew.% T-Einheiten auf. Das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial 4 weist ein Molekulargewicht von mindestens 5000 g/mol auf. Bei dem Lösungsmittel handelt es sich um Propylenglycolmonomethyletheracetat. Die organischen Reste an den Silizium-Atomen der Siloxangruppen in dem teilweise ausgehärteten Matrixmaterial sind vorliegend Methyl oder Phenyl.A mixture of a partially cured matrix material 4, a solvent and a phosphor 5 is applied to the carrier 8 by doctor blade coating or film casting. In the present case, the partially cured matrix material 4 comprises a polysiloxane with a proportion of at least 80% by weight of T units. The partially cured matrix material 4 has a molecular weight of at least 5000 g/mol. The solvent is propylene glycol monomethyl ether acetate. The organic residues on the silicon atoms of the siloxane groups in the partially cured matrix material are in the present case methyl or phenyl.
Das Lösungsmittel wird unter erhöhter Temperatur und/oder vermindertem Druck entfernt. Auf diese Weise wird der in
Nach dem Ausbilden der Schicht 3 wird der Träger 8 mit der Schicht 3 durch Sägen oder Stanzen vereinzelt. Nach dem Vereinzeln weist der Träger 8 mit der Schicht 3 in Draufsicht gesehen eine annähernd gleiche Ausdehnung wie der Halbleiterchip 2 auf. Durch das Vereinzeln wird demnach ein Plättchen mit Träger 8 und Schicht 3 gebildet.After the formation of the layer 3, the carrier 8 with the layer 3 is separated by sawing or punching. After the separation, the carrier 8 with the layer 3 has, when viewed from above, an approximately identical dimension to the semiconductor chip 2. The separation therefore forms a plate with the carrier 8 and layer 3.
Das Plättchen wird auf den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 aufgebracht. Dabei wird die Schicht 3 mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 verbunden. Die Schicht 3 steht in direktem Kontakt mit der Hauptemissionsfläche des Halbleiterchips 2. Während des Verbindens der Schicht 3 mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 wird die Schicht 3 ausgehärtet. Dabei reagiert das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial 4 zum Matrixmaterial 6 und es wird eine Konversionsschicht 7 gebildet. Das Matrixmaterial 6 weist einen höheren Vernetzungsgrad auf als das teilweise ausgehärtete Matrixmaterial 4. Das Aushärten des teilweise ausgehärteten Matrixmaterials 4 zum Matrixmaterial 6 wird durch Druck und/oder erhöhte Temperatur induziert. Reaktionsparameter für das Aushärten und Verbinden sind in der Tabelle 1 gezeigt, die in Verbindung mit der
Das mit dem Verfahren hergestellte optoelektronische Bauelement 1 ist in der
Die Konversionsschicht 7 weist vorliegend ein Polysiloxan mit einem Anteil von zumindest 80 Gew.% T-Einheiten als Matrixmaterial 6 auf. Der Leuchtstoff 5 ist in der Konversionsschicht 7 verteilt. Dabei weist der Leuchtstoff 5 einen Anteil im Bereich zwischen einschließlich 70 Gew.% und einschließlich 72 Gew.% an der Konversionsschicht auf. Der Leuchtstoff 5 ist in dem Matrixmaterial 6 eingebettet.The conversion layer 7 in the present case has a polysiloxane with a proportion of at least 80 wt.% T units as matrix material 6. The phosphor 5 is distributed in the conversion layer 7. The phosphor 5 has a proportion in the range between 70 wt.% and 72 wt.% inclusive of the conversion layer. The phosphor 5 is embedded in the matrix material 6.
Die Seitenflächen 9 des Trägers 8, der Konversionsschicht 7 und des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 schließen vorliegend bündig miteinander ab. Die Konversionsschicht 7 ist auf der Hauptemissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 angeordnet. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 2 weist vorliegend keine eigenen Konversionsschichten auf. Mit anderen Worten emittiert der strahlungsemittierende Halbleiterchip 2 lediglich die elektromagnetische Strahlung, die im strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2 erzeugt wird.The side surfaces 9 of the carrier 8, the conversion layer 7 and the radiation-emitting semiconductor chip 2 are flush with one another in the present case. The conversion layer 7 is arranged on the main emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip 2. The radiation-emitting semiconductor chip 2 does not have its own conversion layers in the present case. In other words, the radiation-emitting semiconductor chip 2 emits only the electromagnetic radiation that is generated in the radiation-emitting semiconductor chip 2.
In der
Die gemessenen Scherkräfte F zeigen, dass durch eine Erhöhung der Temperatur sowie des Drucks beim Verbinden und Aushärten des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 und der Schicht 3 eine Stabilität des optoelektronischen Bauelements 1 erhöht werden kann. Dies zeigt sich darin, dass das optoelektronische Bauelement 1 höhere Scherkräfte toleriert.The measured shear forces F show that the stability of the optoelectronic component 1 can be increased by increasing the temperature and pressure when connecting and curing the radiation-emitting semiconductor chip 2 and the layer 3. This is shown by the fact that the optoelectronic component 1 tolerates higher shear forces.
Weiterhin wird insbesondere bei den Ausführungsbeispielen 5-4, 5-5 und 5-6 sogar eine mitunter höhere Stabilität des optoelektronischen Bauelements 1 erreicht im Vergleich zur Referenz R.Furthermore, in particular in the embodiments 5-4, 5-5 and 5-6, a sometimes even higher stability of the optoelectronic component 1 is achieved compared to the reference R.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.The features and embodiments described in connection with the figures can be combined with one another according to further embodiments, even if not all combinations are explicitly described. Furthermore, the embodiments described in connection with the figures can alternatively or additionally have further features according to the description in the general part.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited to the embodiments by the description thereof. Rather, the invention encompasses any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or embodiments.
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- optoelektronisches Bauelementoptoelectronic component
- 22
- strahlungsemittierender Halbleiterchipradiation-emitting semiconductor chip
- 33
- Schichtlayer
- 44
- teilweise ausgehärtetes Matrixmaterialpartially cured matrix material
- 55
- Leuchtstofffluorescent lamp
- 66
- Matrixmaterialmatrix material
- 77
- Konversionsschichtconversion layer
- 88
- Trägercarrier
- 99
- Seitenfläche side surface
- FF
- Scherkraftshear force
- RR
- Referenzreference
Claims (19)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023108532.8A DE102023108532A1 (en) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT |
| PCT/EP2024/058131 WO2024208667A1 (en) | 2023-04-03 | 2024-03-26 | Method for producing an optoelectronic component, and optoelectronic component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023108532.8A DE102023108532A1 (en) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102023108532A1 true DE102023108532A1 (en) | 2024-10-10 |
Family
ID=90717782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102023108532.8A Pending DE102023108532A1 (en) | 2023-04-03 | 2023-04-03 | METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102023108532A1 (en) |
| WO (1) | WO2024208667A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024208667A1 (en) | 2023-04-03 | 2024-10-10 | Ams-Osram International Gmbh | Method for producing an optoelectronic component, and optoelectronic component |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007053069A1 (en) | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Light-emitting component with wavelength converter and manufacturing method |
| DE102009040148A1 (en) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Conversion medium body, optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip |
| DE112019000823T5 (en) | 2018-02-16 | 2020-10-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion element and an optoelectronic component |
| DE112019002462T5 (en) | 2018-05-16 | 2021-01-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | METHOD OF MANUFACTURING A CONVERTER ELEMENT, CONVERTER ELEMENT, AND LIGHT-EMITTING DEVICE |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012216738A1 (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | OPTOELECTRONIC COMPONENT |
| US11688832B2 (en) * | 2020-04-16 | 2023-06-27 | Creeled, Inc. | Light-altering material arrangements for light-emitting devices |
| DE102023108532A1 (en) | 2023-04-03 | 2024-10-10 | Ams-Osram International Gmbh | METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND OPTOELECTRONIC COMPONENT |
-
2023
- 2023-04-03 DE DE102023108532.8A patent/DE102023108532A1/en active Pending
-
2024
- 2024-03-26 WO PCT/EP2024/058131 patent/WO2024208667A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007053069A1 (en) | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Light-emitting component with wavelength converter and manufacturing method |
| DE102009040148A1 (en) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Conversion medium body, optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip |
| DE112019000823T5 (en) | 2018-02-16 | 2020-10-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a conversion element and an optoelectronic component |
| DE112019002462T5 (en) | 2018-05-16 | 2021-01-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | METHOD OF MANUFACTURING A CONVERTER ELEMENT, CONVERTER ELEMENT, AND LIGHT-EMITTING DEVICE |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024208667A1 (en) | 2023-04-03 | 2024-10-10 | Ams-Osram International Gmbh | Method for producing an optoelectronic component, and optoelectronic component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024208667A1 (en) | 2024-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112015004324B4 (en) | Process in which a structured thin-film wavelength converter is produced | |
| DE112014004933T5 (en) | A wavelength conversion element, a method of manufacturing, and a semiconductor light emitting device having the same | |
| DE112013001866B4 (en) | Optoelectronic component comprising a converter carrier layer, and method for producing an optoelectronic component comprising a converter carrier layer | |
| EP2652806A1 (en) | Method for generating a luminescence conversion material layer, composition therefor and component comprising such a luminescence conversion material layer | |
| DE112019000823T5 (en) | Method for producing a conversion element and an optoelectronic component | |
| DE102012107797A1 (en) | A method of manufacturing a semiconductor light emitting device and light emitting semiconductor device | |
| DE112019004137T5 (en) | OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT | |
| DE112019002462T5 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A CONVERTER ELEMENT, CONVERTER ELEMENT, AND LIGHT-EMITTING DEVICE | |
| DE102017104127A1 (en) | Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component | |
| DE112019002164T5 (en) | Optoelectronic component | |
| DE102018109542A1 (en) | LIGHT EMITTING COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT-EMITTING COMPONENT | |
| WO2024208667A1 (en) | Method for producing an optoelectronic component, and optoelectronic component | |
| DE102010046257A1 (en) | Method for manufacturing LED chip mounted on circuit board, involves providing carrier with adhesive surface, applying molding material on adhesive film, and cutting molding material between semiconductor chips | |
| DE112021001021T5 (en) | WAVELENGTH CONVERTERS; PROCESS FOR ITS MANUFACTURE AND LIGHT-EMITTING DEVICE CONTAINING THIS ELEMENT | |
| DE102013106575B4 (en) | Method for producing an optoelectronic component comprising a conversion element | |
| DE102017104144B9 (en) | Process for the production of light-emitting diodes | |
| WO2013056895A1 (en) | Ceramic conversion element, optoelectronic component comprising a ceramic conversion element, and methods for producing a ceramic conversion element | |
| DE112017007578T5 (en) | LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT-EMITTING DEVICE | |
| DE102011114559B4 (en) | Optoelectronic component comprising an adhesive layer, method for producing an adhesive layer in an optoelectronic component and use of an adhesive for forming adhesive layers in optoelectronic components | |
| DE112018007262T5 (en) | LUMINOUS FILM, METHOD FOR MANUFACTURING A LUMINOUS FILM, OPTOELECTRONIC COMPONENT, METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT | |
| DE112019003634T5 (en) | OPTOELECTRONIC COMPONENT AND THE METHOD OF MANUFACTURING AN OPTOECLEECTRONIC COMPONENT | |
| DE102017120385B4 (en) | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component | |
| DE102017116279B4 (en) | Process for producing a large number of conversion elements and optoelectronic component | |
| DE102011122778B3 (en) | Method for producing a luminescence conversion LED | |
| DE102013112826B4 (en) | Optoelectronic component comprising an adhesive layer and a method for producing an adhesive layer in an optoelectronic component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: WILHELM & BECK, DE |
|
| R163 | Identified publications notified |