DE102021124691A1

DE102021124691A1 - Verfahren zur herstellung von optischen elementen, verfahren zur herstellung von strahlungsemittierenden halbleiterbauteilen, optisches element und strahlungsemittierendes halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE102021124691A1
Application number: DE102021124691.1A
Authority: DE
Inventors: Gregory Bellynck; Christian Steger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-23
Also published as: WO2023046655A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen (1) angegeben, mit den Schritten:- Bereitstellen eines ersten Matrixmaterials (2) mit ersten Konversionspartikeln (3),- Sedimentieren der ersten Konversionspartikel (3) im ersten Matrixmaterial (2), derart, dass die ersten Konversionspartikel (3) in einem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials (7) agglomerieren und ein zweiter Bereich des ersten Matrixmaterials (8) frei von den ersten Konversionspartikeln (3) ist,- Strukturieren des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials (8), derart, dass eine strukturierte Außenfläche des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials (8) mehrere optische Linsen (10) bildet,- Vereinzeln des ersten Matrixmaterials (2) zu optischen Elementen (1), wobei- jedes optische Element (1) zumindest eine der optischen Linsen (10) umfasst.Des Weiteren werden ein Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen, ein optisches Element und ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen und ein Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen angegeben. Darüber hinaus werden ein optisches Element und ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen anzugeben, das besonders effizient ist. Außerdem sollen ein Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen, ein optisches Element und ein strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einem solchen optischen Element angegeben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein erstes Matrixmaterial mit ersten Konversionspartikeln bereitgestellt. Bei dem ersten Matrixmaterial handelt es sich beispielsweise um ein Harz, wie etwa um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien. Alternativ handelt es sich bei dem ersten Matrixmaterial um ein Glas oder um ein Hotmelt.
Die Konversionspartikel sind beim Bereitstellen des ersten Matrixmaterials, beispielsweise isotrop, in dem ersten Matrixmaterial verteilt. Die Konversionspartikel sind beispielsweise dazu ausgebildet, elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren. Bevorzugt umfasst die Sekundärstrahlung größere Wellenlängen als die Primärstrahlung.
Für die ersten Konversionspartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: Granate, Erdalkalisulfide, Thiogallate, Aluminate, Silikate, Orthosilikate, Chlorosilikate, Erdalkalisiliziumnitride, Oxynitride, Aluminiumoxinitride, Siliziumnitride, Sialone, die beispielsweise jeweils mit seltenen Erden dotiert sind, und/oder Quantumpunktleuchtstoffe.
Die ersten Konversionspartikel weisen beispielsweise eine Sphärenform, eine Ellipsoidform und/oder eine Freiform auf. Eine maximale Ausdehnung von zumindest manchen der ersten Konversionspartikel ist beispielsweise zwischen mindestens 100 nm und höchstens 100 um, insbesondere zwischen mindestens 1 µm und höchstens 30 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die ersten Konversionspartikel im ersten Matrixmaterial derart sedimentiert, dass die ersten Konversionspartikel in einem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials agglomerieren und ein zweiter Bereich des Matrixmaterials frei von den ersten Konversionspartikeln ist.
Beispielsweise werden die ersten Konversionspartikel mittels einer Zentrifuge sedimentiert. Die ersten Konversionspartikel werden derart sedimentiert, dass diese sich im ersten Bereich des ersten Matrixmaterials ablagern. Durch die Sedimentation umfasst der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials im Wesentlichen nur das erste Matrixmaterial. „Im Wesentlichen“ heißt, dass herstellungsbedingt kleine Mengen der ersten Konversionspartikel im zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials sein können. „Kleine Mengen“ heißt hier, dass sich im zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 %, aller ersten Konversionspartikel befinden.
Eine Dicke des ersten Bereichs des ersten Matrixmaterials ist beispielsweise zwischen mindestens 10 µm und höchstens 100 um, insbesondere in etwa 50 µm. Der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials weist beispielsweise eine Dicke auf, die größer als die Dicke des ersten Bereichs des ersten Matrixmaterials ist. Beispielsweise ist die Dicke des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials zwischen mindestens 50 µm bis höchstens 5 mm, beispielsweise in etwa 500 µm. Beispielsweise umfasst der erste Bereich 10 % bis 50 % der Dicke des ersten Matrixmaterials.
Der erste Bereich des ersten Matrixmaterials weist bevorzugt eine Haupterstreckungsebene auf. Eine vertikale Richtung erstreckt sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene und eine laterale Richtung erstreckt sich parallel zur Haupterstreckungsebene.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials derart strukturiert, dass eine strukturierte Außenfläche des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials mehrere optische Linsen bildet. Die optischen Linsen sind beispielsweise alle gleich ausgebildet. Beispielsweise weist jede optische Linse eine Außenfläche mit jeweils derselben Form auf. Die optischen Linsen sind beispielsweise konvexe Linsen oder konkave Linsen. Alternativ weisen die optischen Linsen jeweils eine Freiform auf oder sind jeweils als Fresnel Linse geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Matrixmaterial zu optischen Elementen vereinzelt. Insbesondere wird das erste Matrixmaterial durch den ersten Bereich des ersten Matrixmaterials und den zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials in vertikaler Richtung vereinzelt. Das Vereinzeln erfolgt in lateraler Richtung insbesondere zwischen zwei direkt benachbarten optischen Linsen oder Linsengruppen. Beispielsweise umfasst das Vereinzeln einen Sägeprozess, einen Stanzprozess oder einen Laserprozess.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst jedes optische Element zumindest eine der optischen Linsen. Beispielsweise umfasst jedes optische Element einen Teilbereich des ersten Bereichs des ersten Matrixmaterials und einen Teilbereich des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials, wobei der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials die zumindest eine optische Linse umfasst.
Beispielsweise umfasst jedes optische Element genau eine der optischen Linsen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen ein Bereitstellen eines ersten Matrixmaterials mit ersten Konversionspartikeln. Die ersten Konversionspartikel werden im ersten Matrixmaterial derart sedimentiert, dass die ersten Konversionspartikel in einem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials agglomerieren und ein zweiter Bereich des Matrixmaterials frei von den ersten Konversionspartikeln ist. Der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials wird derart strukturiert, dass eine strukturierte Außenfläche des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials mehrere optische Linsen bildet. Das erste Matrixmaterial wird zu optischen Elementen vereinzelt, wobei jedes optische Element zumindest eine der optischen Linsen umfasst.
Bevorzugt wird das Verfahren in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Eine Idee des hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen ist unter anderem, dass der erste Bereich und der zweite Bereich in einem einzelnen Verfahren erzeugbar sind. Das heißt, ein optisches Element mit einer optischen Linse und einem zweiten Bereich umfassend Konversionselemente wird mit Vorteil in einem einzelnen Verfahren erzeugt. Derartige optische Elemente sind besonders einfach und effizient herstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials mittels eines Fräsprozesses oder eines Laserprozesses strukturiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials mittels einem Formprozesses oder eines Stanzprozesses strukturiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird überschüssiges Material des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials an einen Randbereich verdrängt, und das überschüssige Material wird entfernt.
Das erste Matrixmaterial liegt beispielsweise beim Bereitstellen in einer fließfähigen Form vor. In diesem Fall weist das erste Matrixmaterial ein zunächst flüssiges Harz oder ein zunächst flüssiges Glas auf, in das die ersten Konversionspartikel eingebracht und verteilt sind. Nachfolgend wird das erste Matrixmaterial beispielsweise zu einem Basiskörper des optischen Elements strukturiert und ausgehärtet.
Das Strukturieren mittels des Formprozesses oder des Stempelprozesses erfolgt beispielsweise mittels eines Werkzeugs, das eine inverse Form der zu strukturierenden optischen Linsen aufweist. Bei dem Formprozess wird zum Beispiel ein Formwerkzeug verwendet. Bei dem Stempelprozess wird als Werkzeug ein Stempel verwendet.
Umfasst das Strukturieren beispielsweise einen Fräsprozess oder einen Laserprozess, wird das erste Matrixmaterial beispielsweise vor dem Strukturieren ausgehärtet.
Umfasst das Strukturieren einen Formprozess oder einen Stanzprozess, liegt das erste Matrixmaterial beim Strukturieren in einer noch nicht ausgehärteten Form vor. Beispielsweise weist das erste Matrixmaterial nach dem Bereitstellen und vor dem Strukturieren eine höhere Viskosität auf als beim Bereitstellen. Insbesondere wird das Werkzeug auf das noch nicht vollständig ausgehärtete erste Matrixmaterial aufgebracht, sodass sich die Außenfläche des ersten Matrixmaterials gemäß der inversen Form des Werkzeugs anformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Träger mit einer Begrenzung bereitgestellt. Der Träger ist beispielsweise eine mechanisch stabilisierende Komponente bei dem Verfahren.
Die Begrenzung ist beispielsweise direkt auf dem Träger aufgebracht. Die Begrenzung umschließt weiterhin einen Bereich, auf dem das erste Matrixmaterial aufgebracht werden soll. Die Begrenzung umschließt den Bereich, auf dem das erste Matrixmaterial aufgebracht werden soll, beispielsweise rahmenartig. Die Begrenzung umfasst beispielsweise ein Dammaterial, wie beispielsweise ein Harz, Silikon oder ein Keramikmaterial. Die Begrenzung umschließt diesen Bereich insbesondere vollständig in lateralen Richtungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Matrixmaterial mit den ersten Konversionspartikeln auf den Träger innerhalb der Begrenzung aufgebracht. Die Begrenzung verhindert vorteilhafterweise ein Weglaufen des ersten Matrixmaterials beim Aufbringen und beim Sedimentieren.
Beispielsweise ist auf dem Träger weiterhin eine Folie angeordnet, insbesondere eine UV-Klebefolie oder eine Thermoreleasefolie. Die Folie bedeckt eine Hauptfläche des Trägers, insbesondere vollständig, und steht mit dem Träger in direktem Kontakt. In diesem Fall ist die Begrenzung auf der Folie angeordnet und steht mit dieser in direktem Kontakt. Das erste Matrixmaterial mit den ersten Konversionspartikeln wird in diesem Fall auf die Folie innerhalb der Begrenzung aufgebracht.
Die Folie kann beim Vereinzeln ebenfalls vereinzelt, insbesondere durchtrennt, werden. Nach dem Vereinzeln wird der Träger beispielsweise abgelöst. Die optischen Elemente umfassen in diesem Fall jeweils eine Folie. Mit Vorteil können die optischen Elemente mittels der Folie besonders einfach auf strahlungsemittierende Halbleiterchips aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Sedimentieren der ersten Konversionspartikel ein zweites Matrixmaterial mit zweiten Konversionspartikeln auf dem ersten Matrixmaterial aufgebracht.
Beispielsweise sind die ersten Konversionspartikel verschieden zu den zweiten Konversionspartikeln ausgebildet. Beispielsweise sind die ersten Konversionspartikel dazu ausgebildet, elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische erste Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die zweiten Konversionspartikel sind beispielsweise dazu ausgebildet, die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische zweite Sekundärstrahlung zu konvertieren, die bevorzugt unterschiedlich zur ersten Sekundärstrahlung ist. Bei der ersten Sekundärstrahlung handelt es sich beispielsweise um gelbes bis grünes Licht und bei der zweiten Sekundärstrahlung handelt es sich beispielsweise um rotes Licht. Alternativ handelt es sich bei der ersten Sekundärstrahlung um rotes Licht und bei der zweiten Sekundärstrahlung handelt es sich beispielsweise um gelbes bis grünes Licht.
Für die zweiten Konversionspartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: Granate, Erdalkalisulfide, Thiogallate, Aluminate, Silikate, Orthosilikate, Chlorosilikate, Erdalkalisiliziumnitride, Oxynitride, Aluminiumoxinitride, Siliziumnitride, Sialone, die beispielsweise jeweils mit seltenen Erden dotiert sind, und/oder Quantumpunktleuchtstoffe.
Die zweiten Konversionspartikel weisen beispielsweise eine Sphärenform, eine Ellipsoidform und/oder eine Freiform auf. Eine maximale Ausdehnung zumindest mancher der zweiten Konversionspartikel ist beispielsweise zwischen mindestens 100 nm und höchstens 100 µm, insbesondere zwischen mindestens 1 µm und höchstens 50 µm.
Alternativ umfasst das erste Matrixmaterial zusätzlich die zweiten Konversionspartikel. Insbesondere sind die ersten Konversionspartikel verschieden zu den zweiten Konversionspartikeln. Beispielsweise sedimentieren in diesem Fall die ersten Konversionspartikel mit den zweiten Konversionspartikeln im ersten Bereich des ersten Matrixmaterials. Weiterhin ist es möglich, dass weitere Konversionspartikel, die verschieden zu den ersten Konversionspartikeln und den zweiten Konversionspartikeln sind, von dem ersten Matrixmaterial umfasst sind.
Beispielsweise umfasst das erste Matrixmaterial ein Silikon oder ein Harz und das zweite Matrixmaterial einen Härter des ersten Matrixmaterials. Mit Vorteil können sind damit das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial besonders gut verarbeitbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zweiten Konversionspartikel im zweiten Matrixmaterial derart sedimentiert, dass die zweiten Konversionspartikel in einem ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials agglomerieren und ein zweiter Bereich des zweiten Matrixmaterials frei von ersten Konversionspartikeln ist.
In dieser Ausführungsform kann der erste Bereich, bevor das zweite Matrixmaterial aufgebracht wird, zumindest teilweise ausgehärtet oder angehärtet werden.
Beispielsweise werden die zweiten Konversionspartikel nach dem Sedimentieren der ersten Konversionspartikel mittels der Zentrifuge sedimentiert. Die zweiten Konversionspartikel werden derart sedimentiert, dass diese sich im ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials ablagern.
Eine Dicke des ersten Bereichs des zweiten Matrixmaterials ist beispielsweise zwischen mindestens 10 µm und höchstens 100 µm, insbesondere in etwa 50 µm. Der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials erstreckt sich bevorzugt parallel zur Haupterstreckungsebene.
Alternativ zum Aufbringen des zweiten Matrixmaterials wird eine Konversionsschicht, die die zweiten Konversionspartikel umfasst, vor dem Aufbringen des ersten Matrixmaterials auf dem Träger aufgebracht. Die Konversionsschicht wird beispielsweise ohne einen Sedimentationsschritt vor dem Aufbringen des ersten Matrixmaterials aufgebracht. Die Konversionsschicht steht mit dem darüber angeordneten ersten Bereich beispielsweise in direktem Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials über dem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials angeordnet. Beispielsweise verdrängt das zweite Matrixmaterial mit den zweiten Konversionspartikeln den zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials durch die Sedimentation.
Der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials steht beispielsweise mit dem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials in direktem Kontakt. Das heißt, keine weitere Zwischenschicht ist zwischen dem ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials und dem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens formen der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials und der zweite Bereich des zweiten Matrixmaterials einen Mischbereich. In dem Mischbereich ist das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial beispielsweise homogen vermischt.
Durch die Sedimentation der zweiten Konversionspartikel umfasst der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials und der zweite Bereich des zweiten Matrixmaterials, also der Mischbereich, im Wesentlichen nur das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial. „Im Wesentlichen“ heißt, dass herstellungsbedingt kleine Mengen der ersten Konversionspartikel und der zweiten Konversionspartikel im Mischbereich sein können. „Kleine Mengen“ heißt hier, dass sich im Mischbereich höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 %, aller ersten Konversionspartikel und höchstens 1 %, insbesondere höchstens 0,1 %, aller zweiten Konversionspartikel befinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial mit demselben Material gebildet.
Werden das erste Matrixmaterial und das zweite Matrixmaterial bereitgestellt, wird der Mischbereich derart strukturiert, dass eine strukturierte Außenfläche des Mischbereichs mehrere optische Linsen bildet. In diesem Fall wird das Matrixmaterial durch den ersten Bereich des ersten Matrixmaterials, den ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials und den Mischbereich in vertikaler Richtung vereinzelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das erste Matrixmaterial und/oder das zweite Matrixmaterial Füllpartikel. Beispielsweise werden die Füllpartikel beim Bereitstellen des ersten Matrixmaterials und/oder des zweiten Matrixmaterials beigefügt.
Die Füllpartikel weisen beispielsweise eine Sphärenform, eine Ellipsoidform und/oder Freiform auf. Eine maximale Ausdehnung der Füllpartikel ist beispielsweise höchsten 50 um, insbesondere höchstens 500 nm.
Bei den Füllpartikeln handelt es sich beispielsweise um Reflektorpartikel, Streupartikel und/oder Aerosilpartikel. Die Reflektorpartikel und/oder die Streupartikel sind beispielsweise dazu ausgebildet, Primärstrahlung und Sekundärstrahlung miteinander zu vermischen. Die Aerosilpartikel sind beispielsweise dazu ausgebildet, die ersten Konversionspartikel, die zweiten Konversionspartikel und/oder weitere Füllpartikel beim Bereitstellen isotrop im ersten Matrixmaterial und/oder im zweiten Matrixmaterial zu verteilen.
Alternativ umfasst das zweite Matrixmaterial keine zweiten Konversionspartikel. In diesem Fall umfasst das zweite Matrixmaterial ausschließlich die Füllpartikel.
Alternativ umfasst das erste Matrixmaterial keine ersten Konversionspartikel. In diesem Fall umfasst das erste Matrixmaterial ausschließlich die Füllpartikel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sedimentieren die ersten Konversionspartikel und/oder die zweiten Konversionspartikel und die Füllpartikel in Abhängigkeit ihrer Größe, ihres Gewichts, und/oder ihrer Dichte. Damit ist es möglich, dass Füllpartikel wie Streupartikel trotz Sedimentation isotrop in dem ersten Matrixmaterial und/oder dem zweiten Matrixmaterial verbleiben können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die ersten Konversionspartikel und/oder die zweiten Konversionspartikel schwerer als die Füllpartikel. Mit Vorteil sedimentieren die ersten Konversionspartikel und/oder die zweiten Konversionspartikel schneller und stärker als die Füllpartikel. Damit ist der erste Bereich des ersten Matrixmaterials und der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials mit Vorteil frei von den Füllpartikeln.
Beispielsweise ist es möglich, dass zwei Arten von Füllpartikeln im Mischbereich verteilt sind, nämlich Füllpartikel, die Aerosilpartikel sind und weitere Füllpartikel, die Streupartikel sind. Durch die Aerosilpartikel sind die Streupartikel mit Vorteil homogen im Mischbereich verteilt.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen angegeben. Sämtliche in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind auch in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen werden vor dem Aufbringen des ersten Matrixmaterials gemäß dem Verfahren zur Herstellung der optischen Elemente strahlungsemittierende Halbleiterchips bereitgestellt, auf die das erste Matrixmaterial aufgebracht wird. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind jeweils dazu ausgebildet, elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren. Bei der Primärstrahlung handelt es sich beispielsweise um nahultraviolette Strahlung oder um blaues Licht.
Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind beispielsweise jeweils mit einem Oberflächenemitter gebildet, bei dem die emittierte Primärstrahlung zum Großteil, beispielsweise über 80 % einer Strahlungsleistung, über eine Strahlungsaustrittsfläche austritt, die von einer Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst ist.
Ferner kann jeder der strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit einem volumenemittierenden Halbleiterchip gebildet sein, der die emittierte Primärstrahlung nicht nur über die Hauptfläche aussendet, sondern auch über zumindest eine Seitenfläche. Zum Beispiel treten bei einem volumenemittierenden Halbleiterchip wenigstens 30 % der Strahlenleistung der emittierten Primärstrahlung durch die zumindest eine Seitenfläche aus.
Beispielsweise werden die strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf dem Träger bereitgestellt. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind beispielsweise beabstandet voneinander auf dem Träger angeordnet. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind beispielsweise an Gitterpunkten eines Gitters auf dem Träger angeordnet. Das Gitter ist beispielsweise ein regelmäßiges polygonales Gitter, wie beispielsweise ein orthogonales Gitter oder ein hexagonales Gitter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen wird nach dem Bereitstellen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips ein reflektierendes Umhüllungsmaterial zwischen den strahlungsemittierenden Halbleiterchips aufgebracht. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den strahlungsemittierenden Halbleiterchips beispielsweise um Oberflächenemitter.
Beispielsweise werden zunächst die Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet. Ein Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips wird mit dem reflektierenden Umhüllungsmaterial gefüllt. Das Umhüllungsmaterial umfasst beispielsweise ein drittes Matrixmaterial, in das reflektierende Partikel und/oder streuende Partikel eingebracht sind. Beim Aufbringen liegt das dritte Matrixmaterial zum Beispiel in fließfähiger Form vor. Nach dem Aufbringen wird das dritte Matrixmaterial beispielsweise zum reflektierenden Umhüllungskörper ausgehärtet.
Bei dem dritten Matrixmaterial handelt es sich beispielsweise um ein Harz, wie etwa um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien. Bei den reflektierenden Partikeln und/oder streuenden Partikeln handelt es sich beispielsweise um TiO₂-Partikel und/oder ZrO₂-Partikel.
Beispielsweise weist der reflektierende Umhüllungskörper eine Reflektivität für die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung von wenigstens 90 %, insbesondere von wenigstens 95 %, auf. Der reflektierende Umhüllungskörper weist beispielsweise eine Dicke in vertikaler Richtung von mindestens 50 µm auf.
Das Vereinzeln erfolgt insbesondere zwischen zwei direkt benachbarten optischen strahlungsemittierenden Halbleiterchips, insbesondere in vertikaler Richtung durch den reflektierenden Umhüllungskörper.
Handelt es sich beispielsweise um Volumenemitter, wird das erste Matrixmaterial über den Volumenemittern ohne den reflektierenden Umhüllungskörper aufgebracht. Das erste Matrixmaterial umhüllt zumindest eine Außenfläche der Volumenemitter. Die Außenfläche ist beispielsweise frei zugänglich.
Zumindest eine Seitenfläche der Volumenemitter weisen beispielsweise einen weiteren Umhüllungskörper auf. Der weitere Umhüllungskörper weist beispielsweise eine dem Volumenemitter abgewandte Außenfläche auf, die konvex oder konkav gekrümmt ist. Das erste Matrixmaterial wird beispielsweise auch auf der Außenfläche des weiteren Umhüllungskörpers aufgebracht.
Darüber hinaus wird ein optisches Element angegeben, das beispielsweise mit dem Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen herstellbar ist oder hergestellt wird.
Sämtliche in Verbindung mit dem optischen Element offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optische Element einen Basiskörper mit einem ersten Bereich und einem über dem ersten Bereich angeordneten zweiten Bereich. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind beispielsweise in vertikaler Richtung übereinander gestapelt angeordnet. Insbesondere stehen der erste Bereich des Basiskörpers und der zweite Bereich des Basiskörpers in direktem Kontakt miteinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optische Element erste Konversionspartikel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Elements umfasst der erste Bereich des Basiskörpers erste Konversionspartikel und der zweite Bereich des Basiskörpers ist frei von ersten Konversionspartikeln. Der erste Bereich des Basiskörpers ist beispielsweise durch Aushärten des ersten Bereichs des ersten Matrixmaterials gebildet.
Direkt benachbarte erste Konversionspartikel stehen zumindest teilweise, in direktem Kontakt miteinander. Handelt es sich um sphärische erste Konversionspartikel und sind diese ersten Konversionspartikel am dichtest möglichen gepackt, beträgt ein Zwischenraum zwischen den dichtest gepackten ersten Konversionspartikeln etwa 26 % des Gesamtraumes des ersten Bereichs. Der Zwischenraum ist beispielsweise mit dem Material des ersten Matrixmaterials gefüllt. Vorteilhafterweise ist der erste Bereich des Basiskörpers und der zweite Bereich des Basiskörpers damit einstückig mit dem Material des ersten Matrixmaterials verbunden. Damit sind der erste Bereich und der zweite Bereich besonders mechanisch und chemisch stabil miteinander verbunden. Weiterhin ist ein Ablösen des zweiten Bereichs - also der optischen Linse - vom ersten Bereich damit mit Vorteil unterbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Elements ist der zweite Bereich als optische Linse zur Strahlformung von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Der zweite Bereich des Basiskörpers ist beispielsweise durch Aushärten und Strukturieren des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Elements umfasst der erste Bereich des Basiskörpers einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich. Der erste Teilbereich des Basiskörpers umfasst die ersten Konversionspartikel und der zweite Teilbereich des Basiskörpers umfasst zweite Konversionspartikel.
Alternativ umfasst der erste Teilbereich keine ersten Konversionspartikel. In diesem Fall umfasst der erste Teilbereich ausschließlich die Füllpartikel.
Alternativ umfasst der zweite Teilbereich keine zweiten Konversionspartikel. In diesem Fall umfasst der zweite Teilbereich ausschließlich die Füllpartikel.
Alternativ ist der erste Teilbereich durch die Konversionsschicht gebildet, die die zweiten Konversionspartikel umfasst, und der darüber angeordnete zweite Teilbereich umfasst die ersten Konversionspartikel.
Beispielsweise ist der zweite Teilbereich als Schutzschicht ausgebildet. Damit sind die ersten Konversionspartikel mit Vorteil besonders gut gegen äußere Umwelteinflüsse, wie Feuchtigkeit, geschützt. Beispielsweise weisen die von dem zweiten Matrixmaterial umfassten Füllpartikel derartige Schutzeigenschaften auf. In diesem Fall weist das zweite Matrixmaterial ausschließlich die Füllpartikel auf.
Weiterhin kann das optische Element weitere Teilbereiche umfassen, die jeweils über, unter und/oder zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich angeordnet sind. Die weiteren Teilbereiche umfassen jeweils weitere Konversionspartikel und/oder weitere Füllpartikel.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der erste Teilbereich des Basiskörpers beispielsweise durch Aushärten des ersten Bereichs des ersten Matrixmaterials gebildet und der zweite Teilbereich des Basiskörpers ist beispielsweise durch Aushärten des ersten Bereichs des zweiten Matrixmaterials gebildet.
Der zweite Bereich des Basiskörpers ist beispielsweise durch Aushärten und Strukturieren des Mischbereichs gebildet.
Es wird darüber hinaus ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil angegeben, das beispielsweise mit dem Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen herstellbar ist oder hergestellt wird. Sämtliche in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauteil offenbarten Merkmale und Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen anwendbar und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Beispielsweise mischt sich im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips die Primärstrahlung, die Sekundärstrahlung, insbesondere die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung, bevorzugt zu weißem Mischlicht. Das heißt, das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil ist insbesondere dazu ausgebildet, weißes Mischlicht auszusenden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil ein hier beschriebenes optisches Element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils ist das optische Element auf einer Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet. Insbesondere ist das optische Element auf der Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip von einem reflektierenden Umhüllungsmaterial umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils formen das optische Element und das reflektierende Umhüllungsmaterial eine Seitenfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils.
Im Folgenden werden das Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen, das Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen, das optische Element und das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1, 2, 3 und 4 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien eines Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5, 6, 7 und 8 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien eines Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
9, 10, 11, 12, 13 und 14 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien eines Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
15 eine schematische Schnittdarstellung eines optischen Elements gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
16 eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1, 2, 3 und 4 wird ein Träger mit einer Begrenzung 6 bereitgestellt, auf den ein erstes Matrixmaterial 2 mit ersten Konversionspartikeln 3 aufgebracht wird. Der Träger ist von einer Folie 5 bedeckt, insbesondere eine UV-Klebefolie, auf der die Begrenzung 6 aufgebracht ist. Die Begrenzung 6 umschließt den Bereich, auf dem das erste Matrixmaterial 2 aufgebracht werden soll, vollständig. Das erste Matrixmaterial 2 mit den ersten Konversionspartikeln 3 wird direkt auf die Folie 5 aufgebracht.
Das erste Matrixmaterial 2 liegt beim Aufbringen in einer fließfähigen Form vor, in dem die ersten Konversionspartikel 3 eingebracht sind. Bei dem ersten Matrixmaterial 2 handelt es sich beispielsweise um ein Klarsilikon.
In einem weiteren Verfahrensschritt, gemäß 2, werden die ersten Konversionspartikel 3 im ersten Matrixmaterial 2 mittels einer Zentrifuge sedimentiert. Durch das Sedimentieren agglomerieren die ersten Konversionspartikel 3 in einem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials 7. Ein über dem ersten Bereich 7 liegender zweiter Bereich des ersten Matrixmaterials 8 ist durch das Sedimentieren frei von den ersten Konversionspartikeln 3.
Der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials 8, das frei von den ersten Konversionspartikeln 3 ist, wird nach der Sedimentation strukturiert (3). Der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials 8 wird hierbei so strukturiert, dass eine strukturierte Außenfläche des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials 8 mehrere optische Linsen 10 bildet.
Die Strukturierung erfolgt beispielsweise mittels eines Formprozesses unter Verwendung eines Werkzeugs 9. Bei dem Werkzeug 9 handelt es sich um ein Formwerkzeug, bei dem eine dem ersten Matrixmaterial 2 zugewandte Seite strukturiert ist. Die dem ersten Matrixmaterial 2 zugewandten Seite weist eine inverse Form der zu strukturierenden optischen Linsen 10 auf. Sind die optischen Linsen 10 jeweils konvexe optische Linsen 10, so ist die inverse Form des Werkzeugs 9 konkav.
Während des Strukturierens liegt das erste Matrixmaterial 2 in einer noch nicht ausgehärteten Form vor. Das Werkzeug 9 wird auf die Außenfläche aufgesetzt und mit einem vorgebbaren Druck in Richtung des Trägers 4 gepresst. Beispielsweise wird das erste Matrixmaterial 2 bei dem Strukturieren, insbesondere beim Aufbringen des Werkzeugs 9, geheizt, sodass das erste Matrixmaterial 2 in einer fließfähigen Form vorliegt und sich an die inverse Form anformt.
Ist das erste Matrixmaterial 2, insbesondere die Außenfläche, an die inverse Form des Werkzeugs 9 angeformt, wird das erste Matrixmaterial 2 ausgehärtet. Nachfolgend wird das Werkzeug 9 entfernt.
Nach dem Aushärten wird das erste Matrixmaterial 2 entlang vertikaler Schnittlinien, in 4 als gestrichelte Linien dargestellt, zu optischen Elementen 1 vereinzelt. Das erste Matrixmaterial 2 wird durch den ersten Bereich 7 und den zweiten Bereich 8 durch Schnitte zwischen zwei direkt benachbarten optischen Linsen 10 vereinzelt. Damit weist jedes vereinzelte optische Element 1 eine einzelne der optischen Linsen 10 auf.
Das erste Matrixmaterial 2 entspricht durch das Aushärten und Vereinzeln einem Basiskörper 19 des optischen Elements 1, wie in Verbindung mit den 15 und 16 näher beschrieben.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5, 6, 7 und 8 werden im Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel strahlungsemittierende Halbleiterchips 12 auf den Träger 4 aufgebracht. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 sind beabstandet voneinander auf dem Träger 4 angeordnet, sodass ein Zwischenraum zwischen direkt benachbarten strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 gebildet ist.
Nach dem Aufbringen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 ist ein reflektierendes Umhüllungsmaterial 13 zwischen den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 aufgebracht. Dies ist besonders bei Oberflächenemittern von Bedeutung. Das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 liegt beim Aufbringen beispielsweise in einer fließfähigen Form vor. Das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 wird derart aufgebracht, dass dieses den Zwischenraum zwischen den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 vollständig ausfüllt. Vor dem Aufbringen des ersten Matrixmaterials 2 wird das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 ausgehärtet.
Das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 schließt beispielsweise plan in vertikaler Richtung mit den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 ab. Das heißt, eine dem Träger 4 abgewandte Deckfläche des reflektierenden Umhüllungsmaterials 13 und dem Träger 4 abgewandte Deckflächen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 liegen in einer gemeinsamen Ebene.
Auf diese gemeinsame Ebene wird das erste Matrixmaterial 2 mit den ersten Konversionspartikeln 3 aufgebracht, sedimentiert und strukturiert (6 und 7), wie in Verbindung mit den 2 und 3 näher beschrieben. Beim Strukturieren wird jeweils eine einzelne optische Linse 10 über jeweils einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 12 erzeugt.
Nach dem Aushärten wird das erste Matrixmaterial 2 und die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 entlang vertikaler Schnittlinien, in 8 als gestrichelte Linien dargestellt, zu strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen 11 vereinzelt. Die Schnittlinien sind zwischen zwei direkt benachbarten optischen Linsen 10 und zwei direkt benachbarten strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 positioniert. Die Vereinzelung erfolgt durch Schnitte durch den ersten Bereich des ersten Matrixmaterials 7, den zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials 8 und das reflektierende Umhüllungsmaterial 13.
Damit weist jedes vereinzelte strahlungsemittierende Halbleiterbauteil 11 eine einzelne der optischen Linsen 10 und einen einzelnen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 auf.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9, 10, 11, 12, 13 und 14 werden im Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der 5, 6, 7 und 8 nach dem Aufbringen und Sedimentieren des ersten Matrixmaterials 2 (9 und 10) ein zweites Matrixmaterial 14 mit zweiten Konversionspartikeln 15 bereitgestellt (11). Die ersten Konversionspartikel 3 sind hierbei verschieden zu den zweiten Konversionspartikeln 15 ausgebildet. Das erste Matrixmaterial 2 und das zweite Matrixmaterial 14 sind weiterhin vorzugsweise aus demselben Material gebildet und umfassen beispielsweise beide ein Klarsilikon.
Nach dem Aufbringen des zweiten Matrixmaterials 14 mit den zweiten Konversionspartikeln 15 werden die zweiten Konversionspartikel 15 im zweiten Matrixmaterial 14 sedimentiert, insbesondere mit einer Zentrifuge. Durch die Sedimentation agglomerieren die zweiten Konversionspartikel 15 in einem ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials 16 und ein zweiter Bereich des zweiten Matrixmaterials 17 ist frei von ersten Konversionspartikeln 3.
Nach dem Sedimentieren der zweiten Konversionspartikel 15 ist der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials 16 direkt über dem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials 7 angeordnet. Durch das Sedimentieren verdrängt das zweite Matrixmaterial 14 mit den zweiten Konversionspartikeln 15 den zweiten Bereich des ersten Matrixmaterials 8.
Weiterhin formen der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials 8 und der zweite Bereich des zweiten Matrixmaterials 17 einen Mischbereich 18. Der Mischbereich 18 umfasst beispielsweise das Klarsilikon des ersten Matrixmaterials 2 und des zweiten Matrixmaterials 14.
Nachfolgend wird der Mischbereich 18 strukturiert, derart, dass eine strukturierte Außenfläche des Mischbereichs 18 mehrere optische Linsen 10 bildet. Beim Strukturieren liegt der Mischbereich 18 in einer noch nicht ausgehärteten Form vor und ein Werkzeug 9 mit einer inversen Form wird auf den Mischbereich 18 aufgebracht. Ist der Mischbereich 18, insbesondere die Außenfläche des Mischbereichs 18, an die inverse Form des Werkzeugs 9 angeformt, wird der Mischbereich 18 ausgehärtet.
Nach dem Aushärten wird der Mischbereich 18, der erste Bereich des ersten Matrixmaterials 7, der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials 16 und das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 durch Schnitte getrennt, wie in 14 als gestrichelte Linien dargestellt. Damit weist jedes vereinzelte strahlungsemittierende Halbleiterbauteil 11 eine einzelne der optischen Linsen 10, erste Konversionspartikel 3, zweite Konversionspartikel 15 und einen einzelnen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 auf.
Das optische Element 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 15 umfasst einen Basiskörper 19 mit einem ersten Bereich 20 und einem über dem ersten Bereich angeordneten zweiten Bereich 21.
Der erste Bereich des Basiskörpers 20 umfasst erste Konversionspartikel 3. Der zweite Bereich des Basiskörpers 21 ist als optische Linse 10 geformt und ist frei von den ersten Konversionspartikeln 3. Der erste Bereich des Basiskörpers 20 und der zweite Bereich des Basiskörpers 21 schließen an einer Seitenfläche des optischen Elements 1 bündig miteinander ab. Das heißt, der erste Bereich des Basiskörpers 20 überragt den zweiten Bereich des Basiskörpers 21 in lateraler Richtung nicht und umgekehrt.
Der Basiskörper 19 des ersten Bereichs 20 und der Basiskörper des zweiten Bereichs 21 sind mit Vorteil einstückig miteinander verbunden.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauteil 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 16 umfasst einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 12, der von einem reflektierenden Umhüllungsmaterial 13 umgeben ist. Das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 bedeckt Seitenflächen, insbesondere alle Seitenflächen, des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 vollständig und steht mit diesem direkten Kontakt. Das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 schließt mit einer Bodenfläche und einer Deckfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 12 bündig und plan ab.
Über dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 12 ist ein optisches Element 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 15 angeordnet. Der erste Bereich des Basiskörpers 20 und das reflektierende Umhüllungsmaterial 13 schließen an einer Seitenfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils 11 bündig miteinander ab. Eine Seitenfläche des ersten Bereichs des Basiskörpers 20 und eine Seitenfläche des reflektierenden Umhüllungsmaterials 13 liegen hierbei in einer gemeinsamen Ebene.
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.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: optisches Element
2: erstes Matrixmaterial
3: erste Konversionspartikel
4: Träger
5: Folie
6: Begrenzung
7: erster Bereich des ersten Matrixmaterials
8: zweiter Bereich des ersten Matrixmaterials
9: Werkzeug
10: optische Linse
11: strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
12: strahlungsemittierender Halbleiterchip
13: reflektierendes Umhüllungsmaterial
14: zweites Matrixmaterial
15: zweite Konversionspartikel
16: erster Bereich des zweiten Matrixmaterials
17: zweiter Bereich des zweiten Matrixmaterials
18: Mischbereich
19: Basiskörper
20: erster Bereich des Basiskörpers
21: zweiter Bereich des Basiskörpers

Claims

Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen (1) mit den Schritten: - Bereitstellen eines ersten Matrixmaterials (2) mit ersten Konversionspartikeln (3), - Sedimentieren der ersten Konversionspartikel (3) im ersten Matrixmaterial (2) derart, dass die ersten Konversionspartikel (3) in einem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials (7) agglomerieren und ein zweiter Bereich des ersten Matrixmaterials (8) frei von den ersten Konversionspartikeln (3) ist, - Strukturieren des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials (8) derart, dass eine strukturierte Außenfläche des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials (8) mehrere optische Linsen (10) bildet, - Vereinzeln des ersten Matrixmaterials (2) zu optischen Elementen (1), wobei - jedes optische Element (1) zumindest eine der optischen Linsen (10) umfasst.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials (8) mittels eines Fräsprozesses oder eines Laserprozesses strukturiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei - der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials (8) mittels einem Formprozesses oder eines Stanzprozesses strukturiert wird.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - überschüssiges Material des zweiten Bereichs des ersten Matrixmaterials (8) an einen Randbereich verdrängt wird, und - das überschüssige Material entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - ein Träger (4) mit einer Begrenzung (6) bereitgestellt wird, und - das erste Matrixmaterial (2) mit den ersten Konversionspartikeln (3) auf den Träger (4) innerhalb der Begrenzung (6) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - nach dem Sedimentieren der ersten Konversionspartikel (3) ein zweites Matrixmaterial (14) mit zweiten Konversionspartikeln (15) auf dem ersten Matrixmaterial (2) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die zweiten Konversionspartikel (15) im zweiten Matrixmaterial (14) sedimentiert werden, derart, dass die zweiten Konversionspartikel (15) in einem ersten Bereich des zweiten Matrixmaterials (16) agglomerieren und ein zweiter Bereich des zweiten Matrixmaterials (17) frei von ersten Konversionspartikeln (3) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei - der erste Bereich des zweiten Matrixmaterials (16) über dem ersten Bereich des ersten Matrixmaterials (7) angeordnet ist, und - der zweite Bereich des ersten Matrixmaterials (8) und der zweite Bereich des zweiten Matrixmaterials (17) einen Mischbereich (18) formen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei - das erste Matrixmaterial (2) und das zweite Matrixmaterial (14) mit demselben Material gebildet sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei - das erste Matrixmaterial (2) und/oder das zweite Matrixmaterial (14) Füllpartikel umfasst, und - die ersten Konversionspartikel (3) und/oder die zweiten Konversionspartikel (15) und die Füllpartikel in Abhängigkeit ihrer Größe, ihres Gewichts, und/oder ihrer Dichte sedimentieren.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die ersten Konversionspartikel (3) und/oder die zweiten Konversionspartikel (15) schwerer als die Füllpartikel sind.
Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen (11), wobei - vor dem Aufbringen des ersten Matrixmaterials (2) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche strahlungsemittierende Halbleiterchips (12) bereitgestellt werden, auf die das erste Matrixmaterial (2) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - nach dem Bereitstellen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips (12) ein reflektierendes Umhüllungsmaterial (13) zwischen den strahlungsemittierenden Halbleiterchips (12) aufgebracht wird.
Optisches Element (1) mit - einem Basiskörper (19) mit einem ersten Bereich (20) und einem über dem ersten Bereich (20) angeordneten zweiten Bereich (21), und - ersten Konversionspartikeln (3), wobei - der erste Bereich des Basiskörpers (20) erste Konversionspartikel (3) umfasst und der zweite Bereich des Basiskörpers (21) frei von ersten Konversionspartikeln (3) ist, und - der zweite Bereich als optische Linse (10) zur Strahlformung von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist.
Optisches Element (1) gemäß dem Anspruch 14, bei dem - der erste Bereich des Basiskörpers (20) einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich umfasst, - der erste Teilbereich des Basiskörpers die ersten Konversionspartikel (3) umfasst, und - der zweite Teilbereich des Basiskörpers zweite Konversionspartikel (15) umfasst.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil (11) mit - einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (12), und - einem optischen Element (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - das optische Element (1) auf einer Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (12) angeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil (11) gemäß Anspruch 16, bei dem - der strahlungsemittierende Halbleiterchip (12) von einem reflektierenden Umhüllungsmaterial (13) umgeben ist, und - das optische Element (1) und das reflektierende Umhüllungsmaterial (13) eine Seitenfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils (11) formen.