DE102011111917A1 - Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed - Google Patents
Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011111917A1 DE102011111917A1 DE201110111917 DE102011111917A DE102011111917A1 DE 102011111917 A1 DE102011111917 A1 DE 102011111917A1 DE 201110111917 DE201110111917 DE 201110111917 DE 102011111917 A DE102011111917 A DE 102011111917A DE 102011111917 A1 DE102011111917 A1 DE 102011111917A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- wavelength range
- optical element
- semiconductor chip
- equal
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 179
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 polydiphenylsiloxane Polymers 0.000 claims description 16
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 7
- 238000004382 potting Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N chloro(trihydroxy)silane Chemical class O[Si](O)(O)Cl GTDCAOYDHVNFCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- H01L33/58—Optical field-shaping 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
-
- 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
- H01L33/52—Encapsulations
- H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
Es werden ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement und ein verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements angegeben.A light-emitting semiconductor component and a method for producing a light-emitting semiconductor component are specified.
Leuchtdioden (LEDs) weisen oft ein Gehäuse oder einen Träger auf, auf dem ein Lumineszenzdiodenchip angeordnet ist, der mit einem Verguss oder mit einem optischen Element wie beispielsweise einer Linse bedeckt und umhüllt ist. Als Verguss- oder Linsenmaterial wird typischerweise Silikon auf Basis von Polymethylsiloxan eingesetzt, da dieses sowohl kostengünstig als auch strahlungsstabil ist. Aufgrund des Brechungsindexunterschieds zwischen dem Lumineszenzdiodenchip mit einem typischen Brechungsindex von mehr als 2,4 im Falle von nitridischen Halbleitermaterialien und sogar mehr als 3 im Falle von phosphidischen oder arsenidischen Halbleitermaterialien und dem Silikonmaterial mit einem typischen Brechungsindex von etwa 1,41 kann ein Teil der im Lumineszenzdiodenchip erzeugten Strahlung aufgrund von Totalreflexion nicht aus diesem ausgekoppelt werden.Light-emitting diodes (LEDs) often have a housing or a support, on which a luminescence diode chip is arranged, which is covered and encased with a potting or with an optical element, such as a lens. Silicone or polymethylsiloxane-based silicone is typically used as the potting or lens material since it is both cost-effective and radiation-stable. Due to the refractive index difference between the luminescent diode chip with a typical refractive index of more than 2.4 in the case of nitridic semiconductor materials and even more than 3 in the case of phosphidic or arsenide semiconductor materials and the silicone material having a typical refractive index of about 1.41, a part of the Luminescence diode chip generated radiation due to total reflection can not be decoupled from this.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem Licht emittierenden Halbleiterchip anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Licht emittierenden Halbleiterbauelements anzugeben.At least one object of certain embodiments is to specify a light-emitting semiconductor component with a light-emitting semiconductor chip. At least one further object of certain embodiments is to provide a method for producing such a light-emitting semiconductor component.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß der nachfolgenden Beschreibung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These objects are achieved by an article and a method as described below. Advantageous embodiments and further developments of the subject matter and of the method are characterized in the dependent claims and furthermore emerge from the following description and the drawings.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement einen Licht emittierenden Halbleiterchip auf, der im Betrieb Licht abstrahlt. Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen, die auf einem Halbleitermaterial basiert, das zumindest teilweise eine Elektrolumineszenz aufweist. Als Halbleitermaterialien können beispielsweise Verbindungen aus Elementen verwendet werden, die aus Indium, Gallium, Aluminium, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Sauerstoff, Silizium, Kohlenstoff oder Kombinationen daraus sein können. Beispielsweise kann der Licht emittierende Halbleiterchip auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basieren. Derartige Materialien sind insbesondere geeignet, um Licht in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich abzustrahlen. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Licht emittierende Halbleiterchip auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert. Dabei kann der Halbleiterchip insbesondere beispielsweise gelbes bis rotes Licht abstrahlen. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Licht emittierende Halbleiterchip beispielsweise auf einem Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert, das besonders geeignet sein kann, um Licht in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich abzustrahlen. Insbesondere kann der hier beschriebene Licht emittierende Halbleiterchip sichtbares Licht abstrahlen, das in einem Wellenlängenbereich von etwa ≥ 400 nm und ≤ 800 nm liegt.According to one embodiment, a light-emitting semiconductor component has a light-emitting semiconductor chip which emits light during operation. In particular, the light-emitting semiconductor chip can have a semiconductor layer sequence that is based on a semiconductor material that at least partially has an electroluminescence. As semiconductor materials, for example, compounds of elements may be used, which may be indium, gallium, aluminum, nitrogen, phosphorus, arsenic, oxygen, silicon, carbon or combinations thereof. For example, the light-emitting semiconductor chip may be based on a nitride compound semiconductor material. Such materials are particularly suitable for emitting light in an ultraviolet to green wavelength range. Furthermore, it is also possible for the light-emitting semiconductor chip to be based on a phosphide compound semiconductor material. In this case, the semiconductor chip can in particular radiate, for example, yellow to red light. Furthermore, it is also possible for the light-emitting semiconductor chip to be based, for example, on an arsenide compound semiconductor material, which may be particularly suitable for emitting light in a red to infrared wavelength range. In particular, the light-emitting semiconductor chip described here can emit visible light which lies in a wavelength range of approximately ≥ 400 nm and ≦ 800 nm.
Das in der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips erzeugte Licht kann aber insbesondere einfarbig, also monochromatisch oder quasi-monochromatisch, sein. Besonders bevorzugt strahlt der Licht emittierende Halbleiterchip somit im Betrieb einfarbiges sichtbares Licht in einem ersten Wellenlängenbereich ab. Als monochromatisches oder quasi-monochromatisches Licht wird insbesondere Licht bezeichnet, das von einem Betrachter als einfarbig wahrgenommen werden kann. Beispielsweise weist einfarbiges Licht eine spektrale Verteilung auf, die eine Halbwertsbreite von kleiner oder gleich 20 nm aufweist. ”In einem Wellenlängenbereich” bedeutet hier und im Folgenden insbesondere, dass das so bezeichnete Licht eine mittlere Wellenlänge aufweist, die im angegebenen Wellenlängenbereich liegt.However, the light generated in the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip may in particular be monochrome, ie monochromatic or quasi-monochromatic. Particularly preferably, the light-emitting semiconductor chip thus emits monochromatic visible light in a first wavelength range during operation. As a monochromatic or quasi-monochromatic light in particular light is referred to, which can be perceived by a viewer as a single color. For example, monochromatic light has a spectral distribution having a half-width of less than or equal to 20 nm. "In a wavelength range" here and hereinafter means in particular that the light thus designated has an average wavelength which lies in the specified wavelength range.
Zur Abstrahlung des Lichts weist der Licht emittierende Halbleiterchip eine Lichtauskoppelfläche auf, die durch eine Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge gegeben sein kann. Es ist auch möglich, dass der Licht emittierende Halbleiterchip eine Passivierungsschicht auf der Halbleiterschichtenfolge aufweist, die die Lichtauskoppelfläche bildet.For emitting the light, the light-emitting semiconductor chip has a light-outcoupling surface, which may be provided by a surface of the semiconductor layer sequence. It is also possible for the light-emitting semiconductor chip to have a passivation layer on the semiconductor layer sequence that forms the light-outcoupling surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Halbleiterbauelement ein optisches Element auf der Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass das optische Element direkt auf der Lichtauskoppelfläche, also in direktem Kontakt mit dieser, angeordnet ist. Alternativ dazu kann das optische Element beispielsweise auch mittels einer geeigneten, transparenten Verbindungsschicht wie etwa einer Klebstoffschicht auf der Lichtauskoppelfläche angeordnet sein. Die Anordnung mittels einer Verbindungsschicht wird hier und im Folgenden ebenfalls als Anordnung direkt auf der Lichtauskoppelfläche bezeichnet.According to a further embodiment, the light-emitting semiconductor component has an optical element on the light-outcoupling surface of the semiconductor chip. This may mean, in particular, that the optical element is arranged directly on the light outcoupling surface, ie in direct contact therewith. Alternatively, the optical element can also be arranged, for example, by means of a suitable, transparent connection layer, such as an adhesive layer, on the light outcoupling surface. The arrangement by means of a connecting layer is here and hereinafter also referred to as an arrangement directly on the light output surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element als Beschichtung oder als Plättchen auf der Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips ausgebildet. Das kann bedeuten, dass die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips mit dem Material des optischen Elements beschichtet wird, sodass das optische Element erst durch die Beschichtung bzw. das Aufbringen auf dem Halbleiterchip ausgeformt wird. Alternativ dazu kann das optische Element bereits vor dem Aufbringen auf den Halbleiterchip als Plättchen ausgebildet sein, das dann auf die Lichtauskoppelfläche aufgebracht wird. Das Plättchen kann dabei die Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips bedecken. Es ist auch möglich, dass das optische Element zusätzlich zur Lichtauskoppelfläche weitere Oberflächen des Halbleiterchips, beispielsweise Seitenflächen, zumindest teilweise oder ganz bedeckt. Auch in diesem Fall wird ein bereits vorgefertigtes optisches Element hier und im Folgenden als Plättchen bezeichnet.According to a further embodiment, the optical element is formed as a coating or as a platelet on the light output surface of the semiconductor chip. This may mean that the radiation exit surface of the semiconductor chip is coated with the material of the optical element, so that the optical element is first formed by the coating or the application on the semiconductor chip. Alternatively, the optical element may be formed as a platelet prior to application to the semiconductor chip, which is then applied to the light outcoupling surface. The plate can cover the light output surface of the semiconductor chip. It is also possible that the optical element in addition to the light output surface further surfaces of the semiconductor chip, such as side surfaces, at least partially or completely covered. Also in this case, an already prefabricated optical element is referred to here and below as platelets.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element zumindest eine Hauptfläche auf, die dem Halbleiterchip zugewandt ist und die eben ist. „Eben” kann hier und im Folgenden auch bedeuten, dass die dem Halbleiterchip zugewandte Hauptfläche von einer ebenen Ausgestaltung beispielsweise im Rahmen von Fertigungsschwankungen abweichen kann. Dabei ist die dem Halbleiterchip zugewandt Hauptfläche aber hinreichend eben, um auf dem Halbleiterchip angeordnet zu werden. Das optische Element kann eine weitere, dem Halbleiterchip abgewandte Hauptfläche aufweisen, die ebenfalls eben sein kann.According to a further embodiment, the optical element has at least one main surface, which faces the semiconductor chip and which is planar. "Even" here and below can also mean that the main surface facing the semiconductor chip can deviate from a plane configuration, for example in the context of production fluctuations. In this case, however, the main surface facing the semiconductor chip is sufficiently flat to be arranged on the semiconductor chip. The optical element may have a further, the semiconductor chip remote from the main surface, which may also be flat.
Alternativ dazu kann die dem Halbleiterchip abgewandte Hauptfläche gekrümmt und im Allgemeinen eine Fläche zweiter Ordnung sein. Ein optisches Element mit einer gekrümmten vom Halbleiterchip abgewandten Hauptfläche wird hier und im Folgenden auch als plättchenförmig bezeichnet.Alternatively, the major surface facing away from the semiconductor chip may be curved and generally a second-order surface. An optical element with a curved main surface facing away from the semiconductor chip is referred to here and below as platelet-shaped.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element ein Matrixmaterial auf, das im ersten Wellenlängenbereich transparent ist. Dadurch kann das im Betrieb des Halbleiterchips über die Lichtauskoppelfläche abgestrahlte einfarbige sichtbare Licht im ersten Wellenlängenbereich durch das optische Element und insbesondere durch das Matrixmaterial hindurch abgestrahlt werden.According to a further embodiment, the optical element has a matrix material that is transparent in the first wavelength range. As a result, the monochromatic visible light emitted in the first wavelength range by the optical element and in particular by the matrix material can be emitted during operation of the semiconductor chip via the light outcoupling surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Matrixmaterial des optischen Elements ein Silikon auf, das einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,45 aufweist. Ein solches Silikon kann im Folgenden auch als „hochbrechendes Silikon” bezeichnet werden.According to a further embodiment, the matrix material of the optical element comprises a silicone which has a refractive index of greater than or equal to 1.45. Such a silicone may also be referred to below as "high refractive index silicone".
Der Brechungsindex eines Silikons richtet sich insbesondere nach den organischen Substituenten R1, R2 und R3 am Siliziumatom sowie nach dem Verzweigungsgrad des Silikons. Endständige Gruppen des Silikons lassen sich mit R1R2R3SiO1/2, lineare Gruppen mit R1R2Si)2/2 und verzweigende Gruppen mit R1SiO3/2 beschreiben. R1 und/oder R2 und/oder R3 können an jedem Siliziumatom unabhängig gewählt sein. R1, R2 und R3 sind dabei aus einer Variation von organischen Substituenten mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kohlenstoffatomen gewählt. Die organischen Substituenten können in einem Silikon in einem beliebigen Verhältnis zueinander stehen. In der Regel weist ein Substituent 1 bis 12, insbesondere 1 bis 8, Kohlenstoffatome auf. Beispielsweise sind R1, R2 und R3 aus Methyl, Ethyl, Cyclohexyl oder Phenyl, insbesondere Methyl und Phenyl gewählt.The refractive index of silicon depends in particular on the organic substituents R 1, R 2 and R 3 on the silicon atom, and by the degree of branching of the silicone. Terminal groups of the silicone can be described with R 1 R 2 R 3 SiO 1/2 , linear groups with R 1 R 2 Si) 2/2 and branching groups with R 1 SiO 3/2 . R 1 and / or R 2 and / or R 3 may be independently selected on each silicon atom. R 1 , R 2 and R 3 are selected from a variety of organic substituents having a different number of carbon atoms. The organic substituents may be in any proportion to one another in a silicone. As a rule, a substituent has 1 to 12, in particular 1 to 8, carbon atoms. For example, R 1 , R 2 and R 3 are selected from methyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl, especially methyl and phenyl.
Organische Substituenten mit vielen Kohlenstoffatomen erhöhen in der Regel den Brechungsindex, während kleinere Substituenten zu einem niedrigeren Brechungsindex führen. Beispielsweise kann ein Silikon, das reich an Methylgruppen ist, einen niedrigen Brechungsindex, beispielsweise von 1,40 bis 1,44 aufweisen. Ein Silikon das zum Beispiel reich an Phenylgruppen oder Cyclohexylgruppen ist, kann hingegen einen höheren Brechungsindex von größer oder gleich 1,45 aufweisen.Organic substituents with many carbon atoms usually increase the refractive index, while smaller substituents lead to a lower refractive index. For example, a silicone that is rich in methyl groups may have a low refractive index, for example, from 1.40 to 1.44. On the other hand, a silicone rich in phenyl groups or cyclohexyl groups, for example, may have a higher refractive index of greater than or equal to 1.45.
Ebenso können bei anderen Matrixmaterialien als Silikone die Brechungsindizes über die Wahl der Substituenten und/oder durch Hybridmaterialien, zum Beispiel Silikonepoxy, eingestellt werden.Likewise, in the case of matrix materials other than silicones, the refractive indices can be adjusted via the choice of substituents and / or by hybrid materials, for example silicone epoxy.
Insbesondere weist das Matrixmaterial ein Silikon mit Phenylgruppen auf. Besonders bevorzugt kann es sein, wenn das Matrixmaterial Polydiphenylsiloxan aufweist oder daraus ist. Ein derartiges Matrixmaterial kann insbesondere einen Brechungsindex von 1,54 aufweisen.In particular, the matrix material has a silicone with phenyl groups. It may be particularly preferred if the matrix material comprises or is polydiphenylsiloxane. Such a matrix material may in particular have a refractive index of 1.54.
Der Brechungsindex wird insbesondere bei einer Temperatur von 25°C in einem Wellenlängenbereich von größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 800 nm bestimmt. Der relevante Betriebsbereich des Licht emittierenden Halbleiterbauelements kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von größer oder gleich –50°C und +170°C liegen.The refractive index is determined in particular at a temperature of 25 ° C. in a wavelength range of greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 800 nm. The relevant operating range of the light-emitting semiconductor component may be, for example, in a temperature range of greater than or equal to -50 ° C and + 170 ° C.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element einen Füllstoff auf, der im Matrixmaterial eingebettet ist. Insbesondere kann der Füllstoff in Form von Partikeln vorliegen, die gleichmäßig im Matrixmaterial verteilt sind.According to a further embodiment, the optical element has a filler which is embedded in the matrix material. In particular, the filler may be in the form of particles uniformly distributed in the matrix material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Füllstoff im ersten Wellenlängenbereich transparent und in einem zweiten, vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich absorbierend und/oder reflektierend und/oder streuend. Dadurch, dass der Füllstoff im ersten Wellenlängenbereich transparent ist, kann das vom Licht emittierenden Halbleiterchip über die Lichtauskoppelfläche abgestrahlte Licht im ersten Wellenlängenbereich vorzugsweise im Wesentlichen ohne Schwächung durch das optische Element hindurchgestrahlt werden. Dadurch, dass auf der Lichtauskoppelfläche das optische Element mit dem Matrixmaterial mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,45 aufgebracht ist, kann im Vergleich zu Standard-Silikonmaterialien, die auf Polymethylsiloxan basieren, die Totalreflexion an der Grenzschicht zwischen Lichtauskoppelfläche und dem optischen Element verringert werden. Dadurch kann die Auskoppeleffizienz des im Licht emittierenden Halbleiterchip erzeugten Lichts erhöht werden.In accordance with a further embodiment, the filler is transparent in the first wavelength range and absorbing and / or reflecting and / or scattering in a second wavelength range that is different from the first wavelength range. Because the filler is transparent in the first wavelength range, the light emitted by the light-emitting semiconductor chip via the light output surface can preferably be transmitted through the optical element in the first wavelength range substantially without weakening become. Because the optical element with the matrix material having a refractive index of greater than or equal to 1.45 is applied to the light outcoupling surface, the total reflection at the boundary layer between the light outcoupling surface and the optical element can be reduced compared to standard silicone materials based on polymethylsiloxane become. As a result, the coupling-out efficiency of the light generated in the light-emitting semiconductor chip can be increased.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements der Halbleiterchip bereitgestellt. Das kann auch bedeuten, dass der Halbleiterchip beispielsweise auf einem Träger aufgebracht wird. Der Träger kann beispielsweise gebildet werden durch ein Kunststoffgehäuse, einen Leiterrahmen, eine Leiterplatte, einen Keramikträger oder Kombinationen daraus.According to a further embodiment, the semiconductor chip is provided in a method for producing the light-emitting semiconductor component. This can also mean that the semiconductor chip is applied to a carrier, for example. The carrier may for example be formed by a plastic housing, a lead frame, a printed circuit board, a ceramic carrier or combinations thereof.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das optische Element auf der Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips aufgebracht.In a further method step, the optical element is applied to the light output surface of the semiconductor chip.
Um das optische Element möglichst genau auf der Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips positionieren zu können, kann es erforderlich sein, die Position des optischen Elements während des Positionierungsprozesses zu kontrollieren. Für ein optisches Element, das nur aus einem Silikonmaterial besteht, kann diese Positionierungskontrolle aufgrund des fehlenden Kontrasts des transparenten optischen Elements nur schwer oder gar nicht möglich sein, da mit optischen Mitteln ein solches transparentes optisches Element durch Maschinen nicht hinreichend gut erkannt werden kann. Dadurch, dass der Füllstoff im zweiten Wellenlängenbereich absorbierend und/oder reflektierend und/oder streuend ist und damit das optische Element für Licht im zweiten Wellenlängenbereich nicht transparent ist, kann durch die Einstrahlung von Licht im zweiten Wellenlängenbereich das optische Element visuell erkannt werden.In order to position the optical element as accurately as possible on the light output surface of the semiconductor chip, it may be necessary to control the position of the optical element during the positioning process. For an optical element consisting only of a silicone material, this positioning control can be difficult or impossible due to the lack of contrast of the transparent optical element, since such a transparent optical element can not be sufficiently recognized by machines with optical means. Because the filler in the second wavelength range is absorbing and / or reflecting and / or scattering and thus the optical element is not transparent to light in the second wavelength range, the optical element can be visually recognized by the irradiation of light in the second wavelength range.
Obwohl das optische Element somit für das vom Halbleiterchip erzeugte Licht im ersten Wellenlängenbereich transparent ist, ist es für eine Positionierungsmaschine sichtbar, wenn diese eben das Licht im zweiten Wellenlängenbereich auf das optische Element einstrahlt. Alternativ oder zusätzlich zur Einstrahlung des Lichts im zweiten Wellenlängenbereich während des Aufbringens des optischen Elements kann das Licht im zweiten Wellenlängenbereich auch nach dem Aufbringen des optischen Elements auf das optische Element eingestrahlt werden, beispielsweise um dessen Position nach dem Aufbringen nachträglich zu überprüfen.Although the optical element is thus transparent to the light generated by the semiconductor chip in the first wavelength range, it is visible to a positioning machine when it is just irradiating the light in the second wavelength range onto the optical element. As an alternative or in addition to the irradiation of the light in the second wavelength range during the application of the optical element, the light in the second wavelength range can also be irradiated after the application of the optical element to the optical element, for example to subsequently check its position after application.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein weiteres optisches Element auf dem Halbleiterchip und dem optischen Element aufgebracht. Das weitere optische Element, das beispielsweise als Verguss oder als Linse ausgebildet sein kann, weist insbesondere ein Silikon mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1,44 auf, das im Folgenden auch als „niedrigbrechendes Silikon” bezeichnet werden kann. Das kann insbesondere bedeuten, dass das weitere optische Element ein Methyl-basiertes Silikon wie beispielsweise Polymethylsiloxan aufweist, das im Vergleich zu einem Silikon mit Phenylgruppen eine höhere mechanische Stabilität aufweisen kann.According to a further embodiment, a further optical element is applied to the semiconductor chip and the optical element in a further method step. The further optical element, which may be formed, for example, as a potting or as a lens, has, in particular, a silicone with a refractive index of less than or equal to 1.44, which may also be referred to below as "low-refractive silicon". This may in particular mean that the further optical element comprises a methyl-based silicone such as polymethylsiloxane, which may have a higher mechanical stability compared to a silicone with phenyl groups.
Weiterhin ist Polymethylsiloxan billiger als beispielsweise Polyphenylsiloxan, sodass die Materialkosten im Vergleich zu bekannten Leuchtdioden nur unwesentlich oder sogar gar nicht erhöht sind, da beim hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement das optische Element mit dem Matrixmaterial mit dem Silikon mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,45 lediglich auf der Lichtauskoppelfläche des Halbleiterchips in Form einer Beschichtung oder eines Plättchens aufgebracht wird und somit nur ein geringes Volumen aufweist. Im Vergleich zu einer kompletten Linse oder einem kompletten Verguss aus einem hochbrechenden Silikon können somit deutlich Kosten gespart werden und die Stabilität kann erhöht werden.Furthermore, polymethylsiloxane is cheaper than, for example, polyphenylsiloxane, so that the material costs compared to known light-emitting diodes are only insignificantly or even not increased, since in the light-emitting semiconductor component described here, the optical element with the matrix material with the silicone having a refractive index of greater than or equal to 1, 45 is applied only on the light output surface of the semiconductor chip in the form of a coating or a platelet and thus has only a small volume. Compared to a complete lens or a complete encapsulation made of a high-refractive silicone can thus be significantly saved costs and stability can be increased.
Somit ist es beim hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement möglich, ein für das vom Halbleiterchip abgestrahlte Licht transparentes optisches Element mit hochbrechendem Silikon als Matrixmaterial zu verwenden, das die optischen Eigenschaften des Licht emittierenden Halbleiterbauelements kaum oder gar nicht beeinträchtigt und das dennoch aufgrund des Füllstoffs optisch sichtbar gemacht werden kann für Positionierungswerkzeuge.Thus, in the light emitting semiconductor device described herein, it is possible to use a light transparent to the light emitted from the semiconductor chip optical element with high refractive index silicon as the matrix material, which hardly or not at all affects the optical properties of the light emitting semiconductor device and yet optically visible due to the filler Can be made for positioning tools.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element nicht als Linse ausgebildet. Das kann insbesondere bedeuten, dass das optische Element im Wesentlichen eben über der Lichtauskoppelfläche ausgebildet ist und keine strahlungsformende Form, etwa eine konvex oder eine konkave Form, aufweist. Im Vergleich zu Leuchtdioden, in denen beispielsweise eine Linse direkt auf dem Halbleiterchip abgeschieden und darüber eine Hauptlinse oder ein Verguss aus einem niedrig brechenden Silikon aufgebracht wird, ändert sich die Abstrahlcharakteristik durch das optische Element nur unwesentlich oder sogar gar nicht. Somit ist es möglich, das hier beschriebene optische Element insbesondere für Halbleiterchips zu verwenden, die im Betrieb einfarbiges, sichtbares, also monochromatisches oder quasi-monochromatisches sichtbares Licht abstrahlen, bei denen es nicht erwünscht ist, dass durch nachfolgende optische Elemente das Emissionsspektrum des Halbleiterchips geändert wird.According to a further embodiment, the optical element is not formed as a lens. This may mean, in particular, that the optical element is formed essentially flat above the light outcoupling surface and has no radiation-shaping form, for example a convex or a concave shape. Compared to light-emitting diodes in which, for example, a lens is deposited directly on the semiconductor chip and a main lens or an encapsulation made of a low-refractive silicone is applied over it, the emission characteristic by the optical element changes only insignificantly or even not at all. Thus, it is possible to use the optical element described here in particular for semiconductor chips which emit monochrome, visible, ie monochromatic or quasi-monochromatic visible light in operation, in which it is not desirable that the emission spectrum of the semiconductor chip be changed by subsequent optical elements becomes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der zweite Wellenlängenbereich in einem Bereich von größer oder gleich 300 nm und kleiner oder gleich 400 nm. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Füllstoff des optischen Elements in einem ultravioletten Wellenlängenbereich absorbierend und/oder reflektierend und/oder streuend ist. Beispielsweise kann der Füllstoff einen organischen Farbstoff mit einer Absorption in einem Wellenlängenbereich kleiner oder gleich 400 nm aufweisen. According to a further embodiment, the second wavelength range is in a range of greater than or equal to 300 nm and less than or equal to 400 nm. This may in particular mean that the filler of the optical element in an ultraviolet wavelength range is absorbing and / or reflective and / or scattering. For example, the filler may have an organic dye having an absorption in a wavelength range less than or equal to 400 nm.
Weiterhin ist es auch möglich, dass der zweite Wellenlängenbereich in einem Bereich von größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 800 nm liegt. Mit anderen Worten kann der Füllstoff im optischen Element in einem sichtbaren Wellenlängenbereich absorbierend und/oder reflektierend und/oder streuend sein. Es ist auch möglich, dass der Füllstoff in einem zweiten Wellenlängenbereich absorbierend und/oder reflektierend und/oder streuend ist, der in einem Bereich von größer oder gleich 800 nm und kleiner oder gleich 10 μm, also in einem infraroten Spektralbereich, liegt. Beispielsweise kann der Füllstoff reflektierende Pigmente mit Cadmiumstannat (Cd2SnO4) aufweisen.Furthermore, it is also possible for the second wavelength range to be in a range of greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 800 nm. In other words, the filler in the optical element may be absorbing and / or reflective and / or scattering in a visible wavelength range. It is also possible for the filler to be absorbent and / or reflective and / or scattering in a second wavelength range which lies in a range of greater than or equal to 800 nm and less than or equal to 10 μm, that is to say in an infrared spectral range. For example, the filler may reflecting pigments with cadmium stannate (Cd 2 SnO 4).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Füllstoff im zweiten Wellenlängenbereich zumindest absorbierend. Weiterhin kann es möglich sein, dass der Füllstoff Licht im zweiten Wellenlängenbereich absorbiert und Licht in einem dritten, vom zweiten Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich abstrahlt. Mit anderen Worten kann der Füllstoff in diesem Fall Licht im zweiten Wellenlängenbereich in Licht im dritten Wellenlängenbereich konvertieren. Dadurch kann das optische Element bei Bestrahlung mit Licht im zweiten Wellenlängenbereich durch dessen Abstrahlung des Lichts im dritten Wellenlängenbereich direkt wahrnehmbar sein bzw. durch ein entsprechendes optisches Erkennungssystem.According to a further embodiment, the filler is at least absorbing in the second wavelength range. Furthermore, it may be possible for the filler to absorb light in the second wavelength range and to emit light in a third wavelength range that differs from the second wavelength range. In other words, in this case, the filler can convert light in the second wavelength range into light in the third wavelength range. As a result, when irradiated with light in the second wavelength range, the optical element can be directly perceived by its emission of the light in the third wavelength range or by a corresponding optical recognition system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der dritte Wellenlängenbereich in einem Bereich von sichtbarem Licht, also in einem Bereich von 400 nm bis 800 nm. Dadurch kann das optische Element bei Bestrahlung mit Licht im zweiten Wellenlängenbereich durch konventionelle Erkennungssysteme, die im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeiten, erkannt werden. Da das optische Element und insbesondere der Füllstoff im ersten Wellenlängenbereich transparent ist, wirkt das optische Element jedoch nicht als Wellenlängenkonversionselement für den Licht emittierenden Halbleiterchip, so dass das vom Licht emittierenden Halbleiterbauelement abgestrahlte Licht das Licht ist, das vom Halbleiterchip erzeugt wird.According to a further embodiment, the third wavelength range is within a range of visible light, that is to say in a range of 400 nm to 800 nm. As a result, the optical element can be recognized by conventional detection systems which operate in the visible wavelength range when irradiated with light in the second wavelength range , However, since the optical element and especially the filler is transparent in the first wavelength region, the optical element does not function as a wavelength conversion element for the light-emitting semiconductor chip, so that the light emitted from the semiconductor light-emitting device is the light generated by the semiconductor chip.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappen der dritte Wellenlängenbereich und der erste Wellenlängenbereich zumindest teilweise. Das kann bedeuten, dass das optische Element bei Bestrahlung mit Licht im zweiten Wellenlängenbereich zumindest teilweise Licht mit der gleichen Farbe abstrahlt wie der Licht emittierende Halbleiterchip während des Betriebs. Das kann insbesondere für den Fall vorteilhaft sein, dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement zumindest einen weiteren Halbleiterchip aufweist, der im Betrieb Licht im zweiten Wellenlängenbereich abstrahlt. Streulicht, das vom weiteren Halbleiterchip nicht direkt abgestrahlt wird, sondern auf das optische Element trifft, kann somit vom optischen Element in Licht umgewandelt werden, das wenigstens teilweise und bevorzugt mit dem Licht übereinstimmt, das vom Halbleiterchip abgestrahlt wird. Dadurch kann die Gesamteffizienz des Lichts, das von einem derartigen Licht emittierenden Halbleiterbauelement mit dem zumindest einem weiteren Halbleiterchip abgestrahlt wird, erhöht werden. Insbesondere kann der weitere Halbleiterchip neben dem optischen Element bzw. neben dem Halbleiterchip mit dem optischen Element auf einem Träger angeordnet sein. Ein derartiges Licht emittierendes Halbleiterbauelement kann somit mischfarbiges Licht abstrahlen.According to a further embodiment, the third wavelength range and the first wavelength range overlap at least partially. This may mean that the optical element, when irradiated with light in the second wavelength range, at least partially emits light of the same color as the light-emitting semiconductor chip during operation. This can be advantageous in particular for the case that the light-emitting semiconductor component has at least one further semiconductor chip which emits light in the second wavelength range during operation. Stray light which is not directly emitted by the further semiconductor chip, but strikes the optical element, can thus be converted by the optical element into light which at least partially and preferably coincides with the light which is emitted by the semiconductor chip. Thereby, the overall efficiency of the light radiated from such a light-emitting semiconductor device with the at least one further semiconductor chip can be increased. In particular, the further semiconductor chip can be arranged next to the optical element or next to the semiconductor chip with the optical element on a carrier. Such a light-emitting semiconductor component can thus emit mixed-colored light.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der erste Wellenlängenbereich in einem Bereich von größer oder gleich 500 nm und kleiner oder gleich 700 nm. Mit anderen Worten strahlt der Licht emittierende Halbleiterchip im Betrieb somit grünes bis rotes Licht ab. Der zweite Wellenlängenbereich kann in einem Bereich von größer oder gleich 430 nm und kleiner oder gleich 480 nm liegen, also in einem blauen Wellenlängenbereich. Somit kann das optische Element im roten bis grünen Wellenlängenbereich transparent sein, während es mittels blauen Lichts sichtbar gemacht werden kann. Der dritte Wellenlängenbereich liegt in diesem Fall dann bevorzugt in einem Bereich von größer oder gleich 520 nm und kleiner oder gleich 700 nm, sodass das optische Element bevorzugt bei Einstrahlung des blauen Lichts durch Abstrahlung von grünem bis rotem Licht sichtbar erscheint. Der Füllstoff kann dabei beispielsweise YAG aufweisen.According to a further embodiment, the first wavelength range is in a range of greater than or equal to 500 nm and less than or equal to 700 nm. In other words, the light-emitting semiconductor chip thus emits green to red light during operation. The second wavelength range may be in a range of greater than or equal to 430 nm and less than or equal to 480 nm, ie in a blue wavelength range. Thus, the optical element in the red to green wavelength range can be transparent while being made visible by blue light. The third wavelength range in this case is then preferably in a range of greater than or equal to 520 nm and less than or equal to 700 nm, so that the optical element preferably appears visible upon irradiation of the blue light by emission of green to red light. The filler may have, for example, YAG.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Füllstoff zusätzlich oder alternativ auch Lanthan-dotiertes Yttriumoxid, Dy2O7, Al23O27N5, Nitrid mit Aluminium und einem Element der seltenden Erden oder Mischungen oder Kombinationen daraus aufweisen.According to a further embodiment, the filler may additionally or alternatively also comprise lanthanum-doped yttrium oxide, Dy 2 O 7 , Al 23 O 27 N 5 , nitride with aluminum and an element of the rare earths or mixtures or combinations thereof.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, in der das optische Element bei Bestrahlung mit dem Licht im zweiten Wellenlängenbereich Licht in einem dritten Wellenlängenbereich, bevorzugt in einem sichtbaren dritten Wellenlängenbereich, abstrahlt, kann der Füllstoff beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogalate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Sialone.According to a further embodiment, in which the optical element emits light in a third wavelength range, preferably in a visible third wavelength range, when irradiated with the light in the second wavelength range, the filler may comprise, for example, one of the following materials: with metals of the rare Earth doped garnets, rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogalates, rare earth doped aluminates, rare earth doped orthosilicates, rare earth doped chlorosilicates, rare earth doped metals Alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped oxynitrides and rare earth doped aluminum oxynitrides, rare earth doped silicon nitrides, rare earth doped sialons.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil des Füllstoffs derart gering im optischen Element, dass eine Detektion noch möglich ist und gleichzeitig die Streuwirkung, die durch den Füllstoff hervorgerufen wird, möglichst gering ist. Beispielsweise kann der Füllstoff einen relativen Anteil von kleiner oder gleich 30% und besonders bevorzugt in einem Bereich von größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 12% aufweisen.According to a further embodiment, the proportion of the filler is so small in the optical element that a detection is still possible and at the same time the scattering effect, which is caused by the filler, is as low as possible. For example, the filler may have a relative proportion of less than or equal to 30%, and more preferably in a range of greater than or equal to 5% and less than or equal to 12%.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantages, advantageous embodiments and developments emerge from the embodiments described below in conjunction with the figures.
Es zeigen:Show it:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
In
Die Halbleiterschichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai1-x-yN mit 0 ≤ x 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.The semiconductor layer sequence can be embodied as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, ie as an epitaxially grown semiconductor layer sequence. In this case, the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN. InGaAlN-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences include, in particular, those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence generally has a layer sequence of different individual layers which contains at least one single layer comprising a material made of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Gai 1. xy N with 0 ≤ x 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. For example, semiconductor layer sequences comprising at least one InGaAlN based active layer may preferentially emit electromagnetic radiation in an ultraviolet to green wavelength range.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip can also be based on InGaAlP, that is to say that the semiconductor layer sequence can have different individual layers, of which at least one individual layer is a material composed of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy P with 0 ≦ x 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. For example, semiconductor layer sequences or semiconductor chips having at least one active layer based on InGaAlP may emit electromagnetic radiation having one or more spectral components in a green to red wavelength range.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems. In particular, an active layer comprising an AlGaAs-based material may be capable of emitting electromagnetic radiation having one or more spectral components in a red to infrared wavelength range.
Der Licht emittierende Halbleiterchip kann als aktiven Bereich beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) aufweisen. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (”confinement”) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Der Halbleiterchip kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer der Lichtauskoppelfläche abgewandten Seite des Halbleiterchips eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen den aktiven Bereich oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.The light-emitting semiconductor chip can have as an active region, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure). In the context of the application, the term quantum well structure encompasses in particular any structure in which charge carriers can undergo quantization of their energy states by confinement. In particular, the term quantum well structure does not include any Statement about the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures. The semiconductor chip may comprise, in addition to the active region, further functional layers and functional regions, such as p- or n-doped charge carrier transport layers, undoped or p- or n-doped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers, planarization layers, buffer layers, protective layers and / or Electrodes and combinations thereof. Furthermore, one or more mirror layers can be applied, for example, on one side of the semiconductor chip facing away from the light coupling-out surface. The structures described here relating to the active region or the further functional layers and regions are known to the person skilled in the art, in particular with regard to structure, function and structure, and are therefore not explained in greater detail here.
Der Licht emittierende Halbleiterchip
Alternativ dazu kann der Halbleiterchip
Weiterhin kann der Halbleiterchip
Rein beispielhaft wird für das vorliegende Ausführungsbeispiel sowie auch für die Ausführungsbeispiele in den folgenden Figuren ein Licht emittierender Halbleiterchip
Auf der Strahlungsauskoppelfläche
Wie in
Das optische Element
Weiterhin weist das optische Element
In den
In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterchip
Alternativ dazu ist es auch möglich, dass der Füllstoff
In
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das weitere optische Element
Weiterhin weist niedrigbrechendes Silikon auf Basis von Polymethylsiloxan eine höhere Stabilität als hochbrechendes Silikon auf Basis von Polyphenylsiloxan auf. Dadurch kann die Chipauskoppeleffizienz gesteigert werden, während gleichzeitig eine hohe Stabilität und gleiche Abstrahlcharakteristiken wie für Leuchtdioden erreicht werden, die nur ein optisches Element aus einem niedrigbrechenden Silikon aufweisen. Da niedrigbrechendes Silikon auf Basis von Polymethylsiloxan kostengünstiger als hochbrechendes Silikon auf Basis von Polyphenylsiloxan ist, können die Herstellungs- und Materialkosten im Vergleich zu einer Leuchtdiode, die nur ein optisches Element basierend auf einem hoch brechenden Silikon aufweist, reduziert werden.Furthermore, polymethylsiloxane-based low-index silicone has a higher stability than polyphenylsiloxane-based high-index silicone. As a result, the chip outcoupling efficiency can be increased while at the same time achieving high stability and the same emission characteristics as for light-emitting diodes which have only one optical element made of a low-refractive silicon. Since polymethylsiloxane-based low-index silicone is less expensive than polyphenylsiloxane-based high-index silicone, the manufacturing and material costs can be reduced as compared with a LED having only a high-refractive-index silicone based optical element.
In
Das vom weiteren Halbleiterchip
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Wellenlängenbereich, in dem der Füllstoff
Im Betrieb des Licht emittierenden Halbleiterbauelements
Weiterhin kann über dem Halbleiterchip
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 by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201110111917 DE102011111917A1 (en) | 2011-08-30 | 2011-08-30 | Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201110111917 DE102011111917A1 (en) | 2011-08-30 | 2011-08-30 | Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102011111917A1 true DE102011111917A1 (en) | 2013-02-28 |
Family
ID=47665201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201110111917 Withdrawn DE102011111917A1 (en) | 2011-08-30 | 2011-08-30 | Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102011111917A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012211217A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | OPTOELECTRONIC COMPONENT DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT DEVICE |
| DE102013220790A1 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Production of an optoelectronic component |
| WO2016074970A1 (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component |
| DE102016114921A1 (en) * | 2016-08-11 | 2018-02-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | silicone composition |
| WO2023148221A1 (en) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | Ams-Osram International Gmbh | Semiconductor component and method for transferring a semiconductor component |
| DE102023104440A1 (en) | 2023-02-23 | 2024-08-29 | Ams-Osram International Gmbh | OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070284601A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-12-13 | Garo Khanarian | Light emitting device having improved light extraction efficiency and method of making same |
| US20100025711A1 (en) * | 2006-11-20 | 2010-02-04 | Barnes Amy S | Optical bonding composition for led light source |
-
2011
- 2011-08-30 DE DE201110111917 patent/DE102011111917A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070284601A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-12-13 | Garo Khanarian | Light emitting device having improved light extraction efficiency and method of making same |
| US20100025711A1 (en) * | 2006-11-20 | 2010-02-04 | Barnes Amy S | Optical bonding composition for led light source |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012211217A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | OPTOELECTRONIC COMPONENT DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT DEVICE |
| DE102013220790A1 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Production of an optoelectronic component |
| WO2016074970A1 (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component |
| US10403842B2 (en) | 2014-11-11 | 2019-09-03 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component |
| DE102016114921A1 (en) * | 2016-08-11 | 2018-02-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | silicone composition |
| US11111385B2 (en) | 2016-08-11 | 2021-09-07 | Osram Oled Gmbh | Silicone composition |
| WO2023148221A1 (en) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | Ams-Osram International Gmbh | Semiconductor component and method for transferring a semiconductor component |
| DE102023104440A1 (en) | 2023-02-23 | 2024-08-29 | Ams-Osram International Gmbh | OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102010053362B4 (en) | Method for producing a radiation-emitting semiconductor chip, radiation-emitting semiconductor chip and radiation-emitting component | |
| EP1906462B1 (en) | Optoelectronic component with a luminescence conversion layer | |
| DE102011114641B4 (en) | Optoelectronic semiconductor component and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
| EP2359668B1 (en) | Optoelectronic device | |
| DE102011111917A1 (en) | Semiconductor light-emitting device has semiconductor chip that emits monochromatic visible light in wavelength region with respect to light decoupling surface, in which transparent matrix material with silicone and filler are formed | |
| WO2012160107A2 (en) | Optical element, optoelectronic component, and method for producing same | |
| WO2015181072A1 (en) | Semiconductor component and illumination device | |
| EP2126989A1 (en) | Optoelectronic device with a housing body | |
| WO2009039801A1 (en) | Radiation-emitting component with conversion element | |
| DE102013100711A1 (en) | Method for producing a multiplicity of optoelectronic components and optoelectronic component | |
| DE102014222920A1 (en) | Light-emitting device and method for producing a light-emitting device | |
| WO2011151156A1 (en) | Wavelength conversion element, optoelectronic component comprising a wavelength conversion element and method for producing a wavelength conversion element | |
| DE102018109542A1 (en) | LIGHT EMITTING COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT-EMITTING 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 | |
| WO2014048905A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component | |
| DE112017007578T5 (en) | LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT-EMITTING DEVICE | |
| WO2020038722A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
| WO2018050921A1 (en) | Light-emitting device | |
| WO2021122321A1 (en) | Optoelectronic semi-conductor element and method for operating an optoelectronic semi-conductor element | |
| DE102012111065A1 (en) | Optoelectronic component e.g. LED, has phosphor element provided to convert the blue light into red light of specific wavelength range, and phosphor-free element placed in optical path of semiconductor portion | |
| DE102011012264A1 (en) | Optoelectronic semiconductor component for use as flash light source in e.g. camera, has wavelength conversion element converting parts of UV light into conversion light with spectral components in specific wavelength range | |
| DE102017120385B4 (en) | Light-emitting component and method for producing a light-emitting component | |
| DE102016100723B4 (en) | optoelectronic component | |
| WO2013041465A1 (en) | Wavelength conversion element and light-emitting semiconductor component comprising wavelength conversion element | |
| DE102012109083A1 (en) | Optoelectronic component comprises layer sequence with active layer, which emits electromagnetic primary radiation, conversion element and passivation layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |