BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem lichtemittierenden Bauelement gemäß Patentanspruch und ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauteils gemäß Patentanspruch .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 114 474.6, deren Offenbarungsge ^¬ halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Im Stand der Technik ist es bekannt, ein lichtemittierendes Bauelement in Form einer Leuchtdiode bereitzustellen, wobei auf dem Bauelement ein Konversionsmaterial zur teilweisen o- der vollständigen Konversion der Wellenlänge des Bauelementes aufgebracht wird, wobei das Konversionsmaterial zum Beispiel durch lumineszierende Partikel in einer Matrix oder als kera ^¬ mische Platte ausgebildet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Bauteil und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils bereitzustellen.

Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Ein Vorteil des beschriebenen Bauteils besteht darin, dass das Bauteil eine verbesserte mechanische Stabilität aufweist. Insbesondere wird das Ausbilden von Bruchlinien im Bauteil vermieden. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass über der Konversionsschicht eine transparente Platte vorgesehen ist. Die transparente Platte erhöht die Steifigkeit des Bau ^¬ teils. Zudem stabilisiert die transparente Platte die Konver ^¬ sionsschicht insbesondere gegen die Ausbildung von Spalten und/oder Brüchen in der Konversionsschicht. Das Ausbilden von Brüchen und Spalten verschlechtert die optischen Eigenschaf- ten, insbesondere können Streubereiche für die elektromagne ^¬ tische Strahlung des Bauelementes erzeugt werden. Dadurch kann die Abstrahlleistung des Bauteils reduziert werden. Zudem kann eine unerwünschte Verschiebung der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung auftreten, da Streuungen im Konversionsmaterial zu einem erhöhten Grad der Konversion führen können. Die Platte stellt eine feste Unterstützungs ^¬ struktur für die Konversionsschicht dar. Durch die erhöhte mechanische Stabilität der Konversionsschicht treten weniger Brüche oder Spalten auf. Zudem wird das Ausbilden von längeren Brüchen insbesondere quer über eine Längserstreckung der Konversionsschicht durch die stabilisierende Wirkung der Platte erschwert oder verhindert. Dazu kann die Platte ganz ^¬ flächig mit der Konversionsschicht direkt oder indirekt ver ^¬ bunden sein. Bei der Verwendung einer Konversionsschicht, die Matrixmaterial und Konversionsmaterial aufweist, kann durch einfaches Auflegen der Platte auf eine nicht ausgehärtete Konversionsschicht eine flächige Verbindung zwischen der Platte und der Konversionsschicht erreicht werden.

In einer Ausführungsform ist auf der Platte eine transparente Deckschicht angeordnet. Die Deckschicht kann lichtführende Funktionen für die elektromagnetische Strahlung übernehmen und beispielsweise als Linse ausgebildet sein. Durch die An ^¬ ordnung der Platte zwischen der Konversionsschicht und der Deckschicht wird die Ausbildung eines Risses der Konversions ^¬ schicht in Richtung auf die Deckschicht unterbunden. Somit wird die Deckschicht gegenüber mechanischen Spannungen, die in der Konversionsschicht auftreten, geschützt. Zudem werden auch Spannungen in der Linse, die zu Rissen in der Konversionsschicht führen könnten, durch die Platte reduziert. Die Spannungen können beispielsweise durch thermische Ausdehnung zwischen einer Aushärtetemperatur und der Raumtemperatur bei der Linse auftreten.

In einer Ausführungsform ist die Platte aus Glas und/oder aus Saphir und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik gebildet. Diese Materialien weisen die für die elektromagnetische Strahlung notwendige transparente Eigenschaft auf und zudem eine ausreichende mechanische Stabilität, um die Konversions ^¬ schicht zu stützen und die mechanische Stabilität des Bauele ^¬ mentes zu erhöhen.

Bei der Ausbildung der Konversionsschicht aus einem Matrixma ^¬ terial und einem Konversionsmaterial kann eine mechanische Verbindung zwischen der Platte und der Konversionsschicht mithilfe des Matrixmaterials vollflächig erreicht werden, Dadurch wird die mechanische Stabilität der Konversions ^¬ schicht auf einfache Weise erreicht. Zudem wird das Herstel- lungsverfahren vereinfacht, da keine separate Verbindungs ^¬ schicht beispielsweise in Form einer Klebeschicht zwischen der Konversionsschicht und der Platte erforderlich ist.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Platte eine höhere mechanische Festigkeit als die Konversionsschicht und/oder als die Deckschicht auf. Dadurch wird eine erhöhte mechani ^¬ sche Stabilität des Bauelementes erreicht.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Platte über eine Klebeschicht mit der Konversionsschicht verbunden. Dadurch kann die Platte beispielsweise nach dem Aushärten der Konversionsschicht mit der Konversionsschicht mithilfe der Klebe ^¬ schicht verbunden werden. Zudem können auch nicht-adhäsive Matrixmaterialien für die Herstellung der Konversionsschicht eingesetzt werden. Weiterhin kann auch eine plattenförmige Konversionsschicht verwendet werden, die keine klebenden Ei ^¬ genschaften aufweist.

In einer Ausführungsform weist die Konversionsschicht angrenzend an die Platte eine plane Fläche auf. Dadurch werden ein verbesserter mechanischer Kontakt und eine definierte Oberfläche der Konversionsschicht bereitgestellt.

In einer Ausführungsform weist eine Einstrahlfläche und/oder eine Ausstrahlfläche der Platte eine raue Oberfläche auf. Insbesondere kann die Oberfläche als mechanisch, chemisch oder physikalisch aufgeraute Oberfläche ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform ist die Platte aus einem Saphirsubstrat gebildet, wobei wenigstens die Einstrahlfläche und/oder die Ausstrahlfläche des Saphirsubstrates als strukturierte Substratfläche ausgebildet sind. Die strukturierte Saphirsub ^¬ stratfläche weist die Grundstruktur der kristallinen Struktur des Saphirs mit Ausnehmungen auf.

In einer Ausführung weist die Platte eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Konversionsschicht und/oder als die Deckschicht auf. Dadurch können punktuell auftretende Wärme ^¬ zentren schnell flächig ausgeglichen werden.

In einer Ausführungsform ist das Bauelement auf einem Träger angeordnet, wobei ein Verbindungselement zwischen der Platte und dem Träger angeordnet ist. Das Verbindungselement weist eine größere Wärmeleitfähigkeit als die Konversionsschicht auf. Auf diese Weise wird eine gute thermische Wirkverbindung zwischen der Platte und dem Träger bereitgestellt. Dadurch kann Wärme schnell und effizient von der Platte über das Ver ^¬ bindungselement auf den Träger abgeführt werden. Der Träger kann beispielsweise aus einem thermisch gut leitenden Material, insbesondere Metall oder einer Keramik bestehen.

In einer Ausführung ist das Verbindungselement umlaufend um das Bauelement ausgebildet. Das Verbindungselement koppelt somit die Platte thermisch umlaufend um das Bauelement mit dem Träger. Dadurch wird eine bessere Wärmeabfuhr ermöglicht.

In einer Ausführung ist das Verbindungselement ringförmig umlaufend ausgebildet. Dadurch wird eine einfache Ausbildung des Verbindungselementes ermöglicht.

In einer weiteren Ausführung grenzt das Verbindungselement seitlich an das Bauelement an. Dadurch wird eine weitere Ve besserung des thermischen Kontaktes ermöglicht. In einer Ausführung ist das Verbindungselement aus Glas oder Saphir oder Aluminiumnitrid gebildet. Dadurch können mecha ^¬ nisch stabile und thermisch ausreichend gut leitende Verbin- dungselemente bereitgestellt werden.

In einer Ausführung deckt die Platte nur einen Teil einer lichtemittierenden Seite des Bauelementes ab. Beispielsweise kann die Platte nur 95 % der lichtemittierenden Seite des Bauelementes oder nur 80% der lichtemittierenden Seite des Bauelementes oder sogar weniger abdecken. Verbesserungen im Alterungsverhalten des Bauteils wurden bereits bei einer Abdeckung von kleinen Flächen des Bauelementes erreicht. Je mehr Fläche des Bauelementes von der Platte abgedeckt wird, umso größer ist die Verbesserung der Langzeitstabilität des Bauteils .

In einer Ausführung weist die Platte eine rechteckige oder quadratische oder runde Form auf und ist nur zwischen

elektrischen Anschlussstellen des Bauelementes angeordnet.

Somit kann mit einer einfachen Form der Platte und mit einem einfachen Montageverfahren eine deutliche Verbesserung der Langzeitstabilität erreicht werden. In einer Ausführungsform weist die Platte einen optischen

Brechungsindex auf, der höchstens um 15 %, bevorzugt um 10 % von dem optischen Brechungsindex der Konversionsschicht ab ^¬ weicht. Auf diese Weise werden Streuverluste an der Grenzflä ^¬ che zwischen der Platte und der Konversionsschicht reduziert.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Platte einen optischen Brechungsindex auf, der höchstens um 15 %, bevorzugt um 10 % von dem optischen Brechungsindex der Deckschicht ab ^¬ weicht. Dadurch kann ein optischer Streuverlust beim Übergang von der Platte auf die Deckschicht reduziert werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Einstrahlfläche und/oder die Ausstrahlfläche der Platte eine Antireflexions- Schicht auf. Auch dadurch können Streuverluste beim Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung durch die Platte reduziert werden . Das lichtemittierende Bauteil wird hergestellt, indem auf ein lichtemittierendes Bauelement eine Konversionsschicht aufge ^¬ bracht wird, wobei auf die Konversionsschicht eine für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes transparente Platte aufgebracht wird. Abhängig von der gewählten Ausfüh- rungsform kann auf die Platte eine Deckschicht aufgebracht werden, die beispielsweise eine Führungsfunktion für die elektromagnetische Strahlung aufweist und insbesondere als Linse ausgebildet ist. Die Platte kann eine höhere mechani ^¬ sche Festigkeit als die Deckschicht aufweisen.

In einer Ausführungsform wird die Platte auf das weiche Konversionsmaterial aufgelegt. Dadurch kann eine flächige Ver ^¬ bindung zwischen der Platte und dem weichen Konversionsmaterial während des Aushärtens der Konversionsschicht erreicht werden.

Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Platte mit einen vorgegebenen Druck auf das Konversions ^¬ material während einer Verfestigung des Matrixmaterials ge- drückt wird. Beispielsweise kann die Platte wenigstens 10% der eigenen Dicke in die weiche Konversionsschicht einge ^¬ drückt werden. Weiterhin kann die Platte auch 50% der eigenen Dicke oder tiefer in die weiche Konversionsschicht einge ^¬ drückt werden. Dadurch kann eine ebene Fläche zwischen der Konversionsschicht und der Platte ausgebildet werden, wobei ein über die Ebene der Konversionsschicht herausragendes Kon ^¬ versionsmaterial beispielsweise in Form von Partikeln oder in Form von Partikelgruppen vermieden wird. Durch das Aufdrücken der Platte wird das Konversionsmaterial in das Matrixmaterial geschoben. Dadurch wird ein Übereinanderstapeln und Herausragen von Partikeln, insbesondere lumineszierenden Partikeln, vermieden . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Bauelement mit einer

KonversionsSchicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Bauelement mit einer

Konversionsschicht und einer Platte,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Bauelement mit Konver ^¬ sionsschicht und einer planen Konversionsschicht, auf der eine Platte aufliegt, Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Bauelement mit Konver ^¬ sionsschicht, mit Platte und mit einer Deckschicht,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Bauteils, Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einer Plat ^¬ te mit einer aufgerauten Oberfläche,

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einer Plat ^¬ te, deren Unterseite aufgeraut ist,

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einer Plat ^¬ te mit einer aufgerauten Oberseite und einer aufge ^¬ rauten Unterseite, Fig. 9 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einem Bau ^¬ element und einer strukturierten Platte, Fig. 10 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einem strukturierten Saphirsubstrat und mit einer Deckschicht in Form einer Linse,

Fig. 11 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einer wärmeleitenden Brücke zwischen einem Träger und der Platte,

Fig. 12 einen Querschnitt durch das Bauteil in einer Ebene parallel zum Träger,

Fig. 13 einen Querschnitt durch ein Bauteil mit einer Plat ^¬ te, wobei die Platte über ein Verbindungselement thermisch an einen Träger gekoppelt ist,

Fig. 14 eine schematische Draufsicht auf ein Bauteil mit einer Platte mit Ausnehmungen für Bonddrähte,

Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf ein Bauteil mit einer Platte ohne Ausnehmungen, und

Fig. 16 ein Diagramm für das Alterungsverhalten von Bauteilen mit und ohne Platte zeigt.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein lichtemittierendes Bauelement 1, auf das eine Konversions ^¬ schicht 2 aufgebracht ist. Das lichtemittierende Bauelement 1 kann beispielsweise in Form einer Leuchtdiode ausgebildet sein. Die Konversionsschicht 2 ist auf einer lichtemittieren ^¬ den Seite 3 des Bauelementes 1 aufgebracht. Das Bauelement 1 kann als Volumenstrahler ausgebildet sein, der in verschiedene Richtungen Licht abstrahlen kann. Zudem kann das Bauelement 1 auch als Flächenstrahler ausgebildet sein, der beispielsweise nur über die lichtemittierende Seite 3 Licht ab ^¬ strahlt .

Die Konversionsschicht 2 ist ausgebildet, um eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung des Bauelementes 1 teil- weise oder vollständig zu konvertieren. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Konversionsschicht 2 in Form eines flüssigen oder pastösen Materials auf das Bauelement 1 aufgebracht werden. Dabei weist die Konversionsschicht 2 ein Matrixmaterial 4 wie zum Beispiel Silikon auf, in das lumi- neszierende Partikel 5 eingebracht sind. Als lumineszierende Partikel 5 können Leuchtstoffe verwendet werde, die zum Bei ^¬ spiel auf Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) , Lutetium-Aluminium- Granat (LuAG) , (Sr, Ca) AlSiN ₃ (CASN oder SCASN) , M ₂ Si5N ₈ (M = Ca, Sr und/oder Ba) , KSF und Abkömmlinge, a-SiA10N, ß-SiAlON oder Erdalkali-Ortho-Silikat (BOSE) basieren. Die weiche Kon ^¬ versionsschicht 2 kann beispielsweise mithilfe eines

Sprühverfahrens auf das Bauelement 1 aufgebracht werden. Lu ^¬ mineszierende Partikel 5 können unterschiedliche Größen auf- weisen und Cluster von Partikeln bilden, die in dem Matrixmaterial 4 angeordnet sind. Die Dicke der Konversionsschicht 2 kann beispielsweise im Bereich von 20 bis 100 ym liegen. Die Konversionsschicht 2 kann jedoch auch andere Dicken aufwei ^¬ sen .

Durch die zufällige Verteilung der lumineszierenden Partikel 5 im Matrixmaterial 4 kann, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, eine unebene Oberfläche 6 der Konversionsschicht 2 entstehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter- scheidet sich die Dicke der Konversionsschicht 2 von einer größten Dicke bis zu einer geringsten Dicke um bis zu 20 %. Dabei kann es auch vorkommen, dass lumineszierende Partikel 5 über das Matrixmaterial 4 in Form von Spitzen herausragen. Durch die unebene Struktur der Konversionsschicht 2 auf der Oberfläche 6 können im Betrieb des Bauelementes 1 thermisch hoch belastete Bereiche entstehen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 1, wobei eine Platte 7 mithilfe einer Klebeschicht 8 auf die Oberseite 6 der Konversionsschicht 2 aufgeklebt wurde. Das Bauelement 1 und die Konversionsschicht 2 bilden mit der Platte 7 ein Bauteil 9. Die Klebeschicht 8 kann beispielswei ^¬ se Silikonkleber aufweisen. Die weiche Konversionsschicht 2 härtet mit der Zeit zu einer festen Konversionsschicht 2 aus. Das Matrixmaterial 4 ist entsprechend ausgebildet.

Durch die Klebeschicht 8 wird eine ebene Fläche zum flächigen Verbinden der Platte 7 mit der Konversionsschicht 2 geschaf ^¬ fen. Dadurch werden Hohlräume zwischen der Platte 7 und der Konversionsschicht 2 vermieden. Diese Art der Verbindungs ^¬ technik zwischen der Platte 7 und der Konversionsschicht 2 kann auch bei einer festen Konversionsschicht 2 beispielswei- se aus Keramik angewendet werden. Insbesondere kann mithilfe der Klebeschicht 8 auch eine keramische Konversionsschicht 2 mit der Platte 7 verbunden werden.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine wei- tere Ausführungsform eines Bauteils 9, wobei bei dieser Aus ^¬ führungsform die Platte 7 direkt auf die noch weiche Konver ^¬ sionsschicht 2 aufgelegt wurde. Bei dieser Ausführungsform ist die Platte 7 direkt und flächig mit der Oberfläche 6 der Konversionsschicht 2 verbunden. Durch das Eigengewicht der Platte 7 oder durch einen zusätzlichen Druck beim Auflegen der Platte 7 und beim Aushärten der Konversionsschicht 2 wird eine Planarisierung der Oberseite 6 der Konversionsschicht 2 erreicht. Dabei werden lumineszierende Partikel 5, die aus dem Matrixmaterial 4 herausragen (siehe Fig. 1), in das Mat- rixmaterial 4 hineingedrückt. Auf diese Weise wird eine ebene Oberseite 6 der Konversionsschicht 2 erhalten, wobei die Aus ^¬ bildung von thermisch hoch belasteten Bereiche an der Oberfläche 6 reduziert wird. Auf diese Weise wird eine homogenere Verteilung der lumineszierenden Partikel 5 im Bereich der Oberfläche 6 der Konversionsschicht 2 erreicht. Die Kraft, mit der die Platte 7 während einer Verfestigungszeit der Kon ^¬ versionsschicht 2 in Richtung auf die Konversionsschicht 2 gedrückt wird, hängt von der Zusammensetzung der Konversions ^¬ schicht 2 ab und wird beispielsweise experimentell bestimmt. Die Platte 7 weist eine vorgegebene Dicke auf. Beispielsweise kann die Platte 7 wenigstens 10% ihrer Dicke in die weiche Konversionsschicht 2 eingedrückt werden. Weiterhin kann die Platte 7 auch 50% der eigenen Dicke oder tiefer in die weiche Konversionsschicht 2 eingedrückt werden.

Die Platte 7 ist aus einem für die elektromagnetische Strah- lung des lichtemittierenden Bauelementes 1 transparenten Material hergestellt. Zudem weist die Platte 7 in einer Ausfüh ^¬ rung eine höhere mechanische Festigkeit als die Konversions ^¬ schicht 2 auf. Beispielsweise ist die Platte 7 aus Glas und/oder Saphir und/oder Kunststoff und/oder Keramik herge- stellt. Die Dicke der Platte 7 kann im Bereich der Dicke der Konversionsschicht 2 liegen. Zudem kann die Platte 7 auch di ^¬ cker oder dünner als die Konversionsschicht 2 ausgebildet sein. Die Platte 7 kann beispielsweise eine Dicke aufweisen, die zwischen 30 ym und 1000 ym liegen kann. Die Platte 7 kann z.B. eine Dicke im Bereich zwischen 150 ym und 400 ym für eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Weiterhin kann die Platte 7 aus einem Material bestehen, das eine höhere thermi ^¬ sche Leitfähigkeit als die Konversionsschicht 2 aufweist. Dadurch wird Wärme durch die gute thermische Leitfähigkeit der Platte 7 besser verteilt. Somit werden Temperaturunterschiede an der Oberfläche 6 der Konversionsschicht 2 ausge ^¬ glichen. Zudem kann die Platte 7 einen größeren oder gleichgroßen Brechungsindex wie die Konversionsschicht 2 aufweisen. Beispielsweise weist die Platte 7 einen optischen Brechungs- index n auf, der weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10 % von dem optischen Brechungsindex der Konversionsschicht ab ^¬ weicht .

Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine wei- tere Ausführungsform eines Bauteils 9, das gemäß Fig. 3 aus ^¬ gebildet ist, wobei jedoch zusätzlich auf einer Oberseite der Platte 7 gegenüber liegend zur Konversionsschicht 2 eine Deckschicht 10 aufgebracht ist. Die Deckschicht 10 weist bei ^¬ spielsweise eine Führungsfunktion für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes 1 auf. Beispielsweise kann die

Deckschicht 10 als Linse ausgebildet sein. Die Deckschicht 10 kann aus einem weichen Material bestehen. Beispielsweise kann die Deckschicht Silikon, Kunststoff oder Epoxidharz aufweisen oder daraus bestehen. Die Deckschicht 10 kann eine geringere mechanische Festigkeit als die Platte 7 aufweisen.

Durch die Platte 7 werden Brüche, die in der Konversions- schicht 2 während des Betriebes des Bauteils 9 auftreten kön ^¬ nen, daran gehindert, sich in die Deckschicht 10 fortzupflanzen. Zudem wird durch die Platte 7 die Ausbildung und Ausbreitung von Rissen oder Spalten in der Konversionsschicht 2 reduziert. Die Ausbildung von größeren Spalten wird durch die flächige mechanische Verbindung der Platte 7 mit der Konver ^¬ sionsschicht 2 vermieden. Weiterhin wird eine mechanische Entkopplung zwischen der Deckschicht 10 und der Konversions ^¬ schicht 2 durch die Platte 7 realisiert. Dadurch wird eine Stressentkopplung der Deckschicht 10 von der Konversions- schicht 2 erreicht. Versuche haben deutlich gezeigt, dass mithilfe der Platte 7 Risse in der Deckschicht 10 vermieden oder sogar unterbunden werden können. Zudem haben Langzeitversuche gezeigt, dass Bauteile 9 mit der Platte 7 im Betrieb eine geringere Farbverschiebung aufweisen. Zudem wird mithil- fe der Platte 7 auch eine zeitlich stabilere Lichtleistung des Bauteils 9 ermöglicht.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 9, bei dem das Bauelement 1 auf einem Träger 11 angeordnet ist. Das Bauelement 1 weist auf einer lichtemittierenden Seite 3 eine Konversionsschicht 2 auf. Auf der Konversionsschicht 2 ist eine Platte 7 ange ^¬ ordnet. Die Platte 7 deckt die gesamte Oberfläche 6 der Kon ^¬ versionsschicht 2 ab. Die Platte 7 und das Bauelement 1 sind mit einer Deckschicht 10 bedeckt, wobei die Deckschicht 10 auch den Träger 11 seitlich des Bauelementes 1 bedeckt. Die Deckschicht 10 ist oberhalb der Platte 7, das heißt in Ab- strahlungsrichtung des Bauteils 9 in Form einer Linse 12 ausgebildet. Der Träger 11 kann aus einem thermisch leitenden Material, insbesondere aus Metall oder Keramik hergestellt sein. Sowohl das Bauelement 1 als auch der Träger 11 können im Querschnitt eine quadratische oder rechteckförmige Fläche aufweisen. Die Linse 12 ist symmetrisch zu einer Mittenachse 13 angeordnet. Die Mittenachse 13 ist als gestrichelte Linie dargestellt und senkrecht über einem Mittelpunkt der licht ^¬ emittierenden Seite 3 des Bauelementes 1 angeordnet. Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 9, das im Wesentlichen gemäß Fig. 4 ausgebildet ist, wobei das Bauelement 1 auf ei ^¬ nem Träger 11 angeordnet ist. Zudem ist auch in dieser Ausführungsform die Deckschicht 10 als Linse 12 ausgebildet. Weiterhin ist die Konversionsschicht 2 nicht nur auf einer lichtemittierenden Seite 3, sondern auch an Seitenflächen 14, 15 des Bauelementes 1 angeordnet und grenzt an den Träger 11 an. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn das Bauele ^¬ ment 1 als Volumenemitter ausgebildet ist und wenigstens teilweise auch über die Seitenflächen 14, 15 elektromagneti ^¬ sche Strahlung abgibt. Zudem kann über die Konversionsschicht Wärme auf den Träger, der aus einem thermisch gut leitenden Material bestehen kann, abgeleitet werden. Die Deckschicht 10 bedeckt in dieser Ausführung die Platte 7, die Konversions- schicht 2 und Teile des Trägers 11 angrenzend an die Konver ^¬ sionsschicht, so dass das Bauelement 1 mit der Konversions ^¬ schicht 2 in die Deckschicht 10 eingebettet ist. Abhängig von der gewählten Ausführung kann das Konversionselement zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 70% mit der Platte 7 be- deckt sein.

Die Anordnung der Fig. 6 kann mit einem der anhand der Figuren 1 bis 4 erläuterten Verfahren hergestellt werden. Die Platte 7 liegt mit einer Einstrahlfläche 16 auf der Oberflä- che 6 der Konversionsschicht 2 auf. Zudem weist die Platte 7 gegenüberliegend zur Einstrahlseite 16 eine Ausstrahlseite 17 für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes 1 auf. Die Ausstrahlseite 17 grenzt an die Deckschicht 10. In der dargestellten Ausführungsform ist die Ausstrahlseite 17 als raue Fläche ausgebildet. Die Struktur der rauen Ausstrahlsei ^¬ te 17 kann zufällig oder in Form von einem sich wiederholenden, in einem Raster angeordneten Muster ausgebildet sein. Die raue Oberfläche der Ausstrahlseite 17 kann zum Beispiel mithilfe von mechanischen Polierverfahren, chemischmechanischen Polierverfahren oder mithilfe von Ätzverfahren erzeugt werden. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform zusätzlich auf der Ausstrahlseite 17 eine Antire- flexionsschicht 18 angeordnet sein. Die Antireflexionsschicht 18 kann beispielsweise eine Abfolge von dielektrischen

Schichten aufweisen, die einen Reflexionsgrad am Material ^¬ übergang zwischen der Platte 7 und der Deckschicht 10 redu ^¬ zieren. Mithilfe der rauen Oberfläche der Ausstrahlseite 17 kann eine Reflexion der vom Bauelement 1 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung am Grenzübergang zwischen der Platte 7 und der Deckschicht 10 reduziert werden. Dies ist insbeson ^¬ dere von Vorteil, wenn der optische Brechungsindex der Deck ^¬ schicht 10 kleiner ist als der optische Brechungsindex der Platte 7. Der optische Brechungsindex der Platte 7 kann im Wesentlichen dem optischen Brechungsindex der Konversionsschicht 2 entsprechen. Der optische Brechungsindex der Platte 7 kann auch von dem optischen Brechungsindex der Konversionsschicht 2 abweichen. Zudem können auch bei den Ausführungs- formen der Figuren 1 bis 5 Antireflexionsschichten 18 an

Oberflächen der Platte 7 vorgesehen sein, um eine Rückrefle- xion in Richtung Bauelement 1 zu reduzieren.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 9, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausführung die Einstrahlseite 16 eine raue Oberfläche aufweist. Dies ist insbe ^¬ sondere von Vorteil, wenn der optische Brechungsindex der Konversionsschicht 2 nicht an den optischen Brechungsindex der Platte 7 angepasst ist. Ist beispielsweise der optische Brechungsindex der Platte 7 kleiner als der optische Bre ^¬ chungsindex der Konversionsschicht, so tritt ohne die Ausbil ^¬ dung einer rauen Oberfläche der Einstrahlseite 16 eine erhöh ^¬ te Reflexion der elektromagnetischen Strahlung am Übergang von der Konversionsschicht 2 in die Platte 7 auf. Mithilfe der rauen Oberfläche der Einstrahlseite 16 kann die Reflexion jedoch reduziert werden. Die Rauigkeit der Einstrahlseite 16 kann entsprechend der Rauigkeit der Ausstrahlseite 17 der Fig. 6 ausgebildet sein.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Einstrahlseite 16 eine Antireflexionsschicht 18 aufweisen. Der optische Bre ^¬ chungsindex der Platte 7 kann bei dieser Ausführungsform im Bereich des optischen Brechungsindex der Deckschicht 10 lie ^¬ gen kleiner oder auch größer sein. Bei einem Übergang von einem optisch weniger dichten Medium in ein optisch dichteres Medium tritt an glatten Grenzflächen wenig oder keine Totalreflexion auf.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 9, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 7 aus- gebildet ist, wobei jedoch zusätzlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 6 die Ausstrahlseite 17 eine raue Oberflä ^¬ che aufweist. Zudem können sowohl die Einstrahlseite 16 als auch die Ausstrahlseite 17 eine Antireflexionsschicht 18 auf ^¬ weisen. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn der opti- sehe Brechungsindex der Konversionsschicht größer ist als der optische Brechungsindex der Platte 7 und der optische Bre ^¬ chungsindex der Deckschicht 10 kleiner ist als der optische Brechungsindex der Platte 7. Mithilfe der rauen Einstrahlsei ^¬ te 16 und der rauen Ausstrahlseite 17 und eventuell durch das Vorsehen von Antireflexionsschichten 18 auf der Einstrahlseite 16 und/oder auf der Ausstrahlseite 17 kann die Fehlanpas ^¬ sung der optischen Brechungsindizes der Konversionsschicht, der Platte 7 und der Deckschicht 10 wenigstens teilweise aus ^¬ geglichen werden.

Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bauelementes 1, bei dem keine Deckschicht 10 vorgesehen ist, wobei jedoch die Platte 7 auf der Ausstrahlseite 17 eine raue Oberfläche aufweist. Die Platte 7 kann insbesondere als Substrat oder als Wafer oder als Saphirplatte ausgebildet sein, wobei die Platte 7 eine strukturierte Ausstrahlseite 17 aufweist. Abhängig von der gewählten Ausführung könnte auch eine Einstrahlseite 16 des Substrates in Form einer strukturierten Oberfläche ausgebil ^¬ det sein. Die Platte 7 kann z.B. als Saphirsubstrat ausgebil ^¬ det sein, das eine strukturierte Ausstrahlseite 17 aufweist. Dabei ist die Ausstrahlseite 17 beispielsweise mithilfe eines chemischen Verfahrens in der Weise aufgeraut, dass eine hexa- gonale Kegelstruktur des Kristallgitters des Saphirsubstrates die Ausstrahlseite 17 im Wesentlichen darstellt. Die Konver ^¬ sionsschicht 2 kann beispielsweise einen optischen Brechungs ^¬ index zwischen n = 1,5 bis 1,54 aufweisen. Luft weist einen optischen Brechungsindex n von ungefähr 1,0 auf. Der optische Brechungsindex von Saphir weist einen Wert von ungefähr 1.7 auf. Obwohl der optische Brechungsindex von Saphir in dieser Anordnung nicht optimal für eine geringere Reflexion an

Grenzflächen geeignet ist, kann mithilfe der strukturierten Ausstrahlfläche 17 die Rückreflexion in Grenzen gehalten werden .

Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Bauteils 9, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 9 ausgebildet ist, wobei zusätzlich eine Deckschicht 10 die Ausstrahlseite 17 des strukturierten Substrates, insbesondere des strukturierten Saphirsubstrates 7 bedeckt. Die Deckschicht 10 weist beispielsweise einen op ^¬ tischen Brechungsindex im Bereich von n = 1.4 bis 1.42 auf. Die Konversionsschicht 2 kann beispielsweise einen optischen Brechungsindex zwischen n = 1,5 bis 1,54 aufweisen. Luft weist einen optischen Brechungsindex n von ungefähr 1,0 auf. Der optische Brechungsindex von Saphir weist einen Wert von ungefähr 1.7 auf. Mithilfe der strukturierten Ausstrahlseite 17 des Substrates, das als Platte 7 angeordnet ist, werden trotz der Fehlanpassung der optischen Brechungsindizes Reflexionsverluste am Grenzübergang zwischen der Platte 7 und der Deckschicht 10 gering gehalten. Die Verwendung von strukturiertem Saphir hat gegenüber der Verwendung einer Platte 7 aus Glas mehrere Vorteile. Wenn elektromagnetische Strahlung von der Konversionsschicht in die strukturierte Saphirschicht eingestrahlt wird, erfolgt ein Übergang von einem optisch weniger dichten Medium in ein optisch dichteres Medium. Dabei treten keine Reflexionsverluste auf. Durch das Vorsehen einer Antireflexionsschicht und/oder einer strukturierten Ausstrahlseite 17 wird eine Rückreflexion beim Übergang von der Saphirschicht in die

Deckschicht oder in Luft reduziert. Da Saphir einen größeren optischen Brechungsindex als die Konversionsschicht 2 auf ^¬ weist, wird elektromagnetische Strahlung, die zurück in Rich ^¬ tung auf die Konversionsschicht reflektiert wird, an einer Grenzfläche zwischen der Saphirschicht und der Konversions ^¬ schicht zurückreflektiert. Dadurch wird weniger Licht zurück in die Konversionsschicht 2 gestreut. Dadurch wird weniger Reabsorption oder zusätzliche blaue Absorption von zurückgestreutem Licht in der Konversionsschicht 2 erzeugt. Somit wird weniger Hitze insbesondere im Bereich der Oberfläche 6 der Konversionsschicht 2 erzeugt.

Fig. 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 9, das gemäß der Ausfüh- rungsform der Fig. 10 ausgebildet ist, wobei zusätzlich ein

Verbindungselement 19 zwischen der Platte 7 und dem Träger 11 angeordnet ist. Das Verbindungselement 19 ist aus einem Mate ^¬ rial gebildet, das beispielsweise eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Deckschicht 10 aufweist. Das Verbin- dungselement 19 ist seitlich neben dem Bauelement 1 zwischen dem Träger 11 und der Platte 7 ausgebildet. In der darge ^¬ stellten Ausführungsform ist auf gegenüberliegenden Seiten 14,15 des Bauelementes 1 jeweils ein Verbindungselement 19 vorgesehen. Das Verbindungselement 19 kann einteilig oder mehrschichtig ausgebildet sein.

Das Verbindungselement 19 ist vorzugsweise umlaufend um das Bauelement 1 ausgebildet. Dabei kann das Verbindungselement 19 eine kreisförmige Ringform, eine ovale Ringform aber auch andere Ringformen wie z.B. eine rechteckige oder eine mehr ^¬ eckige Ringform aufweisen. Das Verbindungselement 19 grenzt somit in einer umlaufenden Fläche an die Platte 7 und in ei ^¬ ner umlaufenden Fläche an den Träger 11. Das Verbindungsele- ment 19 ist seitlich vom Bauelement 1 in einem Abstand ange ^¬ ordnet. Zwischen dem Bauelement 1 und dem Verbindungselement 19 ist die Konversionsschicht 19 ausgebildet, die seitlich des Bauelementes 1 den Träger 11 bedeckt. Das Verbindungsele- ment 19 kann aber auch seitlich an dem Bauelement 1 anliegen.

Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 11 parallel zum Träger 11 auf der Ebene des Bauelementes 1. In dieser Ausführung ist das Verbindungselement 19 umlaufend um das Bauelement 1 ausgebildet. Dabei weist das Verbindungs ^¬ element 19 eine umlaufende viereckige Ringform auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dass das Verbindungselement 19 ringförmig umlaufend um das Bauelement 1 ausgebildet ist, sondern es kann auch nur ein einzelnes stiftförmiges Verbindungselement 19 vorgesehen sein. Zudem können auch mehrere seitlich beabstandete Verbindungselemente 19 vorgesehen sein, die die Platte 7 thermisch leitend mit dem Träger 11 an verschiedenen Stellen koppeln. Das Verbindungselement 19 kann eine höhere thermische Leitfä ^¬ higkeit als die Konversionsschicht 2 aufweisen. Das Verbin ^¬ dungselement 19 kann beispielsweise aus Glas, Saphir, Alumi ^¬ niumnitrid usw. bestehen. Die Anordnung von Verbindungsele ^¬ menten 19 kann auch bei allen anderen beschriebenen Ausfüh- rungsformen des Bauteils 9 eingesetzt werden, um eine thermi ^¬ sche Kopplung zwischen der Platte 7 und dem Träger 11 zu verbessern. Der Träger 11 kann beispielsweise in Form eines Halbleitersubstrates oder eines Leiterrahmenabschnittes aus ^¬ gebildet sein und beispielsweise aus Metall oder Keramik be- stehen.

Fig. 13 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch ein Bauteil 9, das im Wesentlichen gemäß Fig. 3 ausgebildet ist, wobei jedoch das Bauelement 1 auf einem Trä- ger 11 angeordnet ist. Zudem ist ein Verbindungselement 19 vorgesehen, das mit dem Träger 11 und mit der Platte 7 thermisch gekoppelt ist, insbesondere direkt miteinander verbun ^¬ den ist. Das Verbindungselement 19 kann umlaufend um das Bau- element 1 ausgebildet sein oder in Form von einzelnen Verbindungsstreben als thermische Brücke zwischen der Platte 7 und dem Träger 11 vorgesehen sein. Das Verbindungselement 19 kann ringförmig umlaufend um das Bauelement 1 ausgebildet sein. Das Verbindungselement 19 grenzt seitlich an das Bauelement 1 an. Abhängig von der Kontur des Bauelementes 1 kann das Verbindungselement 19 eine kreisförmige Ringform, eine ovale Ringform aber auch andere Ringformen wie z.B. eine rechteckige Ringform oder eine mehreckig umlaufende Ringform aufwei- sen. Das Verbindungselement 19 grenzt somit in einer umlau ^¬ fenden Fläche an die Platte 7 und in einer weiteren umlaufenden Fläche an den Träger 11.

Fig. 14 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Bauteil 9, das im Wesentlichen gemäß Fig. 5 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung weist das Bauelement 1 zwei elektrische Anschluss ^¬ stellen 20 auf, an die jeweils ein Bonddraht 21 befestigt ist. Die Anschlussstellen 20 weisen z.B. Kontaktflächen bzw. Kontaktelemente auf. Auf einer lichtemittierenden Seite des Bauelementes 1, die parallel zur Bildebene angeordnet ist, ist eine Konversionsschicht 2 angeordnet. Die Konversions ^¬ schicht 2 kann mit einem Sprühverfahren aufgebracht werden und weist beispielsweise die Form einer Kreisfläche auf. Auf der Konversionsschicht 2 ist über dem Bauelement 1 eine Platte 7 angeordnet. Die Platte 7 deckt im Wesentlichen die gesamte lichtemittierende Seite des Bauelementes 1 ab. Die Platte 7 weist im Wesentlichen eine quadratische Fläche auf. Die Platte 7 weist in gegenüber liegenden Randbereichen seit- lieh offene Ausnehmungen 22 auf. Durch die Ausnehmungen 22 sind die Bonddrähte 21 zu den Anschlussstellen 20 geführt. Somit kann trotz der Bonddrähte 21 fast die gesamte Licht ab ^¬ strahlende Seite des Bauelementes 1 mit der Platte 7 bedeckt werden. Die Platte 7 kann zudem mit einer nicht dargestellten Deckschicht in Form einer Linse bedeckt sein.

Fig. 15 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführung eines Bauteils 9, das im Wesentlichen gemäß Fig. 14 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu Fig. 14 ist jedoch die Platte 7 kleiner ausgebildet und nur zwischen den elektrischen Anschlussstellen 20 des Bauelementes 1 angeordnet. Die Platte 7 weist keine seitlichen Ausnehmungen auf und ist so- mit einfacher zu fertigen und einfacher zu montieren. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Platte 7 auch nur eine kleinere Fläche der Licht abstrahlenden Seite des Bau ^¬ elementes 1 abdecken. Beispielsweise kann die Platte nur 95 % der lichtemittierenden Seite des Bauelementes oder nur 80% der lichtemittierenden Seite des Bauelementes abdecken. Zudem kann die Platte 7 auch weniger als 80% der lichtemittierenden Seite des Bauelementes abdecken. Die Platte 7 kann z.B. eine rechteckige, eine quadratische oder eine runde Form aufweisen und zwischen den zwei elektrischen Anschlussstellen 20 des Bauelementes 1 angeordnet sein.

Fig. 16 zeigt ein Diagramm, das das Alterungsverhalten von Bauteilen mit Platte 24 und von Bauteilen ohne Platte 23 zeigt. Als Parameter für das Alterungsverhalten ist auf der Y-Achse eine relative Verschiebung V des Farbortes (delta v_pr) des Bauteils aufgetragen. Auf der X-Achse ist eine Zeitdauer in Stunden aufgetragen. Bei dem Versuch wurden Bauteile ohne Platte und Bauteile mit Platte aber ansonsten mit gleichem Aufbau bei einer Temperatur von 125° C über der Zeit t bestromt. In festgelegten Zeitabständen wurden die Farborte der Bauteile mit Platte und der Bauteile ohne Platte gemes ^¬ sen. Anschließend wurde das Verhältnis zwischen dem gemesse ^¬ nen Farbort zu dem Farbort vor der Alterung gebildet und so ^¬ mit die Farbortshift V (delta v_pr) festgestellt. Das Dia- gramm zeigt die ersten Linien Bei den Versuchen ergaben sich zwei Gruppen 23, 24 von Messlinien. Die erste Gruppe 23 von Messlinien gehört zu den Bauteilen ohne Platte. Die zweite Gruppe 24 von Messlinien gehört zu den Bauteilen mit Platte. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Bauteile mit Platte 24 eine geringere Farbortshift V mit der Alterung aufweisen als die Bauteile ohne Platte 23. Zudem wurden Alterungsversuche für Bauteile mit Platte und für Bauteile ohne Platte durchgeführt, wobei die Änderung der Lichtstärken I _v der Bauteile gemessen wurden. Bei diesem Versuch wurden die Bauteile ohne Platte und die Bauteile mit Platte aber ansonsten mit gleichem Aufbau bei einer Tempera ^¬ tur von 125° C über die Zeit t bestromt. In festgelegten Zeitabständen wurden die Lichtstärken der Bauteile mit Platte und der Bauteile ohne Platte gemessen. Anschließend wurde das Verhältnis zwischen der gemessenen Lichtstärke zu der Licht- stärke vor der Alterung gebildet und somit die Veränderung der Lichtstärke festgestellt. Auch bei diesen Versuchen zeig ^¬ te sich, dass die Bauteile mit Platte eine geringere Abnahme der Lichtstärke mit der Zeit aufwiesen als die Bauteile ohne Platte. Zudem konnte auch durch eine optische Überprüfung festgestellt werden, dass die Bauteile ohne Platte im Mittel eine höhere Zahl von Rissen in der Linse und im Mittel brei ^¬ tere und längere Risse in der Linse im Vergleich zu den Bau ^¬ teilen mit Platte aufwiesen. Die Versuche wurden mit Bauteilen mit unterschiedlich großen lichtemittierenden Seiten der Bauelemente zwischen 1 mm ² und 3 mm ² und mit Wellenlängen des emittierten Lichtes zwischen 400 nm und 600 nm durchgeführt. Es wurden Bauteile mit einem Aufbau gemäß Fig. 5 mit Platte und ohne Platte für die Versu- che verwendet. Es wurden Bauteile mit Platten mit Ausnehmun ^¬ gen und Bauteile mit Platten ohne Ausnehmungen getestet. Bei allen Ausführungen zeigte sich eine Verbesserung der Langzeitstabilität bei den Bauteilen mit Platte gegenüber den Bauteilen ohne Platte. Es wurde im Mittel eine um den Faktor 3,2 bessere Stabilität des Farbortes nach 1000 Stunden Alte ^¬ rung bei Bauteilen mit Platte gegenüber Bauteilen ohne Platte nachgewiesen. Zudem wurde im Mittel eine um den Faktor 3,6 bessere Stabilität der Lichtstärke nach 1000 Stunden Alterung bei Bauteilen mit Platte gegenüber Bauteilen ohne Platte nachgewiesen.

Für die Verbesserung der Langzeitstabilität der Lichtstärke und der Langzeitstabilität des Farbortes war es nicht erfor- derlich, die gesamte Licht abstrahlende Seite des Bauelemen- tes mit der Platte abzudecken, Verbesserungen wurden bereits mit Platten mit relativ kleinen Flächen erreicht, die z.B. nur einen Teil der Licht emittierenden Seite des Bauelementes wie z.B. 30% der Licht emittierenden Seite des Bauelementes und mehr abdeckten.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei ^¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Bauelement

2 KonversionsSchicht

3 lichtemittierende Seite

4 Matrixmaterial

5 lumineszierendes Partikel

6 Oberseite

7 Platte

8 Klebeschicht

9 Bauteil

10 Deckschicht

11 Träger

12 Linse

13 Mittenachse

14 erste Seitenfläche

15 zweite Seitenfläche

16 Einstrahlseite

17 Ausstrahlseite

18 AntireflexionsSchicht

19 Verbindungselement

20 Anschlusssteile

21 Bonddraht

22 Ausnehmung

23 erste Gruppe von Messlinien

24 zweite Gruppe von Messlinien