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Title:
OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/025209
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an optoelectronic component (100) comprising a semiconductor chip (1) configured for emitting radiation, a reflection element (2) arranged in the beam path of the semiconductor chip and provided for reflecting radiation, wherein the reflection element (2) comprises a matrix material (21) and, embedded therein, diffusor particles (22) and filling particles (23), wherein the diffusor particles (22) and the filling particles (23) differ from one another, wherein the filling particles (23) comprise a matrix (231), into which scattering particles (232) are embedded, and/or a ceramic (234), in which the scattering particles are present in sintered form.

Inventors:
TÅNGRING, Ivar (Gutenbergplatz 4, Regensburg, 93047, DE)
Application Number:
EP2018/069759
Publication Date:
February 07, 2019
Filing Date:
July 20, 2018
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (Leibnizstr. 4, Regensburg, 93055, DE)
International Classes:
H01L33/60; H01L33/48
Domestic Patent References:
WO2011092646A22011-08-04
Foreign References:
US20030038596A12003-02-27
US20170139088A12017-05-18
DE102009036622A12011-02-10
US20160254417A12016-09-01
DE102014105142A12015-10-15
EP2811001A12014-12-10
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Schloßschmidstr. 5, München, 80639, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend

einen Halbleiterchip (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,

ein Reflexionselement (2), das im Strahlengang des

Halbleiterchips angeordnet ist und zur Strahlungsreflexion vorgesehen ist,

wobei das Reflexionselement (2) ein Matrixmaterial (21) und darin eingebettet Diffusorpartikel (22) und Füllpartikel (23) aufweist,

wobei die Diffusorpartikel (22) und die Füllpartikel (23) sich voneinander unterscheiden,

wobei die Füllpartikel (23) eine Matrix (231), in die

Streupartikel (232) eingebettet sind, und/oder eine Keramik (234), in der die Streupartikel gesintert vorliegen,

aufweisen .

2. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die Diffusorpartikel (22) einen um den Faktor von mindestens 10 kleineren mittleren Partikeldurchmesser als die Füllpartikel (23) aufweisen.

3. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Streupartikel (232) dasselbe Material wie die

Diffusorpartikel (22) aufweisen und/oder aus einer Gruppe ausgewählt sind, die AI2O3, a2Ü5, r02, ZnO, SiNx, SiOxNy,

S1O2, T1O2, Zr02, Hf02, b2Ü5, MgF2 oder Kombinationen daraus umfasst,

wobei die Diffusorpartikel (22) dispergiert in dem

Matrixmaterial (21) vorliegen, wobei die Streupartikel (232) in Glas als Matrix (231) eingebettet sind und/oder gesintert in einer Keramik sind.

4. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Matrixmaterial (21) Epoxid, Silikon, Hybridmaterial oder eine Kombination daraus ist.

5. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Diffusorpartikel (22) AI2O3, a2Ü5, Zr02, ZnO,

SiNx, SiOxNy, S1O2, 1O2, Zr02, HfC>2, ^205, MgF2 oder

Kombinationen daraus umfasst. 6. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Füllpartikel (23) Glas als Matrix (231) aufweisen, wobei das Glas ein Telluritglas , ein Silikatglas, ein

Alumosilikatglas , ein Boratglas, ein Borosilikatglas oder ein Phosphatglas ist.

7. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei der Anteil der Streupartikel (232) in den Füllpartikeln (23) 45 wt%-70 wt% in Bezug auf die Matrix (231) ist.

8. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Konzentration der Streupartikel (232) in den

Füllpartikeln (23) der Konzentration der Diffusorpartikel (22) in der Matrix entspricht.

9. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) zwischen 10 wt% und 30 wt% in dem Reflexionselement (2) ist.

10. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Diffusorpartikel (22) aus Titandioxid bestehen, wobei das Matrixmaterial (21) eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel (23) ein Silikatglas als Matrix (231) und darin eingebettet Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil des Titandioxids in den Füllpartikeln (23) 45 wt% - 70 wt% ist,

wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) in dem

Reflexionselement (2) 45 wt% - 70 wt% ist,

wobei der mittlere Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel (22) kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel (23) . 11. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Füllpartikel (23) einen Partikeldurchmesser

zwischen 25 ym und 50 ym aufweisen. 12. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Füllpartikel (23) als Keramik ausgeformt sind und Titandioxid aufweisen. 13. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Füllpartikel (23) Titandioxid und S1O2 oder

Titandioxid und MgF2 als Keramik aufweisen.

14. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die Diffusorpartikel (22) aus Titandioxid bestehen, wobei das Matrixmaterial (21) eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel (23) als Keramik ausgeformt sind, die Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil der Diffusorpartikel (22) in dem Reflexionselement (2) 50 wt% -70 wt% ist, wobei die Diffusorpartikel (22) einen Partikeldurchmesser von 150 nm bis 200 nm aufweisen,

wobei die Füllpartikel (23) einen Partikeldurchmesser von 15 ym bis 30 ym aufweisen.

15. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Reflexionselement (2) zur Isolierung einer

Leiterplatte (31) dient.

16. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Reflexionselement (2) Teil eines Gehäuses (4) ist, in dessen Ausnehmung (5) der Halbleiterchip (1) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (4) direkt einen Träger (3)

kontaktiert . 17. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit den Schritten :

A) Bereitstellen eines Halbleiterchips (1), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,

B) Erzeugen eines Reflexionselements (2) und anschließendes Anordnen des Reflexionselements (2) in den Strahlengang des Halbleiterchips (1),

wobei das Reflexionselement (2) wie folgt erzeugt wird: Bl) Bereitstellen eines Matrixmaterials (21),

B2) Einbetten von Diffusorpartikeln (22) und Füllpartikeln (23) in das Matrixmaterial (21), wobei die Diffusorpartikel (22) und die Füllpartikel (23) sich voneinander

unterscheiden,

wobei die Füllpartikel (23) aus einer Glasschmelze als Matrix (231), in die Streupartikel (232) eingebettet sind, durch

Erhitzen von Streupartikeln (232) in Glas und/oder aus einer

Keramik (234) erzeugt werden.

Description:
Beschreibung

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine hohe Reflexion,

mechanische und thermische Stabilität aufweist. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das ein hochreflektives mechanisch und thermisch stabiles Bauelement günstig und schnell herstellt.

Diese Aufgabe oder diese Aufgaben werden durch ein

optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ferner wird diese Aufgabe oder werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Bauelements gemäß dem nebengeordneten Anspruch 18 gelöst.

In zumindest einer Ausführungsform weist das

optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Das Bauelement weist ein Reflexionselement auf. Das

Reflexionselement ist im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet. Das Reflexionselement ist zur Strahlungsreflexion vorgesehen. Das Reflexionselement weist ein Matrixmaterial auf. Im Matrixmaterial sind Diffusorpartikel und Füllpartikel eingebettet. Die Diffusorpartikel und die Füllpartikel unterscheiden sich voneinander. Die Füllpartikel weisen eine Matrix auf, in die Streupartikel eingebettet sind und/oder die Füllpartikel weisen eine Keramik auf, in der die

Streupartikel gesintert vorliegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das

optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Insbesondere emittiert der Halbleiterchip im Betrieb

Strahlung .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf. Die

Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . "Auf ein

Nitridverbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise In x AlyGa ] __ x _yN, umfasst, wobei 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche

Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen

physikalischen Eigenschaften des In x AlyGa ] __ x _yN-Materials im

Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, AI, Ga, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.

Das optoelektronische Bauelement beinhaltet einen aktiven Bereich mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements wird in dem aktiven Bereich eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder sichtbaren Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und

einschließlich 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und einschließlich 480 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Leuchtdiode, kurz LED. Das Bauelement ist dazu eingerichtet, Strahlung mit einer dominanten

Wellenlänge aus dem UV-, blauen, grünen, gelben, orangen, roten und/oder nahen IR-Spektralbereich zu emittieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement ein Reflexionselement auf. Das Reflexionselement ist

vorzugsweise im Strahlengang des Halbleiterchips angeordnet. Dies meint hier insbesondere, dass die Strahlung des

Halbleiterchips an dem Reflexionselement reflektiert wird.

Vorzugsweise weist das Reflexionselement einen Reflexionsgrad von größer oder gleich 70 %, bevorzugt größer oder gleich 90 %, beispielsweise 95 %, auf. Das Reflexionselement ist also zur Strahlungsreflexion vorgesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das

Reflexionselement ein Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial kann Epoxid, eine Epoxyformmasse, Silikon, Hybridmaterial oder eine Kombination daraus sein. Vorzugsweise ist das Matrixmaterial eine Epoxyformmasse (EMC, Epoxy Mold

Compound) .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem

Matrixmaterial ein Diffusorpartikel eingebettet. Der Diffusorpartikel kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die AI2O3, a2Ü5, Zr02, ZnO, SiN x , SiO x N y , S1O2, 1O2, Zr02, Hf02, b2Ü5, MgF2 oder Kombinationen daraus umfasst.

Vorzugsweise sind die Diffusorpartikel Titandioxid.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in dem

Matrixmaterial Füllpartikel eingebettet. Die Füllpartikel unterscheiden sich von den Diffusorpartikeln . Insbesondere weisen die Diffusorpartikel die oben beschriebenen

Materialien auf oder bestehen daraus, während hingegen die Füllpartikel vorzugsweise in einer Ausführungsform eine

Matrix aufweisen, in der Streupartikel eingebettet sind und/oder in einer anderen Ausführungsform, in der die

Füllpartikel als Keramik vorliegen, in der die Streupartikel gesintert sind. Sintern kann hier bedeuten, dass die

Streupartikel unterhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt werden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Diffusorpartikel einen um den Faktor von mindestens 10, 15,

20, 50, 80, 100, 1000 kleineren mittleren Partikeldurchmesser als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel auf.

Mit mittlerer Partikeldurchmesser ist hier insbesondere der d50-Wert bezeichnet. d50 bezeichnet den Diameter eines

Partikels nach dessen Median-Größe nach der Masse. Der

Partikeldurchmesser kann beispielsweise mittels dynamischer

Lichtstreuung bestimmt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel einen Wert zwischen einschließlich 100 nm bis einschließlich 1000 nm,

insbesondere zwischen einschließlich 150 nm bis

einschließlich 250 nm, beispielsweise 200 nm auf. Alternativ oder zusätzlich weisen die Füllpartikel einen

Partikeldurchmesser von 10 ym bis 50 ym, beispielsweise von 20 ym bis einschließlich 30 ym, beispielsweise 25 ym auf. Die Partikeldurchmesser sind hier insbesondere mittlere

Partikeldurchmesser.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streupartikel aus demselben Material wie die Diffusorpartikel geformt.

Alternativ oder zusätzlich sind die Streupartikel aus einer Gruppe ausgewählt, die Aluminiumoxid, Tantaloxid,

Zirkoniumoxid, Zinkoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Hafniumoxid,

Nioboxid, Magnesiumoxid oder Kombinationen daraus umfasst. Vorzugsweise sind die Streupartikel aus Titandioxid und/oder Siliziumdioxid.

Alternativ oder zusätzlich sind die Diffusorpartikel in dem Matrixmaterial dispergiert. Die Streupartikel sind

vorzugsweise in Glas als Matrix eingebettet und/oder in Form einer Keramik gesintert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel Glas als Matrix auf, wobei das Glas ein Telluritglas , ein Silikatglas, ein Alumosilikatglas , ein Boratglas, ein

Borosilikatglas oder ein Phosphatglas ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil der Streupartikel in den Füllpartikeln 45 Gew% bis maximal 70 Gew% oder 50 Gew% bis maximal 75 Gew%, bevorzugt 60 Gew% - 70 Gew% in Bezug auf die Matrix oder das Matrixmaterial.

In zumindest einer Ausführungsform entspricht der Anteil der Streupartikel in den Füllpartikeln dem Anteil der Diffusorpartikel . Mit anderen Worten ist die Konzentration der Streupartikel identisch mit der Konzentration der

Diffusorpartikel . Vorzugsweise ist zusätzlich das Material der Streupartikel das Gleiche wie das Material der

Diffusorpartikel . Die Konzentrationen der Diffusorpartikel und Streupartikel können gleich sein, insbesondere wenn die Konzentration hier in Vol-% angegeben wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil der Füllpartikel zwischen 10 wt% und 30 wt% in dem

Reflexionselement. Beispielsweise ist der Anteil der

Füllpartikel in dem Reflexionselement 20 wt%.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die

Diffusorpartikel aus Titandioxid. Das Matrixmaterial ist eine Epoxy-Formmasse .

Die Füllpartikel weisen ein Silikatglas als Matrix auf. Darin eingebettet ist Titandioxid.

Der Anteil der Diffusorpartikel in dem Reflexionselement ist 50 Gew% - 70 Gew% bezogen auf das Matrixmaterial und die Füllpartikel . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des Ti02 45 wt% -70 wt% in den Partikeln, beispielsweise 50 wt% - 70 wt% bezogen auf den Anteil von Matrixmaterial und

Diffusorpartikel , beispielsweise Epoxy+Ti02. Der mittlere Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel ist kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der

Füllpartikel. Vorzugsweise ist der mittlere

Partikeldurchmesser der Diffusorpartikel um den Faktor 10, 15, 20, 50, 80, 100, 1000 kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der Füllpartikel. Mit anderen Worten sind die Füllpartikel größer als die Diffusorpartikel . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel einen Partikeldurchmesser zwischen einschließlich 25 ym und einschließlich 50 ym, beispielsweise 30 ym auf. Der

Partikeldurchmesser meint hier vorzugsweise den

durchschnittlichen Partikeldurchmesser, der auch als d50 Wert bezeichnet werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Füllpartikel als Keramik ausgeformt. Die Füllpartikel weisen vorzugsweise Titandioxid in der Keramik auf. Insbesondere ist die Keramik weiß. Die Keramik kann durch ein Gemisch von Titandioxid oder anderen Materialien, wie beispielsweise Siliziumdioxid oder Magnesiumdifluorid oder reinem Titandioxid, erzeugt werden. Dazu kann beispielsweise Titandioxid als Pulver bei hohen Temperaturen gesintert werden. Es sollte die Temperatur aber nicht zu hoch gewählt werden, damit die Titandioxidpartikel nicht aufschmelzen, sondern es soll insbesondere ein

Anschmelzen der Titandioxidpartikel erfolgen, sodass die Masse miteinander verklebt. Anschließend kann die so erzeugte Keramik zerkleinert werden, sodass Füllpartikel erzeugt werden können, die in dem Matrixmaterial eingebettet werden können .

Alternativ kann auch weißes Glas als Matrix verwendet werden. In diesem weißen Glas können zusätzlich Streupartikel, insbesondere Titandioxid, eingebettet werden. Die Einbettung kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Glas als

Glasschmelze vorliegt und anschließend das Titandioxid als Pulver eingebettet wird. Alternativ ist es möglich, pulverförmige Streupartikel und die pulverförmige Matrix, wie beispielsweise pulverförmiges Titandioxid und pulverförmiges Siliziumdioxid, zu mischen und anschließend über die Schmelztemperatur zu erwärmen, sodass eine Glasmatrix entsteht, in dem die Streupartikel

eindispergiert sind. Anschließend kann das so erzeugte

Reflexionselement zerkleinert werden und in dem

Matrixmaterial eingebettet, insbesondere eindispergiert, werden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füllpartikel Titandioxid und Siliziumdioxid oder Titandioxid und

Magnesiumfluorid als Keramik auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die

Diffusorpartikel aus Titandioxid. Das Matrixmaterial ist eine Epoxyformmasse . Die Füllpartikel sind als Keramik ausgeformt. Die Füllpartikel weisen Titandioxid auf. Der Anteil der

Diffusorpartikel in dem Reflexionselement ist 50 wt% -70 wt% bezogen auf das Matrixmaterial und die Füllpartikel.

Die Diffusorpartikel weisen einen Partikeldurchmesser von 150 nm - 200nm, beispielsweise 170 nm auf. Die Füllpartikel weisen einen Partikeldurchmesser von 15 ym - 30 ym, beispielsweise 20 bis 25 ym auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die

Diffusorpartikel aus Titandioxid, wobei das Matrixmaterial eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel ein

Silikatglas als Matrix und darin eingebettet Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil des Titandioxids in den

Füllpartikeln 45 wt% - 70 wt% ist, wobei der Anteil der

Diffusorpartikel in dem Reflexionselement 45 wt% - 70 wt% ist, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der

Diffusorpartikel kleiner ist als der mittlere

Partikeldurchmesser der Füllpartikel. Der Anteil des

Titandioxids in den Füllpartikeln bezieht sich insbesondere auf den Anteil Epoxy-Formmasse und Titandioxid.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bestehen die

Diffusorpartikel aus Titandioxid, wobei das Matrixmaterial eine Epoxy-Formmasse ist, wobei die Füllpartikel als Keramik ausgeformt sind, die Titandioxid aufweisen, wobei der Anteil der Diffusorpartikel in dem Reflexionselement 50 wt% -70 wt% ist, wobei die Diffusorpartikel einen Partikeldurchmesser von 150 nm bis 200 nm aufweisen, wobei die Füllpartikel einen Partikeldurchmesser von 15 ym bis 30 ym aufweisen. Der Anteil des Titandioxids in den Füllpartikeln bezieht sich

insbesondere auf den Anteil Epoxy-Formmasse und Titandioxid. Die Diffusorpartikel weisen beispielsweise einen

Partikeldurchmesser von 170 nm +/- 5%, 4%, 3%, 2%, 1% von diesem Wert auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das

Reflexionselement zur Isolierung einer Leiterplatte

eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich dient das

Reflexionselement zur Isolierung eines Trägers. Der Träger kann beispielsweise eine Leiterplatte umfassen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das

Reflexionselement Teil eines Gehäuses. In dessen Ausnehmung kann der Halbleiterchip angeordnet sein. Das Gehäuse kann direkt einen Träger, beispielsweise die Leiterplatte, kontaktieren. Mit kontaktieren wird hier insbesondere

direkter oder indirekter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt bezeichnet. Leiterrahmen aus Epoxy-basierten Materialien zeigen eine geringe Reflektivität auf. Um dessen Reflektivität zu

erhöhen, können kleine Partikel beispielsweise mit einem Partikeldurchmesser von 200 nm in diese Formmasse aus Epoxy eindispergiert werden. Beispielsweise wird Titandioxid eindispergiert . Die Streuung erfolgt infolge der Brechung an der Grenzfläche zum Epoxy-Matrixmaterial . Die Epoxyformmassen (EMC) weisen eine geringe Reflektivität auf. Die EMC sind insbesondere transparent und lassen das Licht zu anderen Absorbern durch. Die Konzentration der Titandioxidpartikel, die vorzugsweise mit einem Anteil von 10 bis 30 wt% in dem Matrixmaterial eingebettet sind, ist eher gering. Es können auch größere Partikel, beispielsweise Siliziumdioxidpartikel, mit einem Partikeldurchmesser von 10 ym bis 50 ym als

Füllpartikel eindispergiert werden, um die mechanische

Festigkeit und den geringen thermischen

Expansionskoeffizienten (CTE) zu verbessern. Typischerweise werden große Siliziumdioxidpartikel mit einem Anteil von ungefähr 50 wt% oder mehr eindispergiert. Wenn eine höhere Konzentration der Diffusorpartikel , beispielsweise

Titandioxid, zum Matrixmaterial aus Epoxy zugegeben wird, wird die Viskosität des Materials stark erhöht, sodass es schwierig ist, dieses Material auf den Leiterrahmen zu bringen, sodass das Endprodukt zum Teil mechanisch brüchig ist.

Es gibt andere Materialien, wie beispielsweise

Polycyclohexylendimethylenterephtalat (PCT) , die eine höhere Reflektivität als das EMC aufweisen. Daher werden bei diesen Materialien keine zusätzlichen Diffusorpartikel zur

Verbesserung der mechanischen Stabilität benötigt. Jedoch zeigen diese Materialien eine geringe Lebensdauer, da diese Materialien wenig resistent gegenüber Temperatur und UV- Strahlung sind. Zudem sind weiße Silikonformmassen (SMC, silicone mold Compounds) bekannt, die die Robustheit gegen Strahlung und gegenüber Temperatur im Vergleich zu EMC verbessert. Doch sind Silikone teurer und sie sind weniger mechanisch stabil als Epoxy und weisen einen signifikant höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass die Verwendung von Silikon in einem Bauelement zu einem höheren Stress im gesamten Bauelement führt. Die Erfinder haben nun erkannt, dass durch das hier

beschriebene Bauelement mit dem hier beschriebenen

Reflexionselement ein Reflexionselement bereitgestellt werden kann, das die oben beschriebenen Nachteile überwindet. Das Reflexionselement weist ein Matrixmaterial, insbesondere aus EMC, auf, in dem Diffusorpartikel eingebracht sind. Diese Diffusorpartikel erhöhen oder verbessern die Reflektivität des Gehäuses. Zudem weist das Reflexionselement Füllpartikel auf, die beispielsweise weißes Glas als Matrix aufweisen. In diesem Glas als Matrix können zusätzlich Titandioxid in einer Glasschmelze oder durch Erhitzen von Titandioxid und

Siliziumdioxidpulvergemische erzeugt werden. Zudem ist es möglich, dass eine weiße Keramik aus einem Gemisch von

Titandioxid und andere Materialien, wie Siliziumdioxid oder Magnesiumdifluorid, oder reinem Titandioxid als Keramik verarbeitet werden. Dadurch kann die Reflektivität erhöht werden verglichen mit einem Material, das Titandioxid in einem Matrixmaterial, wie Silikon oder eine Glasmatrix, aufweist. Derartige Füllpartikel können in das

Matrixmaterial, wie EMC, eingebracht werden, wie es bisher für Siliziumdioxidpartikel bekannt ist. Der Prozess kann analog, wie die Herstellung eines Reflexionselements, das Matrixmaterial und Siliziumdioxidpartikel aufweist, erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Diffusorpartikel und/oder Füllpartikel in dem Matrixmaterial homogen verteilt. Alternativ sind die Diffusorpartikel und/oder Füllpartikel in dem Matrixmaterial mittels eines Konzentrationskoeffizienten verteilt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streupartikel in der Matrix der Füllpartikel homogen oder mit einem

Konzentrationsgradienten verteilt .

Die Erfinder haben erkannt, dass mit dem hier beschriebenen Bauelement ein Bauelement bereitgestellt werden kann, das eine gesteigerte Effizienz aufweist, verglichen mit

Bauelementen, die beispielsweise EMC-Träger, insbesondere EMC-Leiterrahmen, ohne Füllpartikel und Diffusorpartikel aufweisen. Zudem kann das hier beschriebene Bauelement in bereits bestehende Prozesse leicht integriert werden. Damit können Materialkosten und -zeit gespart werden. Zudem kann ein Matrixmaterial verwendet werden, wie beispielsweise EMC, das kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann (im Vergleich zu silikonbasierten Formmassen) .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Matrix aus Glas geformt. Die Glasmatrix kann oxidisch sein und weist

zumindest eines der folgenden Materialien auf: Bleioxid, Bismutoxid, Boroxid, Siliziumdioxid, Phosphorpentoxid,

Aluminiumoxid, Tellurdioxid oder Zinkoxid oder umfasst diese. Vorzugsweise weist die Glasmatrix Zinkoxid auf. Vorzugsweise ist die Glasmatrix frei von Bleioxid. Die hier beschriebenen Materialien können einzeln oder in Kombination mit der

Glasmatrix vorhanden sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Glasmatrix Zinkoxid, Bortrioxid und Siliziumdioxid oder besteht daraus.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Glasmatrix Zinkoxid auf, zumindest einen Glasbildner oder einen

Netzwerkwandler oder ein Zwischenoxid. Der Glasbildner kann beispielsweise Borsäure, Siliziumdioxid, Phosphorpentoxid, Germaniumdioxid, Bismutoxid, Bleioxid und/oder Tellurdioxid sein. Der Netzwerkwandler oder das Zwischenoxid kann aus folgender Gruppe oder Kombinationen daraus ausgewählt werden: Erdalkalioxid, Alkalioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Tellurdioxid, Wolframoxid,

Molybdänoxid, Antimonoxid, Silberoxid, Zinnoxid, Oxide der Seltenen Erde.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Glasmatrix ein Telluritglas .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Glasmatrix einen Anteil von mindestens 50 %, 60 %, 70 % oder 80 %, bevorzugt 70 %, an Streupartikeln in den Füllpartikeln auf. Die Prozentangaben beziehen sich hier auf Gew% .

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Vorzugsweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren das hier beschriebene optoelektronische Bauelement erzeugt. Dabei gelten alle

Definitionen und Ausführungen für das Bauelement auch für das Verfahren und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements die folgenden Verfahrensschritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, auf:

A) Bereitstellen eines Halbleiterchips, der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,

B) Erzeugen eines Reflexionselements und anschließendes Anordnen des Reflexionselements in den Strahlengang des Halbleiterchips, wobei das Reflexionselement wie folgt erzeugt wird:

Bl) Bereitstellen eines Matrixmaterials,

B2) Einbetten von Diffusorpartikeln und Füllpartikeln in das Matrixmaterial, wobei die Diffusorpartikel und die

Füllpartikel sich voneinander unterscheiden, wobei die

Füllpartikel aus einer Glasschmelze als Matrix, in die

Streupartikel eingebettet sind, durch Erhitzen von

Streupartikeln in Glas und/oder aus einer Keramik erzeugt werden .

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und

Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in

Verbindung mit den Figuren beschriebenen

Ausführungsbeispielen .

Es zeigen:

Die Figur 1A eine schematische Seitenansicht eines

optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform, die Figur 1B eine elektronenmikroskopische Aufnahme gemäß einer Ausführungsform, die Figur IC eine mikroskopische Aufnahme gemäß einer

Ausführungsform, die Figur 2A eine schematische Seitenansicht eines

optoelektronischen Bauelements gemäß eines

Vergleichsbeispiels und die Figuren 2B und 2C jeweils eine schematische Seitenansicht eines Reflexionselements eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.

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 werden.

Die Figur 1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.

Das optoelektronische Bauelement 100 weist einen Träger 3 auf. Insbesondere ist der Träger ein Leiterrahmen 31. Der Leiterrahmen ist insbesondere aus Kupfer geformt. Das

Bauelement weist ein Gehäuse 4 auf. Das Reflexionselement 2 ist vorzugsweise Teil des Gehäuses 4. Das Gehäuse weist eine Ausnehmung 5 auf. In der Ausnehmung 5 ist auf der

Leiterplatte 31 der Halbleiterchip 1 angeordnet. Zudem weist das Bauelement 100 eine Konversionsschicht 6 auf. Die

Konversionsschicht bedeckt sowohl die Strahlungshauptfläche des Halbleiterchips 1 als auch dessen Seitenflächen sowie vorzugsweise zusätzlich die Oberflächen der Leiterplatte. Die Seitenflächen können vollständig oder bevorzugt nur teilweise bedeckt sein. Teilweise bedeckt kann insbesondere meinen, dass mindestens 50% der Seitenflächen bedeckt sind.

Oberflächen der Leiterplatte sind vorzugsweise vollständig bedeckt. Die Ausnehmung 5 kann zudem mit einem Silikonverguss vergossen sein. Das Konversionselement 6 kann herkömmlich

Konversionsmaterialien, wie Orthosilikate, Granate, Silikate, Nitride, aufweisen.

Der Halbleiterchip 1 ist hier zur Emission von Strahlung, beispielsweise aus dem blauen Spektralbereich, eingerichtet. Das blau emittierte Licht kann mittels des

Konversionselements 6 in Strahlung mit veränderter,

beispielsweise mit roter Wellenlänge oder grüner Wellenlänge umgewandelt werden. Aus dem Bauelement 100 kann bei

Vollkonversion dann rote oder grüne Strahlung oder bei

Teilkonversion weißes Mischlicht austreten. Der

Halbleiterchip 1 ist mittels einer elektrischen Kontaktierung 7 kontaktiert. Das Reflexionselement 2 ist im Strahlengang des

Halbleiterchips angeordnet. Das Reflexionselement 2 ist zur Strahlungsreflexion vorgesehen. Das Reflexionselement 2 weist ein Matrixmaterial 21 auf. In dem Matrixmaterial 21 sind Diffusorpartikel 22 und Füllpartikel 23 eingebettet (hier nicht gezeigt) . Die Füllpartikel 23 und Diffusorpartikel 22 unterscheiden sich voneinander. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231, in die Streupartikel 232 eingebettet sind, und/oder eine Keramik 234 auf, in der die Streupartikel 232 gesintert vorliegen.

Die Figur 1B zeigt eine elektromikroskopische Aufnahme (SEM) eines Seitenquerschnitts eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß eines Vergleichsbeispiels. Die großen Partikel, also die Füllpartikel 23, können hier leicht erkannt werden. Die kleineren Partikel, insbesondere also die

Diffusorpartikel 22, beispielsweise aus Titandioxid, können kaum erkannt werden, aufgrund der kleineren Partikelgröße. Die größeren Partikel, wie beispielsweise

Siliziumdioxidfüllstoffe, weisen vorzugsweise einen

Partikeldurchmesser zwischen 25 ym und 50 ym auf.

Die Figur IC zeigt eine mikroskopische Aufnahme einer

Seitenansicht eines Bauelements gemäß eines

Vergleichsbeispiels. Auch hier sind die großen Füllpartikel ersichtlich, während die kleineren Diffusorpartikel 22 schlecht zu erkennen oder gar nicht zu erkennen sind. Die größeren Partikel können während der Herstellung der

mikroskopischen Aufnahme aufgebrochen sein.

Die Figur 2A zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauelements gemäß eines Vergleichsbeispiels. Hier ist ein Reflexionselement 2 gezeigt, das ein Matrixmaterial 21 aufweist, in dem Diffusorpartikel 22 eingebettet sind. Zudem weist das Bauelement Füllpartikel 23 auf, die in dem

Matrixmaterial 21 eingebettet sind. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231 auf, jedoch keine Streupartikel, die in dieser Matrix 231 eingebettet oder gesintert vorliegen. Das Matrixmaterial kann weiß ausgeformt sein und die

Diffusorpartikel 22 oder Füllpartikel 23 können klar sein. Die Reflexion erfolgt durch die große Anzahl der

strahlungsfreien Streuung, die durch

Brechungsindizesunterschiede an den Grenzflächen von

hochbrechenden Diffusorpartikeln, wie beispielsweise

Titandioxid, erfolgt. Die großen Füllpartikel 23,

beispielsweise aus Siliziumdioxid, haben annähernd den gleichen Brechungsindex wie das Matrixmaterial,

beispielsweise Epoxy, und verteilen daher kaum die Streuung. Das Licht geht also durch sie hindurch.

Die großen Füllpartikel 23, beispielsweise aus

Siliziumdioxid, erlauben daher, dass das Licht oder die

Strahlung tiefer in das Material penetriert, im Vergleich dazu, wenn die Füllpartikel 23 mit Streupartikeln 232 gefüllt wären, wie es hier in der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Dies hat einen negativen Effekt auf die Effizienz des Bauelements, weil es die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das Licht innerhalb des Matrixmaterials (EMC) eingefangen wird, verloren geht oder durch den Träger, insbesondere die

Kupferleiterplatte, absorbiert wird. Es erfolgt damit

vorwiegend bei dem Bauelement des hier beschriebenen

Vergleichsbeispiels die Absorption an der Kupferleiterplatte, die Transmission durch das Matrixmaterial (EMC) und die

Reflexion aufgrund der langen Pfade.

Im Vergleich dazu zeigt die Figur 2B eine schematische

Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform. Hier sind die Füllpartikel 23 mit weiteren Streupartikeln 232 gefüllt, sodass die Eindringtiefe oder Penetration der

Strahlung stark reduziert werden kann und damit die

Wahrscheinlichkeit der Reflexion steigt. Ferner werden kürzere Pfade in dem Material erzeugt, sodass das Licht näher emittiert wird, wenn es in das Matrixmaterial 21 penetriert. Es kann damit ein gut definierter Reflektor bereitgestellt werden, der zum Teil schmaler mit einer dünneren Schichtdicke ausgeformt werden kann. Zudem kann dann auch die Dicke der Leiterplatte angepasst werden. Das Reflektorelement und/oder die Leiterplatte können jeweils oder zusammen eine Dicke von 100 ym oder 200 ym aufweisen.

Das Reflektorelement 2 weist hier also ein Matrixmaterial 21 auf, in dem Diffusorpartikel 22 und Füllpartikel 23

eingebettet sind. Die Füllpartikel 23 weisen eine Matrix 231, beispielsweise aus Glas, auf. In dieser Matrix 231 können Streupartikel 232 eingebettet sein. Vorzugsweise weisen die Streupartikel 232 die gleichen Materialien wie die

Diffusorpartikel 22 auf. Insbesondere ist die Konzentration der Diffusorpartikel 22 gleich der Konzentration der

Streupartikel 232 in der Matrix 231.

Die Figur 2C zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform.

Im Vergleich zu dem Bauelement der Figur 2B ist hier das Reflexionselement, insbesondere die Füllpartikel 23, als Keramik ausgeformt. Mit anderen Worten sind beispielsweise die Streupartikel 232 in der Keramik gesintert.

Beispielsweise können Titandioxid und andere Materialien, wie Siliziumoxid oder Magnesiumfluorid, oder auch nur Titandioxid als Keramik verarbeitet werden und dann die Füllpartikel 23 nach der Zerkleinerung bilden.

Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen

Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, die die Kombination von Merkmalen in den

Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 117 536.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichenliste

100 optoelektronisches Bauelement

1 Halbleiterchip

2 Reflexionselement

21 Matrixmaterial

22 Diffusorpartikel

23 Füllpartikel

231 Matrix

232 Streupartikel

234 Keramik

d Eindringtiefe

3 Träger

31 Leiterplatte

4 Gehäuse

5 Ausnehmung

6 Konversionselement

7 elektrische Kontaktierung, insbesondere Bonddraht 8 Verguss

9 Strahlung