PFEUFFER ALEXANDER F (DE)
PLÖSSL ANDREAS (DE)
BOGNER GEORG (DE)
HAHN BERTHOLD (DE)
SINGER FRANK (DE)
US20080200061A1 | 2008-08-21 | |||
US20140038325A1 | 2014-02-06 | |||
US20150214197A1 | 2015-07-30 | |||
US20110204392A1 | 2011-08-25 |
Patentansprüche 1. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil (1) mit - einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Strahlung, und - zumindest einem Träger (3) , auf dem die Halbleiterschichtenfolge (2) aufgebracht ist, wobei - der zumindest eine Träger (3) an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Trägerunterseite (34) wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) aufweist, - die wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) elektrische Kontaktstellen (5) zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge (2) umfasst, und - die wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) zur Aufnahme mindestens eines Fadens (9) zur Befestigung des Halbleiterbauteils (1) an einem Gewebe (10) und zur elektrischen Kontaktierung mittels des mindestens einen Fadens (9) eingerichtet ist. 2. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2) zuerst verbreitert und anschließend wieder verengt, wobei die Verankerungsstruktur (4) an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite offen ist, und wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) als Dünnfilm- Leuchtdiodenchip gestaltet ist, frei von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge (2). 3. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2) zuerst verbreitert und anschließend wieder verengt, wobei die Verankerungsstruktur (4) an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite geschlossen ist . 4. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2) monoton oder streng monoton verbreitert . 5. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich wenigstens zwei Verankerungsstrukturen (4) in Draufsicht gesehen kreuzen und/oder wenigstens zwei Verankerungsstrukturen (4) in Draufsicht gesehen schnittfrei nebeneinander verlaufen. 6. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) in Draufsicht gesehen gekrümmt verläuft. 7. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die wenigstens eine gekrümmt verlaufende Verankerungsstruktur (4) in Draufsicht gesehen mäanderförmig gestaltet ist und mehrere Richtungswechsel aufzeigt. 8. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) zwei Lagen (45, 46) aufweist, die in Draufsicht gesehen zumindest stellenweise einen voneinander abweichenden Verlauf aufweisen . 9. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (3) an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten (32) je mindestens eine Verankerungsstruktur (4) aufweist . 10. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zwei Träger (3) umfasst, die sich beiderseits der Halbleiterschichtenfolge (2) befinden, wobei beide Träger (3) an der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seiten je mindestens eine Verankerungsstruktur (4) aufweisen. 11. Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) als Säule (41) gestaltet ist, die sich über die Trägerunterseite (34) erhebt, wobei die Säule (41) zumindest stellenweise aus einem elektrisch leitfähigen Material ist. 12. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Verankerungsstruktur (4) als Graben (42) gestaltet ist, der in der Trägerunterseite (34) geformt ist, wobei der Graben (42) zumindest an einer tiefsten Stelle elektrisch leitfähig ist. 13. Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das verschiedenfarbig emittierende Halbleiterschichtenfolgen (2) und/oder Halbleiterchips (29) und/oder mindestens eine Elektronikeinheit (6) umfasst. 14. Gewebe (10) mit - mindestens einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorigen Ansprüche, - mindestens einem Faden (9), der fest mit dem Halbleiterbauteil (1) verbunden ist und über den das Halbleiterbauteil (1) elektrisch angeschlossen ist, und - mehreren Fasern (8), die miteinander sowie mit dem mindestens einen Faden (9) zu einem Stoff verwoben sind, sodass das Halbleiterbauteil (1) fest an dem Stoff oder in dem Stoff befestigt ist. 15. Gewebe (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der mindestens eine Faden (9) mittels Kleben, Klemmen, Löten, Verstemmen und/oder Schweißen mit den elektrischen Kontaktstellen (5) elektrisch leitend verbunden ist. 16. Gewebe (10) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem der Faden (9) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (91) aufweist, die auf einem Kernmaterial (90) angebracht ist, oder der Faden (9) mehrere Filamente aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, die zusammen mit einem fadenförmigen Basismaterial verzwirnt sind, wobei ein mittlerer Durchmesser des Fadens (9) zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym liegt, sodass der mittlere Durchmesser größer ist als eine mittlere Dicke der Halbleiterschichtenfolge (2). 17. Gewebe (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem der mindestens eine Faden (9) im Querschnitt gesehen vollständig innerhalb der wenigstens einen zugeordneten Verankerungsstruktur (4) liegt. |
STRAHLUNGSEMITTIERENDES HALBLEITERBAUTEIL UND GEWEBE Es wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Gewebe angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein
strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil anzugeben, das effizient in einem Gewebe integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein
strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und durch ein Gewebe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Zone zur Erzeugung von Strahlung. Beispielsweise ist die
Halbleiterschichtenfolge als Leuchtdiodenchip, insbesondere als Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, bei dem ein Auswachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge entfernt wurde, gestaltet. Es können eine oder mehrere Halbleiterschichtenfolgen und damit ein oder mehrere Leuchtdiodenchips in dem
Halbleiterbauteil vorhanden sein.
Bei der zu erzeugenden Strahlung handelt es sich
beispielsweise um nahultraviolette Strahlung, um sichtbares Licht und/oder um nahinfrarote Strahlung. Eine Wellenlänge maximaler Intensität der von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung liegt bevorzugt bei mindestens 360 nm oder 420 nm und/oder bei höchstens 860 nm oder 680 nm oder 480 nm. Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge dazu eingerichtet, blaues Licht oder grünes Licht zu emittieren. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m N oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
Al n In ] __ n _ m Ga m P oder auch um ein Arsenid-
Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m As oder wie Al n Ga m In ] __ n _ m AskP ] __k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 -S k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Träger. Die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge ist auf dem zumindest einen Träger aufgebracht. Insbesondere sind mehrere
Leuchtdiodenchips mit je einer der Halbleiterschichtenfolgen auf einem gemeinsamen Träger angebracht. Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt um diejenige Komponente, die das Halbleiterbauteil mechanisch trägt und stützt. Ohne den
Träger wäre in diesem Fall das Halbleiterbauteil mechanisch nicht stabil. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger oder weisen alle Träger oder weist ein Teil der Träger je
zumindest eine Verankerungsstruktur auf. Die
Verankerungsstruktur befindet sich insbesondere an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Unterseite des
zugehörigen Trägers. Pro Träger können eine oder mehrere Verankerungsstrukturen vorhanden sein. Bevorzugt sind in jedem Träger mehrere der Verankerungsstrukturen vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Verankerungsstruktur oder alle Verankerungsstrukturen oder ein Teil der Verankerungsstrukturen elektrische
Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge oder grenzt an elektrische
Kontaktstellen. Damit ist über die betreffende
Verankerungsstruktur eine elektrische Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge und damit des Halbleiterbauteils ermöglicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur oder sind alle Verankerungsstrukturen oder ist ein Teil der Verankerungsstrukturen zur Aufnahme mindestens eines Fadens eingerichtet. Der Faden kann in der Verankerungsstruktur beispielsweise eingeklemmt werden oder über ein Befestigungsmittel wie einen Kleber oder ein Lot in der Verankerungsstruktur fixiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur dazu eingerichtet, das Halbleiterbauteil an und/oder in einem Gewebe zu befestigen. Eine elektrische Kontaktierung wird bevorzugt über den mindestens einen Faden erreicht. Das heißt, bei dem Faden, der zur Fixierung in der zumindest einen Verankerungsstruktur vorgesehen ist, handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Zuleitung.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
Strahlungsemittierende Halbleiterbauteil eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Strahlung sowie mindestens einen Träger, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist. Der zumindest eine Träger weist an einer der Halbleiterschichtenfolge
abgewandten Trägerunterseite wenigstens eine
Verankerungsstruktur auf. Die wenigstens eine
Verankerungsstruktur umfasst elektrische Kontaktstellen oder grenzt an diese, wobei die elektrischen Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge und damit des Halbleiterbauteils eingerichtet sind. Die
wenigstens eine Verankerungsstruktur ist zur Aufnahme
mindestens eines Fadens zur elektrischen Kontaktierung mittels des mindestens einen Fadens und bevorzugt zur
Befestigung des Halbleiterbauteils an einem Gewebe
eingerichtet.
Mit bisherigen Leuchtdiodenchips ist es schwierig, diese auf Fasern zu montieren. Dabei werden Leuchtdiodenchips
insbesondere auf Fasern aufgeklebt oder auf Zwischenträgern montiert, die wiederum an den Fasern befestigt sind. Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist aufgrund
insbesondere der Verankerungsstruktur eine effiziente
und/oder stabile Befestigung speziell unmittelbar an Fasern und/oder Fäden ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbreitert sich wenigstens eine Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge zuerst und verengt sich anschließend wieder. Die betreffenden Teile der Verankerungsstruktur können im Querschnitt gesehen
beispielsweise wie ein Schlüsselloch gestaltet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Verankerungsstruktur an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite offen gestaltet. Das heißt, die
Verankerungsstruktur ist von der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite her frei zugänglich. Insbesondere sind dann die elektrischen Kontaktstellen von außen her frei
zugänglich. Durch solche Verankerungsstrukturen kann ein Faden effizient fixiert werden.
Gemäß zumindest eines Ausführungsform ist zumindest eine Verankerungsstruktur an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite geschlossen. Die Verankerungsstruktur ist beispielsweise im Querschnitt torbogenförmig gestaltet. Mit anderen Worten kann durch die Verankerungsstruktur zumindest abschnittsweise oder durchgehend ein Tunnel gebildet sein, die die elektrischen Kontaktstellen optional abdeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbreitert sich wenigstens eine Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge monoton oder streng monoton. Beispielsweise weist die Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen die Form eines V's oder eines U's auf. Ebenso kann die Verankerungsstruktur im Querschnitt gesehen halbkreisförmig oder auch rechteckförmig gestaltet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kreuzen sich wenigstens zwei Verankerungsstrukturen, insbesondere in Draufsicht auf die Trägerunterseite gesehen. Beispielsweise ist durch die Verankerungsstrukturen ein gitterförmiges Muster gebildet. Die Verankerungsstrukturen können sich rechtwinklig kreuzen oder auch in anderen Winkeln, beispielsweise in
vergleichsweise flachen Winkeln von mindestens 20° oder 30° und/oder höchstens 60° oder 50°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen wenigstens zwei Verankerungsstrukturen in Draufsicht gesehen
nebeneinander, insbesondere schnittfrei und/oder
kreuzungsfrei nebeneinander. Dabei können die
Verankerungsstrukturen parallel zueinander ausgerichtet sein oder einen vergleichsweise kleinen Winkel zueinander
aufweisen, beispielsweise einen Winkel von mindestens 5° oder 10° und/oder von höchstens 30° oder 15° oder 5°. Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft zumindest eine der Verankerungsstrukturen in Draufsicht gesehen stellenweise oder in Gänze gekrümmt. Die Verankerungsstruktur kann eine durchgehende, gleichbleibende Krümmung aufweisen. Ebenso kann die Verankerungsstruktur in Draufsicht gesehen verschiedene Krümmungen aufweisen und beispielsweise mäanderförmig oder sinusförmig gestaltet sein und/oder mehrere Richtungswechsel aufweisen. Insbesondere ist die Verankerungsstruktur als Schlangenlinie mit Kurvenübergängen oder als Rechtecksägezahn oder Dreiecksägezahn mit scharfen Knicken geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist wenigstens eine Verankerungsstruktur zwei oder mehr als zwei Lagen auf. Die Lagen folgen bevorzugt in Richtung weg von der
Halbleiterschichtenfolge unmittelbar aufeinander. Eine erste Lage befindet sich näher an der Halbleiterschichtenfolge als eine zweite Lage. Die beiden Lagen können aus demselben
Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise sind die Lagen einstückig geformt oder sind aneinander mittels Kleben oder Bonden befestigt. In den verschiedenen Lagen weist die Verankerungsstruktur zumindest stellenweise einen voneinander abweichenden Verlauf auf.
Beispielsweise ist die erste, sich näher an der
Halbleiterschichtenfolge befindliche Lage breiter und/oder anders gekrümmt als die zweite, weiter von der
Halbleiterschichtenfolge entfernt liegende Lage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten je eine oder mehrere Verankerungsstrukturen auf. Die Stirnseiten sind bevorzugt quer, insbesondere senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu einer Hauptausdehnungsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge orientiert. Die Trägerunterseite ist bevorzugt parallel oder näherungsweise parallel zur
Halbleiterschichtenfolge ausgerichtet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil zwei oder mehr als zwei Träger auf. Die beiden Träger können sich beiderseits der
Halbleiterschichtenfolge befinden, so dass diese zwischen den Trägern angebracht sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen beide Träger an der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seiten je eine oder mehrere Verankerungsstrukturen auf. Durch eine solche
Anordnung ist die Halbleiterschichtenfolge innerhalb eines Gewebes integrierbar. Dabei ist bevorzugt zumindest einer der Träger durchlässig für die in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens eine der Verankerungsstrukturen oder sind manche der Verankerungsstrukturen oder sind alle Verankerungsstrukturen als Säule und/oder Erhebung gestaltet. Somit können die
Verankerungsstrukturen sich über die Trägerunterseite
erheben, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge. Die Säulen können aus einem anderen oder aus dem gleichen Material sein wie verbleibende Teile des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Säulen
stellenweise oder vollständig aus einem elektrisch
leitfähigen Material. Beispielsweise handelt es sich bei den Säulen um Metallsäulen, etwa galvanisch auf einer
Ausgangsschicht erzeugt. Die Säulen können mehrere Bereiche oder Lagen aufweisen, so dass insbesondere ein am weitesten von der Halbleiterschichtenfolge entfernt liegender Teil der Säulen elektrisch isolierend ist, um Kurzschlüsse zu
vermeiden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens eine Verankerungsstruktur oder sind manche der
Verankerungsstrukturen oder sind alle Verankerungsstrukturen als Graben gestaltet. Die Gräben stellen insbesondere
Vertiefungen in der Trägerunterseite dar. Die
Verankerungsstrukturen können jeweils gleiche Tiefen und/oder Breiten aufweisen oder es können Verankerungsstrukturen mit voneinander abweichenden Tiefen und/oder Breiten vorhanden sein. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Säulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Gräben oder ist zumindest einer der Gräben wenigstens an einer tiefsten Stelle elektrisch leitfähig. Diese tiefste Stelle kann durch eine der elektrischen Kontaktstellen gebildet sein.
Alternativ zu einer tiefsten Stelle oder auch zusätzlich hierzu können die Gräben an einer schmälsten Stelle elektrisch leitfähig sein. Auch die schmälste Stelle kann als elektrische Kontaktstelle gestaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil mehrere verschieden gestaltete
Verankerungsstrukturen auf. Somit können unterschiedliche Verankerungsstrukturen miteinander kombiniert vorliegen.
Alternativ sind alle Verankerungsstrukturen des
Halbleiterbauteils hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder elektrischen Funktionalisierung gleich gestaltet. Elektrische Funktionalisierung meint beispielsweise eine
Funktionalisierung als Elektrode, wobei nicht
notwendigerweise zwischen Funktionalisierung als Anode oder Kathode zu unterscheiden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere Sensoren auf.
Beispielsweise ist der mindestens eine Sensor ein Sensor für Temperatur oder Druck oder Helligkeit. Über entsprechende Sensoren ist es möglich, beispielsweise einen Puls eines Trägers des Gewebes zu erfassen. Weiterhin können
Halbleiterschichtenfolgen vorhanden sein, die infrarote
Strahlung emittieren, die zur Detektion mit einem Sensor des Halbleiterbauteils eingerichtet ist, insbesondere nach
Reflexion an der Haut eines Benutzers des Gewebes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil verschiedenfarbig emittierende
Halbleiterschichtenfolgen und/oder verschiedenfarbig
emittierende Halbleiterchips, insbesondere LED-Chips. Es können auch mehrere Halbleiterschichtenfolgen und/oder
Halbleiterchips vorhanden sein, die Licht der gleichen Farbe erzeugen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterbauteil um ein RGB-Element, das unabhängig
voneinander rotes, grünes und blaues Licht erzeugen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil eine oder mehrere Elektronikeinheiten. Bei der mindestens einen Elektronikeinheit handelt es sich zum Beispiel um einen integrierten Schaltkreis, kurz IC, etwa um einen ASIC. Mit einer Elektronikeinheit lassen sich
verschiedenfarbig emittierende Komponenten des
Halbleiterbauteils unabhängig voneinander ansteuern. Ferner ist eine Adressierung und/oder Ansteuerung des
Halbleiterbauteils über die Elektronikeinheit möglich. Die Elektronikeinheit basiert zum Beispiel auf Silizium. Die Elektronikeinheit enthält insbesondere Konstantstromquellen, Spannungsquellen, Transistoren, Schalter, Speicherkomponenten und/oder Register.
Besonders bevorzugt ist die Elektronikeinheit durch den
Träger gebildet, welcher insbesondere ein Silizium-Träger oder ein Silizium-Chip ist.
Darüber hinaus wird ein Gewebe angegeben. Das Gewebe umfasst ein oder mehrere Strahlungsemittierende Halbleiterbauteile, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Gewebes sind daher auch für die Halbleiterbauteile offenbart und
umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gewebe einen oder mehrere Fäden. Der mindestens eine Faden ist mit dem Halbleiterbauteil verbunden, insbesondere fest verbunden. Das heißt, bevorzugt löst sich das Halbleiterbauteil in der bestimmungsgemäßen Anwendung des Gewebes nicht von dem Faden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil über den mindestens einen Faden elektrisch angeschlossen. Eine Bestromung des Halbleiterbauteils folgt somit über den zumindest einen Faden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Gewebe mehrere Fasern. Bei den Fasern kann es sich um herkömmliche Stofffasern handeln, etwa aus Wolle, Baumwolle oder
Kunstfasern. Insbesondere sind die Fasern und der mindestens eine Faden miteinander zu dem Stoff verwoben. Alternativ können die Fäden auf oder an den Fasern befestigt sein, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen oder Verstemmen. Ferner ist es möglich, dass die Fäden und die Fasern
miteinander verwoben werden, sodass die Fäden und Fasern eine oder mehrere gemeinsame Kordeln bilden können. Die Fasern können elektrisch isolierend sein. Insbesondere stellen die Fasern die Basis des Gewebes dar. Es ist möglich, dass eine mechanische Einbindung des
Halbleiterbauteils über die Fasern erfolgt, wohingegen eine elektrische Einbindung über die Fäden erfolgt. Ebenso können die Fäden zur mechanischen und elektrischen Einbindung des Halbleiterbauteils in das Gewebe dienen und die Einbindung der Fäden in das Gewebe erfolgt über die Fasern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil fest an dem Stoff und/oder in dem Stoff befestigt. Somit ist ein leuchtfähiger, über
Elektrolumineszenz lichtemittierender Stoff aufbaubar.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Gewebe mindestens ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil sowie mindestens einen Faden, der fest mit dem
Halbleiterbauteil verbunden ist und über den das
Halbleiterbauteil elektrisch angeschlossen ist. Mehrere
Fasern sind mit dem mindestens einen Faden zu einem Stoff verwoben oder in dem Stoff integriert, so dass das
Halbleiterbauteil fest an dem Stoff oder in dem Stoff befestigt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Faden oder sind die Fäden mittels Kleben, Klemmen, Löten und/oder Schweißen mit den elektrischen Kontaktstellen des Halbleiterbauteils elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden
und/oder die Fasern eine oder mehrere elektrisch leitfähige Beschichtungen auf, die auf einem Kernmaterial angebracht ist. Ferner kann an dem Faden und/oder an den Fasern eine Außenbeschichtung vorhanden sein, die die leitfähige
Beschichtung teilweise abdeckt. Es ist möglich, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung stellenweise von dem
Kernmaterial entfernt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden
und/oder die Fasern leitfähige Filamente auf, beispielsweise aus Silber oder Kohlenstoff wie Kohlenstoffnanoröhrchen . Die Filamente können an einer Oberfläche des Fadens und/oder der Fasern angebracht sein und alternativ oder zusätzlich in dem Faden und/oder den Fasern verzwirnt vorliegen. Das heißt, der Faden kann eines oder mehrere Filamente aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen, die bevorzugt zusammen mit einem etwa fadenförmigen Basismaterial verzwirnt sind, wobei das Basismaterial bevorzugt elektrisch isolierend ist
und/oder aus herkömmlichen Textilfasern ist. Im Falle eines Verzwirnens der Filamente mit dem Basismaterial, das wiederum aus elektrisch isolierenden Filamenten zusammengesetzt sein kann, ist es möglich, dass die elektrisch leitenden Filamente stellenweise an der Oberfläche des Fadens und/oder der Fasern frei liegen. Ein mittlerer Durchmesser der elektrisch
leitenden und/oder der elektrisch isolierenden Filamente liegt bevorzugt bei höchstens 10 % oder 2 % oder 0,5 % eines mittleren Durchmessers des zugehörigen Fadens und/oder der zugehörigen Fasern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden einen mittleren Durchmesser von mindestens 5 ym oder 10 ym auf. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Durchmesser bei höchstens 50 ym oder 30 ym. Insbesondere ist der Faden mechanisch flexibel gestaltet, so dass sich durch den Faden keine oder keine signifikante Änderung der mechanischen
Eigenschaften des Stoffs, der im Wesentlichen aus den Fasern gebildet ist, ergibt. Insbesondere kann eine mittlere Dicke der Halbleiterschichtenfolge und/oder des Halbleiterbauteils kleiner sein als der mittlere Durchmesser des Fadens. Es ist möglich, dass ein mittlerer Durchmesser der Fasern gleich dem mittleren Durchmesser des Fadens ist, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 2 oder 1,5 oder 1,2. Alternativ können der Faden und die Fasern signifikant voneinander abweichende Durchmesser aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der mindestens eine Faden im Querschnitt gesehen vollständig innerhalb der wenigstens einen zugeordneten Verankerungsstruktur.
Alternativ ist es möglich, dass der Faden im Querschnitt gesehen aus der Verankerungsstruktur herausragt,
beispielsweise zu höchstens 10 % oder 20 % oder 40% des mittleren Durchmessers des Fadens an der
Verankerungsstruktur .
Derartige Gewebe können beispielsweise für
Sicherheitsbekleidung, etwa für Feuerwehr und/oder Polizei und/oder Rettungsdienste, verwendet werden. Auch
Verkehrsteilnehmer wie Fahrradfahrer oder Fußgänger können derartige Gewebe verwenden, beispielsweise als Armbänder, Fitnessbänder oder Sicherheitsstreifen. Ebenso ist ein
Einsatz im Bereich der Mode möglich. Weiterhin ist eine
Anwendung beispielsweise zur Beleuchtung von Taschen etwa in Kleidungsstücken möglich.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil und ein hier beschriebenes Gewebe unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1A, 2 bis 5 und IIA schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
Figuren 1B, 6 bis 10, IIB, 12 und 13 schematische
Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen, Figur 14 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Gewebes, Figuren 15 bis 18 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Geweben,
Figur 19 eine schematische Schnittdarstellung und eine
schematische Seitenansicht eines Fadens für
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen
Geweben, und
Figuren 20 und 21 schematische perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterbauteilen.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils 1 illustriert. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Träger 3. Auf dem Träger 3 sind mehrere Halbleiterschichtenfolgen 2, insbesondere in Form von Leuchtdiodenchips wie Dünnfilm-LEDs, aufgebracht. An den Halbleiterschichtenfolgen 2 befinden sich elektrische Kontaktstellen 5 zur elektrischen Kontaktierung .
Die Kontaktstellen 5 grenzen in Richtung hin zu einer
Trägerunterseite 34 an Verankerungsstrukturen 4. Im
Querschnitt gesehen sind die Verankerungsstrukturen 4
schlüssellochförmig gestaltet. Damit weisen die
Verankerungsstrukturen 4 eine erste Lage 45 näher an den
Halbleiterschichtenfolgen 2 auf, die im Querschnitt gesehen oval geformte Öffnungen aufweist. Ferner ist eine zweite Lage 46 direkt an der Trägerunterseite 34 vorhanden, die im Querschnitt gesehen rechteckige Öffnungen umfasst. Die
Öffnungen in den beiden Lagen 45, 46 sind mittig übereinander platziert . Durch die beiden Lagen 45, 46 sind gerade verlaufende Gräben 42 gebildet, die sich parallel zueinander längs des Trägers 3 erstrecken. Damit weisen die Gräben 42 im Bereich der ersten Lage 45 eine größere Breite auf als im Bereich der zweiten Lage 46. Über eine solche Gestaltungen der
Verankerungsstrukturen 4 ist es möglich, einen Faden, nicht gezeichnet, im Bereich der ersten Lage 45 einzuklemmen und zu fixieren .
Bei den Halbleiterschichtenfolgen 2 handelt es sich
insbesondere um Dünnfilm-Leuchtdiodenchips, die frei von einem Aufwachssubstrat sind. Beispielsweise basieren die Halbleiterschichtenfolgen 2 auf dem Materialsystem AlInGaN. Die Halbleiterschichtenfolgen 2 können eine zusammenhängende, homogene Leuchtfläche aufweisen oder in einzelne Bildbereiche oder Bildpunkte, auch als Pixel bezeichnet, unterteilt sein. Die einzelnen Pixel oder Halbleiterschichtenfolgen 2
insgesamt können dazu eingerichtet sein, monochrom Licht abzustrahlen, beispielsweise blaues oder grünes oder rotes Licht. Ebenso ist es möglich, dass verschiedenfarbig
emittierende Pixel oder Halbleiterschichtenfolgen 2 vorhanden sind. Zur Erzeugung von verschiedenfarbigem Licht,
insbesondere weißem Licht, können an den
Halbleiterschichtenfolgen 2 durchgehend oder bereichsweise nicht gezeichnete Leuchtstoffe aufgebracht sein.
Der Träger 3 ist beispielsweise ein Siliziumträger mit
Durchkontaktierungen, auch als Vias bezeichnet. Durch die Durchkontaktierungen sind insbesondere die elektrischen Kontaktstellen 5 gebildet. Dabei können alle elektrischen Kontakte der Halbleiterschichtenfolgen 2 dem Träger 3 zugewandt sein. Ebenso kann der Träger 3 aus einem Glas, einer Keramik oder einem Kunststoff oder einem
Verbundmaterial hieraus sein, insbesondere ist der Träger 3 ein gegossener oder gespritzter oder spritzgegossener Körper mit zumindest einem Kunststoff und/oder mit elektrischen Strukturen etwa für Leiterbahnen oder Durchkontaktierungen. Die Gräben 42 der Verankerungsstrukturen 4 sind
beispielsweise durch Ätzen des Trägers 3 gebildet. Sind die Halbleiterschichtenfolgen 2 zur Emission verschiedener Farben gestaltet, so kann für jede Polarität und/oder für jede Farbe einer oder zwei der Gräben 42 sowie der
Verankerungsstrukturen 4 vorgesehen sein. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die
Verankerungsstrukturen 4 zumindest stellenweise mit einer nicht gezeichneten Aufrauung versehen sind, um eine bessere Klemmwirkung an dem nicht gezeichneten Faden zu erreichen.
Ferner ist es möglich, dass an dem Träger 3 und/oder an den Halbleiterschichtenfolgen 2 nicht gezeichnete weitere
Komponenten wie Leuchtstoffe oder Optiken zu einer
Strahlformung angebracht werden. Dies ist ebenso in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
Der Träger 3, insbesondere aus Silizium, kann nach einer Montage der Halbleiterschichtenfolge 2 und zur Erzeugung der Durchkontaktierungen, auch als Through Silicon Via
bezeichnet, poliert werden und nachfolgend wieder mit einer weiteren Siliziumscheibe oder Trägerscheibe aufgedickt werden. In die zweite Scheibe des Trägers, entsprechend der zweiten Lage 46 oder der ersten und der zweiten Lage 45, 46 zusammengenommen, werden dann die Verankerungsstrukturen 4 von der Trägerrückseite 34 her so tief geätzt, bis die
Kontaktstellen 5 freiliegen. Alternativ können solche Strukturierungen auch in der zweiten Scheibe erfolgen, bevor diese aufgebracht wird, sodass erst durch das Aneinanderbringen der beiden Scheiben die
aufeinanderliegenden Öffnungen entstehen. In entsprechender Weise können auch mehrere Strukturierungen und/oder Löcher mit unterschiedlichen Tiefen oder in unterschiedlichen Tiefen entstehen, was insbesondere bei einem kreuzenden Verlauf von Verankerungsstrukturen 4 zur Anwendung kommen kann.
Alternativ zu einem Träger 3 aus Silizium oder basierend auf Silizium kann auch ein anderes elektrisch isolierendes
Material verwendet werden, beispielsweise Saphir oder ein Glas oder eine Keramik oder ein Kunststoff.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die Gräben 42 im Querschnitt gesehen V-förmig gestaltet. Die V-Form kann bis in die elektrischen Kontaktstellen 5 reichen. Damit ist ein tiefster Punkt der Gräben 42 durch die Kontaktstellen 5 gebildet. In Richtung weg von den Halbleiterschichtenfolgen 2 nimmt eine Breite der Gräben 42 streng monoton zu. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind die
Verankerungsstrukturen 4 im Querschnitt gesehen durch ovale Öffnungen gebildet. Diese Öffnungen befinden sich in der ersten Lage 45 direkt an den Kontaktstellen 5. Die zweite Lage 46 erstreckt sich durchgehend über diese Öffnungen hinweg, sodass die Trägerunterseite 34 eine zusammenhängende, geschlossene Fläche bilden kann. Somit stellen die
Verankerungsstrukturen 4 im Querschnitt gesehen torartige Öffnungen dar, durch die ähnlich einem Nadelöhr oder Tunnel eine Faser und/oder ein Faden verlaufen können. Die in der ersten Lage 45 verbliebenen Gebiete des Trägers 3 können auch erst nach dem Einlegen eines Fadens und/oder einer Faser durch Aufbringen der zweiten Lage 46 verschlossen werden. Die torartigen Strukturen und die zweite Lage 46 können also erforderlichenfalls erst im fertigen Garn und/oder Stoff vorliegen, nachdem das Halbleiterbauteil 1 befestigt wurde.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist das
Halbleiterbauteil 1 einen ersten Träger 3a und einen zweiten Träger 3b auf, zwischen denen sich die
Halbleiterschichtenfolgen 2 befinden. Jeder der Träger 3a, 3b ist mit den Verankerungsstrukturen 4 versehen. Somit sind die Verankerungsstrukturen 4 auf gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschichtenfolge 2 platziert. Jede der Seiten ist bevorzugt für eine bestimmte Polarität eingerichtet. Zum Beispiel dient der Träger 3a als anodenseitiger Kontakt und der Träger 3b als kathodenseitiger Kontakt. Um eine Kontaktierung zu vereinfachen, können pro Polarität mehrere der Verankerungsstrukturen 4 vorhanden sein, um eine Einbringung des Halbleiterbauteils 1 in einen Stoff zu vereinfachen. Auch pro eventuell vorhandener Datenleitung können mehrere Verankerungsstrukturen 4 vorgesehen sein.
Gleiches gilt hinsichtlich aller anderen
Ausführungsbeispiele .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist der Träger 3 an zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten 32 je die
Verankerungsstrukturen 4 auf. Damit kann das
Halbleiterbauteil 1 zwischen zwei gespannten Fäden, nicht gezeichnet, eingeklemmt werden. In den Verankerungsstrukturen 4 befinden sich bevorzugt die in Figur 5 nicht gezeichneten elektrischen Kontaktstellen. Im Querschnitt gesehen sind die Verankerungsstrukturen 4 beispielsweise bogenförmig oder halbkreisförmig gestaltet. Die Verankerungsstrukturen 4 können die Stirnseiten 32 nur teilweise oder auch vollständig bilden.
Ein Halbleiterbauteil 1, bei dem sich die
Verankerungsstrukturen 4 kreuzen, ist in Figur 6 illustriert. Solche sich etwa rechtwinklig kreuzenden
Verankerungsstrukturen 4 können in die beiden Lagen 45, 46 aufgebaut sein, analog zu Figur 1A. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass sich die Lagen 45 und/oder 46 mehrfach wiederholen, insbesondere einander abwechselnd .
Gemäß Figur 7 verlaufen die Gräben 42 für die
Verankerungsstrukturen 4 unterschiedlich stark gekrümmt. In dem in Figur 7 links liegenden Beispiel liegt eine
vergleichsweise starke Krümmung mittig zwischen zwei gerade verlaufenden Abschnitten vor.
Bei dem Beispiel rechts in Figur 7 ist eine durchgehende, gleichbleibende Krümmung vorhanden. Wiederum können die
Verankerungselemente 4 im Querschnitt gesehen geformt sein, wie in Figur 1A dargestellt.
In Figur 7 sind schematische zudem Fäden 9 zur elektrischen Kontaktierung illustriert. Durch die Aufteilung der
Verankerungsstrukturen 4 in die Lagen 45, 46 ist es möglich, dass die Fäden 9 in gerade Linie insbesondere durch die erste Lage 45 hindurch verlaufen können. In Draufsicht gesehen liegen die Fäden 9 nur abschnittsweise frei. Das heißt, von der zweiten Lage 46 her sind die Fäden 9 nur teilweise zugänglich. In Richtung senkrecht zur Trägerunterseite 34 können die Fäden 9 im strammgezogenen Zustand nicht ohne Weiteres aus dem Halbleiterbauteil 1 entfernt werden. Zum Einlegen der Fäden 9 folgen diese jedoch bevorzugt dem
Verlauf der zweiten Lage 46, sodass erst durch das
Strammziehen der Fäden 9 deren Verankerung erfolgt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 weist die
Verankerungsstruktur 4 in Draufsicht gesehen einen
schlangenlinienförmigen, mäandernden Verlauf auf. Wiederum kann auf die Querschnittsform der Verankerungsstrukturen 4, wie in Figur 1A illustriert, zurückgegriffen werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 sind in den beiden Lagen 45, 46 jeweils gerade verlaufende Gräben ausgebildet. Diese beiden Gräben in den Lagen 45, 46 können gleich breit oder verschieden breit sein. Jedoch sind die Gräben in den Lagen 45, 46 zueinander verkippt. Damit wird der Faden, in Figur 9 nicht gezeichnet, beispielsweise längs der zweiten Lage 46 eingeführt und nachfolgend strammgezogen, sodass sich der Faden in die erste Lage 45 verlagert. Der Graben in der ersten Lage 45 weist bevorzugt einen kleineren Winkel zu Seitenflächen des Trägers 3 auf als der Graben in der zweiten Lage 46. An den Stirnseiten 32 des Trägers 3 überlappen die beiden Lagen 45, 46 einander bevorzugt noch.
Gemäß Figur 10 weist der Graben 42 in der zweiten Lage 46 in einem mittleren Bereich einen rechteckförmigen Verlauf auf. Dagegen ist der Graben 42 in der ersten Lage 45 an den
Randbereichen nur an der Seite vorhanden, in die der Graben 42 der zweiten Lage 46 abknickt. Ferner ist der Graben 42 in der ersten Lage 45 in dem rechteckförmigen Ausschnitt im Mittelbereich des Grabens 42 der zweiten Lage 46 vorhanden. Wiederum ist der nicht gezeichnete Faden längs des Grabens 42 der zweiten Lage 46 einlegbar und durch Strammziehen in der ersten Lage 45 fixierbar. Die Draufsichten der Figuren 1B und 6 bis 10 sind jeweils vornehmlich für die Verankerungsstrukturen der Figur 1A gezeichnet. In gleicher Weise können die
Verankerungsstrukturen 4 der Figur 3 herangezogen werden. Für die Verankerungsstrukturen der Figur 2 gilt insbesondere das zur zweiten Lage 46 Ausgeführte entsprechend.
Ferner sind gemäß der Figuren 1 bis 10 die
Verankerungsstrukturen 4 durch die Gräben 42 gebildet. In gleicher Weise können die Verankerungsstrukturen 4 als Säulen 41 gestaltet sein, siehe Figur IIA. Die Säulen 41 sind beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet und in
Draufsicht gesehen, siehe Figur IIB, regelmäßig angeordnet, etwa in einem hexagonalen oder auch quadratischen Muster. Alternativ können die Säulen 41, wie auch die Gräben 42, unregelmäßig und/oder zufällig verteilt angeordnet sein, etwa über einen selbstorganisierten Herstellungsprozess
insbesondere ohne Lithographieschritt und/oder Maskenschritt.
Das in Verbindung mit den Figuren 1 bis 10 zu den Gräben 42 Gesagte gilt in gleicher Weise für die Säulen 41,
insbesondere hinsichtlich deren Querschnittsform und auch hinsichtlich des Verlaufs in Draufsicht auf die
Trägerunterseite 34 gesehen. Auch die Säulen 41 können aus den beiden Lagen 45, 46
gebildet sein, siehe Figur IIA. Beispielsweise stellt die erste Lage 45 eine Wachstumsgrundlage dar, auf der die dickere zweite Lage 46 beispielsweise galvanisch erzeugt wird .
Die Säulen 41 können also über strukturierte elektrochemische Abscheidung hergestellt werden. Dazu wird beispielsweise auf einer durchgehenden elektrisch leitfähigen Schicht als
Plattierbasis die gewünschte Struktur invertiert in Fotolack ausgebildet. In den freientwickelten Bereichen des Fotolacks können die Säulen 41 oder alternativ Strukturen oder
Negativstrukturen für die Gräben 42 beispielsweise galvanisch abgeschieden werden. Nach dem Entfernen des Fotolacks und der Plattierbasis in einer Umgebung der Säulen 41 oder der Gräben 42 stehen dann die Säulen 41 oder die Gräben 42 für die
Verbindung mit den Fäden bereit.
Gemäß Figur 12 sind die Säulen 41 in Draufsicht gesehen L- förmig, wobei bevorzugt vier der Säulen 41 eine kreuzförmige Struktur bilden. Dabei weisen die Säulen 41 bevorzugt die beiden Lagen 45, 46 auf, analog zu Figur 1A.
Gemäß Figur 13 sind erste Säulen 4a und zweite Säulen 4b vorhanden. Die ersten Säulen 4a sind beispielsweise den
Kontaktstellen 5 zugeordnet und in Draufsicht gesehen
rechteckig geformt. Zur Verankerung mit weiteren Fasern können die in Draufsicht gesehen kreisförmige
Verankerungsstrukturen 4b dienen.
In Figur 14 ist ein Gewebe 10 mit einem Halbleiterbauteil 1 illustriert, beispielsweise gemäß Figur 2. Über die Fäden 9 ist das Halbleiterbauteil 1 elektrisch kontaktiert. Die Fäden 9 sind in Fasern 8 eingewebt, die in Draufsicht gesehen an allen Seiten des Halbleiterbauteils 1 verlaufen. Somit ist das Halbleiterbauteil 1 einfach in einem Stoff integrierbar. Der Stoff basiert dabei im Wesentlichen auf den Fasern 8.
Um eine Beweglichkeit oder Steifigkeit des Gewebes 10 nicht zu beeinträchtigen, weisen die Fäden 9 bevorzugt eine
ähnliche Dicke auf wie die Fasern 8. Laterale Abmessungen des Halbleiterbauelements 1 liegen beispielsweise bei mindestens 0,1 mm und/oder bei höchstens 1 mm. Die Fäden 9 können mit einer Steuereinheit und/oder mit einer Batterie verbunden werden. Optional ist es möglich, dass das Halbleiterbauteil 1 einen nicht gezeichneten Sensor etwa für Temperatur, Druck oder Strahlung aufweist.
Abweichend von der Darstellung in Figur 14 ist es, wie auch in allen Ausführungsbeispielen, möglich dass die Fasern 8 signifikant dicker sind als der Faden 9. Somit können die Fasern 8 neben dem Halbleiterbauteil 1 ähnlich dick oder auch dicker sein als die Stelle, an der das Halbleiterbauteil 1 platziert ist. Damit kann das Halbleiterbauteil 1 unauffällig in den Stoff integriert werden.
Gemäß Figur 14 weisen die Fäden 9 einen gleichbleibenden, konstanten Durchmesser auf. Abweichend hiervon ist es
möglich, dass die Fäden 9 in Bereichen neben dem
Halbleiterbauteil 1 signifikant dicker sind. Damit kann das Halbleiterbauteil 1 besser in den Stoff integriert werden und/oder eine Platzierung des Halbleiterbauteils 1 längs der Fäden 9 kann vereinfacht werden. In Figur 15 ist gezeigt, dass das Halbleiterbauteil 1
lediglich eine einzige Verankerungsstruktur 4 aufweist, die sich längs durch den Träger 3 hindurch erstreckt. An der Verankerungsstruktur 4 befinden sich die Kontaktstellen 5. Der Faden 9 weist ein elektrisch isolierendes Kernmaterial 90 auf, das mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 91 versehen ist. Die elektrisch leitfähige Beschichtung 91 ist zwischen den Kontaktstellen 5 stellenweise entfernt.
Hierdurch reicht ein einziger Faden 9 aus, um das
Halbleiterbauteil 1 mit zwei Polen elektrisch zu
kontaktieren .
Gemäß Figur 16 sind mehrere der Fäden 9 vorhanden, ebenso wie mehrere der Verankerungselemente 4. Zwischen den Fäden 9 und den Verankerungselementen 4 besteht bevorzugt eine 1:1- Zuordnung .
In Figur 17 ist gezeigt, dass die Verankerungselemente 4 im Querschnitt gesehen rechteckig geformt sind. Lediglich ein Teil der Verankerungselemente 4 ist mit den Fäden 9 zur
Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1 versehen.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 18 sind mehrere der
Verankerungsstrukturen 4 vorhanden. Alle
Verankerungsstrukturen 4 sind entweder mit den Fäden 9 oder mit den Fasern 8 versehen. Hierdurch ist eine besonders feste Einbindung des Halbleiterbauelements 1 in das Gewebe 10 erreichbar .
Die Fäden 9 sowie die Fasern 8 sind entweder lediglich geklemmt oder mit einem Kleber, wie einem Silberleitkleber, in den Verankerungsstrukturen 4 befestigt. Weiterhin können die Fäden 9 und/oder die Fasern 8 angelötet oder angeschweißt werden.
Die Fasern 8 und/oder die Fäden 9 basieren beispielsweise auf einem Wollmaterial oder einer Kunstfaser. Insbesondere ist das Kernmaterial 90, siehe die Schnittdarstellung in Figur 19A und die Seitenansicht in Figur 19B, aus einem Kunststoff hergestellt. Das Kernmaterial 90 ist bevorzugt ringsum mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 91 versehen. Die Beschichtung 91 ist beispielsweise aus Silber oder Aluminium.
Ferner kann eine Außenbeschichtung 92 außen um die leitfähige Beschichtung 91 herum vorhanden sein. Ebenso wie die
leitfähige Beschichtung 91 kann die Außenbeschichtung 92 stellenweise entfernt werden, beispielsweise mittels
Laserbestrahlung .
Bei der Außenbeschichtung 92 handelt es sich beispielsweise um ein Silikon, ein Epoxid, ein Acrylharz oder einen
transparenten, semitransparenten, klaren, weißlich
erscheinenden oder farbig erscheinenden Überzug. So können die Fäden 9 und/oder die Fasern 8 effizient an dem
Halbleiterbauteil 1 angebracht werden und sich aufgrund deren farbiger Gestaltung unauffällig in das Gewebe einfügen, ohne dass ein signifikanter Kontrast hin zu anderen Bereichen des Stoffes entsteht.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 20 umfasst das
Halbleiterbauteil 1 mehrere LED-Chips 29R, 29G, 29B, die bevorzugt zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht eingerichtet sind. Die LED-Chips 29R, 29G, 29B, die bevorzugt je über eine nicht gezeichnete eigene
Halbleiterschichtenfolge 2 verfügen, sind auf dem Träger 3 angebracht oder in dem Träger 3 integriert.
Der Träger 3 ist eine Elektronikeinheit 6, zum Beispiel ein ASIC auf Silizium-Basis. ASIC steht für
anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis. In dem Träger 3 befinden sich die zum Beispiel lochförmigen Verankerungsstrukturen 4 zur Montage auf Fasern. Es können mehrere LED-Chips gleicher oder unterschiedlicher Farbe montiert sein.
In Figur 21 ist dargestellt, dass die LED-Chips 29 und die Elektronikeinheit 6 in dem Träger 3 integriert sind oder an dem Träger 3 angebracht sind. In diesem Fall ist der Träger 3 etwa ein Vergusskörper oder beinhaltet einen Vergusskörper. In einem solchen Vergusskörper können nicht gezeichnete elektrische Kontaktstellen integriert sein. Die Elektronikeinheit 6 der Figuren 20 oder 21 ist bevorzugt ein ASIC, der zum Beispiel eine Adresse der LED-Chips 29 und des Halbleiterbauteils 1 enthält, sodass einzelne LED-Chips 29 gezielt angeschaltet werden können. Alternativ zu mehreren separaten LED-Chips 29 ist es möglich, dass eine bevorzugt strukturierte Halbleiterschichtenfolge 2 in Verbindung mit einem oder mit mehreren lokal aufgebrachten Leuchtstoffen verwendet wird, um verschiedenfarbiges Licht zu erzeugen. Einzelne Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2 zur Erzeugung unterschiedlicher Farben lassen sich hierbei bevorzugt unabhängig voneinander elektronisch ansteuern.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander
beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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 .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 108 580.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
2 Halbleiterschichtenfolge
29 Halbleiterchip
3 Träger
32 Stirnseite des Trägers
34 Trägerunterseite
4 Verankerungsstruktur
41 Säule
42 Graben
45 erste Lage
46 zweite Lage
5 elektrische Kontaktstelle
6 Elektronikeinheit
8 Faser
9 Faden
90 Kernmaterial
91 elektrisch leitfähige Beschichtung
92 Außenbeschichtung
10 Gewebe