DE102023104136A1

DE102023104136A1 - Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements, optoelektronisches bauelement und leuchtstoff

Info

Publication number: DE102023104136A1
Application number: DE102023104136.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Burger; Benedikt Beer
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2023-02-20
Filing date: 2023-02-20
Publication date: 2024-08-22
Also published as: WO2024175462A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Substrats mit einer Zielfläche, zum Anordnen magnetisierbarer Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche und zum Ausüben einer Kraft auf die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel mittels eines Magnetfelds.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, ein optoelektronisches Bauelement und einen Leuchtstoff zur Verwendung in einem optoelektronischen Bauelement.
Es ist bekannt, in optoelektronischen Bauelementen einen Leuchtstoff zur Wellenlängenkonversion einzusetzen. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um einen Leuchtstoff in einem optoelektronischen Bauelement anzuordnen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Leuchtstoff zur Verwendung in einem optoelektronischen Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, durch ein optoelektronisches Bauelement und durch einen Leuchtstoff mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Substrats mit einer Zielfläche, zum Anordnen magnetisierbarer Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche und zum Ausüben einer Kraft auf die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel mittels eines Magnetfelds.
Dieses Herstellungsverfahren kann ein besonders gezieltes Aufbringen der Leuchtstoffpartikel auf die Zielfläche des Substrats ermöglichen. Dadurch kann das Verfahren eine Anordnung von Leuchtstoffpartikeln auch auf kleinen Zielflächen mit Strukturen ermöglichen, die beispielsweise im Mikrometerbereich liegen können. Das Verfahren kann auch ein Anordnen von Leuchtstoffpartikeln an einer schwer zugänglichen Zielfläche ermöglichen. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ergibt sich, wenn sich die Menge der auf der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel mittels der Stärke des Magnetfelds festlegen lässt. Das Verfahren kann es auch ermöglichen, den Verbrauch von Leuchtstoffpartikeln bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements gegenüber anderen Verfahren zu reduzieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Magnetfeld erst nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel angelegt. Dies kann es ermöglichen, die Leuchtstoffpartikel noch ohne Einwirkung einer Kraft auf die Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche anzuordnen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens liegt das Magnetfeld bereits vor dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel an. Dies ermöglicht es, eine von dem Magnetfeld auf die Leuchtstoffpartikel ausgeübte Kraft für das Anordnen der Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche zu nutzen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Zielfläche des Substrats während des Anordnens der Leuchtstoffpartikel nach unten orientiert. Dabei werden die Leuchtstoffpartikel durch die mittels des Magnetfelds ausgeübte Kraft an der Zielfläche gehalten. Dadurch kann es das Verfahren beispielsweise ermöglichen, die Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche des Substrats aus einem Materialdepot zu entnehmen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Leuchtstoffpartikel durch Aufstreuen oder Abrieseln auf der Zielfläche angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch ein besonders einfaches und kostengünstiges Anordnen der Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel ein Teil der Leuchtstoffpartikel entfernt. Dabei werden zumindest einige Leuchtstoffpartikel durch die mittels des Magnetfelds ausgeübte Kraft an der Zielfläche des Substrats gehalten. Vorteilhafterweise kann es das Verfahren dadurch ermöglichen, außerhalb oder neben der Zielfläche befindliche Leuchtstoffpartikel zu entfernen, während an der Zielfläche des Substrats angeordnete Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche verbleiben. Das Verfahren kann es auch ermöglichen, die Anzahl bzw. die Schichtdicke der an der Zielfläche des Substrats angeordneten Leuchtstoffpartikel auf einen gewünschten Wert zu reduzieren. Dabei kann die Anzahl der Leuchtstoffpartikel bzw. die Schichtdicke der an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel beispielsweise durch die Stärke des Magnetfelds und die Stärke der durch das Magnetfeld auf die Leuchtstoffpartikel ausgeübten Kraft reguliert werden. Es ist möglich, die während dieses Bearbeitungsschritts entfernten Leuchtstoffpartikel aufzufangen und wiederzuverwenden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Teil der Leuchtstoffpartikel durch Abblasen entfernt. Vorteilhafterweise ermöglicht dies ein besonders einfaches, schnelles und kostengünstiges Entfernen eines Teils der Leuchtstoffpartikel. Eine alternative Möglichkeit zum Entfernen eines Teils der Leuchtstoffpartikel kann beispielsweise in einem Abschütten bestehen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel ein Matrixmaterial auf die Leuchtstoffpartikel aufgebracht, um die Leuchtstoffpartikel an der Zielfläche zu fixieren. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon aufweisen und kann beispielsweise durch Aufsprühen oder durch Vernebeln aufgebracht werden. Vorteilhafterweise können die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel durch das Matrixmaterial derart an der Zielfläche fixiert werden, dass die Leuchtstoffpartikel auch nach dem Wegfall des Magnetfelds an der Zielfläche des Substrats verbleiben.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens werden die Leuchtstoffpartikel gemeinsam mit einem Matrixmaterial an der Zielfläche angeordnet. Dabei kann es möglich sein, die Leuchtstoffpartikel nach dem Anordnen an der Zielfläche noch in dem Matrixmaterial umzuordnen oder umzuorientieren. Vorteilhafterweise kann das Matrixmaterial die Leuchtstoffpartikel nach dem Wegfall des Magnetfelds an der Zielfläche des Substrats fixieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel durch die mittels des Magnetfelds ausgeübte Kraft umgeordnet. Dadurch können beispielsweise zunächst neben der Zielfläche angeordnete Leuchtstoffpartikel auf die Zielfläche wandern oder auf der Zielfläche angeordnete Leuchtstoffpartikel ihre Position auf der Zielfläche ändern. Dies kann es sogar ermöglichen, die auf die Zielfläche aufgebrachte Schicht von Leuchtstoffpartikeln mit einer gewünschten Geometrie auszugestalten, beispielsweise mit einer angenähert halbkugeligen Geometrie.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel durch die mittels des Magnetfelds ausgeübte Kraft umorientiert. Durch die Umorientierung der Leuchtstoffpartikel kann es beispielsweise möglich sein, optische Eigenschaften der durch die Leuchtstoffpartikel gebildeten Schicht zu beeinflussen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel durch die mittels des Magnetfelds ausgeübte Kraft an einer Vorzugsrichtung ausgerichtet. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, optische Eigenschaften der durch die Leuchtstoffpartikel gebildeten Schicht an der Zielfläche des Substrats zu verändern.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Substrat ein optoelektronischer Halbleiterchip. Dabei kann die Zielfläche des Substrats beispielsweise eine Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips sein. Die an der Zielfläche angeordneten Leuchtstoffpartikel können beispielsweise dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Substrat auf einem Träger angeordnet. Dabei wird das Magnetfeld durch mindestens einen an dem Träger angeordneten Magnet erzeugt. Der Träger kann beispielsweise einen Chuck umfassen, wobei der Magnet beispielsweise in oder an dem Chuck angeordnet ist. Der Magnet kann beispielsweise ein Elektromagnet sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Magnetfeld durch einen in das Substrat integrierten Magnet erzeugt. Dabei kann der Magnet beispielsweise ein Elektromagnet sein. Dies kann eine besonders präzise Erzeugung eines Magnetfelds einer gewünschten Form und Stärke am Ort der Zielfläche des Substrats ermöglichen.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Substrat mit einer Zielfläche. Dabei sind an der Zielfläche magnetisierbare Leuchtstoffpartikel angeordnet. Die Leuchtstoffpartikel können beispielsweise dazu vorgesehen sein, von dem Substrat des optoelektronischen Bauelements abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Durch die Magnetisierbarkeit der Leuchtstoffpartikel lassen sich diese vorteilhafterweise besonders einfach und genau an der Zielfläche des Substrats anordnen.
Ein Leuchtstoff zur Verwendung in einem optoelektronischen Bauelement weist magnetisierbare Leuchtstoffpartikel auf. Der Leuchtstoff kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, in einem optoelektronischen Bauelement elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenbereich in elektromagnetische Strahlung aus einem anderen Wellenbereich zu konvertieren. Die magnetisierbaren Leuchtstoffpartikel dieses Leuchtstoffs ermöglichen vorteilhafterweise eine besonders einfache, kostengünstige und präzise Anordnung des Leuchtstoffs in einem optoelektronischen Bauelement.
In einer Ausführungsform des Leuchtstoffs sind die Leuchtstoffpartikel paramagnetisch, diamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder antiferromagnetisch. Vorteilhafterweise können die Leuchtstoffpartikel des Leuchtstoffs dadurch magnetisiert werden, wodurch sich mittels eines Magnetfelds eine Kraft auf die Leuchtstoffpartikel des Leuchtstoffs ausüben lässt.
In einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weisen die Leuchtstoffpartikel einen Kern und eine an dem Kern angeordnete Beschichtung auf. Dabei weist die Beschichtung magnetisierbare Partikel auf. Vorteilhafterweise muss der Kern der Leuchtstoffpartikel in diesem Fall nicht magnetisierbar sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 ein Anordnen von Leuchtstoffpartikeln an den Zielflächen mehrerer auf einem Träger angeordneter Substrate;
2 die auf den Zielflächen angeordneten Leuchtstoffpartikel unter dem Einfluss eines durch Magnete erzeugten Magnetfelds;
3 die Leuchtstoffpartikel nach einem Entfernen eines Teils der Leuchtstoffpartikel;
4 die Leuchtstoffpartikel nach einem Entfernen eines größeren Teils der Leuchtstoffpartikel;
5 die Leuchtstoffpartikel während eines Aufbringens eines Matrixmaterials auf die Leuchtstoffpartikel;
6 mehrere durch das beschriebene Verfahren erhaltene optoelektronische Bauelemente;
7 eine alternative Verfahrensvariante zum Anordnen magnetisierbarer Leuchtstoffpartikel an den Zielflächen der Substrate;
8 die auf diese Weise an den Zielflächen der Substrate angeordneten Leuchtstoffpartikel;
9 ein Aufbringen eines Matrixmaterials auf die Leuchtstoffpartikel unter Verwendung einer Maske;
10 eine Mehrzahl von auf diese Weise erhältlichen optoelektronischen Bauelementen;
11 ein gemeinsames Anordnen von Leuchtstoffpartikeln und Matrixmaterial an den Zielflächen der Substrate;
12 ein Umordnen der an den Zielflächen angeordneten Leuchtstoffpartikel durch eine mittels eines Magnetfelds auf die Leuchtstoffpartikel ausgeübte Kraft;
13 eine Mehrzahl auf diese Weise erhältlicher optoelektronischer Bauelemente;
14 eine geschnittene Seitenansicht eines Substrats mit einer Zielfläche mit mehreren Abschnitten;
15 die Zielfläche mit darauf angeordneten Leuchtstoffpartikeln;
16 die Leuchtstoffpartikel unter dem Einfluss eines Magnetfelds;
17 die Abschnitte der Zielfläche des Substrats nach einem Entfernen eines Teils der Leuchtstoffpartikel;
18 durch eine mittels eines Magnetfelds ausgeübte Kraft entlang einer Vorzugsrichtung ausgerichtete Leuchtstoffpartikel; und
19 einen Leuchtstoffpartikel mit einem Kern und einer an dem Kern angeordneten Beschichtung.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines in einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 10 genutzten Trägers 150. Der Träger 150 umfasst im dargestellten Beispiel einen Chuck 170 und eine auf dem Chuck 170 angeordnete Trägerplatte 160. Der Chuck 170 ist eine in der Halbleitertechnik bekannte Haltevorrichtung und kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Trägerplatte 160 durch Vakuumansaugung festzuhalten. Die Trägerplatte 160 kann beispielsweise als Wafer ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung des Trägers 150 ist jedoch lediglich beispielhaft. Es kann auch ein anders ausgebildeter Träger 150 verwendet werden.
Auf der Trägerplatte 160 des Trägers 150 sind mehrere Substrate 100 nebeneinander angeordnet. In 1 sind beispielhaft fünf Substrate 100 dargestellt. Es ist aber auch möglich, weniger oder mehr als fünf Substrate 100 vorzusehen.
Die Substrate 100 sind als flache Scheiben ausgebildet und weisen jeweils eine von der Trägerplatte 160 abgewandte Zielfläche 110 auf. Die Substrate 100 können beispielsweise optoelektronische Halbleiterchips sein, beispielsweise Leuchtdiodenchips. In diesem Fall kann die Zielfläche 110 jeweils eine Strahlungsemissionsfläche sein. Die Substrate 100 können aber auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise können die Substrate 100 temporäre Träger sein.
Im in 1 gezeigten Bearbeitungsschritt wird ein Leuchtstoff 205 auf die Zielflächen 110 der Substrate 100 aufgebracht. Der Leuchtstoff 205 weist magnetisierbare Leuchtstoffpartikel 200 auf. Die Leuchtstoffpartikel 200 des Leuchtstoffs 205 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenbereich zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung aus einem anderen Wellenbereich zu konvertieren. Die Leuchtstoffpartikel 200 können auch als Konverterpartikel oder als Phosphorpartikel bezeichnet werden. Die Leuchtstoffpartikel 200 können eine sphärische oder eine andere Form aufweisen. In den Figuren ist die Größe der Leuchtstoffpartikel 200 übertrieben dargestellt.
Die Leuchtstoffpartikel 200 werden im in 1 dargestellten Beispiel mittels einer Dosiereinheit 250 auf den Zielflächen 110 der Substrate 100 angeordnet, beispielsweise durch Aufstreuen oder Abrieseln. Hierzu kann die Dosiereinheit 250 beispielsweise über die Anordnung der Substrate 100 hinwegbewegt werden. Während des Aufbringens des Leuchtstoffs 205 werden die Leuchtstoffpartikel 200 in ausreichend großer Menge und in zufälliger Anordnung auf den Zielflächen 110 der Substrate 100 und auch in Bereichen zwischen den Substraten 100 auf der Oberseite der Trägerplatte 160 des Trägers 150 abgeschieden.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritts. Nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 ist im Bereich der Zielflächen 110 ein Magnetfeld 410 angelegt worden. Im dargestellten Beispiel wird das Magnetfeld 410 durch an dem Chuck 170 des Trägers 150 angeordnete Magnete 400 erzeugt. Die Magnete 400 könnten aber auch an anderer Stelle angeordnet sein. Es ist zweckmäßig, wenn die Magnete 400 als Elektromagnete ausgebildet sind. Eine Verwendung von Permanentmagneten ist aber auch denkbar.
Es ist zweckmäßig, wenn das durch die Magnete 400 erzeugte Magnetfeld 410 im Bereich der Substrate 100 in der Weise inhomogen ist, dass das Magnetfeld 410 im Bereich zwischen zwei Substraten 100 eine andere Stärke aufweist als am Ort der Zielflächen 110 der Substrate 100. Im dargestellten Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass unterhalb jedes Substrats 100 ein jeweils eigener Magnet 400 vorgesehen ist. Die Magnete 400 können aber auch in anderer Weise angeordnet werden.
Da die Leuchtstoffpartikel 200 magnetisierbar sind, übt das Magnetfeld 410 eine Kraft 420 auf die an den Zielflächen 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 aus. Durch die Kraft 420 werden die auf den Zielflächen 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 gehalten. Durch die räumliche Inhomogenität des Magnetfelds 410 werden zwischen den Substraten 100 an der Oberseite der Trägerplatte 160 des Trägers 150 angeordnete Leuchtstoffpartikel 200 nicht oder weniger stark gehalten. Außerdem werden näher an der Zielfläche 110 eines Substrats 100 angeordnete Leuchtstoffpartikel 200 stärker an der Zielfläche 110 des Substrats 100 gehalten als weiter von der Zielfläche 110 entfernte Leuchtstoffpartikel 200.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstands. Während des Anliegens des Magnetfelds 410 ist ein Teil der Leuchtstoffpartikel 200 entfernt worden. Dies kann beispielsweise durch Abblasen mit Druckluft oder durch Abschütten erfolgt sein. Dabei können die entfernten Leuchtstoffpartikel 200 wahlweise für eine spätere Wiederverwendung aufgefangen worden sein. Während des Entfernens eines Teils der Leuchtstoffpartikel 200 sind zumindest einige Leuchtstoffpartikel 200 durch die mittels des Magnetfelds 410 ausgeübte Kraft 420 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 gehalten worden. In den Bereichen zwischen den Substraten 100 angeordnete Leuchtstoffpartikel 200 sind dagegen möglichst vollständig entfernt worden.
Die schematische Darstellung der 4 zeigt, dass die Schichtdicke der nach dem Entfernen eines Teils der Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 verbleibenden Leuchtstoffpartikel 200 durch die Stärke des Magnetfelds 410 reguliert werden kann. Ist die Stärke des Magnetfelds 410 höher, so ist die Schichtdicke der an den Zielflächen 110 verbleibenden Leuchtstoffpartikel 200 größer. Ist die Stärke des Magnetfelds 410 geringer, was in 4 schematisch durch einen größeren Abstand zwischen den Magneten 400 und den Substraten 100 angedeutet ist, so ist die Schichtdicke der an den Zielflächen 110 der Substrate 100 verbleibenden Leuchtstoffpartikel 200 geringer. Falls die Magnete 400 als Elektromagnete ausgebildet sind, so kann die Stärke des Magnetfelds 410 beispielsweise über die Stromstärke des durch die Magnete 400 fließenden Stroms eingestellt werden. Sind die Magnete 400 als Permanentmagnete ausgebildet, so kann die Stärke des Magnetfelds 410 beispielsweise durch die Auswahl der Magnete 400 oder durch den Abstand der Magnete 400 von den Zielflächen 110 der Substrate 100 festgelegt werden.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines den Darstellungen der 3 und 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritts. Hierbei werden die an den Zielflächen 110 der Substrate 100 verbliebenen Leuchtstoffpartikel 200 durch Aufbringen eines Matrixmaterials 300 mittels einer Aufbringvorrichtung 310 an den Zielflächen 110 fixiert. Das Matrixmaterial 300 kann beispielsweise ein Silikon aufweisen. Das Aufbringen des Matrixmaterials 300 kann beispielsweise durch Aufsprühen oder durch Vernebeln erfolgen. Im in 5 dargestellten Beispiel erfolgt das Aufbringen des Matrixmaterials 300 ohne eine Verwendung einer Maske, sodass Matrixmaterial 300 auch in den Bereichen zwischen den Substraten 100 auf der Trägerplatte 160 des Trägers 150 angeordnet wird.
Im in 5 gezeigten Beispiel liegt das Magnetfeld 410 während des Aufbringens des Matrixmaterials 300 noch an, sodass die Leuchtstoffpartikel 200 weiter durch die durch das Magnetfeld 410 ausgeübte Kraft 420 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 gehalten werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die an den Zielflächen 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 ihre Position während des Aufbringens des Matrixmaterials 300 nicht oder nur in geringem Maße verändern. Möglich wäre auch, das Magnetfeld 410 bereits vor dem Aufbringen des Matrixmaterials 300 zu entfernen.
6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht mehrerer durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren erhältlicher optoelektronischer Bauelemente 10. Jedes der optoelektronischen Bauelemente 10 umfasst eines der Substrate 100 mit den auf der Zielfläche 110 angeordneten und durch das Matrixmaterial 300 fixierten Leuchtstoffpartikeln 200. Falls es sich bei den Substraten 100 um Leuchtdiodenchips handelt, so sind die optoelektronischen Bauelemente 10 Leuchtdioden-Bauelemente. Im in 6 gezeigten Bearbeitungsstand sind die optoelektronischen Bauelemente 10 noch auf der Trägerplatte 160 des Trägers 150 angeordnet und durch das Matrixmaterial 300 miteinander verbunden. In einem der Darstellung der 6 nachfolgenden Bearbeitungsschritt können die optoelektronischen Bauelemente 10 vereinzelt und von der Trägerplatte 160 abgelöst werden.
7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Verfahrensschritts einer alternativen Variante des oben beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 10. Bei dieser Variante des Verfahrens liegt das Magnetfeld 410 bereits vor dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel 200 an. Zum Anordnen der Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 wird der Träger 150 so orientiert, dass die Zielflächen 110 der Substrate 100 nach unten weisen. Der Leuchtstoff 205 wird in einem Materialdepot 260 bereitgestellt, in dem die magnetisierbaren Leuchtstoffpartikel 200 lose und in zufälliger Anordnung vorliegen. Der Träger 150 wird kopfüber, also mit nach unten orientierten Zielflächen 110 der Substrate 100, über das Materialdepot 260 bewegt. Durch die durch das bereits anliegende Magnetfeld 410 auf die Leuchtstoffpartikel 200 ausgeübte Kraft 420 werden die Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 gehalten und können auf diese Weise aus dem Materialdepot 260 entnommen werden. Dies ist in der schematischen Darstellung der 8 gezeigt. Die Menge der dabei entnommenen Leuchtstoffpartikel 200 und somit die Schichtdicke der an den Zielflächen 110 der Substrate 100 gehaltenen Leuchtstoffpartikel 200 kann über die Stärke des Magnetfelds 410 festgelegt werden.
Das Magnetfeld 410 kann so gestaltet werden, dass aus dem Materialdepot 260 entnommene Leuchtstoffpartikel 200 lediglich an den Zielflächen 110 der Substrate 100 haften bleiben, nicht an Bereichen der Trägerplatte 160 zwischen den Substraten 100. In diesem Fall ist es nicht notwendig, überschüssige Leuchtstoffpartikel 200 nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel 200 an den Zielflächen 110 zu entfernen. Wahlweise kann aber auch ein nachfolgender Prozessschritt zur Entfernung überschüssiger Leuchtstoffpartikel 200 erfolgen. Dabei kann beispielsweise wiederum ein Teil der Leuchtstoffpartikel 200 durch Abblasen oder durch Abschütten entfernt werden.
10 zeigt eine schematische Seitenansicht eines nachfolgenden Bearbeitungsschritts, bei dem die an den Zielflächen 110 der Substrate 100 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 wiederum durch Aufbringen eines Matrixmaterials 300 an den Zielflächen 110 fixiert werden. Im Unterschied zu der anhand der 5 beschriebenen Verfahrensvariante wird bei der in 9 gezeigten Verfahrensvariante eine Maske 320 verwendet, die zwischen den Substraten 100 angeordnete Abschnitte 115 der Trägerplatte 160 des Trägers 150 abdeckt. Wie 10 zeigt, kann dadurch erreicht werden, dass die durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelemente 10 nicht miteinander verbunden sind.
Selbstverständlich könnte auch bei der anhand der 7 bis 10 beschriebenen Verfahrensvariante auf die Benutzung der Maske 320 verzichtet werden. Ebenfalls kann bei der anhand der 1 bis 6 beschriebenen Verfahrensvariante das Matrixmaterial 300 unter Verwendung der in 9 gezeigten Maske 320 aufgebracht werden.
11 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 10. Bei dieser Variante des Verfahrens werden die Leuchtstoffpartikel 200 gemeinsam mit dem Matrixmaterial 300 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 angeordnet. Hierzu sind die Leuchtstoffpartikel 200 in das Matrixmaterial 300 eingebettet. Das Aufbringen des Matrixmaterials 300 mit den eingebetteten Leuchtstoffpartikeln 200 kann beispielsweise wie das bereits vorstehend beschriebene Aufbringen des Matrixmaterials 300 erfolgen, beispielsweise durch Aufsprühen oder durch Vernebeln.
Im in 11 gezeigten Beispiel erfolgt das Aufbringen des Matrixmaterials 300 mit den eingebetteten Leuchtstoffpartikeln 200 ohne Verwendung einer die Bereiche zwischen den Substraten 100 abdeckenden Maske. Es könnte zum Aufbringen des Matrixmaterials 300 mit den eingebetteten Leuchtstoffpartikeln 200 aber auch die anhand der 9 beschriebene Maske 320 verwendet werden.
Nach dem Anordnen des Matrixmaterials 300 mit den eingebetteten Leuchtstoffpartikeln 200 an den Zielflächen 110 der Substrate 100 wird das Magnetfeld 410 auf die bereits beschriebene Weise angelegt. Dies ist in 12 schematisch dargestellt. Das Magnetfeld 410 übt eine Kraft 420 auf die magnetisierbaren Leuchtstoffpartikel 200 aus, durch die diese in dem Matrixmaterial 300 umgeordnet werden. In Bereichen zwischen den Substraten 100 befindliche Leuchtstoffpartikel 200 wandern durch die auf sie ausgeübte Kraft 420 in Bereiche auf und oberhalb der Zielflächen 110 der Substrate 100. Dadurch werden die in dem Matrixmaterial 300 enthaltenen Leuchtstoffpartikel 200 zumindest teilweise in den Bereichen über den Zielflächen 110 der Substrate 100 konzentriert. Möglich ist auch, dass sich durch die durch das Magnetfeld 410 bewirkte Umordnung der Leuchtstoffpartikel 200 in mittleren Bereichen der Zielflächen 110 der Substrate 100 mehr Leuchtstoffpartikel 200 und somit dickere Schichten von Leuchtstoffpartikeln 200 ansammeln als in Randbereichen der Zielflächen 110 der Substrate 100. Hierdurch kann sich eine in 13 schematisch angedeutete Halbkugelform der auf den Zielflächen 110 der Substrate 100 ausgebildeten Schichten der Leuchtstoffpartikel 200 herausbilden.
Möglich ist auch, das Magnetfeld 410 bereits vor dem Aufbringen des Matrixmaterials 300 mit den enthaltenen Leuchtstoffpartikeln 200 anzulegen.
13 zeigt eine schematische Seitenansicht der durch das vorstehende Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelemente 10. Die optoelektronischen Bauelemente 10 sind im dargestellten Beispiel noch miteinander verbunden, was sich durch die erwähnte Verwendung der Maske 320 aber verhindern ließe. Außerdem sind die optoelektronischen Bauelemente 10 im dargestellten Bearbeitungsstand noch auf der Trägerplatte 160 des Trägers 150 angeordnet.
Die auf den Zielflächen 110 der Substrate 100 der optoelektronischen Bauelemente 10 ausgebildeten Schichten der Leuchtstoffpartikel 200 weisen eine angenäherte Halbkugelform auf, die sich in einer gewünschten Weise auf optische Eigenschaften der optoelektronischen Bauelemente 10 auswirken kann. Beispielsweise kann die in Randbereichen der Zielflächen 110 der Substrate 100 geringere Schichtdicke eine verbesserte Farbe-über-Winkel-Homogenität der optoelektronischen Bauelemente 10 bewirken.
14 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Variante des Substrats 100, die bei einer weiteren Variante des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 10 verwendet werden kann. Bei dieser Variante des Substrats 100 weist die Zielfläche 110 mehrere voneinander beabstandete Abschnitte 115 auf, auf denen jeweils Leuchtstoffpartikel 200 angeordnet werden sollen. Die Abschnitte 115 sind durch andere Abschnitte der Zielfläche 110 voneinander beabstandet, auf denen möglichst keine Leuchtstoffpartikel 200 angeordnet werden sollen. Das in 14 gezeigte Substrat 100 kann beispielsweise ein pixelierter Leuchtdiodenchip sein. In diesem Fall sind die Abschnitte 115 der Zielfläche 110 die lichtemittierenden Abschnitte (Pixel) des pixelierten Leuchtdiodenchips.
15 zeigt, dass zunächst noch ohne angelegtes Magnetfeld Leuchtstoffpartikel 200 auf der Zielfläche 110 des Substrats 100 angeordnet werden. Dies kann auf eine der vorstehend beschriebenen Weisen erfolgen. Da noch kein Magnetfeld anliegt, werden die Leuchtstoffpartikel 200 sowohl auf den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 als auch auf den zwischen den Abschnitten 115 liegenden Bereichen der Zielfläche 110 des Substrats 100 angeordnet.
16 zeigt, dass nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel 200 an der Zielfläche 110 des Substrats 100 das Magnetfeld 410 angelegt wird. Das Magnetfeld 410 kann auf die zuvor beschriebene Weise durch in 16 nicht dargestellte Magnete 400 erzeugt werden, die beispielsweise an einem in 16 nicht dargestellten Träger 150 angeordnet sein können. Das Magnetfeld 410 kann aber beispielsweise auch durch in das Substrat 100 integrierte Magnete 400 erzeugt werden. Hierzu können beispielsweise Elektromagnete in das Substrat 100 integriert und beispielsweise jeweils unter den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 des Substrats 100 angeordnet sein.
Das Magnetfeld 410 übt eine Kraft 420 auf die an der Zielfläche 110 angeordneten magnetisierbaren Leuchtstoffpartikel 200 aus, durch die zumindest einige Leuchtstoffpartikel 200 an der Zielfläche 110 des Substrats 100 gehalten werden. Dabei werden auf den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 des Substrats 100 angeordnete Leuchtstoffpartikel 200 stärker an der Zielfläche 110 gehalten als in den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 angeordnete Leuchtstoffpartikel 200. Dadurch kann während des Anliegens des Magnetfelds 410 zumindest ein Teil der auf den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 entfernt werden. Dies kann beispielsweise durch Abblasen oder durch Abschütten erfolgen. Zumindest einige Leuchtstoffpartikel 200 werden durch die mittels des Magnetfelds 410 ausgeübte Kraft 420 an den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 des Substrats 100 gehalten und verbleiben auf den Abschnitten 115 der Zielfläche 110.
Möglich ist auch, dass zumindest einige Leuchtstoffpartikel 200 durch die mittels des Magnetfelds 410 ausgeübte Kraft 420 umgeordnet werden und von den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 des Substrats 100 auf die Abschnitte 115 der Zielfläche 110 wandern.
17 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Substrats 100 nach dem Entfernen des Magnetfelds 410. Die Leuchtstoffpartikel 200 sind nun auf die Abschnitte 115 der Zielfläche 110 des Substrats 100 konzentriert. In den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 der Zielfläche 110 sind keine oder nur wenige Leuchtstoffpartikel 200 angeordnet. Im in 17 gezeigten Bearbeitungsstand kann das Substrat 100 mit den auf der Zielfläche 110 angeordneten Leuchtstoffpartikeln 200 ein optoelektronisches Bauelement 10 bilden.
18 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Substrats 100 gemäß einer der vorstehend beschriebenen Varianten. Auf der Zielfläche 110 des Substrats 100 sind Leuchtstoffpartikel 200 des Leuchtstoffs 205 angeordnet worden. Mittels eines Magnetfelds 410 ist auf die oben beschriebene Weise eine Kraft 420 auf die an der Zielfläche 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 ausgeübt worden.
Im dargestellten Beispiel weisen die Leuchtstoffpartikel 200 jeweils eine langgestreckte, von einer sphärischen Form abweichende Form auf. Durch die mittels des Magnetfelds 410 ausgeübte Kraft 420 sind die an der Zielfläche 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 so umorientiert worden, dass die an der Zielfläche 110 angeordneten Leuchtstoffpartikel 200 nun entlang einer Vorzugsrichtung 430 ausgerichtet sind. Dies bedeutet, dass die Leuchtstoffpartikel 200 mehrheitlich so orientiert sind, dass ihre Längsachse parallel oder annähernd parallel zur Vorzugsrichtung 430 orientiert ist. Die Vorzugsrichtung 430 ist dabei durch das Magnetfeld 410 vorgegeben worden und ist im dargestellten Beispiel senkrecht zur Zielfläche 110 des Substrats 100 orientiert. Es ist aber auch möglich, dass die Leuchtstoffpartikel 200 durch die mittels des Magnetfelds 410 ausgeübte Kraft 420 anders als dargestellt umorientiert werden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 10 zeichnet sich durch die Verwendung des Leuchtstoffs 205 aus, der magnetisierbare Leuchtstoffpartikel 200 aufweist. Dabei können die Leuchtstoffpartikel 200 beispielsweise paramagnetisch, diamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder antiferromagnetisch sein.
Im Falle ferromagnetischer, ferrimagnetischer oder antiferromagnetischer Leuchtstoffpartikel 200 können die Leuchtstoffpartikel 200 eine dauerhafte Magnetisierung aufweisen.
Im Falle paramagnetischer Leuchtstoffpartikel 200 wird das Magnetfeld 410 zweckmäßigerweise so erzeugt, dass es in den Bereichen der Zielflächen 110 der Substrate 100 bzw. in den Bereichen der Abschnitte 115 der Zielflächen 110 eine größere Feldstärke aufweist als in den Bereichen zwischen den Zielflächen 110 der Substrate 100 bzw. in den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 der Zielfläche 110.
Im Falle diamagnetischer Leuchtstoffpartikel 200 ist es zweckmäßig, das Magnetfeld 410 so auszubilden, dass die Feldstärke in den Bereichen der Zielflächen 110 der Substrate 100 geringere Werte aufweist als in den Bereichen zwischen den Zielflächen 110 der Substrate 100. Entsprechend sollte die Feldstärke bei einem Substrat 100 mit mehrere Abschnitte 115 aufweisender Zielfläche 110 in den Bereichen der Abschnitte 115 geringer sein als in den Bereichen zwischen den Abschnitten 115 der Zielfläche 110.
19 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines magnetisierbaren Leuchtstoffpartikels 200. In diesem Beispiel weist der Leuchtstoffpartikel 200 einen Kern 210 und eine an dem Kern 210 angeordnete Beschichtung 220 auf. Die Beschichtung 220 weist magnetisierbare Partikel 225 auf. Die magnetisierbaren Partikel 225 können beispielsweise metallische Partikel sein. Bei diesem Leuchtstoffpartikel 200 muss der Kern 210 nicht notwendigerweise magnetisierbar sein. Die Leuchtstoffpartikel 200 des Leuchtstoffs 205 können aber auch auf andere Weise ausgebildet sein.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann abgeleitet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: optoelektronisches Bauelement
100: Substrat
110: Zielfläche
115: Abschnitt
150: Träger
160: Trägerplatte
170: Chuck
200: Leuchtstoffpartikel
205: Leuchtstoff
210: Kern
220: Beschichtung
225: magnetisierbares Partikel (das)
250: Dosiereinheit
260: Materialdepot
300: Matrixmaterial
310: Aufbringvorrichtung
320: Maske
400: Magnet
410: Magnetfeld
420: Kraft
430: Vorzugsrichtung

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Substrats (100) mit einer Zielfläche (110); - Anordnen magnetisierbarer Leuchtstoffpartikel (200) an der Zielfläche (110); - Ausüben einer Kraft (420) auf die an der Zielfläche (110) angeordneten Leuchtstoffpartikel (200) mittels eines Magnetfelds (410).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Magnetfeld (410) erst nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel (200) angelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Magnetfeld (410) bereits vor dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel (200) anliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Zielfläche (110) des Substrats (100) während des Anordnens der Leuchtstoffpartikel (200) nach unten orientiert ist, wobei die Leuchtstoffpartikel (200) durch die mittels des Magnetfelds (410) ausgeübte Kraft (420) an der Zielfläche (110) gehalten werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leuchtstoffpartikel (200) durch Aufstreuen oder Abrieseln auf der Zielfläche (110) angeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel (200) ein Teil der Leuchtstoffpartikel (200) entfernt wird, wobei zumindest einige Leuchtstoffpartikel (200) durch die mittels des Magnetfelds (410) ausgeübte Kraft (420) an der Zielfläche (110) des Substrats (100) gehalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Teil der Leuchtstoffpartikel (200) durch Abblasen entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Anordnen der Leuchtstoffpartikel (200) ein Matrixmaterial (300) auf die Leuchtstoffpartikel (200) aufgebracht wird, um die Leuchtstoffpartikel (200) an der Zielfläche (110) zu fixieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Leuchtstoffpartikel (200) gemeinsam mit einem Matrixmaterial (300) an der Zielfläche (110) angeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die an der Zielfläche (110) angeordneten Leuchtstoffpartikel (200) durch die mittels des Magnetfelds (410) ausgeübte Kraft (420) umgeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die an der Zielfläche (110) angeordneten Leuchtstoffpartikel (200) durch die mittels des Magnetfelds (410) ausgeübte Kraft (420) umorientiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die an der Zielfläche (110) angeordneten Leuchtstoffpartikel (200) durch die mittels des Magnetfelds (410) ausgeübte Kraft (420) an einer Vorzugsrichtung (430) ausgerichtet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (100) ein optoelektronischer Halbleiterchip ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (100) auf einem Träger (150) angeordnet ist, wobei das Magnetfeld (410) durch mindestens einen an dem Träger (150) angeordneten Magnet (400) erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Magnetfeld (410) durch einen in das Substrat (100) integrierten Magnet (400) erzeugt wird.
Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Substrat (100) mit einer Zielfläche (110), wobei an der Zielfläche (110) magnetisierbare Leuchtstoffpartikel (200) angeordnet sind.
Leuchtstoff (205) zur Verwendung in einem optoelektronischen Bauelement (10), wobei der Leuchtstoff (205) magnetisierbare Leuchtstoffpartikel (200) aufweist.
Leuchtstoff (205) gemäß Anspruch 17, wobei die Leuchtstoffpartikel (200) paramagnetisch, diamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder antiferromagnetisch sind.
Leuchtstoff (205) gemäß einem der Ansprüche 17 und 18, wobei die Leuchtstoffpartikel (200) einen Kern (210) und eine an dem Kern (210) angeordnete Beschichtung (220) aufweisen, wobei die Beschichtung (220) magnetisierbare Partikel (225) aufweist.