DE10261672A1

DE10261672A1 - LED-Chip mit Konversionsstoff, optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen LED-Chip und Verfahren zum Herstllen eines derartigen LED-Chips

Info

Publication number: DE10261672A1
Application number: DE10261672A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Härle
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2023-01-01
Also published as: DE10261672B4

Abstract

Es wird ein LED-Chip sowie ein optoelektronisches Bauelement (10) mit einer wellenlängenkonvertierenden Beschichtung (22) vorgeschlagen, bei dem die Beschichtung (22) aus einem bei einer von dem wenigstens einen LED-Chip (18) erzeugten Strahlung härtenden Material besteht und die Vergussmasse (22) eine lokal angepaßte Masseverteilung besitzt, die der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik des LED-Chips (18) entspricht, so dass eine insgesamt homogenere Abstrahlcharakteristik des LED-Chips bzw. optoelektronischen Bauelements (10) erzielt wird.

Description

LED-Chip mit Konversionsstoff, optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen LED-Chip und Verfahren zum Herstellen eines derartigen LED-Chips.
Die Erfindung betrifft einen LED-Chip nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein optoelektronisches Bauelement, insbesondere ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelemente, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6, 13 oder 18, sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 11, 17 oder 22.
Oberflächenmontierbare optoelektronische Bauelemente sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Aus dem Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt, einer strahlungsdurchlässigen Vergussmasse für den LED-Chip einen Konversionsstoff beizumengen, der einen Teil der von dem LED-Chip ausgesendeten Strahlung absorbiert und eine gegenüber der absorbierten Strahlung längerwellige Strahlung emittiert, so dass insgesamt vom Bauelement mischfarbiges Licht aus Primärlicht des LED-Chips und Sekundärlicht des Konversionsstoffes emittiert wird. Ein Beispiel eines derartigen optoelektronischen Bauelements mit einer solchen wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse ist zum Beispiel aus der WO-A-98/12757 bekannt. Das aus diesem Dokument bekannte optoelektronische Bauelement weist auf, ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausnehmung, einen Leadframe mit in die Ausnehmung hinein ragenden Leadframeanschlüssen, einen in der Ausnehmung des Gehäuses angeordneten und auf dem Leadframe montierten und mit den Leadframeanschlüssen elektrisch verbundenen LED-Chip und eine den LED-Chip in der Ausnehmung einbettende Vergussmasse aus einem transparenten Material. Bei der Vergussmasse handelt es sich um eine wellenlängenkonvertierende Vergussmasse auf der Basis eines transparenten Reaktionsharzes, in dem ein anorganisches Leuchtstoffpigmentpulver mit speziellen Leuchtstoffpigmenten dispergiert ist.
Ein weiteres optoelektronisches Bauelement mit einer wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse ist aus der WO-A-01/50540 bekannt. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Bauart weist das optoelektronische Bauelement einen Leadframe mit Leadframeanschlüssen, einen auf dem Leadframe montierten und mit den Leadframeanschlüssen elektrisch verbundenen LED-Chip und einen Formkörper aus einem transparenten Material auf, der den Leadframe und den LED-Chip derart umformt, dass die Leadframeanschlüsse aus dem Formkörper herausragen. Der Kunststoff-Pressmasse des Formkörpers ist ein organischer oder anorganischer Konversionsstoff beigemengt, welcher die Wellenlänge der von dem LED-Chip ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung in der oben beschriebenen Weise konvertiert.
Den oben genannten herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse ist gemeinsam, dass die Vergussmasse nicht an eine in der Regel winkelabhängig inhomogene Abstrahlcharakteristik, d.h. lokal unterschiedliche Intensitätsverteilung der ausgesendeten Strahlung, angepaßt ist. Die Kombination einer inhomogenen Primärstrahlung des LED-Chips und der Strahlung des Konversionsstoffes in der Vergussmasse ruft oftmals ungewünschte „Farbringe'' der kombinierten Strahlung hervor. Zum Beispiel kann eine Kombination einer blauen Primärstrahlung des LED-Chips und einer gelben Sekundärstrahlung des Konversionsstoffes zu einer weißen Strahlung unterschiedlicher Farbtemperatur führen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen LED-Chip und ein gattungsgemäßes optoelektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, bei dem das oben angegebene Problem vermindert ist. Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen eines solchen LED-Chips und eines solchen optoelektronischen Bauelements angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch einen LED-Chip bzw. ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 6, 13 oder 18 gelöst. Verfahren zum Herstellen solcher LED-Chips bzw. Bauelemente sind in den Ansprüchen 22 bzw. 11 und 17 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem gattungsgemäßen LED-Chip gemäß der Erfindung weist das Matrixmaterial ein Material auf, das bei einer von dem LED-Chip emittierten Strahlung härtend ist und das eine Masseverteilung um den LED-Chip besitzt, welche der Abstrahlcharakteristik des LED-Chips entspricht. Der Konversionsstoff kann vorzugsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des LED-Chips enthält der Konversionsstoff eine Mehrzahl von unterschiedlichen organischen und/oder anorganischen Leuchtstoffen, die bei unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren und/oder reemittieren.
Das Matrixmaterial enthält vorzugsweise ein Reaktionsharz, besonders bevorzugt ein Epoxidharz.
Ein LED-Chip gemäß der Erfindung läßt sich sowohl in Radial-LED-Bauformen als auch in oberflächenmontierbaren LED-Bauformen mit Vorteil einsetzen.
Ein bevorzugtes optoelektronisches Bauelement weist auf:

– einen Grundkörper bzw. ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausnehmung,
– einen Leadframe mit in die Ausnehmung hinein ragenden Leadframeanschlüssen,
– wenigstens einen in der Ausnehmung des Gehäuses angeordneten und mit den Leadframeanschlüssen elektrisch verbundenen LED-Chip und
– wenigstens eine den LED-Chip zumindest teilweise bedeckende

Matrixmaterialschicht aus einem strahlungsdurchlässigen Material, in das ein Konversionsstoff eingebettet ist und das strahlungshärtend ist. Der Konversionsstoff dient zum Konvertieren einer vom LED-Chip ausgesandten Strahlung einer ersten Wellenlänge in Strahlung einer zweiten Wellenlänge.
Erfindungsgemäß ist das Matrixmaterial ein bei einer von dem LED-Chip emittierten Strahlung härtendes Material und besitzt das Matrixmaterial eine über den LED-Chip lokal variierende Masseverteilung, die der winkelabhängig variierenden Abstrahlcharakteristik des LED-Chips entspricht.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht auf dem LED-Chip trägt damit der inhomogenen Abstrahlcharakteristik des LED-Chips Rechnung. Mit anderen Worten wird an Stellen höherer Strahlungsintensität des LED-Chips mehr Matrixmaterial mit Konversionsstoff zum Aushärten gebracht als an Stellen niedrigerer Strahlungsintensität, so dass sich die wellenlängenkonvertierende Materialschicht in Abhängigkeit von der jeweiligen lokalen Abstrahlcharakteristik des LED-Chips automatisch einstellt. Auf diese Weise wird eine homogenere Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements bei gleichzeitig vergleichsweise niedrigem technischen Aufwand möglich. Das Prinzip der Erfindung trifft sowohl für weiße als auch für andere mischfarbig emittierende optoelektronische Bauelemente mit wellenlängenkonvertierender Masse zu.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines LED-Chips umfasst die Schritte:

– Aufbringen von Matrixmaterial mit Konversionsstoff auf den LED-Chip;
– Betreiben des LED-Chips, so dass dieser Strahlung emittiert und das Matrixmaterial härtet; und
– Entfernen des verbleibenden, nicht gehärteten Matrixmaterials inklusive darin enthaltenem Konversionsstoff.

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß der Erfindung umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Leadframes mit Leadframeanschlüssen;
– Ausbilden eines Grundkörpers bzw. Gehäuses mit wenigstens einer Ausnehmung, in welche die Leadframeanschlüsse hinein ragen;
– Montieren wenigstens eines LED-Chips auf den Leadframe in der Ausnehmung und elektrisches Verbinden des wenigstens einen LED-Chips mit den Leadframeanschlüssen;
– Einfüllen eines Matrixmaterials mit darin dispergiertem Konversionsstoff in die Ausnehmung;
– Betreiben des LED-Chips, so dass dieser Strahlung emittiert und das Matrixmaterial teilweise härtet; und
– Entfernen der verbleibenden, nicht-gehärteten Vergussmasse.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenwände der Ausnehmung in dem Gehäuse als Reflektoren ausgebildet. Außerdem ist in der Ausnehmung des Gehäuses vorzugsweise eine Vergussmasse aus einem strahlungsdurchlässigen Material vorgesehen, welche den LED-Chip einschließlich Matrixmaterial in der Ausnehmung einbettet.
Der Konversionsstoff im Matrixmaterial kann ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon sein. Die strahlungsdurchlässige Vergussmasse ist zum Beispiel ein Epoxidharz, ein Silikonharz oder ein anderes geeignetes Reaktionsharz.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dieser Ausführungsform weist auf:

– einen Leadframe mit Leadframeanschlüssen,
– wenigstens einen auf dem Leadframe montierten und mit den Leadframeanschlüssen elektrisch verbundenen LED-Chip und
– einen Formkörper aus einem transparenten Material, der den Leadframe und den wenigstens einen LED-Chip derart umformt, dass die Leadframeanschlüsse aus dem Formkörper herausragen.

Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine LED-Chip mit einer Matrixmaterialschicht aus einem strahlungsdurchlässigen Material eingebettet, die einen Konversionsstoff zum Umwandeln der Wellenlänge der von dem wenigstens einen LED-Chip erzeugten Strahlung enthält. Das Matrixmaterial besteht aus einem bei der von dem LED-Chip erzeugten Strahlung härtenden Material und weist eine lokal variierende Masseverteilung entsprechend der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik des LED-Chips auf.
Die Grundform des optoelektronischen Bauelements entspricht somit der zum Beispiel aus der WO-A-01/50540 bekannten Konstruktion. Das Prinzip dieser Ausführungsform bezüglich der wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse entspricht dem oben anhand der ersten Ausführungsform erläuterten Prinzip.
Das Verfahren zur Herstellung dieses optoelektronischen Bauelements umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Leadframes mit Leadframeanschlüssen;
– Montieren des LED-Chips auf dem Leadframe und elektrisches

Verbinden des LED-Chips mit den Leadframeanschlüssen;

– Beschichten des LED-Chips mit einem Matrixmaterial aus einem strahlungsdurchlässigen Material, in dem Konversionsstoff dispergiert ist und das bei einer von dem LED-Chip erzeugten Strahlung härtet;
– Betreiben des LED-Chips, so dass dieser Strahlung emittiert und das Matrixmaterial Vergussmasse härtet;
– Entfernen des verbleibenden, nicht gehärteten Matrixmaterials;
– Umformen des Leadframes und des in der Vergussmasse eingebetteten LED-Chips einschließlich Matrixmaterial mit einer strahlungsdurchlässigen Kunststoff-Pressmasse derart, dass die Leadframeanschlüsse aus dem so geformten Formkörper heraus ragen.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von LED-Chips gemäß der Erfindung umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Wafers mit einer Halbleiterschichtfolge mit strahlungserzeugender aktiver Zone, auf dem vorderseitig mehrere elektrische Kontaktflächen vorgesehen sind;
– Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials auf die elektrischen Kontaktflächen;
– Aufbringen eines strahlungsdurchlässigen Matrixmaterials, das Konversionsstoff enhält und das bei einer von der aktiven Zone der Halbleiterschichtfolge erzeugten Strahlung härtet, auf den Wafer;
– Härten des Matrixmaterials entsprechend der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik der Halbleiterschichtfolge; und
– Entfernen des verbleibenden nicht gehärteten Matrixmaterials.

Bevorzugt wird nachfolgend der Wafers mit einer strahlungsdurchlässigen Masse beschichtet, die danach, falls erforderlich, mindestens bis zur Freilegung des elektrisch leitfähigen Materials abgetragen wird. Gemäß diesem Aspekt wird die wellenlängenkonvertierende Vergussmasse somit im „Wafer-Level'' auf die LED-Chips aufgebracht. Ein solches Verfahren des Aufbringens einer Beschichtung auf Wafer-Level ist Gegenstand einer älteren, noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10257664.5 der Anmelderin zur vorliegenden Erfindung, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch durch Rückbezug aufgenommen wird. Ein weiteres Verfahren zum Aufbringen von Matrixmaterial mit Konversionsstoff ist in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10258193.2 der Anmelderin zur vorliegenden Erfindung offenbart, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit ebenfalls durch durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei diesem Verfahren kann das Härten des Matrixmaterial zum Beispiel durch Einstrahlen einer Strahlung mit einer Wellenlänge entsprechend der von der aktiven Zone der Halbleiterschichtfolge erzeugten Strahlung von der Waferrückseite erfolgen, so dass das Aushärten der Vergussmasse mit Hilfe der durch den Wafer transmittierten Strahlung in Abhängigkeit von der Strahlungsauskopplung aus der Halbleiterschichtfolge erfolgt.
Den verschiedenen Lösungsaspekten der vorliegenden Erfindung ist gemeinsam, dass die wellenlängenkonvertierende Masse (Matrixmaterial + Konversionsstoff) eine lokale Massen- bzw. Volumenverteilung besitzt, die der inhomogenen Abstrahlcharakteristik des in dem Matrixmaterial eingebetteten LED-Chips entspricht. Auf diese Weise wird letztlich eine homogenere Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements erzielt.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist sowohl für weiße als auch für andere mischfarbig emittierende optoelektronische Bauelemente mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse anwendbar. Ferner ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auch auf verschiedene herkömmlicht Bauarten von optoelektronischen Bauelementen, wie oben gemäß den verschiedenen Aspekten beschrieben, anwendbar. Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf spezielle Konversionsstoffe in dem transparenten Matrixmaterial beschränkt.
Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 3f erläuterten Ausführungsbeispielen. Darin zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung des Grundaufbaus eines optoelektronischen Bauelements mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Schnittdarstellung des Grundaufbaus eines optoelektronischen Bauelements mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
3a bis 3f schematische Schnittdarstellungen eines Wafers in verschiedenen Verfahrensstadien bei der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere eines oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ein Grundkörper 12 für ein optoelektronisches Bauelement 10 wird durch Umspritzen eines Leadframes 14 mit einem geeigneten Kunststoffmaterial, zum Beispiel ein gefülltes Epoxidharz, unter Formung eines Gehäuses gebildet. Das Gehäuse 12 weist von einer Vorderseite her eine Ausnehmung 16 auf, in der ein LED-Chip 18 angeordnet und mit den elektrischen Anschlüssen 14a, 14b des Leadframes 14 (den Leadframeanschlüssen) elektrisch leitend verbunden wird. Der LED-Chip ist beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffes mit einem seiner Kontakte auf das Leadframe geklebt. Ein zweiter Kontakt ist mittels eines Bonddrahtes 20 mit dem Leadframe elektrisch verbunden.
Innenflächen 16A der Ausnehmung 16 des Gehäuses 12 sind vorzugsweise schräg ausgebildet, wie dies in 1 gezeigt ist. Durch die Auswahl eines geeigneten Materials für den Grundkörper 12 mit einem hohen Reflexionsvermögen können diese schrägen Innenflächen 16b zudem als Reflektoren dienen, um die Abstrahlleistung des optoelektronischen Bauelements zu erhöhen und/oder die Abstrahlcharakteristik wunschgemäß zu gestalten.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf die in 1 dargestellte Toplooker-Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels beschränkt ist. Insbesondere können alternativ auch optoelektronische Bauelemente mit Sidelooker-Konstruktion unter Verwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme aufgebaut werden.
Der LED-Chip 18 ist in einer für eine vom LED-Chip ausgesandten elektromagnetischen Strahlung durchlässigen, wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 22 (strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial + Konverterstorf) eingebettet. Die Vergussmasse 22 besitzt eine lokale Masseverteilung, die einer inho mogenen Abstrahlcharakteristik des LED-Chips 18 angepaßt ist. Dies wird bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10 auf die folgende Weise erreicht: Für die Vergussmasse 22 wird ein transparentes Material gewählt, das bei der von dem LED-Chip 18 emittierten Strahlung härtet. Die transparente Vergussmasse enthält ferner Konversionsstoff zur Umwandlung der 'Wellenlänge einer von dem LED-Chip 18 emittierten Strahlung. Die Konversionsstoffe sind in der transparenten Vergussmasse vorzugsweise gleichmäßig verteilt. Ferner können der transparenten Vergussmasse auch weitere Füllstoffe und dergleichen beigemengt sein.
Als Konversionsstoff wird zum Beispiel ein anorganischer oder organischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon verwendet. Insbesondere kann in einem strahlungsdurchlässigen Epoxidharz als Matrixmaterial ein anorganisches Leuchstoffpigmentpulver mit Leuchtstoffpigmenten der allgemeinen Zusammensetzung A₃B₅X₁₂:M, wie Y₃A₁₅O₁₂ : Ce, Tb₃Al₅O₁₂ : Ce, (Y, Tb) ₃A₁₅O₁₂: Ce, (Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce etc. dispergiert sein. Die vorliegende Erfindung ist aber keineswegs auf diese speziellen Materialien beschränkt; vielmehr können der transparenten Vergussmasse grundsätzlich beliebige für den jeweiligen Zweck geeignete Konversionsstoffe beigemengt sein.
Die vorbereitete Vergussmasse 22 mit dem/den Konversionsstoff/en 24 wird in die Ausnehmung 16 des Gehäuses 12 gefüllt. Anschließend wird der LED-Chip 18 über die Leadframeanschlüsse 14a, 14b betrieben, so dass er Strahlung emittiert und die Vergussmasse 22 härtet. Hierbei erfolgt die Härtung automatisch entsprechend der lokal variierenden inhomogenen Abstrahlcharakteristik des LED-Chips 18, so dass eine lokal variierende Masseverteilung der Vergussmasse 22 entsteht, die der Abstrahlcharakteristik des LED-Chips 18 entspricht. Nach dem Härten der Vergussmasse 22 werden verbleibende, nicht ge härtete Anteile der Vergussmasse 22 entfernt. Dies kann zum Beispiel mittels Lösungsmitteln, Oxidation, thermischer Umwandlung oder dergleichen erfolgen.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in
1 dargestellte lokale Masseverteilung der wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 22 stark schematisiert dargestellt ist, um das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Die gezeigte Verteilung entspricht im allgemeinen nicht der tatsächlichen Masseverteilung der Vergussmasse 22 bzw. der tatsächlichen Abstrahlcharakteristik des LED-Chips 18. Änderungen der Masseverteilung entstehen zum Beispiel durch verschiedene Chipkonstruktionen oder durch verschiedene Konstruktionen der reflektierenden Seitenwände 16A der Ausnehmung 16.
Nach dem Entfernen der verbleibenden, nicht gehärteten Vergussmasse 22 wird in die Ausnehmung 16 des Gehäuses 12 eine weitere Vergussmasse 26 aus einem strahlungsdurchlässigen Material eingefüllt, so dass die weitere Vergussmasse 26 den LED-Chip mit der Vergussmasse 22 in der Ausnehmung 16 umhüllt. Die weitere Vergussmasse 26 besteht vorzugsweise wie die Vergussmasse 22 beispielsweise aus einem Epoxidharz oder aus Silikonharz. Durch das Vorsehen der weiteren Vergussmasse 26 werden die inhomogene Schichtdicke der Vergussmasse 22 auf dem LED-Chip ausgeglichen und eine bessere optische Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements erzielt sowie optische Effekte verringert.
Anhand von 2 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements mit wellenlängenkonvertierender Vergussmasse gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Grundform des optoelektronischen Bauelements dieses Ausführungsbeispiels ist zum Beispiel aus der eingangs bereits genannten WO-A-01/50540 bekannt. Auf das in dieser Druckschrift beschriebene Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements, insbesondere auf das Bilden des Kunststoff-Formkörpers wird zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen hierdurch vollinhaltlich Bezug genommen.
Das optoelektronische Bauelement 10' weist einen Leadframe 14 mit zwei Leadframeanschlüssen 14A und 14B auf. Auf einen Leadframeanschluss 14A wird ein LED-Chip 18 elektrisch leitend montiert, und der LED-Chip 18 wird durch einen Bonddraht 20 mit dem anderen Leadframeanschluß 14B elektrisch leitend verbunden. Der LED-Chip 18 ist mit einer strahlungsdurchlässigen Vergussmasse 22 mit Konversionsstoff 24 beschichtet. Der Aufbau, die Zusammensetzung und die Ausbildung der wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 22 entsprechen denen des oben anhand von 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, weshalb an dieser Stelle auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet wird.
Der Leadframe 14 und der in der wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 22 eingebettete LED-Chip 18 sind mit einer transparenten Kunststoff-Pressmasse 28 umformt, die dem Formkörper des herkömmlichen Bauelements entspricht und aus der je ein Leadframeanschluss 14A, 14B an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen heraus ragt. Innerhalb der transparenten Kunststoff-Pressmasse 28 weist jeder der Leadframeanschlüsse 14A, 14B vorzugsweise eine S-artige Biegung auf, wie dies in
2 dargestellt ist, um eine bessere Montierbarkeit des optoelektronischen Bauelements zu erzielen.
Alternativ kann ein LED-Chip 18 anstatt auf einem Leadframe auf einem elektrisch isolierenden Träger mit auf diesem aufgebrachten elektrischen Leiterbahnen angeordnet sein, wobei der LED-Chip 18 mit den elektrischen Leiterbahnen elektrisch verbunden ist, mit einer oben beschriebenen Vergußmasse 22 mit Konversionsstoff nach der oben beschriebenen Weise zumin dest teilweise beschichtet ist und der LED-Chip 18 einschließlich Vergußmasse 22 mit einem strahlungsdurchlässigen Umhüllungsmaterial, beispielsweise einem Epoxidharz oder einem Silikonharz umhüllt ist. Der Aufbau, die Zusammensetzung und die Ausbildung der wellenlängenkonvertierenden Vergussmasse 22 entsprechen denen des oben anhand von 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, weshalb an dieser Stelle auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet wird.
Als drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird schließlich anhand der 3a bis 3e ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 10'' beschrieben, bei der das Aufbringen der Vergussmasse auf „Wafer-Level" erfolgt.
Dieses anhand von 3 beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung ist eine Weiterentwicklung der Beschichtung auf Wafer-Level, die in der weiter oben bereits genannten noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10257664.5 der Anmelderin zur vorliegenden Erfindung beschrieben ist. Für nähere Erläuterungen zu diesem Verfahren wird deshalb an dieser Stelle auf diese ältere Anmeldung verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
3a zeigt einen Wafer 30, der ein Substrat 32 und eine epitaktische Halbleiterschichtfolge 34 mit einer strahlungsemittierenden aktiven Zone umfasst. Auf dem Wafer 30 sind in einem Chipraster jeweils vorderseitig elektrische Kontaktflächen 36 aufgebracht. Im Verfahrensschritt von 3b wird eine Erhöhung der elektrischen Kontakte erreicht, indem ein elektrisch leitfähiges Material 38 auf die elektrische Kontaktfläche 36 aufgebracht wird. Das elektrisch leitfähige Material 38 ist beispielsweise etwa ellipsoidförmig und kann zum Beispiel aus Gold bestehen.
Anschließend wird auf den Wafer 30 eine transparente wellenlängenkonvertierende Vergussmasse 22'' aufgebracht. Diese transparente Vergussmasse 22'' enthält Konversionsstoff(e) 24'' und entspricht in Zusammensetzung und Wirkungsweise der oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels von 1 beschriebenen transparenten Vergussmasse 22.
Zum Härten der Vergussmasse 22" kann bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise eine Strahlung mit einer Wellenlänge entsprechend der von der aktiven Zone der Halbleiterschichtfolge 34 emittierten Strahlung von der Rückseite des Wafers 30 her eingestrahlt werden, so dass die Aushärtung der Vergussmasse 22'' mittels der durch den Wafer 30 transmittierten Strahlung initiiert wird.
Nach dem Entfernen der verbleibenden, nicht-ausgehärteten Vergussmasse 22'' zum Beispiel in der oben angegebenen Weise wird der Wafer 30, wie in 3d dargestellt, mit einer weiteren Vergussmasse 26'' beschichtet. Nach dem Härten auch der weiteren Vergusmasse 26'' werden die aufgebrachten Schichten zum Beispiel mittels Schleifen (40) abgedünnt, wie in 3e veranschaulicht. Sobald das elektrisch leitende Material 38 durch das Abdünnen freigelegt ist, ist eine gezielte elektrische Kontaktierung und Anlegen. einer Spannung an Bereiche einzelner LED-Chips 10'' möglich. Dies ermöglicht ein Ermitteln des Farbortes der ausgesendeten Strahlung mittels eines Spektrometers, woraufhin LED-Chips 10'' aus dem Waferverbund 30 entlang von Trennungslinien vereinzelt und soritert werden können.

Claims

LED-Chip mit einem Konversionsstoff (24) zum Konvertieren einer vom LED-Chip ausgesandten Strahlung einer ersten Wellenlänge in Strahlung einer zweiten Wellenlänge, der in einem Matrixmaterial eingebettet ist, das für Strahlung der ersten Wellenlänge und Strahlung der zweiten Wellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Matrixmaterial (22) ein Material aufweist, das bei einer von dem LED-Chip (18) emittierten Strahlung härtend ist; und – das Matrixmaterial (22) eine Masseverteilung um den LED-Chip besitzt, welche der Abstrahlcharakteristik des LED-Chips (18) entspricht.
LED-Chip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konversionsstoff (24) ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon ist.
LED-Chip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konversionsstoff (24) eine Mehrzahl von unterschiedlichen organischen und/oder anorganischen Leuchtstoffen enthält, die bei unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren und/oder reemittieren.
LED-Chip nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Reaktionsharz enthält.
LED-Chip nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Epoxidharz enthält.
Optoelektronisches Bauelement (10), mit einem Grundkörper bzw. Gehäuse (12) mit wenigstens einer Ausnehmung (16), einem Leadframe (14) mit in die Ausnehmung (16) hinein ragenden Leadframeanschlüssen (14A, 14B), wenigstens einem in der Ausnehmung (16) des Gehäuses (12) angeordneten und auf dem Leadframe (14) montierten und mit den Leadframeanschlüssen (14A, 14B) elektrisch verbundenen LED-Chip (18) und einem den wenigstens einen LED-Chip (18) in der Ausnehmung (16) einbettenden Matrixmaterial (22) aus einem für Strahlung des LED-Chips zumindest teilweise durchlässigen Material, wobei das Matrixmaterial (22) mindestens einen Konversionsstoff (24) zum Umwandeln der Wellenlänge der von dem wenigstens einen LED-Chip 18 erzeugten Strahlung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass – das Matrixmaterial (22) ein bei der von dem LED-Chip (18) erzeugten Strahlung härtenden Material aufweist; und – das Matrixmaterial (22) eine über den LED-Chip lokal variierende Masseverteilung besitzt, welche der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik des wenigstens einen LED-Chips (18) angepaßt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (16A) der Ausnehmung (16) in dem Gehäuse (12) als Reflektoren ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (16) des Gehäuses (12) eine weitere Vergussmasse (26) aus einem strahlungsdurchlässigen Material vorgesehen ist, welches das Matrixmaterial (22) mit dem Konversionsstoff in der Ausnehmung (16) umhüllt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Konversionsstoff (24) ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (22) ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxidharz ist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (10), mit den Schritten: – Bereitstellen eines Leadframes (14) mit Leadframeanschlüssen (14A, 14B); – Ausbilden eines Grundkörpers bzw. Gehäuses (12) mit wenigstens einer Ausnehmung (16), in welche die Leadframeanschlüsse (14A, 14B) hinein ragen; – Montieren wenigstens eines LED-Chips (18) auf dem Leadframe (14) in der Ausnehmung (16) und elektrisches Verbinden des wenigstens einen LED-Chips mit den Leadframeanschlüssen (14A, 14B); – Einfüllen von Matrixmaterial (22) aus einem strahlungsdurchlässigen und bei einer von dem LED-Chip (18) emittierten Strahlung härtenden Material in die Ausnehmung(16), wobei das Matrixmaterial (22) einen Konversionsstoff (24) zum Umwandeln der Wellenlänge der von dem wenigstens einen LED-Chip (18) erzeugten Strahlung enthält; – Betreiben des wenigstens einen LED-Chips (18), so dass dieser Strahlung emittiert und das Matrixmaterial (22) härtet; und – Entfernen des verbleibenden nicht-gehärteten Matrixmaterials.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen des verbleibenden, nicht-gehärteten Matrixmaterials in die Ausnehmung (16) ein weiteres Vergussmaterial (26) aus einem strahlungsdurchlässigen Material derart gefüllt wird und das weitere Vergußmaterial (26) den LED-Chip einschließlich Matrixmaterial mit Konversionsstoff in der Ausnehmung (16) einbettet.
Optoelektronisches Bauelement (10'), mit einem Leadframe (14) mit Leadframeanschlüssen (14A, 14B), wenigstens einem auf dem Leadframe (14) montierten und mit den Leadframeanschlüssen (14A, 14B) elektrisch verbundenen LED-Chip (18), und einem Formkörper (28) aus einem strahlungsdurchlässigen Material, der den Leadframe (14) und den wenigstens einen LED-Chip (18) derart umformt, dass die Leadframeanschlüsse (14A, 14B) aus dem Formkörper (28) heraus ragen, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine LED-Chip (18) mit einem Matrixmaterial (22) aus einem strahlungsdurchlässigen Material beschichtet ist, wobei das Matrixmaterial einen Konversionsstoff (24) zum Umwandeln der Wellenlänge einer von dem LED-Chip (18) emittierten Strahlung enthält und ein bei einer von dem LED-Chip (18) erzeugten Strahlung härtendes Material aufweist, und eine lokal variierende Masseverteilung entsprechend der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik des LED-Chips (18) besitzt.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (28) aus einer Kunststoff-Pressmasse gefertigt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Konversionsstoff (24) ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxidharz oder ein Silikonharz enhält.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (10'), mit den Schritten: – Bereitstellen eines Leadframes (14) mit Leadframeanschlüssen (14A, 14B); – Montieren wenigstens eines LED-Chips (18) auf dem Leadframe (14) und elektrisches Verbinden des wenigstens einen LED-Chips (18) mit den Leadframeanschlüssen (14A, 14B) ; – Umhüllen des LED-Chips (18) mit einem Matrixmaterial (22) aus einem strahlungsdurchlässigen und bei einer von dem LED-Chip (18) erzeugten Strahlung härtenden Material, wobei das Matrixmaterial (22) einen Konversionsstoff (24) zum Umwandeln der Wellenlänge einer von dem LED-Chip (18) erzeugten Strahlung enthält; – Betreiben des LED-Chips (18), sodass dieser Strahlung emittiert und das Matrixmaterial (22) härtet; – Entfernen eines verbleibenden, nicht gehärteten Matrixmaterials (22); – Umformen des Leadframes (14) und des wenigstens einen in dem Matrixmaterial (22) eingebetteten LED-Chips (18) mit einer transparenten Kunststoff-Pressmasse derart, dass die Leadframeanschlüsse (14A, 14B) aus dem so geformten Körper heraus ragen.
Optoelektronisches Bauelement (10'), mit einem Trägerkörper mit elektrischen Leiterbahnen, wenigstens einem auf dem Trägerkörper oder einer Leiterbahn montierten und mit den Leiterbahnen elektrisch verbundenen LED-Chip (18), und einem Formkörper (28) aus einem strahlungsdurchlässigen Material, der den LED-Chip (8) umhüllt, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine LED-Chip (18) mit einem Matrixmaterial (22) aus einem strahlungsdurchlässigen Material beschichtet ist, wobei das Matrixmaterial einen Konversionsstoff (24) zum Umwandeln der Wellenlänge einer von dem LED-Chip (18) emittierten Strahlung enthält und ein bei einer von dem LED-Chip (18) erzeugten Strahlung härtendes Material aufweist, und eine über den LED-Chip (8) lokal variierende Masseverteilung entsprechend der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik des LED-Chips (18) besitzt.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (28) aus einer Kunststoff-Pressmasse gefertigt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Konversionsstoff (24) ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxidharz oder ein Silikonharz enhält.
Verfahren zur Herstellung von LED-Chips mit den Schritten: – Bereitstellen eines Wafers (30) mit einer Halbleiterschichtfolge (34) mit strahlungserzeugender aktiver Zone, auf dem vorderseitig mehrere elektrische Kontaktflächen (36) vorgesehen sind; – Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials (38) auf die elektrischen Kontaktflächen (36); – Aufbringen eines Matrixmaterials (22'') aus einem strahlungsdurchlässigen und bei einer von der Halbleiterschichtfolge (34) emittierten Strahlung aushärtenden Material, wobei das Matrixmaterial (22'') einen Konversionsstoff (24'') zum Umwandeln der Wellenlänge einer von der Halbleiterschichtfolge (34) emittierten Strahlung enthält, auf den Wafer (30); – Härten des Matrixmaterials (22'') entsprechend der lokal variierenden Abstrahlcharakteristik der Halbleiterschichtfolge (34); – Entfernen des verbleibenden, nicht gehärteten Matrixmaterials (22''); – Beschichten des Wafers (30) mit einem weiteren strahlungsdurchlässigen Material (26''); und – Abtragen des weiteren strahlungsdurchlässigen Materials (26'') mindestens bis zur Freilegung des elektrisch leitfähigen Materials (38).
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des Matrixmaterials (22'') durch Einstrahlen einer Strahlung mit einer Wellenlänge entsprechend der von der Halbleiterschichtfolge (34) ausgesendeten Strahlung von der Waferrückseite her durchgeführt wird.