CN103503181A - 光电子半导体器件 - Google Patents
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Abstract
提出一种光电子半导体器件，具有：至少一个发射辐射的半导体芯片（2），所述半导体芯片具有辐射耦合输出面（22），在半导体芯片（2）中产生的电磁辐射的至少一部分穿过所述辐射耦合输出面离开半导体芯片（2）；至少一个至少局部地在半导体芯片（2）的下游设置在其辐射耦合输出面（22）上的辐射可穿透的本体（3），所述本体与半导体芯片（2）至少间接地接触，其中辐射可穿透的本体（3）由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，并且聚合物的每个单体由至少一种硅氮烷形成。
Description
技术领域
提出一种光电子半导体器件。
发明内容
要实现的目的在于，提出一种光电子半导体器件，所述光电子半导体器件是老化稳定的。
根据至少一个实施形式，光电子半导体器件包括至少一个发射辐射的半导体芯片，所述半导体芯片具有辐射耦合输出面，在半导体芯片中产生的电磁辐射的至少一部分穿过所述辐射耦合输出面离开半导体芯片。发射辐射的半导体芯片例如能够是发光二极管芯片。发光二极管芯片能够是照明二极管芯片或激光二极管芯片，所述照明二极管芯片或激光二极管芯片发射紫外光至红外光的范围中的辐射。优选地，发光二极管芯片发射在电磁辐射的光谱的可见范围或紫外范围中的光。
根据至少一个实施形式，光电子半导体器件包括至少一个至少局部地在半导体芯片的下游设置在其辐射耦合输出面上的辐射可穿透的本体，所述本体与半导体芯片至少间接地接触。也就是说，辐射可穿透的本体设置在半导体芯片的下游，使得在半导体芯片的运行中产的电磁辐射的至少一部分到达辐射可穿透的本体中。“辐射可穿透的”在本文中意味着，本体对于由发射辐射的半导体芯片发射的电磁辐射而言至少直至70%、优选直至多于85%是可穿透的。“间接地接触”意味着，在辐射可穿透的本体和半导体芯片、例如其辐射耦合输出面之间能够设置一个或多个层。那么，这些层将辐射可穿透的本体与半导体芯片至少局部地间隔开。换言之，在该情况下，辐射可穿透的本体与半导体芯片至少局部地仅经由这些层进行接触。“至少”结合“间接地接触”意味着，辐射可穿透的本体与半导体芯片、例如在辐射耦合输出面上能够至少局部地直接地接触。在该情况下，辐射可穿透的本体和半导体芯片直接地相互邻接，其中在所述部位上，既不构成间隙、也不构成中断。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，其中聚合物的单体分别由至少一种硅氮烷形成。也就是说，聚合物的至少一个单体的硅氮烷是化学基本结构并且不仅是可选的、可取代的化学附加结构。例如，用于构成聚合物的硅氮烷包含在聚合物的每个单体中。对聚合物是共聚物的情况而言，聚合物的一定单体类型的仅一个或多个单体也能够由至少一种硅氮烷形成。换言之，硅氮烷用于构成聚合链，所述聚合链形成辐射可穿透的本体的材料。
根据至少一个实施形式，光电子半导体器件包括至少一个辐射可穿透的半导体芯片，所述半导体芯片具有辐射耦合输出面，在半导体芯片中产生的电磁辐射的至少一部分穿过所述耦合输出面离开半导体芯片。此外，光电子半导体器件包括至少一个至少局部地在半导体芯片的下游设置在其辐射耦合输出面上的辐射可穿透的本体，所述本体与半导体芯片至少间接地接触。在此，辐射可穿透的本体由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，其中聚合物的单体分别由至少一种硅氮烷形成。
在此描述的光电子半导体器件在此还基于下述知识：使半导体器件的半导体芯片改型的辐射可穿透的本体例如在半导体器件的短暂的运行持续时间之后就已经能够具有损坏。尤其地，辐射可穿透的本体能够在半导体芯片附近通过在那里出现的热学加热和/或作用到辐射可穿透的本体上的电磁辐射而具有损坏。例如，由半导体芯片发射的蓝光引起在这种辐射可穿透的本体中的变色和/或裂纹。在辐射可穿透的本体上的这种损坏不仅能够引起辐射可穿透的本体本身的使用寿命的缩短，而且能够引起整个半导体器件的使用寿命的缩短。换言之，这种半导体器件是不那么老化稳定的。
现在为了提出一种避免在辐射可穿透的本体上的这种损坏进而是老化稳定的光电子半导体器件，使在此描述的光电子半导体器件此外应用下述思想：辐射可穿透的本体由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，其中聚合物的单体分别由至少一种硅氮烷形成。尤其地，硅氮烷不仅具有高的热学稳定性，而且在电磁辐射的作用下、例如在蓝光的作用下具有高的稳定性。换言之，在由这种材料形成的辐射可穿透的本体中，在半导体器件的运行时避免在上文中描述的损坏。这导致具有高的老化稳定性的光电子半导体器件。
根据至少一个实施形式，聚合物由至少一种聚硅氮烷形成或具有至少一种聚硅氮烷。例如，聚合物完全由至少一种聚硅氮烷构成。例如，辐射可穿透的本体的由在此描述的聚合物形成的材料能够特别简单地涂覆在半导体芯片的外面上并且随后例如在室温下、也就是在大约20℃下硬化成辐射可穿透的本体，所述材料首先为了施加而以液态的或以粘稠液态的形式存在。尤其地，辐射可穿透的本体的材料在至少室温和至多220℃的温度范围中就已经能够硬化成辐射可穿透的本体。换言之，能够放弃对材料本身和/或半导体芯片的耗费的加热以用于材料的硬化。因此，能够在如此低的硬化温度下避免辐射可穿透的本体的和半导体芯片的材料在硬化期间的结构上的损坏。
根据至少一个实施形式，将至少一种发光转换材料引入到辐射可穿透的本体中，所述发光转换材料适合于吸收一定波长范围的电磁辐射并且适合于将所吸收的电磁辐射以与所吸收的辐射相比波长更大的另外的波长范围再发射。例如，发光转换材料将由半导体芯片发射的且射入到辐射可穿透的本体中的蓝光部分地转换成黄光，所述黄光然后能够与蓝光混合成白光。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体具有材料去除的痕迹。也就是说，辐射可穿透的本体在施加和随后的硬化之后例如受到物理和/或机械的再加工进而产生材料去除。换言之，在此描述的辐射可穿透的本体也能够在完全硬化之后才例如通过磨削和/或研磨而进行机械再加工，而不会使例如辐射可穿透的本体的粘性的外面至少难于或者完全阻碍这种类型的再加工。这能够产生极其个性化且灵活使用的光电子半导体器件，因为辐射可穿透的本体也在施加和随后的硬化之后才能够匹配用户的个性化的需求。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体包含至少一种溶剂和/或至少一种触变剂。例如，辐射可穿透的本体的材料在其能够硬化成辐射可穿透的本体本身之前以液态的或粘稠液态的形式存在。通过将溶剂添加到材料中，能够根据材料中溶剂的浓度例如可预设地对辐射可穿透的本体的材料的粘度进行调节。在此，添加溶剂能够引起材料的粘度的增加，也就是说，引起辐射可穿透的本体的材料的液化，而将触变剂添加给辐射可穿透的本体的材料能够产生下述材料，所述材料在施加之前是粘稠液态的形式、例如是膏状的。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体是造型体，所述造型体至少局部地形状配合地包围半导体芯片。在该情况下，造型体例如能够借助于半导体芯片的模塑或浇注来制造。尤其地，因此，半导体芯片和辐射可穿透的本体直接地相互邻接。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体是小板或膜，其中在辐射可穿透的本体和辐射耦合输出面之间设置有至少一个辐射可穿透的粘附层。如果辐射可穿透的本体是小板，那么所述小板优选构成为自承的。在该情况下，辐射可穿透的本体例如能够借助于拾取-贴装法（Pick-and-Place-Verfahren）而施加在粘附层的背离半导体芯片的外面上。如果辐射可穿透的本体是膜，那么在该情况下，辐射可穿透的本体是柔性的并且例如借助于层压而施加到粘附层的背离半导体芯片的外面上。粘附层能够实现半导体芯片和辐射可穿透的本体之间的机械固定的连接。换言之，借助于粘附层，辐射可穿透的本体和半导体芯片能够关联地构成并且形成一个单元。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的粘附层由至少一种聚硅氮烷形成、具有至少一种硅氮烷或者由至少一种硅氮烷构成。对于粘附层由至少一种硅氮烷构成的情况而言，所述粘附层不具有杂质颗粒。“不具有杂质颗粒”表示：在制造公差的范围中，没有可预设地将杂质的颗粒引入到粘附层中。在该情况下，粘附层既不具有在此描述的发光转换材料也不具有例如另外的杂质颗粒。如已经在上文中描述的那样，通过粘附层在辐射可穿透的本体和半导体芯片之间构成机械固定的连接。如果现在粘附层由聚硅氮烷形成、具有聚硅氮烷或由聚硅氮烷构成，那么所构成的机械连接在光散射和热学稳定性方面构成为特别有利的。例如，通过将聚硅氮烷用于粘附层和辐射可穿透的本体，应用具有相同的折射率的材料，使得半导体芯片的所发射的光不会受到不同的折射率。此外，由相同的原材料构成的聚合物构成热学尤其稳定的连接。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体在无连接剂的情况下借助于丝网印刷和/或喷射至少施加到半导体芯片的辐射耦合输出面上。“无连接剂”表示，辐射可穿透的本体不需要任何固定剂、例如附加的粘附层或粘接剂以用于固定在半导体芯片上。例如，除辐射耦合输出面之外，辐射可穿透的本体还覆盖半导体芯片的其他的露出的外面。在该情况下，辐射可穿透的本体也能够用作为用于半导体芯片的封装装置。此外能够考虑的是，除借助于丝网印刷和/或喷射进行施加之外，还借助于滚压或离心涂覆将辐射可穿透的本体施加到半导体芯片上。
根据至少一个实施形式，辐射可穿透的本体和/或粘附层具有至少为5μm并且至多为50μm的层厚。“层厚”在此是辐射可穿透的本体和/或粘附层在垂直于辐射耦合输出面和/或半导体芯片的其他外面的方向上的厚度。通过辐射可穿透的本体和/或粘附层的这种厚度范围，能够实现下述光电子半导体器件，所述光电子半导体器件具有在竖直方向上的、也就是在垂直于光电子半导体器件的主延伸方向的方向上的小的伸展。换言之，这种光电子半导体器件在结构上是扁平且紧凑的。
附图说明
在下文中，根据实施例和所附的附图详细阐明在此描述的光电子半导体器件。
图1A至1C示出在此描述的光电子半导体器件的实施例的示意侧视图。
具体实施方式
在实施例和附图中，相同的或起相同作用的组成部分分别设有相同的附图标记。所示出的元件不能够视为是按照比例的，更确切地说，为了更好的理解能够夸张大地示出个别3元件。
在图1A中根据示意侧视图示出在此描述的光电子半导体器件100。光电子半导体器件100包括发射辐射的半导体芯片2，所述半导体芯片具有辐射耦合输出面22，在半导体芯片2中产生的电磁辐射的至少一部分穿过所述辐射耦合输出面离开半导体芯片2。此外，光电子半导体器件100具有载体1，所述载体具有安装面11。载体1能够为载体框（英语也称作Leadframe，引线框）。载体框因此能够由两个金属的载体条带形成，所述载体条带用作为用于半导体芯片2的电接触面。在此，半导体芯片2设置在安装面11上并且在那里与载体1电接触。此外，光电子半导体器件100包括辐射可穿透的本体3，所述本体在图1A中构成造型体31。也就是说，辐射可穿透的本体3借助于半导体芯片2的浇注施加在载体1和半导体芯片2上。在此，辐射可穿透的本体3与半导体芯片3和载体1直接地接触。辐射可穿透的本体3因此形状配合地包围半导体芯片2并且局部地与载体1的安装面11直接地接触。在此，如同样能够从图1A中得出的，辐射可穿透的本体3局部地在半导体芯片2的下游设置在其辐射耦合输出面22上并且与辐射耦合输出面22直接地接触。
辐射可穿透的本体3由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，其中聚合物的单体分别由至少一种硅氮烷形成。尤其地，聚合物能够为聚硅氮烷。此外，在辐射可穿透的本体3中引入发光转换材料4，所述发光转换材料将由半导体芯片2发射的蓝光至少部分地转换成黄光，其中蓝光和黄光例如能够在辐射可穿透的本体3的背离载体1的外面36上混合成白光。此外，辐射可穿透的本体3的外面36相对于半导体芯片2凸形地构成。对此，辐射可穿透的本体3在硬化之后进行机械再加工，其中通过再加工，外面36具有材料去除的痕迹35。换言之，痕迹35通过辐射可穿透的本体3的材料的去除、例如材料磨损在其外面36中产生。
在图1B中以示意侧视图示出在此描述的光电子半导体器件100的另一实施例。不同于在图1A中示出的实施例，辐射可穿透的本体3现在为小板32或者为膜33，其中在辐射可穿透的本体3和半导体芯片2的辐射耦合输出面22之间设置有辐射可穿透的粘附层5。尤其地，粘附层5能够由至少一种聚硅氮烷形成、具有聚硅氮烷或者由聚硅氮烷构成。在此，辐射可穿透的粘附层5直接地施加到半导体芯片2的辐射耦合输出面22上进而与其直接地接触。辐射可穿透的本体3例如借助于拾取-贴装法设置在辐射可穿透的粘附层5的背离半导体芯片2的外面上。粘附层5能够实现半导体芯片2和辐射可穿透的本体3之间的机械固定的连接。换言之，在根据图1B的实施例中，辐射可穿透的本体3经由辐射可穿透的粘附层5与发射辐射的半导体芯片2间接地接触。
在图1C中以示意侧视图示出在此描述的光电子半导体器件100的另一实施例。在此，不同于图1B，辐射可穿透的本体3在无连接剂的情况下施加到半导体芯片2的辐射耦合输出面22上并且与辐射耦合输出面22直接地接触。例如，借助于辐射可穿透的本体3的材料的丝网印刷和/或喷射而进行施加到辐射耦合输出面22上。在此，辐射可穿透的本体3在根据图1C的实施例中具有至少为5μm且至多为50μm的厚度D1。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。相反，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。
本申请要求德国专利申请102011100728.1的优先权，其公开内容在此通过参引的方式并入本文。
Claims (11)
1.一种光电子半导体器件（100），具有：
-至少一个发射辐射的半导体芯片（2），所述半导体芯片具有辐射耦合输出面（22），在所述半导体芯片（2）中产生的电磁辐射的至少一部分穿过所述耦合输出面（22）离开所述半导体芯片（2）；
-至少一个辐射可穿透的本体（3），该辐射可穿透的本体（3）至少局部地在所述半导体芯片（2）的下游设置在半导体芯片（2）的辐射耦合输出面（22）上，所述辐射可穿透的本体与所述半导体芯片（2）至少间接地接触，其中
-所述辐射可穿透的本体（3）由至少一种聚合物形成或者包含至少一种聚合物，并且
-所述聚合物的每个单体由至少一种硅氮烷形成。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体器件（100），其中
-所述辐射可穿透的本体（3）具有物理的和/或机械的材料去除的痕迹（35），
-所述辐射可穿透的本体（3）是小板（32）或膜（33），
-在所述辐射可穿透的本体（3）和所述辐射耦合输出面（22）之间设置有至少一个辐射可穿透的粘附层（5），以及
-所述辐射可穿透的粘附层（5）由至少一种聚硅氮烷形成、具有至少一种聚硅氮烷或者由聚硅氮烷构成。
3.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述聚合物由至少一种聚硅氮烷形成或者具有至少一种聚硅氮烷。
4.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中将至少一种发光转换材料（4）引入到所述辐射可穿透的本体（3）中，所述发光转换材料适合于吸收一定波长范围的电磁辐射并且适合于将所述吸收的电磁辐射以与所吸收的辐射相比更大波长的另外的波长范围再发射。
5.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）具有材料去除的痕迹（35）。
6.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）包含至少一种溶剂和/或至少一种触变剂。
7.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）是造型体（31），所述造型体至少局部地形状配合地包围所述半导体芯片（2）。
8.根据权利要求1至6之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）是小板（32）或膜（33），其中在所述辐射可穿透的本体（3）和所述辐射耦合输出面（22）之间设置有至少一个辐射可穿透的粘附层（5）。
9.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的粘附层（5）由至少一种聚硅氮烷形成、具有至少一种聚硅氮烷或者由聚硅氮烷构成。
10.根据权利要求1至6之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）在无连接剂的情况下借助于丝网印刷和/或喷射至少施加到所述半导体芯片（2）的所述辐射耦合输出面（22）上。
11.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体器件（100），
其中所述辐射可穿透的本体（3）和/或所述粘附层（5）具有至少为5μm并且至多为50μm的层厚（D1）。
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