DE102012104274A1 - Method for producing a ceramic conversion element, ceramic conversion element and optoelectronic semiconductor component - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements (3) umfasst die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer ersten Schicht (1) als Grünkörper oder als keramische Schicht, die einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, wobei der erste Leuchtstoff, – Aufbringen einer zweiten Schicht (2) auf die erste Schicht (1), wobei die zweite Schicht (2) einen zweiten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt. Weiterhin werden ein keramisches Konversionselement und ein optoelektronisches Halbleiterbauelement angegeben.A method for producing a ceramic conversion element (3) comprises the following steps: providing a first layer (1) as a green body or as a ceramic layer which has a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, wherein the first phosphor, - applying a second layer (2) on the first layer (1), wherein the second layer (2) comprises a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. Furthermore, a ceramic conversion element and an optoelectronic semiconductor component are specified.

Description

Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements, ein keramisches Konversionselement und ein optoelektronisches Halbleiterbauelement angegeben.A method for producing a ceramic conversion element, a ceramic conversion element and an optoelectronic semiconductor component are specified.

Ein keramisches Konversionselement ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2011 010 118.7 beschrieben. Das Konversionselement gemäß dieser Druckschrift umfasst zwei verschiedene keramische Schichten, von denen lediglich die eine keramische Schicht wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist, während die andere keramische Schicht eine Trägerschicht darstellt. Ein derartiges Konversionselement ist jedoch in der Regel nicht dazu geeignet, zusammen mit einer Lichtquelle, die blaues Licht aussendet, warmweißes Licht zu erzeugen, da zur Erzeugung von warmweißem Licht in der Regel zwei unterschiedliche Leuchtstoffe eingesetzt werden müssen.A ceramic conversion element is for example in the document DE 10 2011 010 118.7 described. The conversion element according to this document comprises two different ceramic layers, of which only one ceramic layer is formed wavelength-converting, while the other ceramic layer is a carrier layer. However, such a conversion element is usually not suitable to produce warm white light together with a light source emitting blue light, since two different phosphors usually have to be used to produce warm white light.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein keramisches Konversionselement anzugeben, das zwei unterschiedliche Leuchtstoffe umfasst. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselementes angegeben werden und ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem derartigen Konversionselement.An object of the present invention is to provide a ceramic conversion element comprising two different phosphors. Furthermore, a method for producing such a conversion element is to be specified and an optoelectronic semiconductor component with such a conversion element.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 1, durch ein keramisches Konversionselement mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 und durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst. These objects are achieved by a method having the steps of claim 1, by a ceramic conversion element having the features of claim 10 and by an optoelectronic semiconductor device having the features of claim 14.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens, des keramischen Konversionselements und des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments and further developments of the method, the ceramic conversion element and the optoelectronic semiconductor component are specified in the respective dependent claims.

Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

  • – Bereitstellen einer ersten Schicht als Grünkörper oder als keramische Schicht, wobei der Grünkörper oder die keramische Schicht einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, und
  • – Aufbringen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht, wobei die zweite Schicht einen zweiten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt.
A method for producing a ceramic conversion element comprises in particular the following steps:
  • Providing a first layer as a green body or as a ceramic layer, wherein the green body or the ceramic layer comprises a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, and
  • - Applying a second layer to the first layer, wherein the second layer comprises a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range.

Bei dem Grünkörper kann es sich beispielsweise um einen Verbund aus mehreren aufeinander laminierten Grünfolien handeln. Weiterhin wird unter einem Grünkörper vorliegend auch eine einzige Grünfolie verstanden.The green body may, for example, be a composite of a plurality of green sheets laminated on one another. Furthermore, a green body in the present case is understood as meaning a single green sheet.

Besonders bevorzugt sind der erste Wellenlängenbereich, der zweite Wellenlängenbereich und der dritte Wellenlängenbereich jeweils voneinander verschieden ausgebildet. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass der erste Wellenlängenbereich, der zweite Wellenlängenbereich und der dritte Wellenlängenbereich distinkt voneinander sind. Vielmehr können die Wellenlängenbereiche sich zwar unterscheiden, jedoch in Teilbereichen überlappen. Particularly preferably, the first wavelength range, the second wavelength range and the third wavelength range are each formed differently from one another. This does not necessarily mean that the first wavelength range, the second wavelength range and the third wavelength range are distinct from each other. Rather, the wavelength ranges may differ, but overlap in subregions.

Besonders bevorzugt basieren der erste Leuchtstoff auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung und der zweite Leuchtstoff auf einem Nitrid oder einem Oxinitrid.Particularly preferably, the first phosphor is based on at least one oxygen-containing inorganic compound and the second phosphor on a nitride or an oxynitride.

Beispielsweise ist aber auch möglich, dass der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff jeweils auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung basieren. Hierbei sind der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung jedoch in der Regel durchaus verschieden voneinander, um Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in zwei voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche umwandeln zu können. For example, it is also possible that the first phosphor and the second phosphor are each based on at least one oxygen-containing inorganic compound. In this case, however, the first phosphor and the second phosphor are generally quite different from each other in terms of their chemical composition in order to be able to convert radiation of the first wavelength range into two wavelength ranges which are different from one another.

Ebenso ist aber auch möglich, dass der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff jeweils auf einem Nitrid oder einem Oxinitrid basieren. Auch bei dieser Ausführungsform sind der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung jedoch in der Regel durchaus verschieden voneinander, um Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in zwei voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche umwandeln zu können.Likewise, however, it is also possible for the first phosphor and the second phosphor to each be based on a nitride or an oxynitride. However, in this embodiment as well, the first phosphor and the second phosphor are generally quite different from one another in terms of their chemical composition in order to be able to convert radiation of the first wavelength range into two wavelength ranges which are different from one another.

Besonders bevorzugt ist die erste Schicht im Wesentlichen frei von dem zweiten Leuchtstoff. Auch die zweite Schicht ist besonders bevorzugt im Wesentlichen frei von dem ersten Leuchtstoff. Bevorzugt übersteigen der Gehalt des ersten Leuchtstoffs in der zweiten Schicht und/oder der Gehalt des zweiten Leuchtstoffs in der ersten Schicht 5% nicht. Particularly preferably, the first layer is substantially free of the second phosphor. The second layer is particularly preferably substantially free of the first phosphor. Preferably, the content of the first phosphor in the second layer and / or the content of the second phosphor in the first layer do not exceed 5%.

Besonders bevorzugt übersteigen der Gehalt des ersten Leuchtstoffs in der zweiten Schicht und/oder der Gehalt des zweiten Leuchtstoffs in der ersten Schicht 0,1% nicht. Ein derartig niedriger Leuchtstoffgehalt des ersten Leuchtstoffs in der zweiten Schicht und/oder des zweiten Leuchtstoffs in der ersten Schicht kann beispielsweise aufgrund von Diffusionsprozessen oder Herstellungstoleranzen entstehen.Particularly preferably, the content of the first phosphor in the second layer and / or the content of the second phosphor in the first layer do not exceed 0.1%. Such a low phosphor content of the first phosphor in the second layer and / or the second phosphor in the first layer may arise, for example, due to diffusion processes or manufacturing tolerances.

Eine zentrale Idee des vorliegenden keramischen Konversionselements ist es, die beiden unterschiedlichen Leuchtstoffe, die notwendig sind, um primäres Licht des ersten Wellenlängenbereiches in zwei unterschiedliche Wellenlängenbereiche umzuwandeln, in voneinander verschiedenen Schichten anzuordnen, um die Kontaktfläche zwischen den beiden verschiedenen Leuchtstoffen zu minimieren. Auf diese Art und Weise kann mit Vorteil die Degradation der Leuchtstoffe, beispielsweise aufgrund chemischer Reaktionen miteinander, bei der Herstellung zumindest vermindert werden. Insbesondere bei der Sinterung der Schichten zur Erzeugung einer Keramik sind chemische Reaktionen aufgrund der zur Sinterung notwendigen hohen Temperaturen ansonsten oft nur schwer zu verhindern. A central idea of the present ceramic conversion element is to arrange the two different phosphors, which are necessary to convert primary light of the first wavelength range into two different wavelength ranges, into mutually different layers in order to minimize the contact area between the two different phosphors. In this way, the degradation of the phosphors, for example, due to chemical reactions with one another, can be at least reduced during production. In particular, in the sintering of the layers to produce a ceramic chemical reactions are otherwise often difficult to prevent due to the necessary for sintering high temperatures.

Die Problematik chemischer Reaktionen zwischen unterschiedlichen Leuchtstoffen stellt sich insbesondere bei der Verwendung eines oxidischen Leuchtstoffes, der auf Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindungen basiert, zusammen mit einem Stickstoff-basierten, nitridischen oder oxinitridischen Leuchtstoffes, da diese aufgrund des Sauerstoffgehalts in dem einen Leuchtstoff und des Stickstoffgehalts in dem anderen Leuchtstoff leicht chemisch miteinander reagieren. Gerade zur Erzeugung von warmweißem Licht aus blauer primärer Strahlung sind auf Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindungen basierende, oxidische Leuchtstoffe in Kombination mit nitridische/oxinitridische Leuchtstoffen jedoch besonders geeignet. Die auf Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindungen basierenden, oxidischen Leuchtstoffe erzeugen hierbei in der Regel den gelblichen bis grünlichen Anteil des warmweißen Lichts und die nitridischen/oxinitridischen Leuchtstoffe den orangen bis roten Anteil des warmweißen Lichts.The problem of chemical reactions between different phosphors arises in particular in the use of an oxide phosphor based on oxygen-containing inorganic compounds, together with a nitrogen-based, nitridic or oxinitridischen phosphor, since these due to the oxygen content in the one phosphor and the nitrogen content in the other phosphor easily chemically react with each other. Especially for the production of warm white light from blue primary radiation, oxygen-containing inorganic compounds based, oxidic phosphors in combination with nitridic / oxinitridische phosphors are particularly suitable. The oxidic phosphors based on oxygen-containing inorganic compounds usually produce the yellowish to greenish portion of the warm white light and the nitridic / oxinitridic phosphors the orange to red portion of the warm white light.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens sind die erste Schicht und die zweite Schicht jeweils keramisch ausgebildet und werden mittels einer Fügeschicht stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Fügeschicht weist beispielsweise einen Klebstoff auf oder ist aus einem Klebstoff gebildet.According to one embodiment of the method, the first layer and the second layer are each formed in a ceramic manner and are connected to one another in a material-bonded manner by means of a joining layer. The bonding layer has, for example, an adhesive or is formed from an adhesive.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird besonders bevorzugt die erste Schicht in einem ersten Schritt aus einem Basismaterial, das den ersten Leuchtstoff aufweist, in eine Grünfolie gezogen oder als Grünkörper bereit gestellt, der aus mehreren aufeinander laminierten Grünfolie gebildet sein kann.In this embodiment of the method, the first layer is particularly preferably drawn in a first step from a base material comprising the first phosphor in a green sheet or provided as a green body, which may be formed from a plurality of green foil laminated on top of each other.

Das Basismaterial enthält in der Regel neben dem Leuchtstoff organische Materialien, wie beispielsweise einen Binder. Die Grünfolie oder der Grünkörper werden anschließend entbindert und gesintert, sodass eine fertige erste keramische Schicht entsteht, die dazu geeignet ist, primäre Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.The base material usually contains organic materials, such as a binder, besides the phosphor. The green sheet or green body is then debinded and sintered to form a finished first ceramic layer suitable for converting primary radiation of the first wavelength range into radiation of the second wavelength range.

Die zweite keramische Schicht wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ebenfalls aus einem Basismaterial, das den zweiten Leuchtstoff aufweist, in eine Grünfolie gezogen oder als Grünkörper bereit gestellt. Der Grünkörper oder die Grünfolie werden entbindert und gesintert, so dass eine fertige zweite keramische Schicht entsteht. Die zweite keramische Schicht ist aufgrund des enthaltenen zweiten Leuchtstoffs dazu geeignet, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.The second ceramic layer is also drawn in this embodiment of the method from a base material having the second phosphor in a green sheet or provided as a green body. The green body or the green sheet are debinded and sintered, so that a finished second ceramic layer is formed. The second ceramic layer is suitable because of the contained second phosphor to convert radiation of the first wavelength range into radiation of the third wavelength range.

Anschließend werden die beiden fertig gestellten keramischen Schichten stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mit einer Klebstoffschicht. Besonders bevorzugt ist die Fügeschicht vergleichsweise dünn ausgebildet. Bevorzugt übersteigt die Dicke der Fügeschicht 10 µm nicht.Subsequently, the two finished ceramic layers are firmly bonded, for example with an adhesive layer. Particularly preferably, the joining layer is made comparatively thin. Preferably, the thickness of the bonding layer does not exceed 10 μm.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens werden die beiden keramischen Schichten insbesondere in separaten Sinterschritten erzeugt. Dies weist den Vorteil auf, dass die Sinterbedingungen auf den jeweiligen Leuchtstoff der Schicht abgestimmt werden können. Weiterhin werden der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff bei dieser Ausführungsform nicht gemeinsam gesintert, so dass eine Degradation zumindest eines der beiden Leuchtstoffe aufgrund chemischer Reaktionen untereinander, die insbesondere bei den zur Sinterung hohen Temperaturen stattfinden können, zumindest verringert wird.In this embodiment of the method, the two ceramic layers are produced in particular in separate sintering steps. This has the advantage that the sintering conditions can be matched to the particular phosphor of the layer. Furthermore, the first phosphor and the second phosphor are not sintered together in this embodiment, so that a degradation of at least one of the two phosphors due to chemical reactions among each other, which can take place especially at high temperatures for sintering, at least reduced.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Schicht als Grünfolie oder als Grünkörper bereitgestellt und auf die erste Schicht auflaminiert. Dieser Schichtverbund umfassend die erste und die zweite Schicht wird anschließend gesintert. In der Regel wird der Schichtverbund vor der Sinterung entbindert.According to another embodiment of the method, the second layer is provided as a green sheet or as a green body and laminated onto the first layer. This layer composite comprising the first and the second layer is then sintered. As a rule, the layer composite is debinded before sintering.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Schicht beispielsweise auch in Form einer Grünfolie oder eines Grünkörpers bereitgestellt werden, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht dann gemeinsam gesintert werden.In this embodiment of the method, the first layer can also be provided, for example, in the form of a green sheet or a green body, wherein the first layer and the second layer are then sintered together.

Alternativ wird die erste Schicht als fertige keramische Schicht bereitgestellt, auf die die zweite Schicht als Grünfolie oder als Grünkörper auflaminiert wird. In dem nachfolgenden Sinterungsschritt wird dann lediglich die zweite Schicht entbindert und gesintert. Dies hat den Vorteil, dass die Sinterung der ersten Schicht und die Sinterung der zweiten Schicht nachfolgend aufeinander stattfinden, sodass die Sinterparameter an den jeweiligen Leuchtstoff angepasst werden können. Alternatively, the first layer is provided as a finished ceramic layer onto which the second layer is laminated as a green sheet or as a green body. In the subsequent sintering step, only the second layer is then debinded and sintered. This has the advantage that the sintering of the first layer and the sintering of the second layer subsequently take place on each other, so that the sintering parameters can be adapted to the respective phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Basismaterial der zweiten Schicht mit dem zweiten Leuchtstoff durch ein Beschichtungsverfahren auf die erste Schicht aufgebracht. According to a further embodiment of the method, a base material of the second layer with the second phosphor is applied to the first layer by a coating method.

Bei dem Beschichtungsverfahren kann es sich beispielsweise um eines der folgenden Verfahren handeln: Drucken – beispielsweise Siebdrucken –, Sprühen, Sedimentieren. In einem nächsten Schritt wird der Schichtverbund aus der ersten Schicht und der zweiten keramischen Schicht wiederum gesintert. Auch bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Schicht entweder als fertige keramische Schicht oder als Grünkörper vorliegen.The coating process may be, for example, one of the following processes: printing - for example screen printing -, spraying, sedimentation. In a next step, the layer composite of the first layer and the second ceramic layer is in turn sintered. Also in this embodiment of the method, the first layer can be present either as a finished ceramic layer or as a green body.

Das Basismaterial umfasst den jeweiligen Leuchtstoff. Weiterhin enthält das Basismaterial in der Regel zusätzliche Stoffe, die in der Regel auf das jeweilige Beschichtungsverfahren abgestimmt sind.The base material comprises the respective phosphor. Furthermore, the base material usually contains additional substances, which are usually matched to the respective coating method.

Ein Basismaterial für ein Druckverfahren, wie beispielsweise Siebdruck, umfasst neben dem jeweiligen Leuchtstoff in der Regel einen Binder. Es ist weiterhin möglich, dass das Basismaterial für das Druckverfahren zusätzlich ein Lösungsmittel enthält.A base material for a printing process, such as screen printing, usually comprises a binder in addition to the respective phosphor. It is also possible that the base material for the printing process additionally contains a solvent.

Ein Basismaterial für ein Sedimentationsverfahren liegt in der Regel in Form einer Suspension vor. Das Basismaterial für ein Sedimentationsverfahren umfasst daher neben dem jeweiligen Leuchtstoff in der Regel ein Lösungsmittel, beispielsweise einen Alkohol oder Wasser.A base material for a sedimentation process is usually in the form of a suspension. The base material for a sedimentation process therefore usually comprises, in addition to the respective phosphor, a solvent, for example an alcohol or water.

Das Basismaterial für ein Sprühverfahren umfasst neben dem jeweiligen Leuchtstoff beispielsweise einen Binder und/oder ein Lösungsmittel.The base material for a spraying process comprises, for example, a binder and / or a solvent in addition to the respective phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine keramische Zwischenschicht angeordnet.According to a further embodiment of the method, a ceramic intermediate layer is arranged between the first layer and the second layer.

Das Aufbringen der keramischen Zwischenschicht auf die erste Schicht kann grundsätzlich analog zu der Aufbringung der zweiten Schicht auf die erste Schicht erfolgen. Es werden daher im Folgenden lediglich einige Ausgestaltungen zu Aufbringung der keramischen Zwischenschicht beschrieben. Dem Fachmann ist jedoch im Lichte der vorliegenden Beschreibung klar, dass sich weitere Ausgestaltungen zur Aufbringung der Zwischenschicht auf der ersten Schicht ergeben.The application of the ceramic intermediate layer to the first layer can basically be carried out analogously to the application of the second layer to the first layer. Therefore, only a few embodiments for applying the ceramic intermediate layer will be described below. However, it will be apparent to those skilled in the art in light of the present specification that additional embodiments for applying the intermediate layer to the first layer will result.

Die keramische Zwischenschicht kann beispielsweise als Grünfolie in den Schichtverbund aus einem Grünkörper für die erster Schicht und einem Grünkörper für die zweiter Schicht zwischen diese einlaminiert werden. Anschließend wird der Schichtverbund gesintert, so dass ein keramisches Konversionselement entsteht.The ceramic intermediate layer can be laminated, for example, as a green film in the layer composite of a green body for the first layer and a green body for the second layer between them. Subsequently, the layer composite is sintered, so that a ceramic conversion element is formed.

Weiterhin ist es beispielsweise auch möglich, dass ein Basismaterial der keramischen Zwischenschicht auf die erste Schicht, die beispielsweise als fertige Keramik vorliegt, mittels eines Beschichtungsverfahrens aufgebracht wird. In der Regel wird das Basismaterial der keramischen Zwischenschicht vor der Erzeugung der zweiten Schicht gesintert. Anschließend wird mit einem der vorliegend beschriebenen Schritte die zweite Schicht auf die Zwischenschicht aufgebracht. Die zweite Schicht kann beispielsweise in Form einer Grünfolie oder eines Grünkörpers auf die Zwischenschicht aufgebracht werden oder als fertige Keramik aufgeklebt werden.Furthermore, it is also possible, for example, for a base material of the ceramic intermediate layer to be applied to the first layer, which is present for example as a finished ceramic, by means of a coating method. As a rule, the base material of the ceramic intermediate layer is sintered before the production of the second layer. Subsequently, the second layer is applied to the intermediate layer with one of the steps described herein. The second layer can be applied for example in the form of a green sheet or a green body on the intermediate layer or glued as a finished ceramic.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die erste Schicht als fertige keramische Schicht bereit gestellt wird, auf die eine Grünfolie für die Zwischenschicht und eine Grünfolie für die zweite Schicht auflaminiert werden. Die Grünfolie für die Zwischenschicht kann hierbei vor dem Aufbringen der Grünfolie für die zweite Schicht gesintert werden. Alternativ ist es auch möglich, die Grünfolie für die Zwischenschicht und die Grünfolie für die zweite Schicht in einem gemeinsamen Schritt zu einer Keramik zu sintern.Furthermore, it is also possible that the first layer is provided as a finished ceramic layer onto which a green film for the intermediate layer and a green film for the second layer are laminated. The green sheet for the intermediate layer can in this case be sintered before the application of the green sheet for the second layer. Alternatively, it is also possible to sinter the green film for the intermediate layer and the green film for the second layer in a common step to a ceramic.

Gemäß einer Ausführungsform verringert die keramische Zwischenschicht zumindest den Kontakt zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht. Weiterhin kann die keramische Zwischenschicht auch zusätzlich oder alternativ als Diffusionsbarriere zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht dienen. Mit anderen Worten kann die keramische Zwischenschicht derart ausgebildet sein, dass sie die Diffusion zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht zumindest verringert.In one embodiment, the intermediate ceramic layer reduces at least the contact between the first layer and the second layer. Furthermore, the ceramic intermediate layer may additionally or alternatively serve as a diffusion barrier between the first layer and the second layer. In other words, the intermediate ceramic layer may be formed to at least reduce the diffusion between the first layer and the second layer.

Weiterhin kann die keramische Zwischenschicht zusätzlich oder alternativ auch mögliche chemische Reaktionen zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht zumindest verringern. Eine derartige keramische Zwischenschicht kann somit die Aufgabe haben, einen Materialaustausch zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht zu verhindern und folglich eine Degradation der Leuchtstoffe weiter zu vermeiden helfen.Furthermore, the ceramic intermediate layer may additionally or alternatively also at least reduce possible chemical reactions between the first layer and the second layer. Such a ceramic intermediate layer can thus have the task of preventing a material exchange between the first layer and the second layer and consequently helping to further avoid a degradation of the phosphors.

Schließlich kann die keramische Zwischenschicht zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet sein, dass sie der Haftvermittlung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht dient.Finally, the ceramic intermediate layer can additionally or alternatively be designed such that it serves for the adhesion mediation between the first layer and the second layer.

Die keramische Zwischenschicht weist bevorzugt ein Dicke zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 100 µm auf. Besonders bevorzugt weist die keramische Zwischenschicht ein Dicke zwischen einschließlich 5 µm und einschließlich 20 µm auf.The ceramic intermediate layer preferably has a thickness of between 0.5 μm and 100 μm inclusive. The ceramic intermediate layer particularly preferably has a thickness of between 5 μm and 20 μm inclusive.

Die keramische Zwischenschicht weist besonders bevorzugt eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Yttriumoxid. The ceramic intermediate layer particularly preferably comprises one of the following materials or is formed from one of the following materials: aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, silicon dioxide, yttrium oxide.

Der erste Leuchtstoff ist besonders bevorzugt aus der folgenden Gruppe gewählt: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, wie Orthosilikate oder Chlorosilikate. Die genannten Leuchtstoffe können neben einer Dotierung mit einer seltenen Erde, beispielsweise auch mit Mangan dotiert sein.The first phosphor is more preferably selected from the group consisting of rare-earth-doped garnets, rare-earth-doped aluminates, rare-earth-doped silicates such as orthosilicates or chlorosilicates. The phosphors mentioned can be doped in addition to a doping with a rare earth, for example, with manganese.

Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Leuchtstoff um einen YAG-Leuchtstoff, beispielsweise YAG:Ce handeln. Insbesondere ist der erste, Leuchtstoff besonders bevorzugt dazu geeignet, blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs in gelbes bis grünes Licht des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. For example, the first phosphor may be a YAG phosphor, for example YAG: Ce. In particular, the first phosphor is particularly preferably suitable for converting blue light of the first wavelength range into yellow to green light of the second wavelength range.

Besonders bevorzugt ist der zweite Leuchtstoff aus der folgenden Gruppe gewählt: mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumaluminiumnitride.More preferably, the second phosphor is selected from the group consisting of rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped alkaline earth metal aluminum nitrides.

Ist der zweite Leuchtstoff ein oxinitridischer Leuchtstoff, so handelt es sich beispielsweise um ein mit seltenen Erden dotiertes Erdalkalisialon.If the second phosphor is an oxinitridic phosphor, it is, for example, a rare-earth-doped alkaline-earth ionone.

Insbesondere ist der zweite Leuchtstoff besonders bevorzugt dazu geeignet, blaues Licht des ersten Wellenlängenbereichs in oranges bis rotes Licht des dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.In particular, the second phosphor is particularly preferably suitable for converting blue light of the first wavelength range into orange to red light of the third wavelength range.

Ein keramisches Konversionselement, das beispielsweise mit einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann, umfasst insbesondere:

  • – eine erste keramische Schicht, die einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, und
  • – eine zweite keramische Schicht, die einen zweiten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt.
A ceramic conversion element, which can be produced, for example, by one of the methods described above, comprises in particular:
  • A first ceramic layer comprising a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, and
  • A second ceramic layer comprising a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range.

Gemäß einer Ausführungsform des keramischen Konversionselements sind die Haupterstreckungsebenen der ersten keramischen Schicht und der zweiten keramischen Schicht parallel zu einer Hauptfläche des keramischen Konversionselements angeordnet.According to an embodiment of the ceramic conversion element, the main extension planes of the first ceramic layer and the second ceramic layer are arranged parallel to a main surface of the ceramic conversion element.

Die erste keramische Schicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 500 µm auf. Besonders bevorzugt weist die erste keramische Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 80 µm und einschließlich 120 µm auf. The first ceramic layer preferably has a thickness of between 50 μm and 500 μm inclusive. Particularly preferably, the first ceramic layer has a thickness of between 80 μm and 120 μm inclusive.

Die zweite keramische Schicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 200 µm auf. Besonders bevorzugt weist die zweite keramische Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 50 µm auf. The second ceramic layer preferably has a thickness of between 2 μm and 200 μm inclusive. Particularly preferably, the second ceramic layer has a thickness of between 10 μm and 50 μm inclusive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des keramischen Konversionselements umfasst dieses einen Träger, auf dem die erste keramische Schicht und die zweite keramische Schicht angeordnet sind. Der Träger ist bevorzugt dazu vorgesehen, das keramische Konversionselement mechanisch zu stabilisieren. Besonders bevorzugt ist der Träger frei von wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften. Besonders bevorzugt ist der Träger weiterhin durchlässig für sichtbares Licht und insbesondere für elektromagnetische Strahlung des ersten, des zweiten und des dritten Wellenlängenbereichs. Beispielsweise ist der Träger aus einer Keramik gebildet.According to a further embodiment of the ceramic conversion element, this comprises a support on which the first ceramic layer and the second ceramic layer are arranged. The carrier is preferably provided to mechanically stabilize the ceramic conversion element. Particularly preferably, the carrier is free of wavelength-converting properties. Particularly preferably, the carrier is furthermore permeable to visible light and in particular to electromagnetic radiation of the first, the second and the third wavelength range. For example, the carrier is formed of a ceramic.

Das keramische Konversionselement ist nicht auf zwei verschiedene Schichten mit jeweils zwei verschiedenen Leuchtstoffen beschränkt. Vielmehr ist es möglich, dass das keramische Konversionselement mehr als zwei verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Leuchtstoffen aufweist. Diese verschiedenen Schichten können beispielsweise jeweils durch keramische Zwischenschichten voneinander getrennt sein. Mittels mehrerer verschiedener Schichten, die unterschiedliche Leuchtstoffe aufweisen, ist es zusammen mit einer primären Lichtquelle insbesondere möglich, Licht beliebiger Farborte zu erzielen.The ceramic conversion element is not limited to two different layers, each with two different phosphors. Rather, it is possible that the ceramic conversion element has more than two different layers with different phosphors. These different layers can be separated from one another by ceramic intermediate layers, for example. By means of several different layers, which have different phosphors, it is possible in particular, together with a primary light source, to achieve light of arbitrary color locations.

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst insbesondere:

  • – einen Halbleiterkörper, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich aussendet, und
  • – ein keramisches Konversionselement, wie es beispielsweise oben beschrieben wurde.
An optoelectronic semiconductor component comprises in particular:
  • A semiconductor body emitting electromagnetic radiation from a first wavelength range during operation, and
  • - A ceramic conversion element, as described above, for example.

Das keramische Konversionselement ist insbesondere dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise in Strahlung aus dem zweiten Wellenlängenbereich und dem dritten Wellenlängenbereich umzuwandeln, sodass das optoelektronische Halbleiterbauelement elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und des dritten Wellenlängenbereichs aussendet. The ceramic conversion element is in particular suitable for converting electromagnetic radiation from the first wavelength range at least partially into radiation from the second wavelength range and the third wavelength range, so that the optoelectronic semiconductor component emits electromagnetic radiation of the first wavelength range, of the second wavelength range and of the third wavelength range.

Das keramische Konversionselement ist hierbei bevorzugt mit seiner Hauptfläche parallel zur Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Besonders bevorzugt ist das keramische Konversionselement in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper angeordnet. Hierdurch kann vorteilhafterweise Wärme, die im Betrieb entsteht, von dem Konversionselement über den Halbleiterkörper gut abgeleitet werden. The ceramic conversion element is in this case preferably arranged with its main surface parallel to the radiation exit surface of the semiconductor body. Particularly preferably, the ceramic conversion element is arranged in direct contact with the semiconductor body. As a result, advantageously, heat which arises during operation can be well dissipated by the conversion element via the semiconductor body.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der erste Wellenlängenbereich blaues Licht, der zweite Wellenlängenbereich gelbes bis grünes Licht und der dritte Wellenlängenbereich oranges bis rotes Licht auf. Das optoelektronische Halbleiterbauelement sendet bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt mischfarbige Strahlung mit einem Farbort im warmweißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aus. According to a preferred embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the first wavelength range comprises blue light, the second wavelength range yellow to green light and the third wavelength range orange to red light. In this embodiment, the optoelectronic semiconductor component particularly preferably emits mixed-colored radiation having a color locus in the warm-white region of the CIE standard color chart.

Es versteht sich von selber, dass Ausführungsformen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem Konversionselement beschrieben sind, ebenfalls in Verbindung mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement und dem Verfahren verwendet sein können. Weiterhin können auch Ausführungsformen, die lediglich in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben sind, Verwendung bei dem Konversionselement sowie bei dem Halbleiterbauelement finden. Ebenfalls können Ausführungsformen, die lediglich in Verbindung mit dem Halbleiterbauelement beschrieben sind, bei dem Verfahren und dem Konversionselement ausgebildet werden.It goes without saying that embodiments which are described here only in conjunction with the conversion element can also be used in conjunction with the optoelectronic semiconductor component and the method. Furthermore, embodiments that are described only in connection with the method can find use in the conversion element as well as in the semiconductor device. Also, embodiments described only in connection with the semiconductor device may be formed in the method and the conversion element.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the embodiments described below in conjunction with the figures.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Konversionselements beschrieben. Based on the schematic sectional views of 1 to 3 a first embodiment of a method for producing a ceramic conversion element will be described.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 4 bis 6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Konversionselementes beschrieben.Based on the schematic sectional views of 4 to 6 another embodiment of a method for producing a ceramic conversion element will be described.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 7 und 8 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines keramischen Konversionselements beschrieben. Based on the schematic sectional views of 7 and 8th a further embodiment for producing a ceramic conversion element will be described.

Die 9 und 10 zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines keramischen Konversionselements. The 9 and 10 each show a schematic sectional view of an embodiment of a ceramic conversion element.

11 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. 11 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor device according to an embodiment.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 12 bis 16 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines keramischen Konversionselements beschrieben. Based on the schematic sectional views of 12 to 16 a further embodiment for producing a ceramic conversion element will be described.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. On the contrary, individual elements, in particular layer thicknesses, can be exaggerated for better representability and / or better understanding.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 wird in einem ersten Schritt eine erste Schicht 1 bereitgestellt, die einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt. Der erste Leuchtstoff basiert hierbei vorliegend auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Leuchtstoff um einen Granatleuchtstoff, wie etwa YAG:Ce. In the method according to the embodiment of the 1 to 3 becomes in a first step a first layer 1 comprising a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range. In this case, the first phosphor is based on at least one oxygen-containing inorganic compound. For example, the first phosphor is a garnet phosphor, such as YAG: Ce.

Die bereit gestellte erste Schicht 1 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits keramisch ausgebildet.The provided first layer 1 is already formed ceramic in the present embodiment.

In einem zweiten Schritt, der schematisch in 2 dargestellt ist, wird auf die erste Schicht 1 eine zweite Schicht 2 aufgebracht, wobei die zweite Schicht 2 einen zweiten Leuchtstoff umfasst, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt. Die zweite Schicht 2 ist vorliegend als Grünfolie oder als Grünkörper ausgebildet, die auf die erste Schicht 1 auflaminiert wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, ein Basismaterial der zweiten Schicht, das den zweiten Leuchtstoff umfasst, durch ein Beschichtungsverfahren auf die erste Schicht 1 aufzubringen. Bei dem Beschichtungsverfahren kann es sich beispielsweise um Drucken – etwa Siebdrucken –, Sprühen oder Sedimentieren handeln.In a second step, which is schematically in 2 is shown on the first layer 1 a second layer 2 applied, wherein the second layer 2 a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. The second layer 2 is presently designed as a green sheet or as a green body, which on the first layer 1 is laminated. Alternatively, it is also possible to provide a base material of the second layer comprising the second phosphor by a coating method on the first layer 1 applied. The coating process may be, for example, printing - such as screen printing -, spraying or sedimentation.

Als zweiter Leuchtstoff wird vorliegend ein nitridischer oder oxinitridischer Leuchtstoff verwendet.As the second phosphor in the present case, a nitridic or oxinitridischer phosphor is used.

In einem nächsten Schritt, der schematisch in 3 dargestellt ist, wird der gesamte Schichtverbund, umfassend die erste Schicht 1 und den Grünkörper oder die Grünfolie der zweiten Schicht 2, entbindert und gesintert. Bei dem Entbinderungsschritt wird zunächst der organische Binder aus dem Grünkörper oder der Grünfolie der zweiten Schicht 2 entfernt. Bei dem Sinterungsschritt wandelt sich das Material der Grünfolie in die zweite keramische Schicht 2 um. Das fertige keramische Konversionselement 3, das schematisch in 3 dargestellt ist, ist nun in der Regel vollständig aus keramischem Material gebildet und besonders bevorzugt frei von einem organischen Material.In a next step, which is schematically in 3 is shown, the entire composite layer, comprising the first layer 1 and the green body or the green sheet of the second layer 2 , debinded and sintered. In the debinding step First, the organic binder from the green body or the green sheet of the second layer 2 away. In the sintering step, the material of the green sheet transforms into the second ceramic layer 2 around. The finished ceramic conversion element 3 that is schematically in 3 is now generally formed entirely of ceramic material and more preferably free of an organic material.

Besonders bevorzugt ist die erste keramische Schicht 1 des keramischen Konversionselements 3 dazu geeignet, blaues Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in gelbes bis grünes Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Die zweite keramische Schicht 2 des keramischen Konversionselements 3 ist besonders bevorzugt dazu geeignet, blaues Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in oranges bis rotes Licht eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Particularly preferred is the first ceramic layer 1 the ceramic conversion element 3 adapted to at least partially convert blue light of a first wavelength range into yellow to green light of a second wavelength range. The second ceramic layer 2 the ceramic conversion element 3 is particularly preferably suitable for converting blue light of a first wavelength range at least partially into orange to red light of a third wavelength range.

Weiterhin sind bei dem vorliegenden keramischen Konversionselement 3 die Haupterstreckungsebenen der erste keramischen Schicht 1 und der zweiten keramischen Schicht 2 jeweils parallel zu einer Hauptfläche des keramischen Konversionselements 3 angeordnet.Furthermore, in the present ceramic conversion element 3 the main extension planes of the first ceramic layer 1 and the second ceramic layer 2 each parallel to a main surface of the ceramic conversion element 3 arranged.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 wird eine erste Schicht 1 in Form eines Grünkörpers bereit gestellt, der einen ersten Leuchtstoff aufweist. Auch die zweite Schicht 2 wird bei diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Grünfolie bereitgestellt, die einen zweiten Leuchtstoff aufweist (4).In the method according to the embodiment of the 4 to 6 becomes a first layer 1 provided in the form of a green body having a first phosphor. Also the second layer 2 is provided in this embodiment in the form of a green sheet comprising a second phosphor ( 4 ).

In einem weiteren Schritt, der schematisch in 5 dargestellt ist, werden die erste Schicht 1 und die zweite Schicht 2 aufeinander laminiert. In a further step, which is schematically in 5 is shown, the first layer 1 and the second layer 2 laminated together.

Weiterhin ist es alternativ möglich, lediglich die erste Schicht 1 in Form eines Grünkörpers bereitzustellen und ein Basismaterial der zweiten Schicht 2 mittels eines Beschichtungsverfahren auf die erste Schicht 1 aufzubringen.Furthermore, it is alternatively possible, only the first layer 1 in the form of a green body and a base material of the second layer 2 by means of a coating process on the first layer 1 applied.

In einem weiteren Schritt werden die erste Schicht 1 und die zweite Schicht 2 beziehungsweise das Basismaterial der zweiten Schicht 2 gemeinsam gesintert, sodass ein keramisches Konversionselement 3 entsteht, das schematisch in 6 dargestellt ist. Die erste keramische Schicht 1 und die zweite keramische Schicht 2, die bei dem Sinterungsvorgang entstanden sind, stehen hierbei in direktem Kontakt miteinander.In a further step, the first layer 1 and the second layer 2 or the base material of the second layer 2 sintered together, so that a ceramic conversion element 3 arises, which is schematically in 6 is shown. The first ceramic layer 1 and the second ceramic layer 2 , which originated during the sintering process, are in direct contact with each other.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 bis 8 werden die erste Schicht 1 und die zweite Schicht 2 beide als keramische Schichten bereit gestellt (7). Hierbei haben die Entbinderungs- und Sinterungsschritte zur Herstellung der beiden keramischen Schichten 1, 2 bereits vorher separat voneinander stattgefunden, so dass insbesondere die Sinterbedingungen an den jeweiligen Leuchtstoff angepasst werden konnten.In the method according to the embodiment of the 7 to 8th become the first layer 1 and the second layer 2 both provided as ceramic layers ( 7 ). Here, the debinding and sintering steps for the preparation of the two ceramic layers 1 . 2 previously taken separately from each other, so that in particular the sintering conditions could be adapted to the respective phosphor.

In einem weiteren Schritt werden die beiden keramischen Schichten 1, 2 mit einer Fügeschicht 4 miteinander stoffschlüssig verbunden (8). Die Fügeschicht 4 ist vorliegend aus einem Klebstoff gebildet. In a further step, the two ceramic layers 1 . 2 with a marriage story 4 cohesively connected to each other ( 8th ). The marriage story 4 is in the present case formed from an adhesive.

Das keramische Konversionselement 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 umfasst im Unterschied zu dem keramischen Konversionselement 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 eine Zwischenschicht 5, die zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2 in direktem Kontakt mit diesen angeordnet ist. The ceramic conversion element 3 according to the embodiment of the 9 comprises, in contrast to the ceramic conversion element 3 according to the embodiment of the 6 an intermediate layer 5 that between the first layer 1 and the second layer 2 is arranged in direct contact with these.

Die Zwischenschicht 5 ist besonders bevorzugt ebenfalls keramisch ausgebildet. Die keramische Zwischenschicht 5 weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf:
Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Yttriumoxid. The intermediate layer 5 is particularly preferably also ceramic. The ceramic intermediate layer 5 For example, you have one of the following materials:
Alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silica, yttria.

Die keramische Zwischenschicht 5 verringert vorliegend mit Vorteil den Kontakt zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2 und verhindert weiterhin besonders bevorzugt die Diffusion von Materialien zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2. Auch eine chemische Reaktion zwischen dem Material der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2 kann durch die keramische Zwischenschicht 5 vorliegend besonders bevorzugt wirksam verringert werden.The ceramic intermediate layer 5 in the present case advantageously reduces the contact between the first layer 1 and the second layer 2 and further preferably prevents diffusion of materials between the first layer 1 and the second layer 2 , Also a chemical reaction between the material of the first layer 1 and the second layer 2 can through the ceramic interlayer 5 in the present case, particularly preferably be effectively reduced.

Alternativ oder zusätzlich kann die keramische Zwischenschicht 5 auch die Haftung zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2 verbessern. Alternatively or additionally, the ceramic intermediate layer 5 also the adhesion between the first layer 1 and the second layer 2 improve.

Das keramische Konversionselement 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 umfasst im Unterschied zu dem keramischen Konversionselement 3 gemäß der 6 einen Träger 6, auf dem die erste Schicht 1 und die zweite Schicht 2 angeordnet sind. Der Träger 6 ist dazu vorgesehen, das keramische Konversionselement 3 mechanisch zu stabilisieren. Der Träger 6 ist vorliegend frei von wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften und durchlässig für sichtbares Licht. Ein derartiger Träger 6 ist beispielsweise in der eingangs genannten Druckschrift DE 10 2011 010 118.7 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird.The ceramic conversion element 3 according to the embodiment of the 10 comprises, in contrast to the ceramic conversion element 3 according to the 6 a carrier 6 on which the first layer 1 and the second layer 2 are arranged. The carrier 6 is intended, the ceramic conversion element 3 mechanically stabilize. The carrier 6 is in the present case free of wavelength-converting properties and transparent to visible light. Such a carrier 6 is for example in the cited document DE 10 2011 010 118.7 The disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Das optoelektronische Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 umfasst einen Halbleiterkörper 7 mit einer aktiven strahlungserzeugenden Zone 8. Die aktive strahlungserzeugende Zone 8 ist dazu geeignet, im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Die aktive Zone 8 umfasst hierbei bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf oder, besonders bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung. The optoelectronic semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG 11 comprises a semiconductor body 7 with an active radiation generating zone 8th , The active radiation-generating zone 8th is suitable for generating electromagnetic radiation of the first wavelength range during operation of the optoelectronic semiconductor component. The active zone 8th in this case preferably comprises a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well or, more preferably, a multiple quantum well structure (MQW) for generating radiation.

Die von dem Halbleiterkörper 7 ausgesandte elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs umfasst besonders bevorzugt blaues Licht. Das blaue Licht des ersten Wellenlängenbereichs wird im Betrieb des Halbleiterbauelements von einer Strahlungsaustrittsfläche 9 des Halbleiterkörpers 7 ausgesandt. Auf die Strahlungsaustrittsfläche 9 des Halbleiterkörpers 7 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein keramisches Konversionselement 3 in direktem Kontakt aufgebracht. Beispielsweise ist das keramische Konversionselement 3 auf den Halbleiterkörper 7 mit einer Klebstoffschicht 10 befestigt. Das keramische Konversionselement 3 ist bereits anhand der 6 beschrieben worden.The of the semiconductor body 7 emitted electromagnetic radiation of the first wavelength range particularly preferably comprises blue light. The blue light of the first wavelength range is in the operation of the semiconductor device of a radiation exit surface 9 of the semiconductor body 7 sent. On the radiation exit surface 9 of the semiconductor body 7 is a ceramic conversion element in the present embodiment 3 applied in direct contact. For example, the ceramic conversion element 3 on the semiconductor body 7 with an adhesive layer 10 attached. The ceramic conversion element 3 is already based on the 6 been described.

Das keramische Konversionselement 2 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart angeordnet, das dessen Hauptfläche parallel zur Strahlungsaustrittsfläche 9 des Halbleiterkörpers 7 verläuft. The ceramic conversion element 2 is arranged in the present embodiment, the main surface of which is parallel to the radiation exit surface 9 of the semiconductor body 7 runs.

Die erste keramische Schicht 1 des keramischen Konversionselements 3 wandelt einen Teil der blauen Strahlung des Halbleiterkörpers 7 in gelbe bis grüne Strahlung um. Ein weiterer Teil der blauen Strahlung des Halbleiterkörpers 7 wird von der zweiten keramischen Schicht 2 des keramischen Konversionselementes 3 in oranges bis rote Strahlung umgewandelt, während ein weiterer Teil der von dem Halbleiterkörper 7 ausgesandten blauen Strahlung das keramische Konversionselement 3 unkonvertiert durchläuft. Die Strahlungsanteile sind hierbei derart ausgebildet, dass das optoelektronische Halbleiterbauelement mischfarbige Strahlung mit einem Farbort aus dem warmweißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aussendet.The first ceramic layer 1 the ceramic conversion element 3 converts a part of the blue radiation of the semiconductor body 7 in yellow to green radiation around. Another part of the blue radiation of the semiconductor body 7 is from the second ceramic layer 2 the ceramic conversion element 3 in orange to red radiation, while another part of the of the semiconductor body 7 emitted blue radiation, the ceramic conversion element 3 goes through unconverted. The radiation components are in this case designed such that the optoelectronic semiconductor component emits mixed-colored radiation having a color locus from the warm-white region of the CIE standard color chart.

Im Folgenden wird anhand der 12 bis 16 ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines keramischen Konversionselements 3 mit einer Zwischenschicht 5 beschrieben, wie es beispielsweise anhand 9 beschrieben wurde.The following is based on the 12 to 16 an embodiment for producing a ceramic conversion element 3 with an intermediate layer 5 as described, for example 9 has been described.

In einem ersten Schritt wird eine erste Schicht 1 als fertige keramische Schicht bereit gestellt (12). Die erste Schicht 1 weist einen ersten, auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung basierenden Leuchtstoff auf, der dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.In a first step, a first layer 1 provided as a finished ceramic layer ( 12 ). The first shift 1 comprises a first phosphor based on at least one oxygen-containing inorganic compound, which is suitable for converting electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range.

In einem nächsten Schritt wird auf die erste keramische Schicht 1 eine Grünfolie für eine keramische Zwischenschicht 5 auflaminiert (13). Alternativ könnte auch ein Basismaterial für eine keramische Zwischenschicht 5 mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die erste Schicht 1 aufgebracht werden.In a next step, the first ceramic layer is applied 1 a green sheet for a ceramic intermediate layer 5 laminated ( 13 ). Alternatively, a base material for a ceramic intermediate layer could also be used 5 by means of a coating process on the first layer 1 be applied.

In einem weiteren Schritt wird der Schichtverbund aus der ersten Schicht 1 und der Grünfolie für die Zwischenschicht 5 gesintert, so dass die Zwischenschicht 5 keramisch ausgebildet wird (14).In a further step, the layer composite of the first layer 1 and the green sheet for the intermediate layer 5 sintered, leaving the interlayer 5 is formed ceramic ( 14 ).

Auf die keramische Zwischenschicht 5 wird nun in einem weiteren Schritt eine Grünfolie für die zweite Schicht 2 auflaminiert (15). Die Grünfolie enthält einen zweiten nitridischen oder oxinitridischen Leuchtstoff, der dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des dritten Wellenlängebereichs umzuwandeln.On the ceramic intermediate layer 5 Now, in a further step, a green sheet for the second layer 2 laminated ( 15 ). The green sheet contains a second nitridic or oxynitride phosphor which is suitable for converting electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of the third wavelength range.

Der Schichtverbund umfassend die erste keramische Schicht 1, die keramische Zwischenschicht 5 und die Grünfolie für die zweite Schicht 2 werden nun gesintert, so dass die zweite Schicht 2 ebenfalls keramisch ausgebildet wird (16).The layer composite comprising the first ceramic layer 1 , the ceramic intermediate layer 5 and the green sheet for the second layer 2 are now sintered, leaving the second layer 2 is also ceramic ( 16 ).

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, 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. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Claims (20)

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements (3) mit den Schritten: – Bereitstellen einer ersten Schicht (1) als Grünkörper oder als keramische Schicht, die einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, – Aufbringen einer zweiten Schicht (2) auf die erste Schicht (1), wobei die zweite Schicht (2) einen zweiten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt.Method for producing a ceramic conversion element ( 3 ) comprising the steps: - providing a first layer ( 1 ) as a green body or as a ceramic layer, which comprises a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, - applying a second layer ( 2 ) on the first layer ( 1 ), the second layer ( 2 ) comprises a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Leuchtstoff auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung basiert. The method of claim 1, wherein the first phosphor is based on at least one oxygen-containing inorganic compound. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der zweite Leuchtstoff auf einem Nitrid oder einem Oxinitrid basiert. A method according to any one of the preceding claims, wherein the second phosphor is based on a nitride or an oxynitride. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem – die erste Schicht (1) und die zweite Schicht (2) keramisch ausgebildet sind, und – die erste keramische Schicht (1) und die zweite keramische Schicht (2) mittels einer Fügeschicht (4) stoffschlüssig verbunden werden.Method according to one of the preceding claims, in which - the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ) are ceramic, and - the first ceramic layer ( 1 ) and the second ceramic layer ( 2 ) by means of a joining layer ( 4 ) are materially connected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem – die zweite Schicht (2) als Grünfolie oder als Grünkörper bereitgestellt wird und auf die erste Schicht (1) auflaminiert wird, und – der Schichtverbund umfassend die erste Schicht (1) und die zweite Schicht (2) gesintert wird.Method according to one of claims 1 to 3, in which - the second layer ( 2 ) is provided as a green sheet or as a green body and on the first layer ( 1 ), and - the layer composite comprising the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ) is sintered. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem – ein Basismaterial der zweiten Schicht (2) durch ein Beschichtungsverfahren auf die erste Schicht (1) aufgebracht wird, und – der Schichtverbund umfassend die erste Schicht (1) und die zweite Schicht (2) gesintert wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein - a base material of the second layer ( 2 ) by a coating process on the first layer ( 1 ), and - the layer composite comprising the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ) is sintered. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem die erste Schicht (1) als fertige keramische Schicht bereit gestellt wird.Method according to one of Claims 5 to 6, in which the first layer ( 1 ) is provided as a finished ceramic layer. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2) eine keramische Zwischenschicht (5) angeordnet wird, die zumindest eine der folgenden Funktionen hat: – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest den Kontakt zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest die Diffusion zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest die chemische Reaktion zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) dient der Haftvermittlung zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2). Method according to one of the preceding claims, in which between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ) a ceramic intermediate layer ( 5 ) having at least one of the following functions: - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the contact between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the diffusion between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the chemical reaction between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) is the adhesion between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ). Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die keramische Zwischenschicht (5) eines der folgenden Materialien aufweist: Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Yttriumoxid.Process according to the preceding claim, in which the ceramic intermediate layer ( 5 ) comprises one of the following materials: alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silica, yttria. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche bei dem der erste Leuchtstoff aus der folgenden Gruppe gewählt ist: mit seltenen Erden oder Mangan dotierte Granate, mit seltenen Erden oder Mangan dotierte Aluminate, mit seltenen Erden oder Mangan dotierte Silikate, wie Orthosilikate oder Chlorosilikate. A method according to any preceding claim wherein the first phosphor is selected from the group consisting of rare earth or manganese doped garnets, rare earth or manganese doped aluminates, rare earth or manganese doped silicates such as orthosilicates or chlorosilicates. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der zweite Leuchtstoff aus der folgenden Gruppe gewählt ist: mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumaluminiumnitride, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisialone. A method according to any one of the preceding claims, wherein said second phosphor is selected from the group consisting of rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped alkaline earth metal aluminum nitrides, rare earth doped alkaline earth metal halides. Keramisches Konversionselement (3) mit: – einer ersten keramischen Schicht (1), die einen ersten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, und – einer zweiten keramischen Schicht (2), die einen zweiten Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt.Ceramic conversion element ( 3 ) comprising: - a first ceramic layer ( 1 ) comprising a first phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, and a second ceramic layer ( 2 ) comprising a second phosphor which converts electromagnetic radiation of a first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. Keramisches Konversionselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der erste Leuchtstoff auf mindestens einer Sauerstoff-haltigen anorganischen Verbindung basiert.  A ceramic conversion element according to the preceding claim, wherein the first phosphor is based on at least one oxygen-containing inorganic compound. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem der zweite Leuchtstoff auf einem Nitrid oder einem Oxinitrid basiert. A method according to any one of claims 12 to 13, wherein the second phosphor is based on a nitride or an oxynitride. Keramisches Konversionselement (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Haupterstreckungsebenen der erste keramischen Schicht (1) und der zweiten keramischen Schicht (2) parallel zu einer Hauptfläche des keramischen Konversionselements (3) angeordnet sind. Ceramic conversion element ( 3 ) according to one of claims 12 to 14, in which the main extension planes of the first ceramic layer ( 1 ) and the second ceramic layer ( 2 ) parallel to a main surface of the ceramic conversion element ( 3 ) are arranged. Keramisches Konversionselement (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die erste keramische Schicht (1) eine Dicke zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 500 µm aufweist.Ceramic conversion element ( 3 ) according to one of claims 12 to 15, in which the first ceramic layer ( 1 ) has a thickness of between 50 μm and 500 μm inclusive. Keramisches Konversionselement (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem die zweite keramische Schicht (2) eine Dicke zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 200 µm aufweist.Ceramic conversion element ( 3 ) according to one of claims 12 to 16, in which the second ceramic layer ( 2 ) has a thickness of between 2 μm and 200 μm inclusive. Verfahren nach einem Ansprüche 12 bis 17, bei dem zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2) eine keramische Zwischenschicht (5) angeordnet ist, die zumindest eine der folgenden Funktionen hat: – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest den Kontakt zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest die Diffusion zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) verringert zumindest die chemische Reaktion zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2), und/oder – die keramische Zwischenschicht (5) dient der Haftvermittlung zwischen der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2).Method according to one of claims 12 to 17, in which between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ) a ceramic intermediate layer ( 5 ) having at least one of the following functions: - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the contact between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the diffusion between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) at least reduces the chemical reaction between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ), and / or - the ceramic intermediate layer ( 5 ) is the adhesion between the first layer ( 1 ) and the second layer ( 2 ). Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit: – einem Halbleiterkörper (7), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, – einem keramischen Konversionselement (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, das elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise in Strahlung aus dem zweiten Wellenlängenbereich und dem dritten Wellenlängenbereich umwandelt, so dass das optoelektronische Halbleiterbauelement elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und des dritten Wellenlängenbereichs aussendet.Optoelectronic semiconductor component comprising: - a semiconductor body ( 7 ), which emits in operation electromagnetic radiation of a first wavelength range, - a ceramic conversion element ( 3 ) according to one of claims 12 to 18, which at least partially converts electromagnetic radiation from the first wavelength range into radiation from the second wavelength range and the third wavelength range, so that the optoelectronic semiconductor component emits electromagnetic radiation of the first wavelength range, the second wavelength range and the third wavelength range. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der erste Wellenlängenbereich blaues Licht, der zweite Wellenlängenbereich grünes bis gelbes Licht und der dritte Wellenlängenbereich oranges bis rotes Licht aufweist, und das optoelektronische Halbleiterbauelement mischfarbige Strahlung mit einem Farbort aus dem warmweißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aussendet. An optoelectronic semiconductor device according to the preceding claim, wherein the first wavelength range blue light, the second wavelength range green to yellow light and the third wavelength range of orange to red light, and the optoelectronic semiconductor device emits mixed-colored radiation with a color point from the warm white area of the CIE standard color chart ,
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