DE102016105582A1 - Method for producing an optoelectronic component and optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit den Schritten: A) Bereitstellen eines Substrats (1), B) Aufbringen von Halbleiterchips (2) auf das Substrat (1), wobei die Halbleiterchips (2) lateral zueinander beabstandet und zur Emission von Strahlung befähigt sind, C) Bereitstellen eines Verbundträgers (3), D) Formen des Verbundträgers (3) mittels eines Formwerkzeugs (4), E) Verpressen des Verbundträgers (3) und des Substrats (1), so dass ein Reflexionselement (6) ausgeformt wird, – wobei das Reflexionselement (6) zumindest ein Fluorpolymer (7) umfasst, das die Struktureinheit A der folgenden allgemeinen Formel umfasst:– wobei das Reflexionselement (6) lateral zu den Halbleiterchips (2) und zumindest bereichsweise auf der dem Substrat (1) abgewandten Oberfläche (22) der Halbleiterchips (2) angeordnet ist, und F) Vereinzeln der Halbleiterchips (2).The invention relates to a method for producing an optoelectronic component, comprising the steps of: A) providing a substrate (1), B) applying semiconductor chips (2) to the substrate (1), wherein the semiconductor chips (2) are laterally spaced apart and emit C) providing a composite carrier (3), D) shaping the composite carrier (3) by means of a forming tool (4), E) pressing the composite carrier (3) and the substrate (1) so that a reflection element (6 ), wherein the reflection element (6) comprises at least one fluoropolymer (7) comprising the structural unit A of the following general formula: - wherein the reflection element (6) is lateral to the semiconductor chips (2) and at least partially on the substrate (1) facing away from the surface (22) of the semiconductor chips (2), and F) separating the semiconductor chips (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Ferner betrifft die Erfindung ein optoelektronisches Bauelement. The invention relates to a method for producing an optoelectronic component. Furthermore, the invention relates to an optoelectronic component.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das leicht durchführbar ist. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das sich durch eine besonders hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer auszeichnet. Insbesondere ist das Bauelement für Strahlung aus dem UV- und/oder blau-emittierenden Bereich stabil. Zudem weist insbesondere das Bauelement einen kompakten Aufbau auf. An object of the invention is to provide a method for producing an optoelectronic component that is easy to carry out. It is another object of the invention to provide an optoelectronic device, which is characterized by a particularly high stability and a long service life. In particular, the component is stable for radiation from the UV and / or blue-emitting region. In addition, in particular, the device has a compact construction.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ferner wird diese Aufgabe durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem Anspruch 14 gelöst. These objects are achieved by a method for producing an optoelectronic component according to
In zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements die Schritte:
- A) Bereitstellen eines Substrats, insbesondere temporären Substrats,
- B) Aufbringen von Halbleiterchips auf das Substrat, wobei die Halbleiterchips lateral zueinander beabstandet und zur Emission von Strahlung befähigt sind,
- C) Bereitstellen eines Verbundträgers,
- D) Formen des Verbundträgers mittels eines Formwerkzeugs,
- E) Verpressen des Verbundträgers und des Substrats, sodass ein Reflexionselement ausgeformt wird, wobei das Reflexionselement zumindest ein Fluorpolymer umfasst oder daraus besteht, wobei das Reflexionselement lateral zu den Halbleiterchips und zumindest bereichsweise auf der dem Substrat abgewandten Oberfläche der Halbleiterchips angeordnet ist und insbesondere die Halbleiterchips umgibt, und
- F) Vereinzeln der Halbleiterchips.
- A) providing a substrate, in particular a temporary substrate,
- B) applying semiconductor chips to the substrate, wherein the semiconductor chips are laterally spaced apart and capable of emitting radiation,
- C) providing a composite carrier,
- D) shaping the composite support by means of a molding tool,
- E) pressing the composite support and the substrate, so that a reflection element is formed, wherein the reflection element comprises at least one fluoropolymer or consists thereof, wherein the reflection element is arranged laterally to the semiconductor chips and at least partially on the surface facing away from the substrate of the semiconductor chips and in particular the semiconductor chips surrounds, and
- F) singulating the semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt A) auf, Bereitstellen eines Substrats. Das Substrat kann beispielsweise ein oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer. Insbesondere weist das Substrat Glas, einen thermoplastischen Kunststoff oder einen lösbaren Klebstoff auf oder besteht daraus. In accordance with at least one embodiment, the method comprises a step A), providing a substrate. The substrate may comprise, for example, one or more materials in the form of a layer, a plate, a foil or a laminate, which are selected from glass, quartz, plastic, metal, silicon wafers. In particular, the substrate comprises or consists of glass, a thermoplastic or a releasable adhesive.
Das Substrat ist vorzugsweise temporär ausgestaltet. Mit anderen Worten wird das Substrat in einem späteren Verfahrensschritt wieder entfernt, sodass es nicht Bestandteil des fertigen optoelektronischen Bauelements ist. The substrate is preferably designed temporarily. In other words, the substrate is removed again in a later method step, so that it is not part of the finished optoelectronic component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist dieses einen Schritt B) auf, Aufbringen von Halbleiterchips auf das Substrat, wobei die Halbleiterchips lateral zueinander beabstandet sind und zur Emission von Strahlung eingerichtet sind. Insbesondere werden mehrere Halbleiterchips auf einem Substrat, beispielsweise einem Wafer, aufgebracht. In accordance with at least one embodiment of the method, the latter has a step B) of applying semiconductor chips to the substrate, wherein the semiconductor chips are laterally spaced apart from one another and are set up to emit radiation. In particular, a plurality of semiconductor chips are applied to a substrate, for example a wafer.
Dass eine Schicht, eine Folie oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht, Folie oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht, Folie oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht, Folie oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht, Folie oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht, Folie oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten, Folien und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht bzw. Folie beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein. The fact that a layer, a film or an element is arranged or applied "on" or "above" another layer, film or another element may mean here and below that the one layer, film or element is directly in direct mechanical and / or electrical contact on the other layer, foil or the other element is arranged. Furthermore, it can also mean that one layer, film or one element is arranged indirectly on or over the other layer, foil or the other element. In this case, further layers, films and / or elements can then be arranged between the one and the other layer or film or between the one and the other element.
Der Halbleiterchip weist mindestens eine Halbleiterschichtenfolge auf. Bei der Halbleiterschichtenfolge handelt es sich bevorzugt um ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Das Halbleitermaterial kann bevorzugt auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren. "Auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise InxAlyGa1-x-yN, umfasst, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des The semiconductor chip has at least one semiconductor layer sequence. The semiconductor layer sequence is preferably a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material may preferably be based on a nitride compound semiconductor material. "Based on a nitride compound semiconductor material" in the present context means that the semiconductor layer sequence or at least one layer thereof comprises a III-nitride compound semiconductor material, preferably In x Al y Ga 1-xy N, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≤ 1. This material does not necessarily have to be mathematically exact Having composition according to the above formula. Rather, it may have one or more dopants as well as additional constituents which have the characteristic physical properties of the
InxAlyGa1-x-yN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, Al, Ga, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.Substantially do not change in x Al y Ga 1-xy N material. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (In, Al, Ga, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
Das optoelektronische Bauelement und/oder der Halbleiterchip beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen. Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements wird in der aktiven Schicht eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder sichtbaren Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und 480 nm. The optoelectronic component and / or the semiconductor chip includes an active layer with at least one pn junction and / or with one or more quantum well structures. During operation of the optoelectronic component, an electromagnetic radiation is generated in the active layer. A wavelength or a wavelength maximum of the radiation is preferably in the ultraviolet and / or visible range, in particular at wavelengths between 420 nm and 680 nm inclusive, for example between 440 nm and 480 nm inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um eine Leuchtdiode, kurz LED. Das Bauelement ist dann bevorzugt dazu eingerichtet, blaues Licht oder weißes Licht zu emittieren. In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic component is a light-emitting diode, or LED for short. The device is then preferably configured to emit blue light or white light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine aktive Schicht auf. Die aktive Schicht ist zwischen den Halbleiterbereichen angeordnet. Insbesondere ist die aktive Schicht sowohl zum n-dotierten als auch zum p-dotierten Halbleiterbereich in direktem Kontakt angeordnet. Direkt meint hier, direkter mechanischer und/oder elektrischer Kontakt. Der aktive Bereich der Halbleiterschichtenfolge ist insbesondere zur Strahlungserzeugung, also zur Emission oder Absorption von Strahlung, eingerichtet. Bevorzugt ist der aktive Bereich überall entlang der gesamten lateralen Ausdehnung zur Emission oder Absorption von Strahlung eingerichtet und bildet dort eine Leuchtfläche oder Detektionsfläche. Beispielsweise ist die aktive Schicht innerhalb des aktiven Bereichs zusammenhängend ausgebildet. Es kann der aktive Bereich auch eine pixelierte oder segmentierte Leuchtfläche bilden. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence has an active layer. The active layer is disposed between the semiconductor regions. In particular, the active layer is arranged in direct contact with both the n-doped and the p-doped semiconductor region. Direct means here, direct mechanical and / or electrical contact. The active region of the semiconductor layer sequence is in particular designed for generating radiation, ie for emitting or absorbing radiation. The active region is preferably set up along the entire lateral extent for the emission or absorption of radiation, where it forms a luminous surface or detection surface. By way of example, the active layer is formed coherently within the active region. The active area can also form a pixelated or segmented illuminated area.
Die Halbleiterchips weisen jeweils eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Die Strahlungsaustrittsfläche ist vorzugsweise senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die Strahlungsaustrittsfläche wird insbesondere auf dem Substrat im Schritt B) aufgebracht. Mit anderen Worten ist die Strahlungsaustrittsfläche des jeweiligen Halbleiterchips mittelbar oder unmittelbar dem Substrat nachgeordnet. Mittelbar meint hier insbesondere, dass beispielsweise eine Klebeschicht zwischen dem Substrat und der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet ist. The semiconductor chips each have a radiation exit surface. The radiation exit surface is preferably arranged perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence. The radiation exit surface is applied in particular on the substrate in step B). In other words, the radiation exit surface of the respective semiconductor chip is indirectly or directly downstream of the substrate. Indirect means here in particular that, for example, an adhesive layer is arranged between the substrate and the radiation exit surface.
Die Halbleiterchips werden insbesondere auf das Substrat derart angeordnet, dass sie im Querschnitt lateral zueinander beabstandet sind. Die Halbleiterchips sind insbesondere dazu eingerichtet, vorzugsweise Strahlung aus dem sichtbaren Bereich zu emittieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip Kontaktierungen auf, insbesondere einen p- und n-Kontakt, der zumindest die p-dotierte Halbleiterschicht und die zumindest eine n-dotierte Halbleiterschicht elektrisch kontaktiert. Die Kontaktierungen sind vorzugsweise beide auf der der Strahlungsaustrittsfläche des jeweiligen Halbleiterchips gegenüberliegenden Seite angeordnet. Insbesondere ist die Halbleiterschichtenfolge auf ein weiteres Substrat, beispielsweise ein Saphirsubstrat, aufgebracht. The semiconductor chips are in particular arranged on the substrate in such a way that they are laterally spaced apart in cross section. The semiconductor chips are in particular configured to preferably emit radiation from the visible range. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip has contacts, in particular a p- and n-contact, which electrically contacts at least the p-doped semiconductor layer and the at least one n-doped semiconductor layer. The contacts are preferably both arranged on the side opposite the radiation exit surface of the respective semiconductor chip. In particular, the semiconductor layer sequence is applied to a further substrate, for example a sapphire substrate.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt C) Bereitstellen eines Verbundträgers auf. Im Schritt D) wird anschließend der Verbundträger geformt. Das Formen kann mittels eines Formwerkzeugs, beispielsweise eines Presswerkzeuges, wie einem Stempel, erfolgen. Die Formung kann unter Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen ≥ 200°, und/oder im Vakuum erfolgen. In accordance with at least one embodiment, the method comprises a step C) providing a composite carrier. In step D), the composite carrier is subsequently formed. The molding can be done by means of a molding tool, for example a pressing tool, such as a stamp. The shaping can take place under temperatures, for example at temperatures ≥ 200 °, and / or in vacuo.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger eine strahlungsdurchlässige Fluorpolymerfolie, die das Fluorpolymer aufweist, und eine reflektierende Metallfolie oder eine reflektierende Kunststofffolie auf. Dadurch wird nach Schritt E) ein Reflexionselement aus der Fluorpolymerfolie und der Metallfolie oder der Kunststofffolie gebildet, wobei die Fluorpolymerfolie zwischen dem jeweiligen Halbleiterchip und der Metallfolie insbesondere in direktem mechanischem Kontakt angeordnet ist. In accordance with at least one embodiment, the composite support comprises a radiation-transmissive fluoropolymer film comprising the fluoropolymer and a reflective metal foil or a reflective plastic film. As a result, a reflection element made of the fluoropolymer film and the metal foil or the plastic film is formed after step E), the fluoropolymer foil being arranged in particular in direct mechanical contact between the respective semiconductor chip and the metal foil.
Mit „strahlungsdurchlässig“ wird hier und im Folgenden ein Element, Folie oder eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht oder UV-Licht ist. Dabei kann die transparente Schicht klar durchscheinend oder zumindest teilweise lichtstreuend und/oder teilweise lichtabsorbierend sein, sodass die strahlungsdurchlässige Folie beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist ein hier als strahlungsdurchlässig bezeichnetes Element oder Folie möglichst lichtdurchlässig, sodass insbesondere die Absorption von im Betrieb des Bauelements in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Lichts oder Strahlung so gering wie möglich ist. Mit „reflektierend“ wird hier und im Folgenden gemeint, dass das Element, die Schicht oder die Folie ein Reflexionsgrad von ≥ 99 % aufweist. By "radiation-transmissive" is here and below an element, film or layer referred to, which is transparent to visible light or UV light. In this case, the transparent layer may be transparent or at least partially light-scattering and / or partially light-absorbing, so that the radiation-permeable film can be translucent, for example, also diffuse or milky. Particularly preferred is an element or film referred to herein as transparent to radiation, as transparent as possible, so that In particular, the absorption of light or radiation generated in the operation of the component in the semiconductor layer sequence is as low as possible. By "reflective" is meant here and below that the element, the layer or the film has a reflectance of ≥ 99%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger eine strahlungsdurchlässige Fluorpolymerfolie und eine reflektierende Fluorpolymerfolie auf. Damit wird nach Schritt E) das Reflexionselement aus beiden Fluorpolymerfolien gebildet. Vorzugsweise ist die strahlungsdurchlässige Fluorpolymerfolie zwischen den Halbleiterchips und der reflektierenden Fluorpolymerfolie lateral im Querschnitt gesehen angeordnet. In accordance with at least one embodiment, the composite carrier has a radiation-transmissive fluoropolymer film and a reflective fluoropolymer film. Thus, after step E), the reflection element is formed from two fluoropolymer films. The radiation-transmissive fluoropolymer film is preferably arranged laterally in cross-section between the semiconductor chips and the reflective fluoropolymer film.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger eine reflektierende Fluorpolymerfolie auf. Die Fluorpolymerfolie weist insbesondere das Fluorpolymer auf. Nach Schritt E) wird ein Reflexionselement aus der Fluorpolymerfolie gebildet, das in direktem lateralem Kontakt zu den Halbleiterchips angeordnet ist.In accordance with at least one embodiment, the composite carrier has a reflective fluoropolymer film. The fluoropolymer film has, in particular, the fluoropolymer. After step E), a reflective element is formed from the fluoropolymer film which is arranged in direct lateral contact with the semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Fluorpolymerfolie Streupartikel auf. Vorzugsweise sind die Streupartikel Titandioxid. Die Streupartikel sind in der Fluorpolymerfolie eingebettet und in mittelbarem lateralem Kontakt zu den Halbleiterchips angeordnet. Mit anderen Worten sind die Streupartikel in der Fluorpolymerfolie eingebettet und von den Halbleiterchips beabstandet. Sie grenzen also nicht direkt an die Seitenflächen der Halbleiterchips an, sondern sind durch das Fluorpolymer räumlich beabstandet zu den Seitenflächen der Halbleiterchips. Die Fluorpolymerfolie ist in direktem mechanischem Kontakt zu den Seitenflächen der jeweiligen Halbleiterchips angeordnet.In accordance with at least one embodiment, the fluoropolymer film has scattering particles. Preferably, the scattering particles are titanium dioxide. The scattering particles are embedded in the fluoropolymer film and arranged in indirect lateral contact with the semiconductor chips. In other words, the scattering particles are embedded in the fluoropolymer film and spaced from the semiconductor chips. Thus, they do not directly adjoin the side surfaces of the semiconductor chips, but are spatially spaced apart from the side surfaces of the semiconductor chips by the fluoropolymer. The fluoropolymer film is disposed in direct mechanical contact with the side surfaces of the respective semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger eine Fluorpolymerfolie auf, die insbesondere für den äußeren Betrachter einen weißen Eindruck erweckt. Diese Fluorpolymerfolie ist insbesondere reflektierend ausgeformt. In accordance with at least one embodiment, the composite carrier has a fluoropolymer film which gives a white impression, in particular to the external observer. This fluoropolymer film is formed in particular reflective.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger eine Schichtenfolge, also ein Foliensandwich, aus einer transparenten Fluorpolymerfolie und einer Metallfolie oder aus einer transparenten Fluorpolymerfolie und einer Kunststofffolie auf. Alternativ kann die Schichtenfolge des Verbundträgers aus einer transparenten und reflektierenden Fluorpolymerfolie ausgeformt sein. In accordance with at least one embodiment, the composite carrier has a layer sequence, ie a film sandwich, of a transparent fluoropolymer film and a metal foil or of a transparent fluoropolymer foil and a plastic foil. Alternatively, the layer sequence of the composite carrier may be formed from a transparent and reflective fluoropolymer film.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt E) auf, Verpressen des Verbundträgers und des Substrats. Durch das Verpressen wird ein Reflexionselement ausgeformt. Das Reflexionselement umfasst oder besteht aus dem Fluorpolymer. Das Reflexionselement ist lateral zu den Halbleiterchips und/oder zumindest bereichsweise auf der dem Substrat abgewandten Oberfläche der Halbleiterchips angeordnet. Mit anderen Worten sind die Halbleiterchips in dem Reflexionselement mit deren Seitenflächen und der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite in dem Reflexionselement eingebettet. Insbesondere ist die Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterchips frei von dem Reflexionselement. In accordance with at least one embodiment, the method comprises a step E), pressing the composite carrier and the substrate. By pressing a reflection element is formed. The reflective element comprises or consists of the fluoropolymer. The reflection element is arranged laterally to the semiconductor chips and / or at least in regions on the surface of the semiconductor chips facing away from the substrate. In other words, the semiconductor chips are embedded in the reflection element with their side surfaces and the radiation exit surface opposite side in the reflection element. In particular, the radiation exit surface of the semiconductor chips is free of the reflection element.
Das Verpressen kann bei hohen Temperaturen erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Verpressen im Schritt E) bei einer Temperatur von mindestens der Schmelztemperatur des Fluorpolymers, wobei das Fluorpolymer durch Spritzgießen, Spritzprägen, Transferpressen, Heißprägen oder Schweißen aufgebracht und/oder befestigt wird. Durch das Verpressen entsteht ein Reflexionselement, das zumindest das Fluorpolymer aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist das Fluorpolymer eine Metallfolie oder Kunststofffolie auf. Insbesondere ist das Reflexionselement reflektierend, also als Verspiegelung, ausgeformt. Das Reflexionselement kann gleichzeitig als Gehäuse für die Halbleiterchips dienen. Die Umrandung, also die Metallfolie oder Kunststofffolie, kann sehr dünn ausgeformt sein. Insbesondere weist die Umrandung eine Dicke von kleiner als 50 µm, 40 µm, 30 µm, 20 µm oder 15 µm auf. Wird keine Metallfolie oder Kunststofffolie verwendet, so weist insbesondere das Reflexionselement nur das Fluorpolymer auf, das dann reflektierend ausgeformt ist.The pressing can be done at high temperatures. According to at least one embodiment, the compression in step E) is carried out at a temperature of at least the melting temperature of the fluoropolymer, wherein the fluoropolymer is applied and / or fixed by injection molding, injection compression, transfer molding, hot stamping or welding. By pressing creates a reflection element, which has at least the fluoropolymer. Alternatively or additionally, the fluoropolymer comprises a metal foil or plastic film. In particular, the reflection element is reflective, that is, as a mirror coating, formed. The reflection element can simultaneously serve as a housing for the semiconductor chips. The border, so the metal foil or plastic film can be formed very thin. In particular, the border has a thickness of less than 50 .mu.m, 40 .mu.m, 30 .mu.m, 20 .mu.m or 15 .mu.m. If no metal foil or plastic film is used, in particular the reflection element has only the fluoropolymer, which is then formed in a reflective manner.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Metallfolie reflektierend ausgeformt, ist also völlig lichtundurchlässig. Lichtundurchlässig meint hier, dass eine Transmission von < 1 % oder 0,5 % vorliegt. According to at least one embodiment, the metal foil is formed reflecting, so it is completely opaque. Opaque here means that there is a transmission of <1% or 0.5%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren vor Schritt F) und vorzugsweise nach Schritt E) einen weiteren Schritt auf, Entfernen des Substrats. Mit anderen Worten werden die Halbleiterchips von dem Substrat abgelöst. In accordance with at least one embodiment, the method comprises, before step F) and preferably after step E), a further step of removing the substrate. In other words, the semiconductor chips are detached from the substrate.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt F) auf, Vereinzeln der Halbleiterchips. Das Vereinzeln oder Trennen kann beispielsweise mittels Plasma oder eines Lasers erfolgen. In accordance with at least one embodiment, the method has a step F) of singulating the semiconductor chips. The separation or separation can be done for example by means of plasma or a laser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Fluorpolymer eine Struktureinheit A der folgenden allgemeinen Formel auf: wobei die Substituenten X1 bis X4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend:
- – Wasserstoff,
- – Halogene, insbesondere F und Cl,
- – R,
- – OR, wobei R jeweils ein Kohlenwasserstoffrest C1-C10 oder ein fluorierter Kohlenwasserstoffrest C1-C10 sein kann, und wobei zumindest einer der Substituenten X1 bis X4 Fluor ist.
- - hydrogen,
- - halogens, in particular F and Cl,
- - R,
- - OR, wherein each R may be a hydrocarbon radical C 1 -C 10 or a fluorinated hydrocarbon radical C 1 -C 10 , and wherein at least one of the substituents X 1 to X 4 is fluorine.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Fluorpolymer aus folgender Gruppe oder Kombinationen daraus ausgewählt: Polytetrafluorethylen (PTFE),
- – Perfluormethylalkoxy-Copolymer (MFA),
- – Perfluoralkoxy-Polymer (PFA),
- – Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer (ECTFE),
- – Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE),
- – Fluoriertes-Ethylen-Propylen-Copolymer(FEP)
- – Polyvinylidenfluorid (PVDF),
- – Polychlortrifluorethylen (PCTFE).
- Perfluoromethylalkoxy copolymer (MFA),
- Perfluoroalkoxy polymer (PFA),
- Ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE),
- Ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE),
- Fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP)
- Polyvinylidene fluoride (PVDF),
- - Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE).
Insbesondere ist das Fluorpolymer ein Perfluormethylalkoxy-Copolymer (MFA), Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) oder ein Fluoriertes-Ethylen-Propylen-Copolymer(FEP). In particular, the fluoropolymer is a perfluoromethylalkoxy copolymer (MFA), perfluoroalkoxy polymer (PFA) or a fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Fluorpolymer ein modifiziertes Polytetrafluorethylen (PTFE). In accordance with at least one embodiment, the fluoropolymer is a modified polytetrafluoroethylene (PTFE).
Unter Fluorpolymer sind insbesondere organische Fluorpolymere, aufweisend Kohlenstoff, Fluorbindungen sowie ein Grundgerüst, umfassend Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, zu verstehen. By fluoropolymer are meant in particular organic fluoropolymers comprising carbon, fluorine bonds and a backbone comprising carbon-carbon bonds.
Organische Fluorpolymere besitzen eine äußerst starke CF-Bindung (460 kJ/mol). Die Fluorgruppen schirmen zudem das Polymerrückgrad, aufweisend C-C-Bindungen, nach außen ab. Aus diesem Grund eignen sich Fluorpolymere für Dauergebrauchstemperaturen von etwa 260 °C. Dies liegt deutlich über Temperaturen von etwa 150 °C, wie sie in strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelementen, beispielsweise in LEDs (lichtemittierende Dioden) auftreten können. Daneben sind Fluorpolymere auch resistent gegenüber einer großen Bandbreite an Chemikalien und besitzen eine geringe Entflammbarkeit. Hinzu kommt eine sehr hohe Transparenz und Strahlendurchlässigkeit sogar gegenüber kurzwelliger UV-Strahlung, insbesondere auch gegenüber hochenergetischer UVB- und UVA-Strahlung.Organic fluoropolymers have an extremely strong CF bond (460 kJ / mol). The fluoro groups also shield the polymer backbone, having C-C bonds, to the outside. For this reason, fluoropolymers are suitable for long-term use temperatures of about 260 ° C. This is significantly above temperatures of about 150 ° C, as they can occur in radiation-emitting optoelectronic devices, for example in LEDs (light-emitting diodes). In addition, fluoropolymers are also resistant to a wide range of chemicals and have low flammability. In addition, there is a very high transparency and radiation permeability even to short-wave UV radiation, especially against high-energy UVB and UVA radiation.
Fluorpolymere besitzen eine hohe Stabilität in einem breiten Spektralbereich gegenüber UV-Strahlung. Dabei halten sie sogar eine Dauerbestrahlung mit UV-Strahlung, insbesondere auch gegenüber hochenergetischer UVB- und UVA-Strahlung, Stand. Diese hohe Langzeitstabilität gegenüber kurzwelliger Strahlung ist überraschenderweise auch für Fluorpolymere gegeben, welche eine hohe Transmission gegenüber UV-Strahlung und sichtbares Licht aufweisen. Bei derartigen Fluorpolymeren mit hoher Durchlässigkeit für kurzwellige Strahlung und sichtbares Licht wird die Strahlung nicht bereits durch die äußeren Schichten des Polymermaterials reflektiert oder absorbiert. Fluoropolymers have high stability in a broad spectral range against UV radiation. In the process, they even withstand long-term exposure to UV radiation, in particular also to high-energy UVB and UVA radiation. This high long-term stability with respect to short-wave radiation is surprisingly also given for fluoropolymers which have a high transmission with respect to UV radiation and visible light. With such high transmittance fluoropolymers for short wavelength radiation and visible light, the radiation is not already reflected or absorbed by the outer layers of the polymer material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Substrat aus dem Fluorpolymer geformt. Der Verbundträger weist dann eine Metallfolie oder Kunststofffolie auf, sodass nach Schritt E) das Reflexionselement aus dem Fluorpolymer des Substrats und der Metallfolie des Verbundträgers gebildet wird. Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Bereitstellung eines Substrats aus dem Fluorpolymer und das anschließende Verpressen im Verfahrensschritt E) das Fluorpolymer zum Reflexionselement geformt werden kann, sodass ein anschließendes Entfernen des Substrats nicht erforderlich ist. In accordance with at least one embodiment, the substrate is formed from the fluoropolymer. The composite support then comprises a metal foil or plastic film such that after step E) the reflective element is formed from the fluoropolymer of the substrate and the metal foil of the composite support. The inventors have recognized that by providing a substrate from the fluoropolymer and the subsequent Pressing in process step E), the fluoropolymer can be formed into the reflection element, so that a subsequent removal of the substrate is not required.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verbundträger ein transparentes Fluorpolymer und eine Metallfolie oder Kunststofffolie auf. Die Metallfolie oder Kunststofffolie ist insbesondere als Rahmen ausgeformt. Die transparenten Eigenschaften des Flurpolymers und der niedrige Brechungsindex sind hier insbesondere wichtige Materialeigenschaften neben der hohen Stabilität gegenüber Blaulicht und/oder UV-Licht und/oder Temperatur. Zudem weist der Verbundträger eine hohe Totalreflexion aufgrund der großen Brechungszahlunterschiede zum Halbleiterchip auf. Das fertige Bauelement weist somit ein Reflexionselement, also eine Seitenverspiegelung aus einem Metallkunststofffolienlaminat oder Kunststofffolienlaminat, auf, welches den Halbleiterchip seitlich oder konformal umformt. In accordance with at least one embodiment, the composite carrier comprises a transparent fluoropolymer and a metal foil or plastic film. The metal foil or plastic film is shaped in particular as a frame. The transparent properties of the fluoropolymer and the low refractive index are in particular important material properties in addition to the high stability to blue light and / or UV light and / or temperature. In addition, the composite carrier has a high total reflection due to the large difference in refractive index to the semiconductor chip. The finished component thus has a reflection element, that is, a side mirroring of a metal plastic film laminate or plastic film laminate, which laterally or conformally reshapes the semiconductor chip.
Das Fluorpolymer im Verbundträger hat insbesondere zwei Funktionen. Zum einen dient es zur elektrischen Isolation und zum anderen zur Verbesserung der Reflektivität. In der ersten Ebene wird das Licht am niedrig brechenden Fluorpolymer reflektiert, anschließend dringt das Licht weiter ein und wird an der Metallfolie oder Kunststofffolie, das als Reflektor dient, zurückgeworfen. Es handelt sich also um ein heterogenes zusammengesetztes Reflexionselement. The fluoropolymer in the composite carrier has in particular two functions. On the one hand it serves for electrical insulation and on the other hand for improving the reflectivity. In the first plane, the light is reflected by the low-refraction fluoropolymer, then the light continues to penetrate and is reflected back on the metal foil or plastic film that serves as a reflector. It is therefore a heterogeneous composite reflection element.
Zudem haben die Erfinder erkannt, dass durch die Verwendung des duktilen Kunststoffmaterials in Kombination mit einer duktilen, sehr dünnen Metallfolie oder Kunststofffolie ein kompaktes und UV- oder blaulichtstabiles Bauelement bereitgestellt werden kann. In addition, the inventors have recognized that by using the ductile plastic material in combination with a ductile, very thin metal foil or plastic foil, a compact and UV or blue light stable component can be provided.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann auch nur das Fluorpolymer Bestandteil des Verbundträgers sein. Insbesondere umgibt das Fluorpolymer dann direkt die Seitenflächen der jeweiligen Halbleiterchips als Umrandung. Insbesondere erweckt das Fluorpolymer einen weißen Farbeindruck für einen äußeren Betrachter. Das weiße Fluorpolymer sowie der unterstützende niedrige Brechungsindex weisen eine hohe Reflektivität auf. Zudem besitzen insbesondere vollfluorinierte Fluorpolymere die höchste Stabilität gegenüber Blaulicht und/oder UV-Licht und/oder Temperatur. According to at least one embodiment, only the fluoropolymer may be part of the composite support. In particular, the fluoropolymer then directly surrounds the side surfaces of the respective semiconductor chips as a border. In particular, the fluoropolymer gives a white color impression to an outside observer. The white fluoropolymer and the supporting low refractive index have a high reflectivity. In addition, in particular fully fluorinated fluoropolymers have the highest stability to blue light and / or UV light and / or temperature.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der Halbleiterchip auch eine andere Bauform als hier beschrieben aufweisen. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip may also have a different design than described here.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Reflexionsgrad des Fluorpolymers über den Kristallisationsgrad eingestellt. Damit kann ein Fluorpolymertyp verwendet werden, der durch Einstellung des Kristallisationsgrads sowohl transparente als auch reflektierende Eigenschaften aufweisen kann. Insbesondere wird das Reflexionselement mit dem sogenannten Heißpressen, im Englischen Hot Embossing Prozess, geformt. Im Anschluss kann die äußere Schicht nahe dem Schmelzpunkt des Fluorpolymers nachtemperiert werden, sodass sich der Kristallisationsgrad erhöht und damit die transparente oder opake Schicht reflektiv und weiß ausgeformt wird. In accordance with at least one embodiment, the reflectance of the fluoropolymer is adjusted by the degree of crystallization. Thus, a fluoropolymer type can be used, which can have both transparent and reflective properties by adjusting the degree of crystallization. In particular, the reflection element with the so-called hot pressing, in the English hot embossing process, formed. Subsequently, the outer layer can be tempered near the melting point of the fluoropolymer, so that the degree of crystallization is increased and thus the transparent or opaque layer is formed reflective and white.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann in dem Verbundträger und/oder in dem Reflexionselement ein Leuchtstoff oder ein Konvertermaterial eingebettet werden. Insbesondere dient das Fluorpolymer als Matrixmaterial, in dem das Konvertermaterial eingebettet ist. Der Kristallisationseffekt des Fluorpolymers wird bei einigen Anwendungen, beispielsweise Blitzlichtanwendungen, zur Erzeugung einer weißen Oberfläche verwendet (White Appearance). In accordance with at least one embodiment, a phosphor or a converter material can be embedded in the composite carrier and / or in the reflection element. In particular, the fluoropolymer serves as a matrix material in which the converter material is embedded. The crystallization effect of the fluoropolymer is used in some applications, such as flash applications, to produce a white surface (white appearance).
Das Konvertermaterial kann als Partikel ausgeformt sein und in dem Fluorpolymer eingebettet sein. Als Konvertermaterialien können beispielsweise Leuchtstoffe, wie YAG-Leuchtstoffe, Granate, Calsine, Orthosilikate oder Erdalkalinitride, verwendet werden. The converter material may be shaped as a particle and embedded in the fluoropolymer. As converter materials, it is possible, for example, to use phosphors, such as YAG phosphors, garnets, calsines, orthosilicates or alkaline earth metal nitrides.
Es wird weiterhin ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Vorzugsweise wird das optoelektronische Bauelement mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Bauelement offenbart und umgekehrt. Furthermore, an optoelectronic component is specified. Preferably, the optoelectronic component is produced by the method described above. That is, all features disclosed for the method are also disclosed for the optoelectronic component and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip mit einer Strahlungsaustrittsfläche auf. Der Halbleiterchip ist im Betrieb dazu eingerichtet, Strahlung über die Strahlungsaustrittsfläche zu emittieren. Das Bauelement weist ein Reflexionselement auf. Das Reflexionselement umfasst oder besteht aus dem Fluorpolymer. Das Reflexionselement ist lateral zu dem Halbleiterchip und/oder zumindest bereichsweise auf der der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Oberfläche der Halbleiterchips angeordnet. Vorzugsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips frei von dem Reflexionselement. Mit anderen Worten ist der Halbleiterchip derart in dem Reflexionselement eingebettet, dass es die Seitenflächen und die der Strahlungsaustrittsseite abgewandte Oberfläche in dem Fluorpolymer umgibt, wobei die Strahlungsaustrittsfläche frei von dem Reflexionselement ist. In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic component has a semiconductor chip with a radiation exit surface. In operation, the semiconductor chip is set up to emit radiation via the radiation exit surface. The component has a reflection element. The reflective element comprises or consists of the fluoropolymer. The reflection element is arranged laterally to the semiconductor chip and / or at least in regions on the surface of the semiconductor chip facing away from the radiation exit surface. Preferably, the radiation exit surface of the semiconductor chip is free of the Reflective element. In other words, the semiconductor chip is embedded in the reflection element such that it surrounds the side surfaces and the surface facing away from the radiation exit side in the fluoropolymer, wherein the radiation exit surface is free of the reflection element.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Further advantages, advantageous embodiments and developments emerge from the embodiments described below in conjunction with the figures. Show it:
Die
die
die
die
die
die
die
die
die
die
die
In den Ausführungsbeispielen und in den Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt werden. In the exemplary embodiments and in the figures, identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale. Rather, individual elements, such as layers, components, components and areas for exaggerated representability and / or better understanding can be displayed exaggerated.
Die
In
In
Statt einer Metallfolie kann auch eine reflektierende Kunststofffolie
In
In
In
Das Formwerkzeug
In
In
Das Erzeugen der Durchgangslöcher für die Kontaktierung
Die
In
In
In
In
Die
Die
Die
In
Als Konverter kann beispielsweise ein YAG-Leuchtstoff eingebettet sein. As a converter, for example, a YAG phosphor can be embedded.
Die
In
In
Die Reflektivität oder Strahlungsdurchlässigkeit des Fluorpolymers
Die
Es ist die Wärme Q in W ∙ g–1 in Abhängigkeit von a.u. dargestellt. Die Schmelztemperatur des Fluorpolymers steigt von 315 °C auf 322 °C. Es ist ein Langperiodenwachstum zu erkennen, das heißt, dass die Wärmeformbeständigkeit durch die Ausbildung größerer Lamellen erhöht. Wachsende kristalline Bereiche führen zu reflektivem Verhalten. Die Reflektivität kann durch die Temperaturvorbehandlung erhöht bzw. eingestellt werden.The heat Q is shown in W ∙ g -1 as a function of au. The melting temperature of the fluoropolymer increases from 315 ° C to 322 ° C. It is a long-term growth to recognize, that is, the heat resistance increased by the formation of larger lamellae. Growing crystalline areas lead to reflective behavior. The reflectivity can be increased or adjusted by the temperature pretreatment.
Die
Die
Das MOLDFLON ist ein Fluorpolymer, das von ElringKlinger Kunststofftechnik erhältlich ist. The MOLDFLON is a fluoropolymer available from ElringKlinger Kunststofftechnik.
Die
Die
Die
Das Reflexionselement
Die
Wie in
Die
Die
Die
Als Streupartikel können verschiedenste Streumaterialien verwendet werden. Beispielsweise können Streumaterialien der nachfolgenden Tabelle verwendet werden. Die Tabelle zeigt Kunststoffe, die ebenfalls in dem Reflexionselement
Die
Die
Erfindungsgemäß wird hier eine dünne duktile Metallfolie
Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch die Verwendung eines Reflexionselements
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. The embodiments described in connection with the figures and their features can also be combined with each other according to further embodiments, even if such combinations are not explicitly shown in the figures. Furthermore, the embodiments described in connection with the figures may have additional or alternative features as described in the general part.
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.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- optoelektronisches Bauelement optoelectronic component
- 11
- Substrat substratum
- 22
- Halbleiterchip Semiconductor chip
- 2121
- Kontaktierung contact
- 2222
- die von dem Substrat abgewandte Oberfläche the surface facing away from the substrate
- 2323
- Strahlungsaustrittsfläche Radiation exit area
- 33
- Verbundträger composite beam
- 3131
- Metallfolie oder Kunststofffolie Metal foil or plastic foil
- 3232
- Fluorpolymerfolie Fluoropolymer film
- 44
- Formwerkzeug mold
- 55
- Druck oder Temperatur Pressure or temperature
- 66
- Reflexionselement reflection element
- 6161
- Metallfolie oder Kunststofffolie Metal foil or plastic foil
- 6262
- Fluorpolymerfolie Fluoropolymer film
- 6363
- weitere Metallfolie oder Kunststofffolie another metal foil or plastic foil
- 77
- Fluorpolymer fluoropolymer
- 88th
- Durchkontaktierung oder Kontaktierung Through connection or contacting
- 8181
- Isolierung insulation
- 99
- Konverter converter
- 1010
- Streupartikel scattering particles
- 1111
- Kunstoffisolation mit Titandioxid Plastic insulation with titanium dioxide
- 1212
- Klebeverbindung adhesive bond
- 1313
- Metall metal
- 1414
- Metallkern metal core
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