DE102021113095A1

DE102021113095A1 - Verfahren zum Herstellen eines optoelektronisches Bauelements und optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102021113095A1
Application number: DE102021113095.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Ebbecke
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-11-24
Also published as: WO2022243352A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer elektrischen Kontaktfläche, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbeiterchips auf der elektrischen Kontaktfläche des Trägers, zum Anordnen eines Einbettungsmaterials über dem Träger, wobei das Einbettungsmaterial eingebettete Partikel aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial einbettet wird, zum Anordnen einer Elektrode über dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Einbettungsmaterial, zum Anlegen eines inhomogenen elektrischen Felds zwischen der elektrischen Kontaktfläche und der Elektrode, wobei die Partikel durch das elektrische Feld zumindest teilweise umorientiert werden, und zum Aushärten des Einbettungsmaterials.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelektronisches Bauelement.
Optoelektronische Bauelemente mit optoelektronischen Halbleiterchips sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei vielen optoelektronischen Bauelementen, beispielsweise bei Bildschirmen, wird eine Lichtemission in eine festgelegte Raumrichtung gewünscht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer elektrischen Kontaktfläche, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips auf der elektrischen Kontaktfläche des Trägers, zum Anordnen eines Einbettungsmaterials über dem Träger, wobei das Einbettungsmaterial eingebettete Partikel aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial eingebettet wird, zum Anordnen einer Elektrode über dem optoelektronischen Hableiterchip und dem Einbettungsmaterial, zum Anlegen eines inhomogenen elektrischen Felds zwischen der elektrischen Kontaktfläche und der Elektrode, wobei die Partikel durch das elektrische Feld zumindest teilweise umorientiert werden, und zum Aushärten des Einbettungsmaterials.
Vorteilhafterweise kann durch das Umorientieren der Partikel durch das inhomogene elektrische Feld eine zumindest partielle Ausrichtung der Partikel erreicht werden. Durch das anschließende Aushärten des Einbettungsmaterials werden die Partikel in ihrer ausgerichteten Orientierung in dem Einbettungsmaterial fixiert. Dadurch können die in dem Einbettungsmaterial enthaltenen Partikel bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement zumindest teilweise so ausgerichtet sein, dass von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung an den Partikeln in Richtung zu einer Oberseite des optoelektronischen Bauelements gestreut wird. Dadurch kann ein Anteil des an der Oberseite des optoelektronischen Bauelements ausgekoppelten Lichts erhöht sein. Das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement kann also einen erhöhten Wirkungsgrad aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Partikel so umorientiert, dass sie zumindest teilweise an Feldlinien des inhomogenen elektrischen Felds ausgerichtet werden. Das Umorientieren der Partikel kann dabei durch das Verfahren der Dielektrophorese erfolgen. Vorteilhafterweise stellt dies eine einfache Möglichkeit dar, die gewünschte Orientierung der in das Einbettungsmaterial eingebetteten Partikel vorzugeben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Partikel eine von einer Kugelform abweichende Form auf, insbesondere eine Ellipsoidform. Vorteilhafterweise ermöglicht eine von einer Kugelform abweichende Form eine Umorientierung und Ausrichtung der Partikel. Eine Ellipsoidform aufweisende Partikel weisen vorteilhafterweise einen Oberflächenabschnitt mit reduzierter Krümmung auf, der sich zur Streuung von durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht eignet.
In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Partikel elektrisch polarisierbar. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Partikel mittels eines inhomogenen elektrischen Felds umzuorientieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das elektrische Feld als elektrisches Wechselfeld angelegt. Das elektrische Wechselfeld kann dabei beispielsweise eine Frequenz zwischen 1 Hz und 1 MHz aufweisen. Besonders günstig kann eine Frequenz zwischen 1 kHz und 10 kHz sein. Die Verwendung eines inhomogenen elektrischen Wechselfelds kann vorteilhafterweise eine besonders deutliche Polarisierung der in das Einbettungsmaterial eingebetteten Partikel bewirken. Eine stärkere Polarisierung bewirkt vorteilhafterweise höhere auf die Partikel wirkende und die Partikel umorientierende Kräfte.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Elektrode eine Plattenform auf und wird parallel zu dem Träger angeordnet. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine besonders einfache Anordnung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Elektrode eine größere Fläche auf als die elektrische Kontaktfläche. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch ein inhomogenes elektrisches Feld zwischen der elektrischen Kontaktfläche und der Elektrode.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Partikel TiO2 auf. Vorteilhafterweise bieten Partikel, die TiO2 aufweisen, ein hohes Lichtstreuvermögen und sind elektrisch polarisierbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Einbettungsmaterial ein Silikon, ein Acryl oder ein Epoxid auf. Vorteilhafterweise lässt sich ein solches Einbettungsmaterial einfach verarbeiten und weist günstige Eigenschaften auf.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit mehreren elektrischen Kontaktflächen bereitgestellt. Auf den mehreren elektrischen Kontaktflächen werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips angeordnet. Die mehreren optoelektronischen Halbeiterchips werden gemeinsam in das Einbettungsmaterial eingebettet. Die Elektrode wird über den mehreren optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Das inhomogene elektrische Feld wird zwischen den mehreren elektrischen Kontaktflächen und der Elektrode angelegt. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Umorientierung der Partikel in der Umgebung der mehreren optoelektronischen Halbleiterchips erreicht werden. Das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement kann beispielsweise eine Anzeigevorrichtung sein, beispielsweise ein Bildschirm. In diesem Fall kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement mehrere oder alle der auf dem Träger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips umfassen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt nach dem Aushärten des Einbettungsmaterials ein weiterer Schritt zum Zerteilen des Trägers und des Einbettungsmaterials, um das optoelektronische Bauelement zu vereinzeln. In diesem Fall ermöglicht das Verfahren eine parallele Herstellung einer Mehrzahl gleichartiger optoelektronischer Bauelemente.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen Träger mit einer elektrischen Kontaktfläche. Auf der elektrischen Kontaktfläche ist ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet. Über dem Träger ist ein Einbettungsmaterial mit einer Oberseite angeordnet. Das Einbettungsmaterial weist eingebettete Partikel auf. Der optoelektronische Halbleiterchip ist zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial eingebettet. Die Partikel sind zumindest teilweise entlang einer Vorzugsrichtung ausgerichtet.
Vorteilhafterweise können die in das Einbettungsmaterial dieses optoelektronischen Bauelements eingebetteten Partikel durch ihre Ausrichtung entlang der Vorzugsrichtung von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in Richtung zur Oberseite des Einbettungsmaterials streuen. Dadurch erhöht sich der Anteil der an der Oberseite des Einbettungsmaterials aus dem Einbettungsmaterial austretenden elektromagnetischen Strahlung. Hierdurch kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist bei einer Mehrzahl der Partikel eine Hauptachse in Richtung zu der Oberseite des Einbettungsmaterials und von dem optoelektronischen Halbleiterchip weg orientiert. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine besonders günstige Ausrichtung der Partikel, die eine Streuung eines hohen Anteils der durch den optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Strahlung in Richtung zu der Oberseite des Einbettungsmaterials ermöglicht. Die Partikel können dabei beispielsweise eine Ellipsoidform aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist bei einer Mehrzahl der Partikel eine Nebenachse in Richtung zu der Oberseite des Einbettungsmaterials und zu dem optoelektronischen Halbleiterchip hin orientiert. Vorteilhafterweise ist dann eine flache Seite der Partikel in Richtung zu der Oberseite des Einbettungsmaterials und in Richtung zu dem optoelektronischen Halbleiterchip orientiert. Dadurch wird eine besonders wirksame Streuung der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung an den Partikeln ermöglicht.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung:

1 einen Träger mit einem darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip;
2 den Träger nach dem Anordnen eines Einbettungsmaterials über dem Träger;
3 ein in das Einbettungsmaterial eingebettetes Partikel;
4 den Träger und das Einbettungsmaterial während eines Anlegens eines inhomogenen elektrischen Felds;
5 das Einbettungsmaterial mit zumindest teilweise entlang einer Vorzugsrichtung ausgerichteten Partikeln;
6 eine Lichtstreuung an den in das Einbettungsmaterial eingebetteten Partikeln; und
7 den Träger mit einer Mehrzahl darauf angeordneter optoelektronischer Halbleiterchips.

1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines noch unfertigen optoelektronischen Bauelements 10 in einem Bearbeitungsstand während seiner Herstellung. Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise eine LED-Anzeigevorrichtung sein, beispielsweise ein LED-Bildschirm (LED-Display). In diesem Fall zeigt 1 nur einen Teil des optoelektronischen Bauelements. Das optoelektronische Bauelement kann aber beispielsweise auch ein anderes LED-Bauelement sein.
1 zeigt in schematischer geschnittener Seitenansicht einen Träger 100 mit einer im Wesentlichen planen Oberseite 101. Der Träger 100 kann auch als Backplane bezeichnet werden.
Auf der Oberseite 101 des Trägers 100 ist eine elektrische Kontaktfläche 110 angeordnet. Auf der elektrischen Kontaktfläche 110 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet worden. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip) sein. Insbesondere kann der optoelektronische Halbleiterchip 200 beispielsweise als Mikro-LED-Chip mit sehr kompakten äußeren Abmessungen ausgebildet sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart auf der elektrischen Kontaktfläche 110 des Trägers 100 angeordnet worden, dass die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 mit der elektrischen Kontaktfläche 110 in Kontakt steht. Dadurch ist die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 über die elektrische Kontaktfläche 110 des Trägers 100 elektrisch kontaktiert.
2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des noch immer unfertigen optoelektronischen Bauelements in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Über der Oberseite 101 des Trägers 100 ist ein Einbettungsmaterial 300 angeordnet worden. Dabei ist der optoelektronische Halbleiterchip 200 zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial 300 eingebettet worden. Im in 2 gezeigten Beispiel ist der optoelektronische Halbleiterchip derart vollständig in das Einbettungsmaterial 300 eingebettet worden, dass die Oberseite 201 und auch die sich zwischen der Oberseite 201 und der Unterseite 202 erstreckenden Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vollständig durch das Einbettungsmaterial 300 bedeckt sind. Das Einbettungsmaterial 300 weist eine an die Oberseite 101 des Träger 100 angrenzende Unterseite 302 und eine von dem Träger 100 abgewandte Oberseite 301 auf.
Das Einbettungsmaterial 300 kann beispielsweise ein Silikon, ein Acryl oder ein Epoxid aufweisen. Das Einbettungsmaterial 300 ist in einer viskosen Form über dem Träger 100 angeordnet worden, beispielsweise mittels eines Gießverfahrens.
Das Einbettungsmaterial 300 weist eingebettete Partikel 310 auf. Die Partikel 310 sind dazu vorgesehen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Hierzu weisen die Partikel 310 ein Material mit guten optischen Reflexionseigenschaften auf. Die Partikel 310 können beispielsweise TiO2 (Titandioxid) aufweisen.
3 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines der in der Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310. Die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 sind alle ausgebildet wie das in 3 gezeigte Partikel 310. Das Partikel 310 weist eine von einer Kugelform abweichende Form auf. Besonders zweckmäßig ist, wenn das Partikel 310 näherungsweise eine Ellipsoidform 320 aufweist, wie sie in 3 dargestellt ist. Das ellipsoide Partikel 310 weist eine erste Halbachse 321, eine zweite Halbachse 322 und eine dritte Halbachse 323 auf. Die erste Halbachse 321 ist größer als die zweite Halbachse 322 oder gleich groß wie die zweite Halbachse 322 und größer als die dritte Halbachse 323. Damit liegt die erste Halbachse 321 auf einer Hauptachse 330 des Partikels 310. Die dritte Halbachse 323 ist kürzer als die zweite Halbachse 322 oder genauso lang die die zweite Halbachse 322. Damit liegt die dritte Halbachse 323 auf einer Nebenachse 335 des ellipsoiden Partikels 310. Das ellipsoide Partikel 310 weist damit eine entlang der Hauptachse langgezogene Form auf.
Ein den Durchstoßpunkt der Nebenachse 335 umgrenzender Abschnitt der Oberfläche des Partikels 310 ist weniger stark gekrümmt als andere Abschnitte der Oberfläche des Partikels 310 und bildet eine reflektierende Fläche 340 des Partikels 310.
Nach dem Anordnen des Einbettungsmaterials 300 über dem Träger 100 sind die Partikel 310 zufällig in dem Einbettungsmaterial 300 ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Hauptachsen 330 und die Nebenachsen 335 der einzelnen Partikel 310 in zufällige Raumrichtungen weisen. Dies ist in 2 schematisch dargestellt.
4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des noch immer unfertigen optoelektronischen Bauelements während der Durchführung eines der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritts.
Über der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 ist eine Elektrode 400 angeordnet worden. Die Elektrode 400 ist dabei auch über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Die Elektrode 400 weist eine Plattenform auf und ist parallel zu der Oberseite 101 des Trägers 100 orientiert. Damit ist die Elektrode 400 auch parallel zu der an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten elektrischen Kontaktfläche 110 orientiert. Die Elektrode 400 weist eine dem Einbettungsmaterial 300 und dem Träger 100 zugewandte Fläche 401 auf, die größer als eine Fläche 111 der elektrischen Kontaktfläche 110 ist.
Im in 4 schematisch gezeigten Bearbeitungsschritt wird ein inhomogenes elektrisches Feld 500 zwischen der elektrischen Kontaktfläche 110 und der Elektrode 400 angelegt. Dies erfolgt, indem eine elektrische Spannung 520 zwischen der elektrischen Kontaktfläche 110 und der Elektrode 400 angelegt wird. Durch den Größenunterschied zwischen der Fläche 111 der elektrischen Kontaktfläche 110 und der Fläche 401 der Elektrode 400 bildet sich das inhomogene elektrische Feld 500 zwischen der elektrischen Kontaktfläche 110 und der Elektrode 400 aus. Feldlinien 510 des inhomogenen elektrischen Felds 500 verlaufen von der elektrischen Kontaktfläche 110 zu der Elektrode 400 und weiten sich dabei von der elektrischen Kontaktfläche 110 in Richtung zu der Elektrode 400 schüsselförmig auf.
Die elektrische Spannung 520 kann eine Gleichspannung sein. In diesem Fall ist das inhomogene elektrische Feld 500 ein statisches elektrisches Feld. Es kann jedoch zweckmäßig sein, die elektrische Spannung 520 als Wechselspannung anzulegen, so dass das inhomogene elektrische Feld 500 ein elektrisches Wechselfeld ist. Das inhomogene elektrische Feld 500 kann dabei beispielsweise eine Frequenz zwischen 1 Hz und 1 MHz aufweisen. Eine Frequenz zwischen 1 kHz und 10 kHz kann besonders zweckmäßig sein.
Die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 sind durch das inhomogene elektrische Feld 500 elektrisch polarisierbar. Die Polarisierbarkeit der Partikel 310 kann besonders ausgeprägt sein, wenn das inhomogene elektrische Feld 500 ein elektrisches Wechselfeld ist, insbesondere ein elektrisches Wechselfeld mit einer Frequenz aus dem oben genannten Frequenzbereich.
Die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 werden in dem inhomogenen elektrischen Feld 500 durch den Effekt der Dielektrophorese zumindest teilweise umorientiert. Dabei erfolgt die Umorientierung der die Ellipsoidform 320 aufweisenden Partikel 310 so, dass die Hauptachsen 330 der Partikel 310 zumindest teilweise an den Feldlinien 510 des inhomogenen elektrischen Felds 500 ausgerichtet werden. Es müssen hierbei nicht alle in dem Einbettungsmaterial 300 enthaltenen Partikel 310 ausgerichtet werden und die Partikel 310 müssen auch nicht vollständig an den Feldlinien 510 ausgerichtet werden. Es ist jedoch günstig, wenn ein möglichst großer Anteil der in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 möglichst vollständig an den Feldlinien 510 des inhomogenen elektrischen Felds 500 ausgerichtet wird.
5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines nun fertig hergestellten optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Im in 5 gezeigten Bearbeitungsstand ist das Anlegen des inhomogenen elektrischen Felds 500 abgeschlossen und die Elektrode 400 wieder entfernt worden.
Die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 sind durch das inhomogene elektrische Feld 500 derart umorientiert und zumindest teilweise an den Feldlinien 510 des inhomogenen elektrischen Felds 500 ausgerichtet worden, dass die Hauptachsen 330 der ausgerichteten Partikel 310 sich parallel zu den Feldlinien 510 ausgerichtet haben. Dies bedeutet, dass die Hauptachse 330 der ausgerichteten Partikel jeweils in Richtung zu der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 und von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 weg orientiert ist. Es ist zweckmäßig, wenn durch das Anlegen des inhomogenen elektrischen Felds 500 zumindest eine Mehrzahl der in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 derart ausgerichtet worden ist.
Außerdem ist durch das inhomogene elektrische Feld 500 zumindest ein Teil der Partikel 310 so umorientiert und ausgerichtet worden, dass bei diesen Partikeln die Nebenachse 335 in Richtung zu der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 und zu dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 hin orientiert ist. Dies bedeutet, dass bei diesen Partikeln 310 die reflektierende Fläche 340 zu der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 und zu dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 hin orientiert ist. Es ist zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl der in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 durch das inhomogene elektrische Feld 500 derart ausgerichtet worden ist.
Durch das inhomogene elektrische Feld 500 sind die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 also so umorientiert worden, dass diese Partikel 310 nun zumindest teilweise entlang einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind.
Nach dem Abschalten des inhomogenen elektrischen Felds 500 und dem Entfernen der Elektrode 400 ist ein weiterer Bearbeitungsschritt durchgeführt worden, um das Einbettungsmaterial 300 auszuhärten. Das Aushärten des Einbettungsmaterials 300 kann beispielsweise durch einen Heizprozess erfolgt sein. Durch das Aushärten des Einbettungsmaterials 300 sind die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310 in ihrer durch das inhomogene elektrische Feld ausgerichteten Orientierung fixiert worden. Das Aushärten des Einbettungsmaterials 300 kann alternativ auch schon vor dem Abschalten des inhomogenen elektrischen Felds 500 erfolgen.
Anschließend ist ein Teil des Einbettungsmaterials 300 entfernt worden, um die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 freizulegen. Das Entfernen des Teils des Einbettungsmaterials 300 kann beispielsweise durch Ätzen erfolgt sein. Hierbei wird das Einbettungsmaterial 300 von seiner Oberseite 301 her zurückgeätzt, bis die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 freiliegt.
Anschließend ist eine Kontaktschicht 600 an der zurückversetzten Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 und der freigelegten Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet worden, um die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 elektrisch zu kontaktieren. Die Kontaktschicht 600 kann beispielsweise ITO (Indiumzinnoxid) aufweisen. Das Kontaktieren der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 kann alternativ aber auch auf andere Weise erfolgen. In diesem Fall kann die Kontaktschicht 600 entfallen.
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt ist eine Blockierschicht 610 über der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 und der Kontaktschicht 600 ausgebildet worden. Die Blockierschicht 610 weist ein lichtundurchlässiges Material auf. Über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 weist die Blockierschicht 610 eine Öffnung 615 auf. Dadurch kann im Bereich der Öffnung 615 von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittiertes Licht aus dem optoelektronischen Bauelement 10 austreten, während Licht im Bereich der Blockierschicht 610 abgeschattet wird. Die Blockierschicht 610 kann auch entfallen.
In einem weiteren Bearbeitungsschritt ist eine Abdeckschicht 620 über der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300, der Kontaktschicht 600 und der Blockierschicht 610 angeordnet worden. Die Abdeckschicht 620 weist ein optisch transparentes Material auf, beispielsweise ein Silikon, ein Epoxid oder ein Acryl. Die Abdeckschicht 620 dient einem Schutz des optoelektronischen Bauelements 10. Die Abdeckschicht 620 kann entfallen.
Die Abdeckschicht 620 bildet eine Oberseite 11 des fertig prozessierten optoelektronischen Bauelements 10. Der Träger 100 bildet eine Unterseite 12 des optoelektronischen Bauelements 10.
6 zeigt das optoelektronische Bauelement 10 in schematischer Darstellung während seines Betriebs. In einer aktiven Schicht 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 wird elektromagnetische Strahlung 220 emittiert, beispielsweise sichtbares Licht. In Richtung zur Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittierte elektromagnetische Strahlung 220 kann direkt durch die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Öffnung 615 der Blockierschicht 610 und die Oberseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 austreten.
In seitliche Richtung emittierte elektromagnetische Strahlung 220 dagegen gelangt in das Einbettungsmaterial 300 und trifft dort auf die in das Einbettungsmaterial 300 eingebetteten Partikel 310. Durch die Ausrichtung zumindest eines Teils der Partikel 310 trifft die elektromagnetische Strahlung 220 auf die reflektierenden Flächen 340 der Partikel 310 und wird an den reflektierenden Flächen 340 in Richtung zur Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 reflektiert. An der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 tritt die elektromagnetische Strahlung 320 aus dem Einbettungsmaterial 300 aus und gelangt durch die Öffnung 615 in der Blockierschicht 610 zur Oberseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10, wo sie abgestrahlt wird. Die Ausrichtung der Partikel 310 entlang der beschriebenen Vorzugsrichtung bewirkt, dass die durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 in seitliche Richtung emittierte elektromagnetische Strahlung 220 an den Partikeln 310 nicht in isotrop alle Raumrichtungen, sondern bevorzugt in Richtung zu der Oberseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 gestreut wird.
Das optoelektronische Bauelement 10 kann neben dem in 6 gezeigten optoelektronischen Halbleiterchip 200 noch weitere optoelektronische Halbleiterchips aufweisen. Dies ist z. B. der Fall, wenn das optoelektronische Bauelement 10 eine Anzeigevorrichtung ist. In diesem Fall zeigt die Darstellung der 6 lediglich einen Teil des optoelektronischen Bauelements 10.
7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 in einem Fall, in dem dieser zur Aufnahme mehrerer optoelektronischer Halbleiterchips 200 ausgebildet ist. Die Oberseite 101 des Trägers weist mehrere elektrische Kontaktflächen 110 auf, die voneinander beabstandet in einer regelmäßigen Anordnung angeordnet sind. Auf jeder elektrischen Kontaktfläche 110 ist jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet worden, wie dies anhand der 1 beschrieben wurde.
Anschließend wurde über der Oberseite 101 des Trägers 100 das Einbettungsmaterial angeordnet, wobei die mehreren optoelektronischen Halbleiterchips 200 gemeinsam in das Einbettungsmaterial 300 eingebettet worden sind. Die in dem Einbettungsmaterial 300 enthaltenen Partikel 310 sind in 7 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Wie anhand der 2 beschrieben, sind die Partikel 310 in dem Einbettungsmaterial 300 zunächst zufällig orientiert.
Dann wurde die Elektrode 400 über der Oberseite 301 des Einbettungsmaterials 300 angeordnet. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist die Fläche 401 der Elektrode 400 so groß, dass die Elektrode 400 sich über alle auf dem Träger 100 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstreckt.
Im nächsten Bearbeitungsschritt wird eine elektrische Spannung zwischen der Elektrode 400 und allen elektrischen Kontaktflächen 110 angelegt, um das inhomogene elektrische Feld 500 zwischen den elektrischen Kontaktflächen 110 und der Elektrode 400 auszubilden. Dadurch werden die Partikel 310 in der Umgebung jedes optoelektronischen Halbleiterchips 200 so umorientiert, wie dies anhand der 4 und 5 beschrieben wurde.
Die weitere Bearbeitung des optoelektronischen Bauelements 10 erfolgt wie anhand der 5 und 6 beschrieben.
Falls das optoelektronische Bauelement 10 lediglich einen optoelektronischen Halbleiterchip 200 aufweist, kann die Herstellung dennoch wie anhand der 7 beschrieben erfolgen. In diesem Fall ermöglicht das Verfahren eine parallele Herstellung mehrerer gleichartiger optoelektronischer Bauelemente 10. Nach dem Aushärten des Einbettungsmaterials 300 und weiteren optionalen Bearbeitungsschritten erfolgt dann ein weiterer Schritt zum Zerteilen des Trägers 100 und des Einbettungsmaterials 300 entlang der in 7 schematisch dargestellten Trennbereiche 700, um die einzelnen optoelektronischen Bauelement 10 zu vereinzeln. Jedes optoelektronische Bauelement 10 umfasst dann einen Teil des in 7 dargestellten Trägers 100 mit jeweils einer elektrischen Kontaktfläche 110 und einem darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip 200.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt.
Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: optoelektronisches Bauelement
11: Oberseite
12: Unterseite
100: Träger
101: Oberseite
110: elektrische Kontaktfläche
111: Fläche
200: optoelektronischer Halbleiterchip
201: Oberseite
202: Unterseite
210: aktive Schicht
220: elektromagnetische Strahlung
300: Einbettungsmaterial
301: Oberseite
302: Unterseite
310: Partikel
320: Ellipsoidform
321: erste Halbachse
322: zweite Halbachse
323: dritte Halbachse
330: Hauptachse
335: Nebenachse
340: reflektierende Fläche
400: Elektrode
401: Fläche
500: inhomogenes elektrisches Feld
510: Feldlinie
520: elektrische Spannung
600: Kontaktschicht
610: Blockierschicht
615: Öffnung
620: Abdeckschicht
700: Trennbereich

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Trägers (100) mit einer elektrischen Kontaktfläche (110); - Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200) auf der elektrischen Kontaktfläche (110) des Trägers (100) ; - Anordnen eines Einbettungsmaterials (300) über dem Träger (100), wobei das Einbettungsmaterial (300) eingebettete Partikel (310) aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial (300) eingebettet wird; - Anordnen einer Elektrode (400) über dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) und dem Einbettungsmaterial (300) ; - Anlegen eines inhomogenen elektrischen Felds (500) zwischen der elektrischen Kontaktfläche (110) und der Elektrode (400), wobei die Partikel (310) durch das elektrische Feld (500) zumindest teilweise umorientiert werden; - Aushärten des Einbettungsmaterials (300).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel (310) so umorientiert werden, dass sie zumindest teilweise an Feldlinien (510) des inhomogenen elektrischen Felds (500) ausgerichtet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel (310) eine von einer Kugelform abweichende Form aufweisen, insbesondere eine Ellipsoidform (320) .
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel (310) elektrisch polarisierbar sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Feld (500) als elektrisches Wechselfeld angelegt wird, insbesondere ein Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 1 MHz, insbesondere ein Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 10 kHz.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (400) eine Plattenform aufweist und parallel zu dem Träger (100) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (400) eine größere Fläche (401) aufweist als die elektrische Kontaktfläche (110).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel (310) TiO2 aufweisen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbettungsmaterial (300) ein Silikon, ein Acryl oder ein Epoxid aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (100) mit mehreren elektrischen Kontaktflächen (110) bereitgestellt wird, wobei mehrere optoelektronische Halbleiterchips (200) auf den mehreren elektrischen Kontaktflächen (110) angeordnet werden, wobei die mehreren optoelektronischen Halbleiterchips (200) gemeinsam in das Einbettungsmaterial (300) eingebettet werden, wobei die Elektrode (400) über den mehreren optoelektronischen Halbleiterchips (200) angeordnet wird, wobei das inhomogene elektrische Feld (500) zwischen den mehreren elektrischen Kontaktflächen (110) und der Elektrode (400) angelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei nach dem Aushärten des Einbettungsmaterials (300) der folgende Schritt durchgeführt wird: - Zerteilen des Trägers (100) und des Einbettungsmaterials (300), um das optoelektronische Bauelement (10) zu vereinzeln.
Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Träger (100) mit einer elektrischen Kontaktfläche (110), wobei auf der elektrischen Kontaktfläche (110) ein optoelektronischer Halbleiterchip (200) angeordnet ist, wobei über dem Träger (100) ein Einbettungsmaterial (300) mit einer Oberseite (301) angeordnet ist, wobei das Einbettungsmaterial (300) eingebettete Partikel (310) aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial (300) eingebettet ist, wobei die Partikel (310) zumindest teilweise entlang einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 12, wobei bei einer Mehrzahl der Partikel (310) eine Hauptachse (330) in Richtung zu der Oberseite (301) des Einbettungsmaterials (300) und von dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) weg orientiert ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 12 und 13, wobei bei einer Mehrzahl der Partikel (310) eine Nebenachse (335) in Richtung zu der Oberseite (301) des Einbettungsmaterials (300) und zu dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) hin orientiert ist.