DE112015000482B4

DE112015000482B4 - Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements und Licht emittierendes Bauelement

Info

Publication number: DE112015000482B4
Application number: DE112015000482.3T
Authority: DE
Inventors: Britta Göötz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: US20160336491A1; DE102014100771A1; WO2015110419A1; JP2017510833A; JP6246381B2; DE112015000482A5; US9831398B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements (1) mit den Schritten:- Bereitstellen von zumindest vier Funktionsschichten jeweils als Grünkörper oder Keramik, wobei eine Funktionsschicht als eine erste Leuchtschicht (10) ausgebildet ist, die ein Oxid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht eines ersten Wellenlängenbereichs (100) zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs (200) zu konvertieren, wobei eine andere Funktionsschicht als eine zweite Leuchtschicht (20) ausgebildet ist, die ein Nitrid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht des ersten Wellenlängenbereichs (100) zumindest teilweise in Licht eines dritten Wellenlängenbereichs (300) zu konvertieren, und wobei eine andere Funktionsschicht als eine erste Zwischenschicht (11) und noch eine andere Funktionsschicht als eine zweite Zwischenschicht (21) ausgebildet sind, wobei die erste Zwischenschicht (11) ein Oxid aufweist und wobei die zweite Zwischenschicht (21) ein Nitrid oder Oxinitrid aufweist,- Anordnen der Funktionsschichten, so dass die erste Zwischenschicht (11) zwischen der ersten Leuchtschicht (10) und der zweiten Zwischenschicht (21) liegt und die zweite Zwischenschicht (21) zwischen der ersten Zwischenschicht (11) und der zweiten Leuchtschicht (20) liegt, wobei die erste Leuchtschicht (10) in direktem Kontakt mit der ersten Zwischenschicht (11) und in keinem direkten Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) und der zweiten Leuchtschicht (20) steht, und wobei die zweite Leuchtschicht (20) in direktem Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) und in keinem direkten Kontakt mit der ersten Zwischenschicht (11) und der ersten Leuchtschicht (10) steht und wobei die erste Zwischenschicht (11) in direktem Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) steht,- mechanisches Verbinden der Funktionsschichten über zumindest einen Sinterprozess, wobei nach dem Sinterprozess die erste und die zweite Leuchtschicht (10, 20) sowie die erste und die zweite Zwischenschicht (11, 21) als Keramik ausgebildet sind.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements angegeben. Darüber hinaus wird ein Licht emittierendes Bauelement angegeben.
Aus der Druckschrift DE 10 2012 104 274 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements, ein keramisches Konversionselement und ein optoelektronisches Halbleiterbauelement bekannt. Die Druckschrift DE 10 2011 010 118 A1 beschreibt ein keramisches Konversionselement, einen Halbleiterchip mit einem keramischen Konversionselement und ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements anzugeben, bei dem es zu keinen oder weniger Schadprozessen während des Sinterprozesses kommt. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Licht emittierendes Bauelement anzugeben, für das der Farbort des emittierten Lichts besonders einfach und effektiv eingestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren und durch ein Licht emittierendes Bauelement mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zumindest vier Funktionsschichten bereitgestellt. Jede der Funktionsschichten kann dabei jeweils als Grünkörper oder als fertige Keramik bereitgestellt werden. Eine Funktionsschicht wird dabei als eine erste Leuchtschicht ausgebildet. Die erste Leuchtschicht weist ein Oxid auf und ist dazu eingerichtet, Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Eine andere Funktionsschicht ist als eine zweite Leuchtschicht ausgebildet. Die zweite Leuchtschicht weist ein Nitrid auf und ist außerdem dazu eingerichtet, Licht des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines dritten Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Eine andere Funktionsschicht ist als eine erste Zwischenschicht ausgebildet und noch eine andere Funktionsschicht ist als eine zweite Zwischenschicht ausgebildet. Die erste Zwischenschicht weist dabei ein Oxid auf, die zweite Zwischenschicht weist ein Nitrid oder ein Oxinitrid auf.
Bei den oben genannten Grünkörpern kann es sich beispielsweise jeweils um einen Verbund aus mehreren aufeinander laminierten Grünfolien handeln. Weiterhin wird unter einem Grünkörper vorliegend auch eine einzige Grünfolie verstanden.
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.
Bei dem Licht des ersten Wellenlängenbereichs kann es sich beispielsweise um blaues Licht oder UV-Licht handeln. Zum Beispiel hat das Licht des ersten Wellenlängenbereichs ein Intensitätsmaximum bei zumindest 480 nm oder ≤ 460 nm oder ≤ 400 nm. Alternativ oder zusätzlich kann das Licht des ersten Wellenlängenbereichs ein Intensitätsmaximum bei ≥ 450 nm oder ≥ 420 nm oder ≥ 350 nm aufweisen.
Das Licht des zweiten Wellenlängenbereichs kann zum Beispiel grünliches oder gelbliches oder grün-gelbes Licht sein. Insbesondere kann das Licht des zweiten Wellenlängenbereichs ein Intensitätsmaximum ≤ 580 nm oder ≤ 540 nm aufweisen. Alternativ oder zusätzlich weist das Licht des zweiten Wellenlängenbereichs zum Beispiel ein Intensitätsmaximum bei ≥ 480 nm oder ≥ 500 nm auf.
Bei dem Licht des dritten Wellenlängenbereichs handelt es sich dann bevorzugt um oranges bis rotes Licht, zum Beispiel mit einem Intensitätsmaximum bei ≤ 650 nm oder ≤680 nm oder ≤ 700 nm. Alternativ oder zusätzlich ist ein Intensitätsmaximum des Lichts des dritten Wellenlängenbereichs zum Beispiel bei zumindest ≥ 580 nm oder ≥ 595 nm oder ≥ 615 nm.
Insbesondere kann die erste Leuchtschicht also dafür vorgesehen sein, blaues Licht oder UV-Licht in gelbliches bis grünliches Licht umzuwandeln. Dazu kann die erste Leuchtschicht beispielsweise ein Yttriumaluminiumgranat, kurz YAG, und/oder ein Luthetiumaluminiumgranat, kurz LuAG, und/oder ein Luthetiumyttriumaluminiumgranat, kurz LuYAG, und/oder ein mit anderen seltenen Erden versehenes Granat aufweisen oder aus einem solchen bestehen. Zur Lichtkonversion kann die erste Leuchtschicht insbesondere mit einem Aktivator dotiert sein, zum Beispiel mit einem seltenen Erdenelement, wie zum Beispiel Cer.
Bevorzugt ist die zweite Leuchtschicht dazu vorgesehen, blaues Licht oder UV-Licht oder grün-gelbes Licht in rotes bis oranges Licht umzuwandeln. Zum Beispiel weist die erste Leuchtschicht dazu ein Erdalkalisiliziumnitrid und/oder ein Erdalkalialuminiumsiliziumnitrid auf oder besteht aus einem solchen. Bei dem Erdalkalimetall handelt es sich zum Beispiel um Barium oder Kalzium oder Strontium. Zum Konvertieren von Licht kann die zweite Leuchtschicht mit einem seltenen Erden-Ion, wie Eu²⁺, als Aktivator dotiert sein.
Die erste Zwischenschicht weist bevorzugt ein ähnliches Material wie die erste Leuchtschicht auf. Unter ähnlichen Materialien werden in diesem Zusammenhang insbesondere Materialien aus gleichen Materialklassen und/oder mit gleichen Gitterstrukturen und/oder mit gleichen Bestandteilen verstanden. Beispielsweise weist die erste Zwischenschicht zumindest eines der folgenden Stoffe auf oder besteht aus einem solchen: undotiertes YAG, undotiertes LuAG, Aluminiumoxid, wie Al₂O₃ oder Al_xO_y, Yttriumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Ceroxid oder Hafniumoxid.
Die zweite Zwischenschicht weist bevorzugt ein ähnliches Material wie die zweite Leuchtschicht auf. Zum Beispiel weist die zweite Zwischenschicht ein Siliziumoxinitrid, wie Strontiumsiliziumoxinitrid oder Bariumsiliziumoxinitrid, und/oder ein Siliziumaluminiumoxinitrid, wie Kalziumsiliziumaluminiumoxinitrid, auf oder besteht aus einem solchen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zumindest vier Funktionsschichten so angeordnet, dass die erste Zwischenschicht zwischen der ersten Leuchtschicht und der zweiten Zwischenschicht liegt, und die zweite Zwischenschicht zwischen der ersten Zwischenschicht und der zweiten Leuchtschicht liegt.
Bevorzugt steht nach dem Anordnen der Funktionsschichten die erste Leuchtschicht in direktem Kontakt mit der ersten Zwischenschicht und in keinem direkten Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht und/oder der zweiten Leuchtschicht. Vorzugsweise steht dabei weiterhin die zweite Leuchtschicht in direktem Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht, aber in keinem direkten Kontakt mit der ersten Zwischenschicht und/oder der ersten Leuchtschicht.
Bevorzugt stehen weiterhin die erste Zwischenschicht und die zweite Zwischenschicht in direktem Kontakt zueinander. Alternativ können aber auch zwischen der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht weitere Funktionsschichten, wie weitere Leuchtschichten und/oder weitere Zwischenschichten, eingebracht sein. Besonders bevorzugt ist zwischen der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht keine weitere Leuchtschicht angeordnet, die im bestimmungsgemäße Gebrauch Strahlung konvertiert.
Insbesondere können mehr als zwei Leuchtschichten, zum Beispiel drei oder vier Leuchtschichten, bereitgestellt werden. Die Leuchtschichten sind dann bevorzugt jeweils durch zumindest zwei Zwischenschichten voneinander separiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zumindest vier Funktionsschichten mechanisch über einen Sinterprozess miteinander verbunden. Dabei sind nach dem Sinterprozess die erste und die zweite Leuchtschicht sowie die erste und die zweite Zwischenschicht als Keramik ausgebildet.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens werden zumindest vier Funktionsschichten jeweils als Grünkörper oder Keramik bereitgestellt, wobei eine Funktionsschicht als eine erste Leuchtschicht ausgebildet ist, die ein Oxid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Eine andere Funktionsschicht ist als eine zweite Leuchtschicht ausgebildet, die ein Nitrid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines dritten Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Eine andere Funktionsschicht ist ferner als eine erste Zwischenschicht und noch eine andere Funktionsschicht als eine zweite Zwischenschicht ausgebildet. Die erste Zwischenschicht weist dabei ein Oxid auf, die zweite Zwischenschicht weist ein Nitrid oder ein Oxinitrid auf. Die Funktionsschichten werden so angeordnet, dass die erste Zwischenschicht zwischen der ersten Leuchtschicht und der zweiten Zwischenschicht liegt und die zweite Zwischenschicht zwischen der ersten Zwischenschicht und der zweiten Leuchtschicht liegt. Anschließend werden die Funktionsschichten über zumindest einen Sinterprozess mechanisch miteinander verbunden, wobei nach dem Sinterprozess die erste und die zweite Leuchtschicht sowie die erste und die zweite Zwischenschicht als Keramik ausgebildet sind.
Zum Konvertieren von blauem Licht in weißes Licht können zum Beispiel zwei keramische Leuchtschichten verwendet werden, wobei eine keramische Leuchtschicht das blaue Licht in grün-gelbes Licht und die zweite Leuchtschicht das blaue Licht in rot-oranges Licht umwandelt. Im Allgemeinen weist dabei die grün-gelbes Licht emittierende Leuchtschicht ein Oxid auf, die rot-oranges Licht emittierende Leuchtschicht ein Nitrid auf. Werden die beiden Leuchtschichten direkt miteinander mittels eines Sinterprozesses verbunden, kann es allerdings zu Reaktionen oder Diffusionsprozessen zwischen den beiden Leuchtschichten kommen, sodass die Leuchteigenschaften der beiden Leuchtschichten verändert oder reduziert werden. Um solche Schadprozesse während des Sinterns zu verhindern, werden in dem hier beschriebenen Verfahren eine erste und eine zweite Zwischenschicht zwischen die erste und die zweite Leuchtschicht eingebracht. Die erste Zwischenschicht weist dabei ein ähnliches Material wie die erste Leuchtschicht auf, die zweite Zwischenschicht weist ein ähnliches Material wie die zweite Leuchtschicht auf. Bevorzugt verhindern die beiden Zwischenschichten also, dass die beiden Leuchtschichten während des Sinterprozesses in direktem Kontakt miteinander stehen und eventuell miteinander reagieren. Da weiterhin die erste Leuchtschicht und die erste Zwischenschicht ähnliche Materialien aufweisen, kommt es während des Sinterprozesses insbesondere auch zu keinen Reaktionen zwischen der ersten Leuchtschicht und der ersten Zwischenschicht, sodass die erste Leuchtschicht keine Schäden davonträgt. Selbiges gilt für die zweite Leuchtschicht und die zweite Zwischenschicht.
Bevorzugt schützt also die erste Zwischenschicht die erste Leuchtschicht vor chemischen Reaktionen und/oder Diffusionsprozessen mit der zweiten Leuchtschicht und/oder der zweiten Zwischenschicht während eines Sinterprozesses Außerdem schützt vorzugsweise die zweite Zwischenschicht die zweite Leuchtschicht vor chemischen Reaktionen und/oder Diffusionsprozessen mit der ersten Leuchtschicht und/oder mit der ersten Zwischenschicht während eines Sinterprozesses. Insbesondere können die erste und die zweite Zwischenschicht als Puffer oder Abstandshalter zwischen der ersten und der zweiten Leuchtschicht dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Konzentration des jeweiligen Aktivators in der ersten und der zweiten Leuchtschicht zumindest 0,1 %, zum Beispiel ≥ 0,5 % oder ≥ 1 %. Alternativ oder zusätzlich kann die Konzentration ≤6 % oder ≤ 4 % oder ≤ 3 % sein. Der Aktivator kann beispielsweise ein Element der seltenen Erden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die erste und/oder die zweite Zwischenschicht klarsichtig für Licht des ersten und/oder des zweiten Wellenlängenbereichs. Bevorzugt sind die erste Zwischenschicht und die zweite Zwischenschicht außerdem nicht absorbierend für Licht des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind die erste und die zweite Zwischenschicht klarsichtig und/oder nicht absorbierend für Licht des dritten Wellenlängenbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die erste Leuchtschicht und/oder die erste Zwischenschicht und/oder die zweite Zwischenschicht reflektierend für Licht des dritten Wellenlängenbereichs ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können aber auch die erste Zwischenschicht und/oder die zweite Zwischenschicht und/oder die zweite Leuchtschicht reflektierend für Licht des zweiten Wellenlängenbereichs ausgebildet sein.
Beispielsweise trifft das Licht des ersten Wellenlängenbereichs zuerst auf die erste Leuchtschicht, wird dort teilweise in Licht des zweiten Wellenlängenbereichs umgewandelt, gelangt anschließend über die erste und die zweite Zwischenschicht in die zweite Leuchtschicht und wird dort teilweise in Licht des dritten Wellenlängenbereichs umgewandelt. Aufgrund der Reflexion an einer der Funktionsschichten kann das Licht des dritten Wellenlängenbereichs dann das keramische Konversionselement nur in eine Richtung weg von der ersten Leuchtschicht verlassen. Dies steigert vorteilhafterweise die Effizienz des keramischen Konversionselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen eine oder mehrere der zumindest vier Funktionsschichten Streuzentren auf. An den Streuzentren kann Licht des ersten und/oder des zweiten und/oder des dritten Wellenlängenbereichs diffus gestreut werden.
Durch die diffuse Streuung an solchen Streuzentren kann die Richtung von Lichtstrahlen im Konversionselement verändert werden. Lichtstrahlen, die beispielsweise aufgrund von Totalreflexion im Konversionselement verbleiben würden, können eventuell nach einem solchen Streuprozess ausgekoppelt werden. Dies erhöht vorteilhafterweise die Auskoppeleffizienz des Konversionselements.
Die Streuzentren können beispielsweise in Form von Streupartikel in zumindest eine der Funktionsschichten eingebracht sein. Die Streupartikel können zum Beispiel eines der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Titanoxid, Yttriumoxid, Siliziumoxid. Insbesondere weisen die Streupartikel ein Material auf, das sich von dem Material der Funktionsschicht, in die die Nanopartikel eingebracht sind, unterscheidet. Bevorzugt weisen die Streupartikel einen anderen Brechungsindex auf als das Material der jeweiligen Funktionsschicht. Die Ausdehnung der Streupartikel ist bevorzugt ≥ 200 nm, zum Beispiel ≥ 300 nm. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausdehnung der Streupartikel ≤ 1 µm, zum Beispiel ≤ 600 nm.
Insbesondere können die Streuzentren auch in Form von Poren in zumindest eine der Leuchtschichten eingebracht sein. Die Konzentration und Größe der Poren kann dabei durch die Bedingungen beim Sinterprozess der jeweiligen Funktionsschicht eingestellt werden. Beispielsweise können die Poren eine Ausdehnung von ≥ 0,4 µm oder ≥ 1 µm oder ≥ 1,2 µm aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist die Größe der Poren ≤ 2 µm, zum Beispiel ≤ 1,8 µm.
Die Konzentration an Streuzentren beträgt zum Beispiel zumindest 0,4 % oder 0,6 % oder 0,8 %. Alternativ oder zusätzlich ist die Konzentration an Streuzentren höchstens 3 % oder 2 % oder 1 %. Dabei kann sich die Konzentration der Streuzentren auf den Volumenanteil oder Massenanteil der Streuzentren in den Funktionsschichten beziehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist jede der zumindest vier Funktionsschichten jeweils zwei planparallele Hauptseiten auf. Insbesondere können die zumindest vier Funktionsschichten also als Funktionsplättchen ausgebildet sein, wobei die Ausdehnung der Funktionsplättchen entlang der Hauptseiten größer sein kann als die Dicke der Funktionsplättchen senkrecht zu den Hauptseiten.
Unter dem Begriff Hauptseite wird hier und im Weiteren eine ebene oder plane Fläche verstanden. Dagegen kann die tatsächliche Oberfläche einer Funktionsschicht durchaus Aufrauhungen oder Strukturierungen aufweisen. Die Hauptseite ergibt sich dann beispielsweise, indem man eine Ausgleichsebene durch die Punkte der Oberfläche der Funktionsschicht legt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die zumindest vier Funktionsschichten in Richtung weg von einer Hauptseite einer Funktionsschicht übereinander angeordnet. Bevorzugt erfolgt die Anordnung dabei so, dass die Hauptseiten der zumindest vier Funktionsschichten alle parallel zueinander verlaufen. Insbesondere können die vier Funktionsschichten also als ein Schichtenstapel angeordnet sein. In Draufsicht auf die Hauptseiten der Funktionsschichten überlappen dann die zumindest vier Funktionsschichten teilweise oder vollständig. Insbesondere können die Funktionsschichten in Draufsicht auf eine der Hauptseiten auch deckungsgleich sein.
Der Grundriss der Funktionsschichten in Draufsicht auf die Hauptseiten ist bevorzugt rechteckig oder rund. Insbesondere können die Funktionsschichten aber auch Ausnehmungen aufweisen, die beispielsweise zur späteren Anbringung von Bondpad-Drähten vorgesehen sind. Eine solche Ausnehmung kann beispielsweise an einer Ecke der Funktionsschichten erfolgen, so dass die Grundform der Funktionsplättchen von einer regelmäßigen Vieleckform abweicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die erste Leuchtschicht eine Dicke ≥ 30 µm oder ≥ 50 µm oder ≥ 70 µm auf. Alternativ oder zusätzlich weist die erste Leuchtschicht eine Dicke von ≤ 200 µm, beispielsweise ≤ 150 µm oder ≤ 120 µm, auf. Die zweite Leuchtschicht weist zum Beispiel eine Dicke von ≥ 5 µm, zum Beispiel ≥ 10 µm oder ≥ 20 µm auf. Alternativ oder zusätzlich weist die zweite Leuchtschicht eine Dicke von ≤ 100 µm, beispielsweise ≤ 80 µm oder ≤ 60 µm, auf. Die erste und die zweite Zwischenschicht weisen zum Beispiel jeweils eine Dicke von zumindest 0,2 µm oder ≥ 2 µm oder ≥ 3 µm auf. Alterativ oder zusätzlich ist die Dicke der ersten und/oder der zweiten Zwischenschicht ≤ 10 µm, zum Beispiel ≤ 8 µm oder ≤ 6 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die laterale Ausdehnung der zumindest vier Funktionsschichten entlang der zugehörigen Hauptseiten jeweils ≥ 1 cm oder ≥ 10 cm oder ≥ 15 cm. Alternativ oder zusätzlich ist die laterale Ausdehnung der zumindest vier Funktionsschichten ≤ 25 cm oder ≤ 20 cm oder ≤ 18 cm. Nach einem Vereinzelungsprozess, der beispielsweise vor oder nach einem Sinterprozess erfolgen kann, kann die laterale Ausdehnung der Funktionsschichten des fertigen keramischen Konversionselements ≥ 5 µm, zum Beispiel ≥ 50 µm oder ≥ 200 µm sein. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausdehnung entlang der Hauptseiten dann jeweils ≤ 5 mm, zum Beispiel ≤ 2 mm oder ≤ 1 mm. Der Vereinzelungsprozess kann zum Beispiel durch Sägen oder Stanzen oder Schneiden mit einem Laserstrahl erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zumindest vier Funktionsschichten in Richtung parallel zu den Hauptseiten nebeneinander angeordnet, sodass bevorzugt die Hauptseiten der zumindest vier Funktionsschichten parallel zueinander verlaufen. In Draufsicht auf die Hauptseiten überlappen dann die zumindest vier Funktionsschichten insbesondere nicht. Die Funktionsschichten können dabei in der gleichen, aber auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Ferner weisen die zumindest vier Funktionsschichten dann bevorzugt gleiche oder ähnliche Dicken auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das keramische Konversionselement mechanisch selbsttragend ausgebildet. Das keramische Konversionselement kann also nach dem Herstellungsprozess und eventuell nach dem Vereinzelungsprozess auf zum Beispiel ein Licht emittierendes Element aufgebracht werden, ohne dass das keramische Konversionselement über ein Transferverfahren von einem Träger auf das Licht emittierende Element aufgebracht werden muss. Das Verhältnis von Dicke des Konversionselements zu lateraler Ausdehnung des Konversionselements beträgt dazu beispielsweise zumindest 0,006 oder 0,01 oder 0,05.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Leuchtschicht als Keramik oder Grünkörper bereitgestellt. Die erste Zwischenschicht wird dann als Grünkörper auf die erste Leuchtschicht aufgebracht. Ferner wird die zweite Zwischenschicht als Grünkörper auf einer der ersten Leuchtschicht abgewandte Seite der ersten Zwischenschicht aufgebracht. Des Weiteren wird die zweite Leuchtschicht als Grünkörper auf einer der ersten Leuchtschicht abgewandten Seite der zweiten Zwischenschicht aufgebracht. Anschließend werden die zumindest vier Funktionsschichten in einem gemeinsamen, einzigen Sinterprozess zu dem keramischen Konversionselement gesintert.
Zum Beispiel werden dabei die erste und/oder die zweite Zwischenschicht und/oder die zweite Leuchtschicht jeweils in Form eines Schlickers aufgebracht, wie es beim Tape-Casting-Prozess üblich ist. Nach dem Trocknen des Schlickers kann dann jeweils die nächste Funktionsschicht aufgebracht werden. Als Variante können die Funktionsschichten jeweils als Tapes bereitgestellt werden.
Werden alle Funktionsschichten als Grünkörper bereitgestellt, kann der Verbund aus den Grünkörpern vorteilhafterweise gemeinsam geformt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zunächst die erste Leuchtschicht und die erste Zwischenschicht zu einem ersten Keramikverbund zusammengesintert. Zusätzlich werden die zweite Leuchtschicht und die zweite Zwischenschicht zu einem zweiten Keramikverbund zusammengesintert. Anschließend werden der erste Keramikverbund und der zweite Keramikverbund zusammengesintert, sodass das keramische Konversionselement entsteht. Vorteilhafterweise kann bei diesem Verfahrensablauf sowohl die erste Leuchtschicht als auch die zweite Leuchtschicht bei ihrer jeweiligen optimalen Sintertemperatur gesintert werden. Das Zusammensintern des ersten und zweiten Keramikverbunds kann dann bei geringeren Temperaturen ablaufen.
Die erste und/oder die zweite Zwischenschicht können bei den beschriebenen Verfahren auch über einen Abscheideprozess aufgebracht werden, wie zum Beispiel über Laserstrahlverdampfen, englisch Pulsed Laser Deposition, kurz PLD, oder über Atomlagenabscheidung, englisch Atomic Layer Deposition, kurz ALD, oder über chemische Gasphasenabscheidung, englisch Chemical Vapor Deposition, kurz CVD, oder über Sprühabscheideverfahren, englisch Aerosol Deposition Method, kurz ADM.
Darüber hinaus wird ein keramisches Konversionselement angegeben. Das keramische Konversionselement kann mittels des hier beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem Herstellungsverfahren offenbarten Merkmale sind auch für das keramische Konversionselement offenbart und umgekehrt.
Es wird darüber hinaus ein Licht emittierendes Bauelement angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement einen elektrolumineszierenden Körper mit einer Strahlungsaustrittsfläche auf, der im Betrieb Licht eines ersten Wellenlängenbereichs emittiert. Bei dem elektrolumineszierenden Körper kann es sich zum Beispiel um eine Halbleiterschichtenfolge, insbesondere um eine LED, handeln. Ferner kann es sich bei dem elektrolumineszierenden Körper um ein organisches Licht emittierendes Element, kurz OLED, handeln. Der elektrolumineszierende Körper kann beispielsweise Licht im blauen bis grünen Wellenlängenbereich, zum Beispiel zwischen 420 nm und 500 nm, emittieren. Alternativ kann der elektrolumineszierende Körper auch Licht im UV-Bereich emittieren, beispielsweise Wellenlängen zwischen 300 nm und 400 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Licht emittierende Bauelement ein keramisches Konversionselement auf. Das keramische Konversionselement ist insbesondere nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Merkmale des keramischen Konversionselements sind daher auch für das Licht emittierende Bauelement offenbart und umgekehrt.
Das keramische Konversionselement kann im Strahlengang des von dem elektrolumineszierenden Körper emittierten Lichts des ersten Wellenlängenbereichs angebracht sein. Beispielsweise können die Hauptseiten der ersten Leuchtschicht und/oder der zweiten Leuchtschicht parallel zur Strahlungsaustrittsfläche des elektrolumineszierenden Körpers verlaufen. In Draufsicht auf die Hauptseiten können das keramische Konversionselement und die Strahlungsaustrittsfläche des elektrolumineszierenden Körpers zum Beispiel überlappen, insbesondere vollständig überlappen.
Das vom elektrolumineszierenden Körper emittierte Licht des ersten Wellenlängenbereichs kann dann von dem keramischen Konversionselement zumindest teilweise in Licht des zweiten und des dritten Wellenlängenbereichs konvertiert werden. Insgesamt kann das Licht emittierende Bauelement im Betrieb also Mischlicht mit Anteilen des ersten, zweiten und dritten Wellenlängenbereichs aussenden. Durch die Verwendung des Konversionselements kann also aus dem Licht des ersten Wellenlängenbereichs, insbesondere aus blauem Licht, Mischlicht, zum Beispiel weißes Licht mit einem Farbwiedergabewert von R_a ≥ 80 oder R_a ≥ 90 oder ≥ 95, erzeugt werden.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements sowie ein hier beschriebenes Licht emittierendes Bauelement unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1a bis 2c schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen des hier beschriebenen Verfahrens,
3a bis 3c schematische Schnittdarstellungen des beschriebenen Licht emittierenden Bauelements,
4 eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes Licht emittierendes Bauelement.

In 1a wird ein Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Konversionselements gezeigt. Dabei werden vier Funktionsschichten bereitgestellt, wobei eine Funktionsschicht als eine keramische erste Leuchtschicht 10 ausgebildet ist. Auf die keramische erste Leuchtschicht 10 wird eine erste Zwischenschicht 11 in Form eines Grünkörpers aufgebracht. Die erste Zwischenschicht 11 kann dabei zum Beispiel als Schlicker oder als Tape aufgebracht werden. Alternativ kann die erste Zwischenschicht 11 auch über ein Abscheideverfahren wie PLD, ALD, CVD oder ADM aufgebracht werden. Nach dem Trocknen der ersten Zwischenschicht 11 wird eine zweite Zwischenschicht 21 als Grünkörper auf die der ersten Leuchtschicht 10 abgewandten Seite der ersten Zwischenschicht 11 aufgebracht. Die zweite Zwischenschicht 21 kann über das gleiche oder ein anderes Verfahren wie die erste Zwischenschicht 11 aufgebracht werden. Nach dem Trocknen der zweiten Zwischenschicht 21 wird eine zweite Leuchtschicht 20 in Form eines Grünkörpers auf die der ersten Leuchtschicht 10 abgewandte Seite der zweiten Zwischenschicht 21 aufgebracht. Auch die zweite Leuchtschicht 20 kann in Form eines Schlickers oder als Tape aufgebracht werden.
In 1a weist jede der vier Funktionsschichten zwei planparallele Hauptseiten HS auf. Die vier Funktionsschichten werden dabei derart angeordnet, dass die Hauptseiten HS parallel zueinander verlaufen und dass in Draufsicht auf die Hauptseiten HS die vier Funktionsschichten überlappen, insbesondere deckungsgleich überlappen. Ferner werden die Funktionsschichten so angeordnet, dass die erste Leuchtschicht 10 lediglich direkten Kontakt zur ersten Zwischenschicht 11 und die zweite Leuchtschicht 20 lediglich direkten Kontakt zur zweiten Zwischenschicht 21 hat. Die erste und die zweite Zwischenschicht stehen außerdem ebenfalls in direktem Kontakt miteinander.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a haben die Funktionsschichten zum Beispiel eine laterale Ausdehnung entlang der Hauptseiten HS von 1 mm. Die Dicke der ersten Leuchtschicht 10 ist beispielweise 100 µm, die Dicke der zweiten Leuchtschicht 20 ist beispielsweise 80 µm, die Dicken der ersten und der zweiten Zwischenschicht 11, 21 sind zum Beispiel jeweils 5 µm.
Nach dem Aufbringen der vier Funktionsschichten aufeinander wird in 1b ein Verfahrensschritt gezeigt, bei dem die vier Funktionsschichten mechanisch miteinander über einen Sinterprozess verbunden werden. Nach dem Sinterprozess sind die vier Funktionsschichten als keramische Schichten, insbesondere als keramischer Verbund, ausgebildet. Der Verbund aus den vier keramischen Funktionsschichten bildet das keramische Konversionselement 1.
Bevorzugt schützt bei dem Sinterprozess die erste Zwischenschicht 11 die erste Leuchtschicht 10 vor chemischen Reaktionen oder Diffusionsprozessen mit der zweiten Zwischenschicht 21 und/oder mit der zweiten Leuchtschicht 20. Außerdem schützt die zweite Zwischenschicht 21 die zweite Leuchtschicht 20 vor chemischen Reaktionen und/oder Diffusionsprozessen mit der ersten Zwischenschicht 11 und/oder der ersten Leuchtschicht 10. Beispielsweise weist dabei die erste Leuchtschicht 10 ein mit Cer dotiertes Luthetiumaluminiumgranat, kurz LuAG, auf, die erste Zwischenschicht 11 weist beispielsweise ein undotiertes YAG auf, die zweite Zwischenschicht 21 weist beispielsweise ein Siliziumnitrid auf, und die zweite Leuchtschicht 20 weist beispielsweise ein mit Eu²⁺ dotiertes Bariumstrontiumsiliziumnitrid auf. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn die erste Leuchtschicht 10 und die erste Zwischenschicht 11 gleiche oder ähnliche Materialklassen, insbesondere ähnliche Kristallgitter mit ähnlichen Bestandteilen, aufweisen. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die zweite Leuchtschicht 20 und die zweite Zwischenschicht 21 gleiche oder ähnliche Materialklassen aufweisen.
2a zeigt einen Verfahrensschritt eines alternativen Herstellungsverfahrens zur Produktion eines keramischen Konversionselements. Dabei werden zunächst die erste Leuchtschicht 10 und die erste Zwischenschicht 11 als Grünkörper bereitgestellt. Die erste Leuchtschicht 10 und die erste Zwischenschicht 11 werden zum Beispiel in Form von Tapes aufeinander aufgelegt und anschließend laminiert. Ebenso werden die zweite Leuchtschicht 20 und die zweite Zwischenschicht 21 als Grünkörper, zum Beispiel als Tapes, aufeinander aufgelegt.
In einem darauffolgenden Schritt werden im Ausführungsbeispiel gemäß der 2b die erste Leuchtschicht 10 und die erste Zwischenschicht 11 zu einem ersten Keramikverbund gesintert. Ebenso werden die zweite Leuchtschicht 20 und die zweite Zwischenschicht 21 zu einem zweiten Keramikverbund zusammengesintert. Der erste und der zweite Keramikverbund werden daraufhin aufeinander aufgelegt.
Anschließend werden in 2c der erste Keramikverbund und der zweite Keramikverbund über einen weiteren Sinterprozess miteinander mechanisch verbunden, sodass das keramische Konversionselement 1 entsteht. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2c sind wie in 1b die erste Leuchtschicht 10 und die zweite Leuchtschicht 20 durch die erste Zwischenschicht 11 und die zweite Zwischenschicht 21 voneinander separiert.
Die keramischen Konversionselemente 1 der 1b und 2c können zum Beispiel mechanisch selbsttragend sein.
Abweichend von den in 1a bis 2c dargestellten Ausführungsformen können auch weitere Zwischenschichten und weitere Leuchtschichten für das Verfahren bereitgestellt werden, sodass das keramische Konversionselement mehr als zwei Leuchtschichten aufweist, die jeweils durch zumindest zwei Zwischenschichten voneinander getrennt sind.
In dem Ausführungsbeispiel der 3a ist ein Querschnitt eines Licht emittierenden Bauelements 111 gezeigt. Das Licht emittierende Bauelement 111 umfasst einen elektrolumineszierenden Körper 40, der Licht eines ersten Wellenlängenbereichs 100 emittiert. Das Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 wird dabei vorwiegend oder ausschließlich über eine Strahlungsaustrittsfläche 112 des elektrolumineszierenden Körpers 40 emittiert. Bei dem Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 kann es sich beispielsweise um blaues Licht oder UV-Licht handeln.
Im Strahlengang des von dem elektrolumineszierenden Körper 40 emittierten Lichts des ersten Wellenlängenbereichs 100 ist ein keramisches Konversionselement 1 angeordnet. Das keramische Konversionselement 1 kann dabei in direktem Kontakt mit dem elektrolumineszierenden Körper 40 sein oder von dem elektrolumineszierenden Körper 40 beabstandet sein. Beispielsweise kann das keramische Konversionselement 1 mittels eines Verbindungsmittels, wie einem Kleber, auf die Strahlungsaustrittsfläche 112 aufgebracht sein, wodurch eine mechanische Verbindung entsteht. Alternativ kann der Bereich zwischen der Strahlungsaustrittsfläche 112 und dem Konversionselement 1 aber auch zumindest teilweise ein Freiraum sein.
Das keramische Konversionselement 1 in 3a ist gleich oder ähnlich ausgeführt wie in den Ausführungsbeispielen gemäß 1b und 2c. Insbesondere sind die Hauptseiten HS des keramischen Konversionselements parallel zu der Strahlungsaustrittsfläche 112 des elektrolumineszierenden Körpers 40 angeordnet. In Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche 112 überdeckt dabei das keramische Konversionselement 1 den elektrolumineszierenden Körper 40 vollständig. Weitere Seitenflächen des elektrolumineszierenden Körpers 40 werden nicht von dem keramischen Konversionselement 1 überdeckt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a ist die erste Leuchtschicht 10 der Strahlungsaustrittsfläche 112 des elektrolumineszierenden Körpers 40 zugewandt. Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100, das über die Strahlungsaustrittsfläche 112 emittiert wird, trifft daher zunächst auf die erste Leuchtschicht 10. Ein Teil des Lichts des ersten Wellenlängenbereichs 100 wird in der ersten Leuchtschicht 10 in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs 200, zum Beispiel in grün-gelbes Licht, konvertiert.
Bevorzugt sind die erste Zwischenschicht 11 und die zweite Zwischenschicht 21 klarsichtig und/oder nichtabsorbierend für Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 und Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 200. Das Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 und das Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 200 kann also die erste Zwischenschicht 11 und die zweite Zwischenschicht 21 durchqueren und so auf die zweite Leuchtschicht 20 treffen. Die zweite Leuchtschicht 20 wandelt dabei einen Teil des Lichts des ersten Wellenlängenbereichs 100 und eventuell einen Teil des Lichts des zweiten Wellenlängenbereichs 200 in Licht eines dritten Wellenlängenbereichs 300, beispielsweise in rotes bis oranges Licht, um. Zum Beispiel kann aber auch die erste Leuchtschicht 10 das Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 vollständig in Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 200 umwandeln. Die zweite Leuchtschicht 20 kann dann beispielsweise das Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 200 vollständig in Licht des dritten Wellenlängenbereichs 300 umwandeln.
Über die der Strahlungsaustrittsfläche 112 abgewandte Hauptseite der zweiten Leuchtschicht 20 kann anschließend Mischlicht, bestehend aus Anteilen des Lichts des ersten Wellenlängenbereichs 100, des zweiten Wellenlängenbereichs 200 und des dritten Wellenlängenbereichs 300, das Licht emittierende Bauelement 111 verlassen.
In 3a weist ferner die erste Leuchtschicht 10 Streuzentren 30 auf. Die Streuzentren 30 können in Form von Poren oder in Form von Streupartikeln in die Leuchtschicht 10 eingebracht sein. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Funktionsschichten des keramischen Konversionselements 1 Streuzentren 30 aufweisen. Die Streuzentren 30 sorgen dafür, dass Lichtstrahlen innerhalb des keramischen Konversionselements 1 diffus gestreut werden und somit effizienter aus dem keramischen Konversionselement 1 ausgekoppelt werden können.
Im Gegensatz zu dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel, wonach die erste Leuchtschicht 10 dem elektrolumineszierenden Körper 40 zugewandt ist, kann auch die zweite Leuchtschicht 20 der Strahlungsaustrittsfläche 112 zugewandt sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die erste Zwischenschicht 11 und die zweite Zwischenschicht 21 klarsichtig und/oder nichtabsorbierend für Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 und Licht des dritten Wellenlängenbereichs 300 sind.
In 3b ist ein Licht emittierendes Bauelement 111 gezeigt, welches ähnlich aufgebaut ist wie das Licht emittierende Bauelement 111 gemäß der 3a. In 3b ist die zweite Zwischenschicht 21 reflektierend für das Licht des dritten Wellenlängenbereichs 300 ausgebildet. Vorteilhafterweise kann so zum Beispiel Licht des dritten Wellenlängenbereichs 300, welches in der zweiten Leuchtschicht 20 aus Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100 erzeugt wurde, das keramische Konversionselement 1 nur in eine Richtung weg von dem elektrolumineszierenden Körper 40 verlassen. Durch eine solche reflektierende Zwischenschicht 21 kann also die Effizienz des Licht emittierenden Bauelements 111 erhöht werden. Dazu muss allerdings nicht zwangsläufig die zweite Zwischenschicht 21 reflektierend ausgebildet sein, vielmehr können auch die erste Zwischenschicht 11 und/oder die erste Leuchtschicht 10 reflektierend für Licht des dritten Wellenlängenbereichs 300 sein.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der 3c ist wiederum ein Licht emittierendes Bauelement 111 angegeben, was ähnlich zu den Licht emittierenden Bauelementen 111 gemäß der 3a und 3b ausgebildet ist. Im Unterschied zu den 3a und 3b sind die Funktionsschichten in 3c des keramischen Konversionselements 1 in eine Richtung parallel zu den Hauptseiten HS nebeneinander angeordnet, sodass die Hauptseiten HS parallel zueinander verlaufen. In einer Draufsicht auf die Hauptseiten HS überlappen die Funktionsschichten nicht, vielmehr sind die Funktionsschichten in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100, welches über die Strahlungsaustrittsfläche 112 auf das keramische Konversionselement 1 trifft, durchquert daher bevorzugt nur eine Funktionsschicht des keramischen Konversionselements 1. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3c sind die Dicken aller Funktionsschichten gleich, beispielsweise 100 µm. Die laterale Ausdehnung der ersten und der zweiten Zwischenschicht in Richtung parallel zu den Hauptseiten HS sind beispielsweise jeweils 5 µm.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Licht emittierenden Bauelements 111, wobei das Licht emittierende Bauelement 111 in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche 112 betrachtet wird. Dabei ist der elektrolumineszierende Körper 40 vollständig von dem keramischen Konversionselement 1 überdeckt. Ferner überragt das keramische Konversionselement 1 den elektrolumineszierenden Körper 40 in alle Richtungen parallel zu den Hauptseiten HS. Durch eine solche vollständige Überdeckung des elektrolumineszierenden Körpers 40 wird vorteilhafterweise erreicht, dass alles Licht des ersten Wellenlängenbereichs 100, welches vom elektrolumineszierenden Körper 40 emittiert wird, auf das keramische Konversionselement 1 trifft, und dabei zum Teil konvertiert wird. Das Konversionselement 1 in 4 kann zum Beispiel wie das Konversionselement in 3a oder wie in 3b oder wie in 3c ausgebildet sein.
Alternativ zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das keramische Konversionselement 1 auch nur einen Teil der Strahlungsaustrittsfläche 112 des elektrolumineszierenden Körpers 40 überdecken. Ferner können die Grundformen der Strahlungsaustrittsfläche 112 und der Funktionsschichten neben den in 4 gezeigten rechteckigen Formen auch runde oder andere vieleckige Formen aufweisen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements (1) mit den Schritten: - Bereitstellen von zumindest vier Funktionsschichten jeweils als Grünkörper oder Keramik, wobei eine Funktionsschicht als eine erste Leuchtschicht (10) ausgebildet ist, die ein Oxid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht eines ersten Wellenlängenbereichs (100) zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs (200) zu konvertieren, wobei eine andere Funktionsschicht als eine zweite Leuchtschicht (20) ausgebildet ist, die ein Nitrid aufweist und dazu eingerichtet ist, Licht des ersten Wellenlängenbereichs (100) zumindest teilweise in Licht eines dritten Wellenlängenbereichs (300) zu konvertieren, und wobei eine andere Funktionsschicht als eine erste Zwischenschicht (11) und noch eine andere Funktionsschicht als eine zweite Zwischenschicht (21) ausgebildet sind, wobei die erste Zwischenschicht (11) ein Oxid aufweist und wobei die zweite Zwischenschicht (21) ein Nitrid oder Oxinitrid aufweist, - Anordnen der Funktionsschichten, so dass die erste Zwischenschicht (11) zwischen der ersten Leuchtschicht (10) und der zweiten Zwischenschicht (21) liegt und die zweite Zwischenschicht (21) zwischen der ersten Zwischenschicht (11) und der zweiten Leuchtschicht (20) liegt, wobei die erste Leuchtschicht (10) in direktem Kontakt mit der ersten Zwischenschicht (11) und in keinem direkten Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) und der zweiten Leuchtschicht (20) steht, und wobei die zweite Leuchtschicht (20) in direktem Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) und in keinem direkten Kontakt mit der ersten Zwischenschicht (11) und der ersten Leuchtschicht (10) steht und wobei die erste Zwischenschicht (11) in direktem Kontakt mit der zweiten Zwischenschicht (21) steht, - mechanisches Verbinden der Funktionsschichten über zumindest einen Sinterprozess, wobei nach dem Sinterprozess die erste und die zweite Leuchtschicht (10, 20) sowie die erste und die zweite Zwischenschicht (11, 21) als Keramik ausgebildet sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Leuchtschicht (10) ein mit Cer dotiertes Luthetiumaluminiumgranat aufweist, die erste Zwischenschicht (11) ein undotiertes Yttriumaluminiumgranat aufweist, die zweite Zwischenschicht (21) ein Siliziumnitrid aufweist und die zweite Leuchtschicht (20) ein mit Eu²⁺ dotiertes Erdalkalisiliziumnitrid aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder die zweite Leuchtschicht (10, 20) jeweils zumindest einen Aktivator aufweisen, wobei die Konzentration des jeweiligen Aktivators zwischen 0,1 % und 6 % liegt und der jeweilige Aktivator ein Element der seltenen Erden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Zwischenschicht (11) die erste Leuchtschicht (10) vor chemischen Reaktionen und Diffusionsprozessen mit der zweiten Leuchtschicht (20) und der zweiten Zwischenschicht (21) während eines Sinterprozesses schützt, und wobei die zweite Zwischenschicht (21) die zweite Leuchtschicht (20) vor chemischen Reaktionen und Diffusionsprozessen mit der ersten Leuchtschicht (10) und der ersten Zwischenschicht (11) während eines Sinterprozesses schützt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Zwischenschicht (11, 21) klarsichtig und nicht absorbierend für Licht des ersten und/oder des zweiten Wellenlängenbereichs (100, 200) sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leuchtschicht (10) und/oder die erste Zwischenschicht (11) und/oder die zweite Zwischenschicht (21) reflektierend für Licht des dritten Wellenlängenbereichs (300) ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Funktionsschichten Streuzentren (30) aufweist, an denen Licht des ersten und/oder des zweiten und/oder des dritten Wellenlängenbereichs diffus gestreut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der zumindest vier Funktionsschichten jeweils zwei planparallele Hauptseiten (HS) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest vier Funktionsschichten in Richtung weg von einer Hauptseite (HS) einer Funktionsschicht so übereinander angeordnet werden, dass die Hauptseiten (HS) der zumindest vier Funktionsschichten alle parallel zueinander verlaufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke der ersten Leuchtschicht (10) zwischen 30 µm und 150 µm liegt, die Dicke der zweiten Leuchtschicht (20) zwischen 5 µm und 100 µm liegt und die Dicken der ersten und der zweiten Zwischenschicht (11, 21) je zwischen 0,2 µm und 10 µm liegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach einem Vereinzelungsprozess die laterale Ausdehnung der ersten und der zweiten Leuchtschicht (10, 20) und der ersten und der zweiten Zwischenschicht (11, 21) entlang der zugehörigen Hauptseiten zwischen 5 µm und 5 mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10 bis 11, wobei die zumindest vier Funktionsschichten in Richtung parallel zu den Hauptseiten (HS) nebeneinander angeordnet werden, sodass die Hauptseiten der zumindest vier Funktionsschichten parallel zueinander verlaufen und sodass in Draufsicht auf die Hauptseiten die zumindest vier Funktionsschichten nicht überlappen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das keramische Konversionselement (1) mechanisch selbstragend ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: - die erste Leuchtschicht (10) als Keramik oder Grünkörper bereitgestellt wird, - die erste Zwischenschicht (11) als Grünkörper auf die erste Leuchtschicht (10) aufgebracht wird, - die zweite Zwischenschicht (21) als Grünkörper auf eine der ersten Leuchtschicht (10) abgewandte Seite der ersten Zwischenschicht (11) aufgebracht wird, - die zweite Leuchtschicht (20) als Grünkörper auf eine der ersten Leuchtschicht (10) abgewandte Seite der zweiten Zwischenschicht (21) aufgebracht wird, und - die zumindest vier Funktionsschichten in einem gemeinsamen Sinterprozess zu dem keramischen Konversionselement (1) gesintert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Zwischenschicht (11) und/oder die zweite Zwischenschicht (21) über eines der folgenden Abscheideprozesse aufgebracht wird: Laserstrahlverdampfen, Atomlagenabscheidung, Chemische Gasphasenabscheidung oder Sprühabscheideverfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und 15, wobei: - die erste Leuchtschicht (10) und die erste Zwischenschicht (11) zu einem ersten Keramikverbund zusammengesintert werden, - die zweite Leuchtschicht (20) und die zweite Zwischenschicht (21) zu einem zweiten Keramikverbund zusammengesintert werden, - anschließend der erste Keramikverbund und der zweite Keramikverbund zusammengesintert werden.
Licht emittierendes Bauelement (111), aufweisend - einen elektrolumineszierenden Körper (40) mit einer Strahlungsaustrittsfläche (112), der im Betrieb Licht eines ersten Wellenlängenbereichs (100) emittiert, - ein im Strahlengang des Lichts der ersten Wellenlänge (100) angeordnetes keramisches Konversionselement (1) hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 16, welches das von dem Halbleiterkörper emittierte Licht des ersten Wellenlängenbereichs (100) zumindest teilweise in Licht des zweiten und dritten Wellenlängenbereichs (200, 300) konvertiert, so dass das Licht emittierende Bauelement im bestimmungsgemäßen Betrieb Mischlicht mit Anteilen des ersten, zweiten und dritten Wellenlängenbereichs (100, 200, 300) aussendet.