DE112018001199B4

DE112018001199B4 - Optoelektronisches Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE112018001199B4
Application number: DE112018001199.2T
Authority: DE
Inventors: Christopher Wiesmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: DE112018001199A5; DE102017104871A1; WO2018162420A1; US10833234B2; US20200006609A1

Abstract

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit- einer Halbleiterschichtenfolge (2) zur Erzeugung von Strahlung, die eine Emissionsseite (20) und eine dieser gegenüberliegende Rückseite (23) aufweist,- einem Spiegel (3) für die erzeugte Strahlung an der Rückseite (23),- einem für die erzeugte Strahlung durchlässigen Träger (4) an der Emissionsseite (20), und- einem für die Strahlung undurchlässigen Reflektorgehäuse (5) direkt an Seitenflächen (45) des Trägers (4) zur diffusen Reflexion der erzeugten Strahlung mit einer der Emissionsseite (20) gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsöffnung (50),wobei eine Breite einer Öffnung im Reflektorgehäuse (5) und/oder eine Fläche der Strahlungsaustrittsöffnung (50) in Richtung weg von der Emissionsseite (20) abnimmt, undwobei eine maximale Abstrahlung der erzeugten Strahlung in einem Abstrahlwinkelbereich zwischen einschließlich 30° und 60° erfolgt, bezogen auf ein Lot zur Emissionsseite (20).

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer geringen Bauhöhe anzugeben, das effizient einen hohen Strahlungsanteil bei großen Emissionswinkeln emittiert.
In der Druckschrift WO 2016 / 094 422 A1 ist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben, das eine erste Lichtaustrittsfläche, ein Wellenlängen konvertierendes Element und eine zweite Lichtaustrittsfläche aufweist.
Die Druckschrift WO 2017 / 023 502 A1 betrifft ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einer reflektierenden Seitenbeschichtung.
In der Druckschrift EP 3 054 492 A2 ist ein Licht emittierendes Bauelement mit einer ersten äußersten Seitenwand angegeben, das eine Licht emittierende Diode und eine Elektrode aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge ist zur Erzeugung von Strahlung, insbesondere zur Erzeugung von sichtbarem Licht wie blauem Licht oder wie weißem Licht, eingerichtet. Damit handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil bevorzugt um eine Leuchtdiode, kurz LED.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine Emissionsseite und eine dieser gegenüberliegende Rückseite auf. Die in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte Strahlung verlässt diese über die Emissionsseite. An der Rückseite tritt bevorzugt keine Strahlung oder kein signifikanter Strahlungsanteil aus. Es ist möglich, dass ebenso wenig Strahlung an Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge emittiert wird.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder wie Al_nGa_mIn_1-n-mAs_kP_1-k' wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Halbleiterbauteil einen Spiegel. Der Spiegel ist zur Reflexion der erzeugten Strahlung eingerichtet. Bei dem Spiegel kann es sich um einen Metallspiegel, um einen Bragg-Spiegel oder um einen Kombinationsspiegel handeln. Im Falle eines Kombinationsspiegels ist eine Metallschicht vorhanden, die in Richtung hin zur Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise mit einem vorzugsweise dielektrischen Material mit einem niedrigen Brechungsindex als totalreflektierend wirkende Schicht bedeckt ist. Der Spiegel befindet sich an der Rückseite der Halbleiterschichtenfolge. Bevorzugt ist der Spiegel zur Bestromung und/oder elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Halbleiterbauteil ein Reflektorgehäuse. Das Reflektorgehäuse ist für die erzeugte Strahlung undurchlässig. Weiterhin ist das Reflektorgehäuse zur diffusen Reflexion der erzeugten Strahlung eingerichtet. Insbesondere weisen Oberflächen des Reflektorgehäuses, die der Halbleiterschichtenfolge zugewandt sind, eine Lambert'sche Reflexionscharakteristik auf. Das Reflektorgehäuse erscheint bevorzugt weiß. Bevorzugt ist das Reflektorgehäuse ein Vergusskörper, etwa mittels Spritzpressen oder Spritzgießen oder Dispensen erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Reflektorgehäuse zumindest oder nur an Seitenflächen des Trägers angebracht. Das Reflektorgehäuse kann unmittelbar und direkt auf den Seitenflächen aufgebracht sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Seitenflächen nur teilweise oder vollständig von dem Reflektorgehäuse bedeckt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Reflektorgehäuse eine Strahlungsaustrittsöffnung auf. Die Strahlungsaustrittsöffnung liegt der Emissionsseite gegenüber. Die Strahlungsaustrittsöffnung ist dazu vorgesehen, dass die erzeugte Strahlung insbesondere ausschließlich an der Strahlungsaustrittsöffnung aus dem Halbleiterbauteil und/oder aus dem Reflektorgehäuse heraustritt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt eine Breite des Reflektorgehäuses und/oder eine Fläche der Strahlungsaustrittsöffnung in Richtung weg von der Emissionsseite ab. Dies schließt nicht unbedingt aus, dass etwa hervorgerufen durch eine Aufrauung der Seitenflächen in kurzen Abschnitten die Breite auch zunehmen kann. Im Mittel gesehen nimmt die Breite in Richtung weg von der Emissionsseite jedoch ab. Die Breitenabnahme kann auch monoton oder streng monoton erfolgen. Bereiche, in denen die Breite kurzzeitig in Richtung weg von der Emissionsseite zunimmt, weisen vorzugsweise eine Ausdehnung von höchstens 5 um oder 3 µm und/oder von höchstens 2 % oder 1 % einer Höhe des Reflektorgehäuses auf. Die Breite bezieht sich dabei insbesondere auf eine im Reflektorgehäuse gebildete Öffnung und/oder auf einen Verlauf von Innenseiten des Reflektorgehäuses und/oder auf einen Verlauf von Seitenflächen des Trägers.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung von Strahlung, wobei die Halbleiterschichtenfolge eine Emissionsseite und eine dieser gegenüberliegende Rückseite aufweist. Ein Spiegel für die erzeugte Strahlung befindet sich an der Rückseite. Ein für die erzeugte Strahlung durchlässiger Träger ist an der Emissionsseite angebracht. Ein für die Strahlung undurchlässiges Reflektorgehäuse befindet sich an Seitenflächen des Trägers und ist zur diffusen Reflexion der erzeugten Strahlung eingerichtet und weist eine der Emissionsseite gegenüberliegende Strahlungsaustrittsöffnung auf. Eine Breite des Reflektorgehäuses und/oder eine Fläche der Strahlungsaustrittsöffnung nimmt in Richtung weg von der Emissionsseite und somit in Richtung hin zur Strahlungsaustrittsöffnung ab.
Für die direkte Hinterleuchtung etwa von Flüssigkristallanzeigen sind Lichtquellen mit einer so genannten Batwing-Abstrahlung hilfreich, das heißt, ein Intensitätsmaximum liegt nicht wie bei einer üblichen LED auf der optischen Achse bei 0°, sondern bei größeren Winkeln, etwa zwischen einschließlich 30° und 80°. Dadurch kann bei einem gegebenen Abstand von der Lichtquelle zur Flüssigkristallmaske eine Anzahl von zu verbauenden Halbleiterbauteilen reduziert werden, da ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiterbauteilen vergrößert werden kann. Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist eine solche Batwing-Abstrahlung realisierbar.
Für viele Anwendungen, wie Projektionsanwendungen oder für Frontscheinwerfer, sind zudem möglichst hohe Leuchtdichten der Lichtquelle nötig. Bereiche hoher Leuchtdichte lassen sich etwa mit nachgeordneten optischen Elementen effizient abbilden. Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil lässt sich die Leuchtdichte aus einer gegebenen Licht emittierenden Fläche, der Emissionsseite, erhöhen.
Durch das Zusammenspiel der Halbleiterschichtenfolge mit dem Spiegel und dem Reflektorgehäuse sowie dem Träger lässt sich effizient eine LED realisieren, die an einer einer Montageseite gegenüberliegenden Hauptseite emittiert und eine erhöhte Leuchtdichte aufweist sowie eine Batwing-artige Abstrahlcharakteristik aufzeigt. Dabei werden insbesondere Saphir-Flip-Chips, kurz SFCs, ohne Leuchtstoff und mit angestellten Seitenflanken verwendet und anschließend bevorzugt umgossen, beispielsweise mit einem Silikon, das Titandioxid-Partikel enthält, um das Reflektorgehäuse zu bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Träger im Querschnitt gesehen symmetrisch geformt. Eine Symmetrieachse ist bevorzugt eine optische Achse der Emissionsseite. Beispielsweise ist der Träger als symmetrisches Trapez geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Träger um ein Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere ist der Träger dann ein Saphirsubstrat und die Halbleiterschichtenfolge basiert auf AlInGaN. Es ist möglich, dass der Träger an einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Lichteintrittsseite, an der die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen sein kann, eine Strukturierung zur Verbesserung einer Lichteinkopplung in den Träger aufweist. Ein solcher Träger wird im Falle eines Saphirsubstrats auch als Patterned Sapphire Substrate, kurz PSS, bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt der Träger in Richtung weg von der Emissionsseite bündig mit dem Reflektorgehäuse ab. Das heißt, der Träger und das Reflektorgehäuse überragen sich nicht gegenseitig. Alternativ ist es möglich, dass der Träger aus dem Reflektorgehäuse hervorsteht oder umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge mittels des Spiegels elektrisch kontaktiert. Insbesondere weist der Spiegel mehrere Teilschichten oder Verdrahtungsebenen auf, über die sowohl eine n-Seite als auch eine p-Seite der Halbleiterschichtenfolge elektrisch anschließbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt im Querschnitt gesehen ein Quotient aus einer Breite der Strahlungsaustrittsöffnung und aus einer Breite der Emissionsseite mindestens 0,5 oder 0,6. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Quotient bei höchstens 0,9 oder 0,8 oder 0,7.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Quotient aus einer Höhe des Reflektorgehäuses und der Breite der Emissionsseite mindestens 0,2 oder 0,4 oder 0,6. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Quotient bei höchstens 1,2 oder 1,0 oder 0,8.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein mittlerer Winkel von Innenseiten des Reflektorgehäuses zur Emissionsseite bei mindestens 35° oder 50° oder 60°. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Winkel bei höchstens 85° oder 65°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Breite der Emissionsseite im Querschnitt gesehen bei mindestens 0,45 mm oder 0,6 mm oder 0,7 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Breite der Emissionsseite höchstens 1,1 mm oder 0,8 mm oder 0,6 mm. Bei der Breite der Emissionsseite handelt es sich insbesondere um eine Kantenlänge oder mittlere Kantenlänge der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Breite und/oder ein mittlerer Durchmesser der Strahlungsaustrittsöffnung bei mindestens 0,3 mm oder 0,4 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Breite oder der mittlere Durchmesser der Strahlungsaustrittsöffnung bei höchstens 0,6 mm oder 0,5 mm oder 0,4 mm. Mit anderen Worten ist die Strahlungsaustrittsöffnung vergleichsweise klein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Höhe des Reflektorgehäuses mindestens 0,1 mm oder 0,2 mm oder 0,3 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Höhe bei höchstens 0,7 mm oder 0,55 mm oder 0,3 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine maximale Abstrahlung der erzeugten Strahlung in einem Abstrahlwinkelbereich von mindestens 30° oder 40° und/oder von höchstens 60° oder 55° oder 50°. Das heißt, eine maximale Intensität wird bei vergleichsweise großen Winkeln emittiert. Der Abstrahlwinkel bezieht sich insbesondere auf ein Lot zur Emissionsseite und/oder zu einer der Emissionsseite gegenüberliegenden Hauptseite des Trägers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine Anschlussplattform. Die Anschlussplattform ist bevorzugt mit elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Kontaktflächen zur elektrischen Kontaktierung versehen. Es ist möglich, dass die Anschlussplattform für die erzeugte Strahlung undurchlässig ist. Bei der Anschlussplattform handelt es sich beispielsweise um ein Keramiksubstrat etwa aus AlN, ein Glassubstrat, ein Halbleitersubstrat wie ein Siliziumsubstrat oder auch um eine bedruckte Leiterplatte oder eine Metallkernplatine.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Spiegel, die Halbleiterschichtenfolge, der Träger und das Reflektorgehäuse auf der Anschlussplattform angebracht. Dabei überragt in Draufsicht gesehen in seitlicher Richtung die Anschlussplattform bevorzugt alle vorgenannten Komponenten. Alternativ ist es möglich, dass das Reflektorgehäuse und die Anschlussplattform in seitlicher Richtung bündig miteinander abschließen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt das Reflektorgehäuse ringsum die Halbleiterschichtenfolge und/oder den Spiegel. Das heißt, Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge und/oder des Spiegels können teilweise oder vollständig, bevorzugt unmittelbar, an dem Reflektorgehäuse anliegen und von diesem bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt eine der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Seite des Spiegels bündig mit dem Reflektorgehäuse ab. Alternativ ist es möglich, dass die Rückseite der Halbleiterschichtenfolge bündig mit dem Reflektorgehäuse abschließt oder auch dass eine der Emissionsseite zugewandte Seite des Trägers, also an der Lichteintrittsseite des Trägers, bündig mit dem Reflektorgehäuse abschließt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Reflektorgehäuse im Querschnitt gesehen eine rechteckige äußere Umrisslinie auf. Das heißt, das Reflektorgehäuse ist insbesondere quaderförmig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emissionsseite und/oder die Strahlungsaustrittsöffnung in Draufsicht gesehen sechseckig, quadratisch oder rechteckig geformt. Insbesondere ist es möglich, dass der Träger die Form eines Quadratpyramidenstumpfes aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die der Emissionsseite abgewandte Seite des Trägers glatt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Seitenflächen des Trägers glatt sind. Das heißt, die genannten Flächen weisen keine Strukturierung, etwa zu einer Lichtstreuung oder zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine Linse. Die Linse, insbesondere eine Extraktionslinse, kann sich direkt auf der Strahlungsaustrittsöffnung befinden und kann in direktem Kontakt zu dem Träger und/oder zum Reflektorgehäuse stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die Linse in Draufsicht gesehen ringsum über die Strahlungsaustrittsöffnung über. Das heißt, die gesamte Strahlungsaustrittsöffnung kann von der Linse bedeckt sein und die Linse kann auf das Reflektorgehäuse reichen. Alternativ ist es möglich, dass die Linse auf die Strahlungsaustrittsöffnung beschränkt ist und das Reflektorgehäuse nicht oder nicht signifikant bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Linse ringsum von dem Reflektorgehäuse überragt oder schließt bündig mit dem Reflektorgehäuse ab. Das heißt, die Linse ist bevorzugt auf das Reflektorgehäuse beschränkt und steht seitlich nicht über das Reflektorgehäuse und/oder die Anschlussplattform über.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung 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:

1, 2A und 4 bis 8 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
2B eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauteils, und
3 schematische Darstellungen von optischen Eigenschaften von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer Emissionsseite 20. Beispielsweise basiert die Halbleiterschichtenfolge 2 auf AlInGaN. An der Emissionsseite 20 befindet sich ein Träger 4, der im Querschnitt gesehen wie ein symmetrisches Trapez geformt ist. Bei dem Träger 4 kann es sich um ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 2 handeln, beispielsweise um ein Saphirsubstrat. Die Emissionsseite 20 und damit die der Halbleiterschichtenfolge 2 zugewandte Seite des Trägers 4 kann glatt sein.
An einer dem Träger 4 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich ein Spiegel 3 zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 2 und zur Reflexion von in der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugter Strahlung. Ferner ist rund um den Träger 4 und die Halbleiterschichtenfolge 2 herum ein Reflektorgehäuse 5 vorhanden. Das Reflektorgehäuse 5 ist aus einem diffus reflektierenden Material. Bevorzugt erscheint das Reflektorgehäuse 5 weiß. Beispielsweise ist das Reflektorgehäuse 5 durch eine Silikonmatrix gebildet, in die reflektierende Partikel, etwa aus Titandioxid, eingebettet sind. Eine Strahlungsaustrittsöffnung 50 des Reflektorgehäuses 5 ist kleiner als die Emissionsseite 20.
Optional weist das Halbleiterbauteil 1 eine Anschlussplattform 6 auf. Die Anschlussplattform 6 beinhaltet eine Kontaktschicht 62. Über die Kontaktschicht 62 sind der Spiegel 3 und die Halbleiterschichtenfolge 2 elektrisch und/oder mechanisch befestigbar.
Optional, siehe 2A, kann die Emissionsseite 20 und damit die der Halbleiterschichtenfolge 2 zugewandte Seite des Trägers 4 mit einer Aufrauung zur Verbesserung einer Lichteinkoppeleffizienz von Licht aus der Halbleiterschichtenfolge 2 in dem Träger 4 versehen sein.
Die Emissionsseite 20 sowie die Strahlungsaustrittsöffnung 50 und optional das Reflektorgehäuse 5 insgesamt können in Draufsicht gesehen, siehe 2B, quadratisch geformt sein. Damit ist der Träger 4 insbesondere als Stumpf einer regelmäßigen Vierkantpyramide geformt.
Die optischen Eigenschaften sowie die Geometrie des Reflektorgehäuses 5 sind in Verbindung mit den 2A und 3 näher erläutert. Wie zu den 1 und 2A bereits erläutert, weist im Querschnitt gesehen die Emissionsseite 20 eine Breite B auf, die größer ist als eine Breite W der Strahlungsaustrittsöffnung 50. Damit ist ein Winkel a zwischen Innenseiten 54 des Reflektorgehäuses 5, entsprechend den Seitenflächen 45 des Trägers 4, kleiner als 90°, bezogen auf die Emissionsseite 20. Insbesondere liegt der Winkel a bei ungefähr 60°. Die Breite B liegt zum Beispiel bei ungefähr 0,5 mm. Eine Höhe H des Reflektorgehäuses 5 liegt beispielsweise bei zirka 150 pm.
Für diese Bauform der 2A ist in 3A für verschiedene Breiten W der Strahlungsaustrittsöffnung 50 ein Lichtstrom P in willkürlichen Einheiten gegenüber einem Abstrahlwinkel b relativ zu einem Lot zur Emissionsseite 20 illustriert. Dabei sind drei Ausführungsbeispiele illustriert, für die W < B gilt. Zusätzlich sind mehrere Abwandlungen dargestellt und als Strich-Linie zudem eine Lambert'sche Abstrahlcharakteristik als Vergleich. Bedingt durch den sich in Richtung weg von der Emissionsseite 20 verengenden Träger 4, der direkt an dem Reflektorgehäuse 5 aufliegt, wird eine maximale Abstrahlung in einem Winkelbereich für den Abstrahlwinkel b zwischen ungefähr 30° und 50° erreicht. Somit ist aufgrund des Reflektorgehäuses 5 eine Batwing-artige Abstrahlcharakteristik erzielbar.
In 3B ist der Quotient aus dem Lichtstrom P zur Breite W der Strahlungsaustrittsöffnung illustriert, gegenüber der Breite W. Der Quotient P/W entspricht einer Leuchtdichte und insbesondere einer auf die Strahlungsaustrittsfläche normierten Leistung. Die Kurven entsprechen verschiedenen Werten für die Höhe H des Reflektorgehäuses 5, wie in Verbindung mit 2A illustriert, in Abhängigkeit von der Breite W. Der 3D ist zu entnehmen, dass mit kleiner werdender Breite W die Leuchtdichte zunimmt.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass zusätzlich eine Linse 7 vorhanden ist. Ferner ist es möglich, dass die Seitenflächen 45 nicht als Geradenabschnitte geformt sind, im Querschnitt gesehen, sondern gekrümmt oder auch komplexere Formen aufweisen.
Diese und weitere Aspekte sind in den 4 bis 7 jeweils veranschaulicht. Die betreffenden Aspekte können miteinander kombiniert werden und in den übrigen Ausführungsbeispielen entsprechend herangezogen werden.
Gemäß 4 bedeckt die Linse 7 die Strahlungsaustrittsöffnung 50 vollständig und bedeckt auch teilweise das Reflektorgehäuse 5. Demgegenüber kann, siehe 5, die Linse 7 auf die Strahlungsaustrittsöffnung 50 beschränkt sein. Alternativ, siehe 6, schließt die Linse 7 bündig mit dem Reflektorgehäuse 5 ab.
Gemäß 4 sind die Seitenflächen 45 konkav gekrümmt und optional mit einer Aufrauung versehen. Eine solche Aufrauung der Seitenflächen 45 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Davon abweichend sind gemäß 5 die Seitenflächen 45 konvex geformt. In 6 ist zu sehen, dass die Seitenflächen 45 durch mehrere, insbesondere jeweils durch zwei Geradenabschnitte gebildet sind, die an einem Knick 55 ineinander übergehen. Damit sind die Seitenflächen 45 der 6 näherungsweise konvex geformt, ähnlich zu 5. Genauso können konkav geformte Seitenflächen 45 vorhanden sein, vergleiche 4.
In den Ausführungsbeispielen insbesondere der 1, 4 und 6 schließen der Träger 4 sowie das Reflektorgehäuse 5 bündig miteinander ab. Hiervon abweichend kann das Reflektorgehäuse 5 den Träger 4 auch überragen, siehe 5, oder umgekehrt, vergleiche 7. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann eine der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandte Seite des Trägers 4 mit einer Aufrauung versehen sein, siehe 7. Bevorzugt jedoch ist diese Seite des Trägers 4 glatt, wie etwa in 1 dargestellt.
Bevorzugt schließt der Spiegel 3 in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge 2 bündig mit dem Reflektorgehäuse 5 ab, siehe etwa die 1, 6 oder 7. Alternativ ist es möglich, dass eine dem Träger 4 abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 bündig mit dem Reflektorgehäuse 5 abschließt, siehe 4. Außerdem ist es möglich, dass der Träger 4 an der Emissionsseite 20 bündig mit dem Reflektorgehäuse 5 abschließt, wie in 5 illustriert.
Der Spiegel 3 und/oder die Halbleiterschichtenfolge 2 können sich in Richtung hin zur Strahlungsaustrittsöffnung 50 verjüngen, genauso wie der Träger 4. Im Bereich des Spiegels 3 und/oder der Halbleiterschichtenfolge 2 kann die Breite der Öffnung im Reflektorgehäuse 5 gleich bleiben und somit nicht in Richtung hin zur Strahlungsaustrittsöffnung 50 abnehmen.
Beim Ausführungsbeispiel der 8 überragt die Linse 7 das Reflektorgehäuse 5 seitlich. Dabei kann die Linse 7 bis zur Anschlussplattform 6 reichen.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Halbleiterbauteil
2: Halbleiterschichtenfolge
20: Emissionsseite
23: Rückseite
3: Spiegel
4: Träger
45: Seitenfläche
5: Reflektorgehäuse
50: Strahlungsaustrittsöffnung
54: Innenseite
55: Knick
6: Anschlussplattform
62: Kontaktschicht
7: Linse
a: Winkel Innenseiten - Emissionsseite
b: Emissionswinkel
B: Breite der Emissionsseite
H: Höhe des Reflektorgehäuses
P: Lichtstrom in willkürlichen Einheiten (a.u.)
P*: normierter Lichtstrom bei b = 0°
W: Breite der Strahlungsaustrittsöffnung

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit - einer Halbleiterschichtenfolge (2) zur Erzeugung von Strahlung, die eine Emissionsseite (20) und eine dieser gegenüberliegende Rückseite (23) aufweist, - einem Spiegel (3) für die erzeugte Strahlung an der Rückseite (23), - einem für die erzeugte Strahlung durchlässigen Träger (4) an der Emissionsseite (20), und - einem für die Strahlung undurchlässigen Reflektorgehäuse (5) direkt an Seitenflächen (45) des Trägers (4) zur diffusen Reflexion der erzeugten Strahlung mit einer der Emissionsseite (20) gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsöffnung (50), wobei eine Breite einer Öffnung im Reflektorgehäuse (5) und/oder eine Fläche der Strahlungsaustrittsöffnung (50) in Richtung weg von der Emissionsseite (20) abnimmt, und wobei eine maximale Abstrahlung der erzeugten Strahlung in einem Abstrahlwinkelbereich zwischen einschließlich 30° und 60° erfolgt, bezogen auf ein Lot zur Emissionsseite (20).
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Seitenflächen (45) des Trägers (4) vollständig von dem Reflektorgehäuse (5) bedeckt sind, wobei der Träger (4) im Querschnitt gesehen als symmetrisches Trapez geformt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (4) ein Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge (2) ist, wobei in Richtung weg von der Emissionsseite (20) der Träger (4) bündig mit dem Reflektorgehäuse (5) abschließt, und wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) mittels des Spiegels (3) elektrisch kontaktiert ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Querschnitt gesehen ein Quotient aus einer Breite (W) der Strahlungsaustrittsöffnung (50) und einer Breite (B) der Emissionsseite (20) zwischen einschließlich 0,5 und 0,7 liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Quotient aus einer Höhe (H) des Reflektorgehäuses (5) und der Breite (B) der Emissionsseite (20) zwischen einschließlich 0,2 und 0,8 liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein mittlerer Winkel (a) von Innenseiten (54) des Reflektorgehäuses (5) zur Emissionsseite (20) zwischen einschließlich 60° und 75° liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die maximale Abstrahlung der erzeugten Strahlung in dem Abstrahlwinkelbereich zwischen einschließlich 40° und 55° erfolgt, bezogen auf das Lot zur Emissionsseite (20).
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine für die erzeugte Strahlung undurchlässige Anschlussplattform (6) mit elektrischen Leitungen zur Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge (2), wobei der Spiegel (3), die Halbleiterschichtenfolge (2), der Träger (4) und das Reflektorgehäuse (5) auf der Anschlussplattform (6) angebracht sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reflektorgehäuse (5) ringsum die Halbleiterschichtenfolge (2) und den Spiegel (3) umgibt und an der Rückseite (23) bündig mit dem Spiegel (3) abschließt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reflektorgehäuse (5) im Querschnitt gesehen eine rechteckige äußere Umrisslinie aufweist, wobei das Reflektorgehäuse (5) aus einem Silikon ist, das mit lichtstreuenden Titandioxidpartikeln versehen ist, sodass das Reflektorgehäuse (5) weiß ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Emissionsseite (20) und die Strahlungsaustrittsöffnung (50) in Draufsicht gesehen quadratisch geformt sind und der Träger (4) die Form eines Quadratpyramidenstumpfes hat.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der Emissionsseite (20) zugewandte Lichteintrittsseite des Trägers (4) mit einer Strukturierung zur Verbesserung einer Einkopplung der erzeugten Strahlung in den Träger (4) versehen ist, wobei der Träger (4) an einer der Emissionsseite (20) abgewandten Seite glatt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Linse (7), die direkt auf der Strahlungsaustrittsöffnung (50) angebracht ist, wobei die Linse (7) in Draufsicht gesehen ringsum über die Strahlungsaustrittsöffnung (50) übersteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Linse (7) das Reflektorgehäuse (5) seitlich überragt.