用于制造覆盖元件和光电子组件的方法、覆盖元件和光电子组件

摘要

本发明涉及用于制造用于光电子组件（100、200）的覆盖元件（10、20）的方法，包括下列步骤：制造具有多个开口（310）的框（300），将转换器材料（400）引入到多个开口（310）中，以及分割所述框（300）。

说明书

技术领域

本发明涉及如在专利权利要求1中所述的用于制造覆盖元件的方法，涉及如在专利权利要求16中所述的用于制造光电子组件的方法，涉及如在专利权利要求18中所述的用于光电子组件的覆盖元件，以及涉及如在专利权利要求19中所述的光电子组件。

背景技术

本专利申请要求德国专利申请102013214877.1的优先权，所述德国专利申请的公开内容在此通过引用被合并。

从现有技术中已知用于白光或其它颜色的光的发射的光电子组件、例如发光二极管组件。已知给这样的光电子组件配备光电子半导体芯片、例如发光二极管芯片，所述光电子半导体芯片被用于具有第一波长的电磁辐射的发射，例如被用于具有在蓝色光谱范围中的波长的电磁辐射的发射。附加地，这样的光电子组件具有转换器元件，所述转换器元件是用来转换由光电子半导体芯片发射的电磁辐射的一部分的波长。为了这个目的，转换器元件具有波长转换粒子，所述波长转换粒子被配置以便吸收具有第一波长的电磁辐射以及随后发射具有典型地更长的第二波长的电磁辐射。波长转换粒子一般被嵌入到转换器元件的基质材料中，例如被嵌入到硅树脂或者陶瓷中。

已知在这样的光电子组件中把光电子半导体芯片和被布置在光电子半导体芯片的辐射发射表面上的转换器元件嵌入到光学反射封装材料中，所述封装材料覆盖光电子半导体芯片的侧表面以及转换器元件的侧表面。封装材料例如可以包括具有所嵌入的散射粒子的硅树脂。为了阻止以封装材料对转换器元件的被用作光出射表面的上侧的污染，有必要给转换器元件配置基本上垂直的侧表面以及锐利的外边缘。这些要求在具有基于硅树脂的基质材料的转换器元件的情况下是难以满足的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于制造用于光电子组件的覆盖元件的方法。该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。本发明的另一个目的是提供一种用于制造光电子组件的方法。该目的通过具有权利要求16的特征的方法实现。本发明的另一个目的是提供一种用于光电子组件的覆盖元件。该目的通过具有权利要求18的特征的覆盖元件实现。本发明的另一个目的是提供一种光电子组件。该目的通过具有权利要求19的特征的光电子组件实现。各种改进方案在从属权利要求中详细说明。

用于制造用于光电子组件的覆盖元件的方法包括以下步骤：制造具有多个开口的框，将材料引入到多个开口中，以及分割所述框。有利地，通过该方法可以在共同的工作步骤中同时制造多个覆盖元件。该方法因此允许覆盖元件的经济的大量制造。在该情况下，各个覆盖元件通过框的分割来个体化。由于框的分割允许基本上垂直的切割表面和锐利的边缘的生成，通过所述方法获得的覆盖元件可以有利地具有基本上垂直的侧表面以及锐利的外边缘。

在所述方法的一个实施例中，通过注射模制或传递模制来制造框。作为替代，框也可以通过另外的模制过程来制造。有利地，所述方法因此允许经济地以及高度可复制地制造框。

在所述方法的一个实施例中，框由包括硅树脂或者环氧树脂的基质材料制成。有利地，这些材料是经济上可用的并且具有合适的材料特性。

在所述方法的一个实施例中，框由具有嵌入的TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃-、AlN、SiO₂的粒子、或者另外的光学反射材料、嵌入的波长转换粒子和/或嵌入的有色的颜料的材料制成。有利地，因此可以将白色以及光学反射外观或者有色外观给予框。作为替代或者附加地，框也可以具有波长转换特性或者具有与被引入到框的开口中的材料类似的外观。

在所述方法的一个实施例中，材料通过平刮（blading）、喷射或配发被引入到开口中。有利地，这允许所述方法以经济以及可复制的方式被执行。

在所述方法的一个实施例中，所述材料具有嵌入的波长转换粒子。波长转换粒子例如可以以有机或者无机发光材料的形式或者以量子点的形式存在。可以通过所述方法获得的覆盖元件于是可以被用作由覆盖元件产生的电磁辐射的波长转换的转换器元件。

在所述方法的一个实施例中，材料作为软膏被引入到开口中。以这种方式，所述材料有利地可以被直接处理。此外，使得能够以经济的方式执行所述方法。

在所述方法的一个实施例中，分别形成具有基本上矩形的横断面的开口。有利地，具有基本上矩形的形状的覆盖元件因此可以通过所述方法获得。这使得能够与具有基本上矩形的辐射发射表面的光电子半导体芯片相组合地使用覆盖元件。在这种情况下，辐射发射表面有利地基本上完全被可以通过所述方法获得的覆盖元件覆盖。

在所述方法的一个实施例中，框的分割通过锯切、激光分离、切割或者冲压来执行。有利地，分割框的这些方法使得能够制造具有锐利的边缘的基本上垂直的分割表面。以这种方式，可以通过所述方法获得的覆盖元件也具有基本上垂直的侧表面以及锐利的边缘。

在所述方法的一个实施例中，制造框，使得开口被规则地布置。有利地，这允许可以通过所述方法获得的覆盖元件的特别直接的个体化。

在所述方法的一个实施例中，框被分割，使得分别具有一个开口的部分被形成。有利地，部分中的每个于是形成覆盖元件，所述覆盖元件适于与光电子半导体芯片组合地使用。

在所述方法的一个实施例中，框被分割，使得形成具有由框的区段环形地形成边界的开口的至少一个部分。有利地，环形地形成开口的边界的框区段可以具有基本上垂直的侧表面以及锐利的边缘。此外，形成覆盖元件的部分的环形地形成开口的边界的区段可以形成反射器的一部分、光电子组件的发光表面的横向边界的一部分（遮板）或者覆盖元件的波长转换部分。

在所述方法的一个实施例中，在框的分割之前，针对多个开口分割被引入到开口中的材料。在这种情况下，例如，材料的拐角区域可以与开口的材料的其它部分分离。可以通过所述方法获得的覆盖元件于是在它们的拐角区域中具有凹部，所述凹部例如可以是用来将光电子半导体芯片的接合表面保持为空闲的。

在所述方法的一个实施例中，通过钻孔、冲压、锯切、切割、水注切割或者激光过程来执行材料的分割。有利地，可以精确地、经济地以及快速地执行这些方法步骤。

在所述方法的一个实施例中，在材料被引入之前利用等离子体处理框。有利地，这可以改善被引入到框的开口中的材料和框的材料之间的粘附。

在所述方法的一个实施例中，在框被完全硬化之前执行材料的引入。有利地，这也可以改善框的材料和被引入到框的开口中的材料之间的粘附。

用于制造光电子组件的方法包括以下步骤：通过前面提到的类型的方法来制造覆盖元件，提供光电子半导体芯片以及将覆盖元件布置在光电子半导体芯片的辐射发射表面上。有利地，可以通过该方法获得的光电子组件的覆盖元件可以具有基本上垂直的侧表面以及锐利的边缘。

在所述方法的一个实施例中，所述方法包括另外的步骤：将光电子半导体芯片布置在载体的表面上，以及将封装材料布置在载体的表面上，使得光电子半导体芯片的侧表面以及覆盖元件的侧表面至少部分地被封装材料覆盖。由于可以通过该方法所获得的光电子组件的覆盖元件可以具有基本上垂直的侧表面以及锐利的边缘，所以在封装材料的布置期间有利地仅存在封装材料将到达覆盖元件的被用于电磁辐射的出射的上侧的低风险。所述方法因此允许光电子组件的制造中的高的产量。

用于光电子组件的覆盖元件包括具有第一材料的第一区段，以及包括具有不同于第一材料的第二材料的第二区段。有利地，覆盖元件的第一区段的第一材料以及第二区段的第二材料可以具有不同的机械特性并且满足对覆盖元件提出的不同要求。第二材料尤其可以形成覆盖元件的基本上垂直的外表面以及锐利的边缘。

在所述覆盖元件的一个实施例中，至少第一材料具有嵌入的波长转换粒子。具有嵌入的波长转换粒子的第一材料因此可以被用于由覆盖元件产生的电磁辐射的波长转换。

光电子组件包括光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片具有辐射发射表面。光电子组件此外包括前面提到的类型的覆盖元件，所述覆盖元件被布置在所述辐射发射表面上。有利地，该光电子组件的覆盖元件可以具有基本上垂直的侧表面以及锐利的边缘。

附图说明

本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及实现它们的方式结合对示范性的实施例的下列描述将变得能够更清楚以及更全面地理解，所述实施例将结合附图更详细地来解释，在所述附图中在所有情况下以示意图：

图1示出框的俯视图；

图2示出框的剖面侧视图；

图3示出具有被引入到框中的开口中的转换器材料的框的俯视图；

图4示出具有被引入到开口中的转换器材料的框的剖面侧视图；

图5示出框的形成第一覆盖元件的部分的俯视图；

图6示出第一光电子组件的剖面侧视图；

图7示出具有被引入的分离槽的框的俯视图；

图8示出框的形成第二覆盖元件的具有凹部的部分的俯视图；以及

图9示出第二光电子组件的俯视图。

具体实施方式

图1示出框300的示意性俯视图。图2示出框300的示意性剖面侧视图。框300形成在用于光电子组件的覆盖元件的制造期间的中间产品。

框300被配置为基本上平坦的小板，并且具有上侧301和位于上侧301对面的下侧302。框300此外具有多个开口310，所述开口分别从上侧301通过框300延伸到下侧302。在所表示出的示例中，开口310被布置在具有行和列的规则的网格中，尽管这不是绝对必要的。每个开口310具有基本上圆柱形的形状。在所表示出的示例中，开口310具有近似正方形的横断面。框300的上侧301和下侧302处的开口的开口面因此也在所有情况下近似正方形地被配置。然而，配置仅具有矩形的横断面或者具有不同地成形的横断面的开口310也将是可能的。

框300例如可以通过模制过程、优选地尤其通过注射模制或传递模制来制造。

框300具有基质材料。基质材料优选地包括硅树脂，尽管所述基质材料也可以包括环氧树脂或其它材料。框300的基质材料利用填充材料来填充。填充材料优选地以粒子的形式被嵌入到框300的基质材料中。

填充材料例如可以是高度光学反射材料，例如TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、AlN、SiO₂。在该情况下，框300具有白色外观以及良好的光学反射特性。

作为替代或者附加地，然而，填充材料也可以包括一种或多种有色颜料。例如，填充材料可以包括无机颜料。在这种情况下，框300可以具有不同于白色的颜色。

被配置以便转换电磁辐射的波长的波长转换粒子也可以被嵌入在框300的基质材料中。波长转换粒子可以例如通过有机或者无机发光材料来形成，并且也可以包括量子点。在这种情况下，框300具有波长转换特性。具有第一波长的撞击框300的电磁辐射至少部分地被波长转换粒子吸收。被嵌入在框300的基质材料中的波长转换粒子随后发射不同的、典型地更长的波长的电磁辐射。

图3示出在按时间顺序跟随图1的表示的处理状态中的框300的俯视图。图4示出在图3中所示出的处理状态中的框300的示意性剖面侧视图。

转换器材料400已被引入到框300的开口310中。转换器材料400基本上完全填充框300的开口310。在框300的上侧301处和在框300的下侧302处，被布置在开口310中的转换器材料400基本上与框300的上侧301和下侧302齐平。

转换器材料400例如可以通过平刮、通过喷射或者通过计量技术（配发）已被引入到框300的开口310中。平刮方法可以被特别直接地执行并且花费很少时间，在所述平刮方法中转换器材料400借助于刮刀以与在丝网印刷方法中相似的方式被扩散到框300的开口310中。

转换器材料400优选地以具有嵌入的波长转换粒子的软膏的形式被引入到框300的开口310中。形成转换器材料400的软膏例如可以是硅树脂软膏。波长转换粒子例如可以作为有机的或者无机的发光材料或者以量子点的形式存在。波长转换粒子被配置以便吸收具有第一波长的电磁辐射以及反过来发射具有不同的、典型地更长的波长的电磁辐射。

在转换器材料400已被引入到框300的开口310中之后，被布置在开口310中的转换器材料400可以被硬化。转换器材料400的硬化例如可以通过热和/或化学处理来执行。优选地，布置在开口310中的转换器材料400和框300的材料之间的机械上稳定的连接在转换器材料400的硬化期间被形成。

在框300的基质材料的晶格结构在框300的制造之后被完全硬化之前可以已经执行将转换器材料400引入到框300的开口310中。这可以改善被引入到框300的开口310中的转换器材料400和框300的材料之间的接合。作为替代或者附加地，利用等离子体来处理框300可以在框300的制造以及将转换器材料400引入到框300的开口310之间被执行。以这种方式，框300的表面、尤其在开口310的区域中可以被改性，使得在被引入到框300的开口310中的转换器材料400和框300之间形成特别稳定的连接。

在被引入到框300的开口310中的转换器材料400的硬化之后，框300可以被分割以便获得多个部分500。框300的分割例如可以通过锯切、激光分离、切割、水注切割或者冲压来执行。框300在这种情况下沿着在图3和4中被示意性地指示的分离平面320被分割。在所表示出的示例中，分离平面320在框300的开口310的规则布置的行和列之间延伸，使得每个所得到的部分500包括框300的一个开口310。

图5示出部分500的示意性俯视图，所述部分可以通过框300的分割被获得。部分500形成第一覆盖元件10。

由部分500形成的第一覆盖元件10具有上侧501以及位于上侧501对面的下侧502。部分500的上侧501由框300的上侧301的一部分形成。部分500的下侧502由框300的下侧302的一部分形成。

此外，由部分500形成的第一覆盖元件10具有侧表面503，所述侧表面已通过框300沿着分离平面320的分割被形成。部分500的通过框300的分割所形成的侧表面503基本上被平直地配置并且垂直于部分500的上侧501和下侧502被定向。部分500的在侧表面503和上侧501之间的边界处以及在部分500的侧表面503和下侧502之间的边界处所形成的边缘被锐利地配置并且仅在很小程度上被倒圆。

由框300的部分500所形成的第一覆盖元件10包括框300的利用转换器材料400来填充的开口310之一。利用转换器材料400所形成的该开口310形成由部分500所形成的第一覆盖元件10的第一区段500。部分500的由利用转换器材料400所填充的开口所形成的第一区段510由部分500的第二区段520环状地形成边界，所述第二区段由框300的一部分形成。由部分500所形成的第一覆盖元件10因此具有第一区段510中的转换器材料400。在第二区段520中，由部分500所形成的第一覆盖元件10具有框300的材料。

图6示出第一光电子组件100的示意性剖面侧视图。第一光电子组件10例如可以是发光二极管组件。

第一光电子组件100包括具有表面701的载体700。载体700也可以被称为衬底。

光电子半导体芯片600被布置在载体700的表面701上。光电子半导体芯片600例如可以是发光二极管芯片（LED芯片）。光电子半导体芯片600具有辐射发射表面601以及位于辐射发射表面601对面的下侧602。光电子半导体芯片600此外具有侧表面603，所述侧表面在光电子半导体芯片600的下侧602和辐射发射表面601之间延伸。

光电子半导体芯片600被配置以便在它的辐射发射表面601处发射电磁辐射。例如，光电子半导体芯片600可以被配置以便在它的辐射发射表面601处发射具有来自蓝色光谱范围的波长的电磁辐射。

在它的下侧602上，光电子半导体芯片600具有电接触部，所述电接触部被使用以便在光电子半导体芯片600的运行期间穿过光电子半导体芯片600传导电流。光电子半导体芯片600例如可以被配置为倒装芯片。

光电子半导体芯片600被布置在载体700的表面701上，使得光电子半导体芯片600的下侧602面向载体700的表面701。布置在光电子半导体芯片600的下侧602上的电接触部与布置在载体700的表面701上的配对接触部导电连接。

由部分500所形成的第一覆盖元件10被布置在光电子半导体芯片600的辐射发射表面601上。在这种情况下，第一覆盖元件10的下侧502面向光电子半导体芯片600的辐射发射表面601。

第一覆盖元件10的下侧502基本上大小与光电子半导体芯片600的辐射发射表面601相同。光电子半导体芯片600的辐射发射表面601因此基本上完全被第一覆盖元件10覆盖，而第一覆盖元件10不延伸超出光电子半导体芯片600的侧表面603。由部分500所形成的第一覆盖元件10的侧表面503基本上与光电子半导体芯片600的侧表面603齐平。

也可以配置第一覆盖元件10，使得第一覆盖元件10的第一区段510基本上大小与光电子半导体芯片600的辐射发射表面601相同。在这种情况下，光电子半导体芯片600的辐射发射表面601基本上完全被第一覆盖元件10的第一区段510覆盖。第一覆盖元件10于是延伸超出光电子半导体芯片600的侧表面603。

第一覆盖元件10例如可以借助于光学透明的粘合剂被固定在光电子半导体芯片600的辐射发射表面601上。在光电子半导体芯片600被布置在载体700的表面701上之前可以已经执行将第一覆盖元件10布置在光电子半导体芯片600的辐射发射表面601上。然而，作为替代，第一覆盖元件10也可以没有已被布置在光电子半导体芯片600的辐射发射表面601上直到光电子半导体芯片600被布置在载体700的表面701上之后。

光电子半导体芯片600和第一覆盖元件10被嵌入在封装材料800中，所述封装材料被布置在第一光电子组件100的载体700的表面701上。封装材料800基本上完全覆盖光电子半导体芯片600的侧表面603以及第一覆盖元件10的侧表面503。

然而，第一覆盖元件10的上侧501不被封装材料800覆盖。封装材料800的背离载体700的表面701的上侧801基本上与第一覆盖元件10的上侧501齐平。在利用封装材料800对光电子半导体芯片600和第一覆盖元件10封装期间，通过第一覆盖元件10的基本上平直的以及垂直的侧表面503以及第一覆盖元件10的上侧501和下侧503之间的锐利的边缘阻止了对第一覆盖元件10的上侧501的污染。

封装材料800例如可以包括硅树脂，所述硅树脂利用光学反射填充剂、例如利用包括TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃-、AlN或SiO₂的填充剂粒子来填充。

图7示出在已执行可选的附加的处理步骤之后在按时间顺序跟随图3的表示的处理状态中的具有利用转换器材料400所填充的开口310的框300的示意性俯视图。在该处理步骤中，分离槽530被施加在框300的尚未分割的部分500中的每个中。每个分离槽530在框300的上侧301和框300的下侧302之间在竖直方向上完全延伸穿过框300。每个分离槽530延伸穿过被布置在相应部分500的开口310中的转换器材料400并且将在开口310的拐角区域中的转换器材料400的一部分与相应部分500的开口310中的转换器材料400的剩余部分分离。每个分离槽530在这种情况下以圆弧的形状在框300的两个相互垂直的分离平面320之间延伸。分离槽530例如可以已通过冲压或者通过激光过程被施加。

图8示出在沿着分离平面320对框300的分割之后在图7中所示出的框300的部分500的示意性俯视图。部分500形成第二覆盖元件20。部分500的开口310中的转换器材料400的借助于分离槽530所分离的区域在沿着分离平面320对框300的分割之后已完全从部分500的剩余部分被分开以及移除。部分500因此在拐角区域中具有凹部540。该凹部540在部分500的在其下侧502和其上侧501之间的整个高度上延伸。凹部540包括由部分500所形成的第二覆盖元件20的第一区段510的一部分以及第二区段520的一部分。在其它方面，第二覆盖元件20像图5的第一覆盖元件10一样被配置。

在所描述的方法中，通过沿着分离平面320分割框300来施加分离槽530以及个体化部分500在两个分离的工作步骤中来执行。然而，例如通过用于部分500的自由形式个体化的方法，也可以与沿着分离平面320分割框300同时地施加分离槽530。另一可能性是在框300的分割之前例如通过钻孔施加凹部540。在这种情况下可以省略分离槽530的施加。

图9示出第二光电子组件200的示意性俯视图。第二光电子组件200例如可以是发光二极管组件。第二光电子组件200具有与图6的第一光电子组件100的对应关系。对应的部分在图6和9中配备有相同的附图标记并且下面将不再详细描述。在下文中，将仅仅解释第二光电子组件200和第一光电子组件100之间的不同。

代替第一覆盖元件10，第二光电子组件200具有第二覆盖元件20。第二覆盖元件20被布置在第二光电子组件200的光电子半导体芯片600的辐射发射表面601上并且大体上完全覆盖该辐射发射表面。仅在第二覆盖元件20的凹部540的区域中第二覆盖元件20不覆盖第二光电子组件200的光电子半导体芯片600的辐射发射表面601。

光电子半导体芯片600的电接触垫可以被布置在第二光电子组件200的光电子半导体芯片600的辐射发射表面601的部分中，该部分在第二覆盖元件20的凹部540的区域中不被第二覆盖元件20覆盖。在这种情况下，例如，光电子半导体芯片600可以被配置为顶部发射器。接合线于是例如可以被布置在因为第二覆盖元件20的凹部而保持空闲的区域中。

第二覆盖元件20的凹部540也可以被布置在不同于拐角区域的位置处。也可以提供多于一个凹部。

代替转换器材料400，不具有嵌入的波长转换粒子的不同材料也可以被引入到框300的开口310中。被引入到框300的开口310中的材料也可以具有不同的填充剂、例如TiO₂或者SiO₂。覆盖元件10、20于是不被用于波长转换但是仅被用于覆盖。

已借助于优选的示范性实施例详细图解以及描述了本发明。然而，本发明不限于所公开的示例。更确切地说，其它变型方案可以由本领域技术人员从中导出，而不偏离本发明的保护范围。

附图标记列表

10第一覆盖元件

20第二覆盖元件

100第一光电子组件

200第二光电子组件

300框

301上侧

302下侧

310开口

320分离平面

400转换器材料

500部分

501上侧

502下侧

503侧表面

510第一区段

520第二区段

530分离槽

540凹部

600光电子半导体芯片

601辐射发射表面

602下侧

603侧表面

700载体

701表面

800封装材料

801上侧