光電子半導體器件、用於製造光電子半導體器件的方法以及具有光電子半導體器件的光源與流程

2023-11-10 13:42:46

出版物DE 10 2012 110 668描述一種光電子半導體器件和一種用於製造這種光電子半導體器件的方法。

技術實現要素：

要實現的目的在於：提出一種具有靈敏的轉換材料的光電子半導體器件以及一種具有這種光電子半導體器件的光源，所述光源和光電子半導體器件分別具有提高的使用壽命。另一要實現的目的在於：提出一種用於製造具有靈敏的轉換材料的光電子半導體器件的方法。

提出一種光電子半導體器件。光電子半導體器件例如為發射光的半導體二極體，所述半導體二極體設為用於發射電磁輻射。替選地，光電子半導體器件也能夠為檢測光的半導體二極體，所述半導體二極體設為用於檢測電磁輻射。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件包括發光二極體構件。發光二極體構件例如能夠為無機發光二極體構件。發光二極體構件包括至少一個發光二極體晶片和覆蓋面，所述覆蓋面在放射方向上設置在發光二極體晶片的下遊。特別地，發光二極體晶片能夠是無機發光二極體晶片。換言之，發光二極體晶片的半導體本體能夠藉助無機化合物形成或者在製造公差的範圍內由無機化合物構成。

發光二極體構件具有主延伸平面，在所述主延伸平面中，所述發光二極體構件沿橫向方向延伸。發光二極體構件垂直於主延伸平面、平行於放射方向具有一定厚度。發光二極體構件的厚度相對於發光二極體構件在橫向方向上的最大延伸是小的。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件包括轉換元件，所述轉換元件在放射方向上設置在發光二極體構件的下遊。轉換元件尤其包括靈敏的轉換波長的轉換材料。靈敏的轉換材料的特徵例如在於：轉換材料在例如與氧和/或水接觸時例如通過氧化破壞和/或損壞。此外，靈敏的轉換材料能夠靈敏地對溫度波動做出反應並且通過這種溫度波動例如損害其功能。靈敏的轉換材料當前能夠為轉換波長的量子點和/或有機的轉換材料。

此外，轉換波長的轉換材料的特徵在於：由發光二極體構件或由發光二極體晶片發射的電磁輻射的波長在轉換材料處轉換。優選地，波長在此增大。例如，通過轉換元件將藍色的電磁輻射至少部分地或完全地轉換成紅色的和/或綠色的輻射。

尤其可行的是：轉換元件不具有用於通過將電能轉換成光子來產生輻射的有源區。換言之，可行的是：轉換元件是無源元件，所述無源元件僅轉換由發光二極體晶片發射的電磁輻射。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件包括覆蓋體，所述覆蓋體由透射輻射的材料形成。在此和在下文中，「透射輻射的」能夠表示：將由發光二極體構件發射的和/或檢測的和/或由轉換材料轉換的電磁輻射的至少90％、尤其90％、優選至少95％穿過覆蓋體的材料透射。特別地，「透射輻射的」能夠表示：覆蓋體的材料對於由發光二極體構件發射的和/或檢測的和/或由轉換材料轉換的電磁輻射具有至少90％的、優選至少95％的透射係數。

覆蓋體例如能夠藉助玻璃形成。有時，覆蓋體能夠為玻璃板。玻璃板當前為一件式構成的體部，所述體部由玻璃形成。玻璃板具有主延伸平面和相對於該主延伸平面豎直伸展的厚度，所述厚度與玻璃板在主延伸平面中的擴展相比是小的。覆蓋體在放射方向上設置在轉換元件的下遊。由轉換元件轉換的且之前由發光二極體構件發射的電磁輻射因此能夠穿過覆蓋體射出，並且耦合輸出到包圍半導體器件的材料、例如周圍的空氣中。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件包括框架體。框架體例如包括金屬材料。框架體尤其能夠構成為是反射性的。在此和在下文中，「反射性的」能夠表示：由發光二極體構件發射的和/或檢測的和/或由轉換材料轉換的電磁輻射的至少90％、優選至少95％通過框架體的材料反射。特別地，在此和在下文中，「反射性的」和/或「反射輻射的」能夠表示：框架體對於由發光二極體構件發射的和/或檢測的和/或由轉換材料轉換的電磁輻射具有至少90％、優選至少95％的反射係數。有利地，框架體具有高的熱傳導能力。因此，例如能夠經由框架體導出發光二極體構件的、尤其轉換材料的升高的溫度，由此，轉換元件能夠被保護防止加熱。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，框架體框架狀地包圍轉換元件的全部側面。在出自放射方向的俯視圖中，即在從上方的俯視圖中，框架體因此對轉換元件橫向地在其側面處限界。然而，「框架狀」不表示：在俯視圖中，框架體的朝向轉換元件的外面和/或朝向轉換元件的內面和/或轉換元件必須具有矩形形狀。更確切地說，框架體的外面和/或內面和/或轉換元件在俯視圖中具有多邊形的、三角形的、卵形的或圓形的形狀。優選地，框架體完全地包圍轉換元件的全部側面。在此，框架體能夠直接鄰接於轉換元件。替選地，可行的是：在框架體和轉換元件之間存在空腔、例如間隙，所述空腔能夠由氣體填充。框架體的至少一個覆蓋面在從上方的俯視圖中連續地構成。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，覆蓋體在轉換元件的背離發光二極體構件的覆蓋面上遮蓋轉換元件。此外，覆蓋體能夠至少部分地在框架體的背離發光二極體構件的覆蓋面上覆蓋框架體。優選地，覆蓋體完全地遮蓋轉換元件和框架體。在從放射方向到光電子半導體器件的俯視圖中，因此不可見轉換元件的和/或框架體的露出的面。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件包括：具有至少一個發光二極體晶片和覆蓋面的發光二極體構件，所述覆蓋面在放射方向上設置在發光二極體晶片的下遊；轉換元件，所述轉換元件在放射方向上設置在發光二極體構件的下遊；框架體和覆蓋體，所述覆蓋體由透射輻射的材料形成。框架體框架狀地包圍轉換元件的全部側面。覆蓋體在放射方向上設置在轉換元件的下遊並且在轉換元件的背離發光二極體構件的覆蓋面上遮蓋轉換元件。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，所述光電子半導體器件還包括阻擋層。阻擋層設置在發光二極體構件和轉換元件之間。阻擋層尤其能夠與發光二極體構件和/或轉換元件直接接觸。特別地，阻擋層能夠直接鄰接於轉換元件的底面。此外可行的是：阻擋層直接鄰接於轉換元件的側面。阻擋層完全地覆蓋發光二極體構件的全部朝向轉換元件的外面。在此，發光二極體構件的朝向轉換元件的外面是如下外面：在轉換元件和發光二極體構件之間未設置有層的情況下，即在轉換元件與發光二極體構件直接接觸的情況下，所述外面與轉換元件直接接觸。例如，附加可行的是：由阻擋層完全地覆蓋轉換元件的朝向發光二極體構件的外面。此外，阻擋層能夠至少部分地覆蓋轉換元件的橫向的側面。轉換元件僅在其背離發光二極體構件的外面上沒有阻擋層。阻擋層在轉換元件的朝向發光二極體構件的外面上密封轉換元件。

特別地，阻擋層能夠至少部分地覆蓋光電子半導體器件的全部內面。例如，阻擋層覆蓋光電子半導體器件的內面的90％、優選95％。在此，光電子半導體器件的內面通過發光二極體構件的朝向轉換元件的外面和框架體的全部朝向轉換元件的側面給出。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，轉換元件包括轉換波長的量子點作為靈敏的轉換波長的轉換材料。例如，轉換材料由基體材料形成，其中轉換波長的量子點引入到基體材料中。轉換元件因此能夠為澆注體，所述澆注體包含量子點。澆注體優選由如下材料形成，所述材料例如藉助於模塑液態地加工成最終產品，並且作為該最終產品固化。藉助於澆注的製造有時能夠引起良好的填充和/或密封可能存在的空腔和/或引起澆注的材料的形狀配合的包覆。例如，基體材料能夠藉助矽酮、丙烯酸酯、環氧樹脂、聚碳酸酯或凝膠溶膠材料形成。

通過將量子點用作為轉換材料，有時實現良好的顯色性，因為轉換的電磁輻射是相對窄帶的進而不產生不同的光譜顏色的混合。例如，轉換的輻射的光譜具有至少20nm至最高35nm的波長寬度。這能夠實現產生光，所述光的顏色能夠極其精確地與一定波長範圍關聯。由此，在將光電子半導體器件使用在顯示器中時，能夠實現大的色域，因為例如能夠使用窄帶的綠色轉換的和窄帶的紅色轉換的轉換器代替寬帶的黃色轉換的轉換器，進而能夠實現更大的色彩覆蓋度。

量子點優選為納米顆粒，即具有納米範圍的大小的微粒。量子點包括半導體核，所述半導體核具有轉換波長的特性。半導體核例如能夠藉助CdSe、CdS、InAs和/或InP形成。半導體核能夠由多個層包覆。換言之，半導體核能夠在其外面上完全地或幾乎完全地由其他的層覆蓋。

量子點的第一包覆層例如藉助無機材料、例如ZnS、CdS和/或CdSe形成並且用於產生量子點電勢。第一包覆層和半導體核由至少一個第二包覆層在露出的外面處幾乎完全地包圍。第二層例如能夠藉助有機材料、例如胱胺或半胱氨酸形成，並且有時用於改進量子點在例如基體材料和/或溶劑中的可溶性。在此可行的是：由於第二包覆層改進量子點在基體材料中的空間均勻的分布。

在此得到如下問題：量子點的第二包覆層在與空氣接觸時會氧化進而被破壞，由此降低量子點的可溶性。於是，這例如在基體材料中引起量子點的堆積、即引起結塊。在結塊的情況下，量子點在基體材料中過於接近並且激發能量能夠無輻射地在量子點之間進行交換。這在波長轉換時引起效率損失。

第二包覆層的破壞能夠通過將量子點相對於半導體器件周圍的空氣氣密地密封來防止。當前經由藉助於框架體、覆蓋體和/或阻擋層的密封進行所述氣密的密封。這能夠實現將具有靈敏的轉換材料的轉換元件用於光電子半導體器件。

對量子點作為轉換材料替選地或附加地，波長轉換元件能夠包含有機轉換材料。例如，有機轉換材料為有機染料。例如如下染料適合作為有機染料，所述染料基於或者包含或者由下述物質中的一種或多種構成：吖啶染料、吖啶酮染料、蒽醌染料，蒽染料，花青染料，丹醯，方酸染料，螺吡喃，氟硼二吡咯(BODIPY)，苝，芘，萘，黃素，吡咯，卟啉和它們的金屬絡合物，二芳基甲烷染料，三芳基甲烷染料，硝基染料，亞硝基染料，酞菁染料，酞菁的金屬絡合物，醌，偶氮染料，靛酚染料，惡嗪，尼羅紅，噻嗪，噻唑，芴，螢光酮，焦寧，若丹明，香豆素。這種無機染料例如也從德國公開文獻DE 10 2007 049 005 A1中已知，其公開內容通過參考併入本文。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，覆蓋體和框架體機械地彼此連接。特別地，覆蓋體和框架體完全地遮蓋全部背離發光二極體構件的外面，包括轉換元件的橫向的側面。換言之，在背離發光二極體構件的外面上，通過覆蓋體和框架體完全地包圍轉換元件。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，發光二極體構件包括成形體。成形體能夠與發光二極體構件直接接觸。成形體例如能夠藉助矽酮和/或環氧樹脂形成。

特別地，成形體能夠機械穩定地構成。換言之，發光二極體構件的機械操作通過成形體改進，由此例如提高的外部力能夠作用於光電子半導體器件，而沒有破壞該光電子半導體器件。特別地，發光二極體構件能夠通過成形體變得是機械自承的，這就是說，發光二極體構件例如在生產方法的範圍內藉助例如鑷子的工具來操作，而不必存在其他支持元件。因此，應用成形體能夠實現棄用其他進行機械穩定的載體或其他殼體。由此，發光二極體構件能夠尤其緊湊地和/或平坦地構成。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，發光二極體構件還包括連接部位。連接部位尤其能夠構成為是導電的並且至少局部地穿過成形體。特別地，連接部位能夠與發光二極體晶片導電連接。連接部位至少在發光二極體構件的外面上不可從外部觸及。

例如，成形體覆蓋發光二極體構件的全部橫向側面，並且連接部位在發光二極體構件的背離轉換元件的底面上可自由觸及並且能夠在那裡直接接觸。發光二極體構件於是為所謂的Top-Looker。替選地，可行的是：成形體僅局部地覆蓋發光二極體構件的側面，並且附加地至少局部地覆蓋連接部位的和發光二極體晶片的背離發光二極體構件的覆蓋面的底面。於是，藉助於連接部位的接觸在發光二極體構件的側面中的一個側面上進行。發光二極體構件於是為所謂的Side-Looker。

還可行的是：至少一個另外的電子部件、例如電子傳感器、驅動器或通常另一電子(半導體)構件引入成形體中。另外的電子部件與發光二極體構件的其餘部件、即至少一個發光二極體晶片和連接部位的機械連接於是經由成形體建立。此外，發光二極體構件能夠包括至少一個第二發光二極體晶片。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，轉換元件在製造公差的範圍內通過阻擋層和/或連接部位、框架體和覆蓋體氣密地密封。將轉換材料設置在阻擋層和/或連接部位和通過結合框架體而氣密地密封的覆蓋體之間保證光電子半導體器件的長的運行壽命。「在製造公差的範圍內」在此能夠理解為：儘可能好地構成氣密的密封。這就是說，阻擋層的和/或連接部位的、框架體的和覆蓋體的材料選擇成，使得其具有儘可能低的水蒸汽透射率，並且在連接或施加阻擋層或連接部位、框架體和覆蓋體時，避免在相應的部件中形成孔。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，阻擋層的材料、框架體的材料和/或覆蓋體的材料具有最高為1×10-3g/m2/日、優選最高3×10-4g/m2/日的水蒸氣透射率(英文：Water Vapor Transmission Rate(WVTR))。因此，阻擋層、框架體和/或覆蓋體為進行氣密的密封的部件。例如，覆蓋體為此由玻璃形成。阻擋層為了進行氣密的密封例如包括多個層，其中有機層和無機層能夠沿放射方向交替。材料尤其相對於空氣和/或水蒸氣的侵入和/或透射是極其密封的。這能夠藉助在此描述的材料和在此描述的阻擋層來實現。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，成形體的材料具有比阻擋層的材料、框架體的材料和/或覆蓋體的材料更高的水蒸氣透射率。因此，在成形體的區域中，氧氣、空氣和/或水蒸氣能夠從外部穿過成形體擴散，由此能夠造成轉換元件中的量子點的外部層的氧化。為了防止由於穿過成形體進入的氧氣造成的所述氧化，阻擋層設置在發光二極體構件上。替選地或附加地，在成形體上能夠存在另一進行氣密密封的層。

根據至少一個實施方式，阻擋層在放射方向上包括至少一個第一層和至少一個第二層。第一層和第二層能夠直接彼此鄰接。第一層和第二層由不同的材料形成。優選地，第一層包括有機材料，並且第二層包括無機材料，或者相反。例如，阻擋層包括多個層，其中有機層和無機層在放射方向上能夠交替。例如Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、Si3N4和/或SiOxNy適合作為用於層的材料。例如，第一層能夠藉助TiO2形成並且第二層能夠藉助Al2O3形成。

此外，阻擋層優選具有高的彈性模量和高的熱膨脹係數。例如，阻擋層的熱膨脹係數與成形體的材料的熱膨脹係數相差最高20％、優選最高10％。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，連接部位在製造公差的範圍內覆蓋成形體的全部朝向轉換元件的外面。因此，連接部位大面積地構成並且包住成形體的朝向轉換元件的外面。在本文中，「在製造公差的範圍內」表示：如果否則例如會引起短路的話，那麼成形體的朝向轉換元件的外面能夠局部地保持沒有連接部位。例如，連接部位覆蓋成形體的朝向轉換元件的外面的90％、優選95％。連接部位的所述大面積的實施方案能夠是對阻擋層替選的或附加的。在此可行的是：轉換元件藉助於連接部位的所述大面積的實施方案氣密的密封。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，成形體包括反應性的加熱層和第一金屬框架。反應性的加熱層由能反應的材料形成。反應性的加熱層由多個層片形成，其中層片藉助至少兩種不同的材料和/或半導體材料形成。例如，層片包含鈀、鋁、鎳、鈦和/或矽。在此，兩個彼此鄰接的層片例如能夠包含上述材料的如下組合：Pd/Al、Ni/Al、Ti/Si。在此，反應性的加熱層的材料優選選擇成，使得其在電點燃的情況下彼此放熱反應，進而造成反應性的加熱層在反應材料的區域處局部熔化。

特別地，反應性的加熱層能夠網格狀地構成。換言之，加熱層的反應材料能夠以網格的形式構成。反應性的加熱層在此承擔連接材料的功能。特別地，由此應避開應用非氣密密封的的粘結劑。

根據光電子半導體器件的至少一個實施方式，第一金屬框架由金屬形成。在此，反應性的加熱層和第一金屬框架的金屬藉助於能反應的材料的放熱化學反應彼此熔合。例如，反應性的加熱層對此附加地包含焊料層，所述焊料層藉助於放熱化學反應熔化。焊料層例如能夠藉助下述材料組合中的一種形成：Au/Sn、Ni/SN、Cu/Sn/Ag、Au/In。

此外，提出一種用於製造光電子半導體器件的方法。光電子半導體器件優選能夠藉助於該方法製造。這就是說，全部針對方法公開的特徵也針對光電子半導體器件公開並且反之亦然。

根據用於製造光電子半導體器件的方法的至少一個實施方式，首先提供發光二極體構件，所述發光二極體構件具有至少一個發光二極體晶片和覆蓋面，所述覆蓋面在放射方向上設置在發光二極體晶片的下遊。

將第一金屬框架施加到發光二極體構件的覆蓋面上，所述第一金屬框架包括反射輻射的金屬。替選於金屬，也能夠使用其他的反射輻射的且氣密密封的材料。反射輻射的金屬尤其能夠為反射性的金屬。第一金屬框架在放射方向的俯視圖中連續地且框架狀地構成。例如，第一金屬框架的形狀藉助光刻法限定。此外可行的是：為了製造第一金屬框架，應用雷射直接曝光和/或電鍍沉積法。此外，第一金屬框架藉助物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)施加到覆蓋面上。

根據方法的至少一個實施方式，將轉換元件施加在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上。施加轉換元件例如通過模塑或模壓來進行。然而，在此可以不需要：將第一金屬框架用作為用於轉換元件的澆注料的進行限界的模具。施加轉換元件例如也能夠通過粘貼預製的轉換元件進行。換言之，首先將轉換元件以不同的工藝製造並且隨後施加到發光二極體構件或覆蓋體上。粘貼例如能夠藉助矽酮和/或樹脂進行。

根據方法的至少一個實施方式，將透射輻射的覆蓋體施加在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上。例如，覆蓋體為玻璃板，並且施加通過安置覆蓋體來進行。於是，覆蓋體優選藉助於連接材料、例如反應性的加熱層與第一金屬框架連接。此外，可行的是：覆蓋體藉助於沉積方法施加在發光二極體構件的具有金屬框架的一側上。

根據至少一個實施方式，用於製造光電子半導體器件的方法包括如下步驟：

-提供發光二極體構件，所述發光二極體構件具有至少一個發光二極體晶片和覆蓋面，所述覆蓋面在放射方向上設置在發光二極體構件的下遊；

-將第一金屬框架施加到發光二極體構件的覆蓋面上，其中第一金屬框架在放射方向的俯視圖中連續地且框架狀地構成；

-將轉換元件施加在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上；

-將透射輻射的覆蓋體施加在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上。

方法步驟優選以所說明的順序執行。

根據方法的至少一個實施方式，在施加轉換元件之前，將阻擋層施加在發光二極體構件的覆蓋面上。施加阻擋層例如能夠藉助原子層沉積(ALD)和/或化學氣相沉積(CVD)進行。

優選地，阻擋層由多個層構成。阻擋層因此能夠為多層片堆。在此，阻擋層的層中的至少一個能夠藉助ALD方法施加，並且阻擋層的層中的至少一個層藉助CVD方法施加。例如Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、Si3N4和/或SiOxNy適合作為用於層的材料。從外，應用派瑞林是可行的。

阻擋層包括至少一個第一層和至少一個第二層，其中第一層和第二層由不同的材料形成和/或由不同的化學組分形成。

根據該方法的至少一個實施方式，第一層和第二層藉助於不同的沉積方法製造。例如，第一層藉助CVD方法製造，而第二層藉助ALD方形成或者反之。還可行的是：阻擋層包含多個層，其中藉助CVD方法製造的層和藉助ALD方法製造的層能夠交替。例如，有機層藉助CVD方法製造並且無機層藉助ALD方法製造或反之。優選地，藉助不同的沉積方法製造的層直接彼此鄰接。

在施加阻擋層時，有時可行的是：阻擋層覆蓋第一金屬框架的背離發光二極體構件的上側。通過剝離工藝、例如磨削或拋光，能夠將阻擋層從第一金屬框架的上側移除，以便確保能焊接的金屬表面。

根據方法的至少一個實施方式，為了施加覆蓋體，首先提供覆蓋體。隨後，將反應性的加熱層施加到覆蓋體的朝向發光二極體構件的底面上，所述反應性的加熱層藉助能反應的材料形成。此外，反應性的加熱層包括焊料層，所述焊料層位於反應性的加熱層的朝向第一金屬框架的外面上。替選地或附加地，可行的是：將焊料層施加在第一金屬框架的朝向反應性的加熱層的外面中的一個上。此外，也能夠將反應性的加熱層施加在第一金屬框架上。

反應性的加熱層在製造公差的範圍內具有第一金屬框架的框架狀的形狀。換言之，在將反應性的加熱層和第一金屬框架彼此靠近安置時，反應性的加熱層在製造公差的範圍內完全地覆蓋第一金屬框架的全部背離發光二極體構件的外面。相反地，第一金屬框架在製造公差的範圍內完全地覆蓋反應性的加熱層的全部背離覆蓋體的外面。

根據方法的至少一個實施方式，將覆蓋體安置在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上。在此，第一金屬框架和反應性的加熱層優選彼此直接接觸。

根據方法的至少一個實施方式，以電的方式點燃反應性的加熱層。換言之，反應阻擋部通過將電能輸送到反應性的加熱層中來跨過，其中在反應性的加熱層中的放熱化學反應能夠局部地引起焊料層的熔化。由此，反應性的加熱層和第一金屬框架熔合成框架體。通過第一金屬框架和覆蓋體之間的焊料連接，於是出現氣密地密封的腔。該方法步驟能夠在真空下或在惰性氣體氣氛中執行。換言之，將光電子半導體器件引入到反應腔中，在所述反應腔中存在負壓或者在所述反應腔中存在惰性氣體。

根據方法的至少一個實施方式，施加覆蓋體包括如下方法步驟：

-提供覆蓋體；

-將反應性的加熱層施加到覆蓋體的底面或第一金屬框架上，所述反應性的加熱層由能反應的材料形成，其中反應性的加熱層在製造公差的範圍內具有第一金屬框架的框架狀的形狀；

-將覆蓋體安置在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上，其中第一金屬框架和反應性的加熱層彼此直接接觸；

-以電的方式點燃反應性的加熱層，其中放熱反應引起至少部分地熔化反應性的加熱層，並且反應性的加熱層和第一金屬框架熔合成框架體。

在點燃反應性的加熱層時，僅出現焊料層的局部熔化。構件的剩餘部分、尤其覆蓋體和發光二極體構件在此不明顯加熱。特別地，由此為了熔化焊料層不必在爐中加熱整個構件，由此光電子半導體器件的其餘部件有利地僅經受少量熱負荷。

根據方法的至少一個實施方式，覆蓋體的材料藉助PVD、CVD或ALD方法施加到轉換元件和第一金屬框架上。覆蓋體於是例如能夠藉助硼矽玻璃形成。在該替選的方法中，覆蓋體因此開始不作為玻璃板提供，而是通過PVD、CVD或ALD方法才在第一金屬框架的和轉換元件的背離發光二極體構件的外面上產生。於是，光電子半導體器件不包括反應性的加熱層。例如，覆蓋體能夠為薄膜封裝件，所述薄膜封裝件藉助於PVD、CVD或ALD方法施加。特別地，覆蓋體能夠包括至少一個ALD層，所述ALD層藉助ALD方法製造。這就是說，覆蓋體的至少所述層藉助於ALD方法形成。這種ALD層例如從美國公開文獻US2011/0049730A1和US 2012/0132953A1中已知，其公開內容通過參考併入本文。

根據方法的至少一個實施方式，將轉換元件在反應性的加熱層和第一金屬框架熔合之前施加到覆蓋體的底面上。對此，首先，將第二金屬框架施加到覆蓋體的底面上。施加第二金屬框架能夠類似於施加第一金屬框架進行。能反應的材料隨後沉積到第二金屬框架或第一金屬框架上。隨後，將轉換元件與覆蓋體共同地施加在發光二極體構件的具有第一金屬框架的一側上。這為將轉換元件與覆蓋體和發光二極體構件連接的一個替選的可能性。

此外，提出一種光源。光源尤其包括在此描述的光電子半導體器件，所述光電子半導體器件優選能夠藉助在此描述的方法製造。這就是說，全部針對方法和針對光電子半導體器件公開的特徵也針對光源公開並且反之亦然。

根據光源的至少一個實施方式，所述光源包括多個光電子半導體器件。此外，光源包括成形體複合件。成形體複合件包括光電子半導體器件的各成形體，其中成形體橫向彼此連接。特別地，成形體能夠單片地彼此連接。成形體複合件在該情況一件式地構成。光電子半導體器件於是藉助於成形體複合件橫向連接。

根據光源的至少一個實施方式，唯一的覆蓋體覆蓋多個光電子半導體器件。這就是說，並非每個光電子半導體器件都具有自身的覆蓋體，而是唯一的、一件式構成的覆蓋體覆蓋全部光電子半導體器件。換言之，各光電子半導體器件的覆蓋體單片地彼此連接。在光電子半導體器件的相鄰的轉換元件之間於是設置有框架體。因此，框架體在放射方向的俯視圖中網格狀地圍繞轉換元件設置，其中轉換元件分別設置在網格的網孔中。

此外，提出一種用於製造光源的方法。光源優選能夠藉助於該方法製造。這就說，全部針對方法公開的特徵也針對光源公開並且反之亦然。

根據用於製造光源的方法的至少一個實施方式，將成形體複合件和唯一的覆蓋體沿著框架體的一部分或在製造公差的範圍內平行於框架體的至少一部分分割。優選地，在此同樣分割框架體。

通過所述方式，例如能夠將具有第一數量的光電子半導體器件的光源分割成多個光源，這多個光源分別具有比第一數量更少數量的光電子半導體器件。優選地，沿著整個框架體分割成形體複合件和覆蓋體。在該情況下，藉助分割，提供多個光電子半導體器件，所述光電子半導體器件優選剛好對應於第一數量的光電子半導體器件。換言之，通過沿著框架體分割覆蓋體和成形體複合件，能夠從包括第一數量的光電子半導體器件的光源中製造各個光電子半導體器件。

附圖說明

在下文中，根據實施例和所附的附圖詳細闡述在此描述的光電子半導體器件、在此描述的方法以及在此描述的光源。

圖1、2A、2B、3A和3B根據示意剖視圖示出在此描述的方法和在此描述的光電子半導體器件的實施例。

圖4、5和6根據示意剖視圖示出在此描述的光電子半導體器件的實施例。

圖7和8根據示意剖視圖和示意俯視圖示出在此描述的光源的實施例。

具體實施方式

在附圖中，相同的、同類的或起相同作用的元件設有相同的附圖標記。附圖和在附圖中示出的元件相互間的大小關係不視為是合乎比例的。更確切地說，為了更好的可視性和/或為了更好的理解，能夠誇大地示出個別元件。

根據圖1的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的用於製造光電子半導體器件9的方法的方法步驟。在該方法中，首先提供具有至少一個發光二極體晶片11和覆蓋面1a的發光二極體構件1。覆蓋面1a沿放射方向Z設置在發光二極體構件1的下遊。

發光二極體構件1還包括成形體12和連接部位13。在此，成形體12在發光二極體晶片的橫向的側面11b處包圍發光二極體晶片11。連接部位13完全地穿過成形體12並且至少部分地在成形體12的底面12c上和/或在覆蓋面12a上延伸。然而，(不同於圖中所示)也可行的是：連接部位安置在成形體12的橫向的側面上，並且成形體12完全地覆蓋連接部位13的和發光二極體晶片11的背離覆蓋面的底面。

在發光二極體構件1上設置有轉換元件2，所述轉換元件包括轉換波長的量子點21。然而，也可行的是：應用其他的靈敏的和窄帶轉換的轉換材料，例如硫化物或硫代鎵酸鹽。此外，轉換元件2能夠具有背離發光二極體構件1的覆蓋面2a、朝向發光二極體構件1的底面2b和側面2c。轉換元件2在放射方向Z上設置在發光二極體晶片1的下遊。在此，成形體12的全部朝向轉換元件2的外面能夠在製造公差的範圍內由連接部位13覆蓋。因此，轉換元件2不與成形體12直接接觸。發光二極體晶片11的僅露出的外面能夠與轉換元件2直接接觸。

在當前的實施例中，連接部位13在製造公差的範圍內完全地覆蓋成形體12的朝向轉換元件2的外面12d。成形體12的朝向轉換元件2的外面12d在圖2中包括成形體12的覆蓋面12a的一部分。此外，連接部位13至少部分地在放射方向Z上覆蓋發光二極體晶片11。在該部位處，例如發光二極體晶片11與連接部位13的接觸是可能的。

在圖1中示出的方法步驟中，轉換元件2已經由第一金屬框架32框架狀地包圍。第一金屬框架32橫向地對轉換元件2限界。第一金屬框架32例如能夠由金屬形成。

在此處示出的方法步驟中，將透射輻射的覆蓋體4施加到已經施加的部件上，即施加到轉換元件2和第一金屬框架32上。覆蓋體4在其底面4c上包括反應性的加熱層31。反應性的加熱層31在製造公差的範圍內具有第一金屬框架32的框架形狀。由此，通過將反應性的加熱層31和金屬框架32連接，能夠建立氣密的密封。覆蓋體4連同反應性的加熱層31施加到第一金屬框架32上並且通過電點燃與其熔合。

根據圖2A的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光電子半導體器件9的方法。在該實施例中，連接部位13僅局部地覆蓋成形體12的朝向轉換元件2的外面12d。因此，不藉助於連接部位13進行氣密的密封。

在根據圖2A的實施例中，器件包括阻擋層5，所述阻擋層設置在發光二極體構件1和轉換元件2之間。阻擋層5完全地覆蓋發光二極體構件2的全部朝向轉換元件2的外面。特別地，阻擋層5覆蓋成形體12的全部朝向轉換元件2的外面12d。阻擋層5直接鄰接於轉換元件2。

此外，在此處描述的實施例中示出發光二極體晶片的接觸部位14，所述接觸部位在其餘的附圖中未示出。接觸部位14用於藉助於連接部位13接觸發光二極體晶片11。對此，連接部位13直接鄰接於接觸部位14。

根據圖2B的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光電子半導體器件9的方法。與圖2A的實施例相反，在轉換元件2和阻擋層5之間設置有附加的粘接層22。粘接層22與轉換元件2和發光二極體晶片11直接接觸。粘接層22例如能夠藉助矽酮和/或樹脂形成。

此外，在圖2B的實施例中，阻擋層5僅覆蓋成形體12的朝向轉換元件2的外面12d。所述阻擋層包含成形體12的覆蓋面12a的一部分。發光二極體晶片11的朝向轉換元件的覆蓋面至少局部地保持沒有阻擋層5。

根據圖3A的示意剖視圖，詳細闡述用於製造光電子半導體器件9的在此描述的方法的另一實施例。在此處示出的實施例中，轉換元件2施加到覆蓋體4的底面4c上。反應性的加熱層31施加在第一金屬框架32上，所述第一金屬框架又施加在發光二極體構件1的覆蓋面1a上。在覆蓋體4的底面4c上設置有第二金屬框架33，所述第二金屬框架橫向地對轉換元件2限界。將轉換元件與覆蓋體4一起施加到第一金屬框架和反應性的加熱層31上。隨後在將覆蓋體與其餘的部件組合之後，第一金屬框架32、反應性的加熱層31和第二金屬框架33共同形成框架體3。

根據圖3B的示意剖視圖，詳細闡述用於製造光電子半導體器件9的在此描述的方法的另一實施例。該實施例與圖3A的實施例的區別在於：反應性的加熱層31與第一金屬框架32直接接觸。隨後，將反應性的加熱層31與覆蓋體4一起施加到第一金屬框架32上。

在根據圖3的實施例中，還存在阻擋層5。阻擋層5完全地覆蓋發光二極體構件1的覆蓋面1a並且用於將轉換元件2相對於成形體2氣密地密封。

根據圖4的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光電子半導體器件9的另一實施例。光電子半導體器件9例如藉助於根據圖2A的方法製造。在將反應性的加熱層31和第一金屬框架32連接之後，構成框架體3。框架體3框架狀地包圍轉換元件2。特別地，框架體3框架狀地包圍轉換元件2的全部側面2c。覆蓋體4遮蓋轉換元件的全部背離發光二極體晶片1的外面。特別地，覆蓋體4在轉換元件的背離發光二極體晶片11的覆蓋面2a處遮蓋轉換元件2。在轉換元件2和覆蓋體4之間設置有中間空間6。中間空間6例如能夠為空氣填充的空室。還可行的是，在中間空間6中引入惰性氣體。此外，在中間空間6中也能夠存在真空、即降低的壓強。例如，中間空間6中的壓強最高為10-5mbar。

根據圖5的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光電子半導體器件9的另一實施例。在此示出的實施例基本上對應於圖4的實施例，但具有如下區別：覆蓋體4在背離發光二極體構件的覆蓋面4a上具有凹部41，所述凹部用於將由發光二極體晶片11發射的電磁輻射以改進的方式進行輻射耦合輸出。通過凹部41降低在覆蓋體4的材料與環境空氣的邊界面處的全反射。替選地或附加地，覆蓋體4和/或凹部41能夠以透鏡的形式構成。還可行的是：覆蓋體4替選地或附加地在其覆蓋面4a處具有抗反射層，所述抗反射層同樣確保由發光二極體晶片11發射的電磁輻射的改進的耦合輸出。

根據圖6的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光電子半導體器件9的另一實施例。在此示出的光電子半導體器件9的覆蓋體4藉助PVD方法沉積。這在事先施加的部件的均勻的覆層上可見。因此，例如能夠將框架體3的形狀轉移到覆蓋體4上，使得覆蓋體4的背離底面的輻射出射面4a在框架體3的區域中距發光二極體構件1更大間距。

在應用PVD方法時，得到如下優點：覆蓋體直接向外密封轉換元件2。這就是說，在轉換元件2和覆蓋體4之間不存在中間空間6，由此確保轉換元件2的基體材料的更好的穩定性。因此尤其排除：在中間空間6中可能存在的空氣顆粒能夠引起量子點21的保護層的氧化。

根據圖7的示意剖視圖，詳細闡述在此描述的光源的一個實施例。光源包括多個光電子半導體器件9。此外，光源包括成形體複合件12』，其中成形體複合件包括光電子半導體器件9的成形體12。在此，光電子半導體器件9藉助於成形體複合件12』橫向地連接。此外，光源包括唯一的覆蓋體4』，所述覆蓋體同時覆蓋多個光電子半導體器件9。在光電子半導體器件9的相鄰的轉換元件2之間設置有框架體3。

成形體複合件12』和唯一的覆蓋體4』能夠可選地沿著圖7中的虛線分割。例如，能夠藉助切割工具和/或雷射進行分割。此外，成形體複合件12』和唯一的成形體4』能夠沿著在製造公差的範圍內平行於虛線91伸展的線分割。

根據圖8的俯視圖，詳細闡述在此描述的光源的一個實施例。在此，從放射方向Z進行俯視。由於共同的覆蓋體4』透射輻射地構成，在該俯視圖中可見各個發光二極體構件9，所述發光二極體構件具有相應的發光二極體晶片11、連接部位13和接觸部位1。光電子半導體器件9橫向地通過框架體3彼此分開。框架體3與之相應地在俯視圖中具有網格的形狀。成形體複合件12』將光電子半導體器件9彼此連接。沿著虛線91能夠可選地分割成形體複合件12』和唯一的覆蓋體4』。

在此描述的方法或在此描述的光電子半導體器件9尤其帶來如下優點：能夠結合具有量子點21的轉換元件2應用具有成形體12的緊湊的且可有利製造的發光二極體構件1。這有時通過藉助於阻擋層5、框架體3和/或覆蓋體4的氣密的密封來實現。

緊湊的發光二極體構件與具有轉換波長的量子點的轉換材料和氣密的密封件的組合能夠實現：提供具有窄帶的發射光譜的緊湊的、魯棒的且可便宜製造的光源。

本發明不通過根據實施例進行的描述局限於此。更確切地說，本發明包括每個新特徵以及特徵的任意的組合，這尤其是包含在權利要求中的特徵的任意的組合，即使所述特徵或所述組合自身沒有明確地在權利要求或實施例中說明時也如此。

本申請要求德國專利申請10 2014 108 282.6的優先權，其公開內容通過參考併入本文。