用于制造光电子器件的方法和光电子器件与流程

本发明涉及一种用于制造光电子器件的方法和一种光电子器件。

背景技术：
光电子器件具有半导体芯片。在所述半导体芯片上和/或围绕所述半导体芯片施加转换材料。所述半导体芯片发射基色光，例如发射蓝光。转换材料具有被引入在基质材料中的发光材料颗粒（Leuchtstoffpartikel）。发光材料颗粒将短波基色光转变成较长波的二次光（Sekundaerlicht）、例如黄光。由基色光和二次光构成的混合光可以得出白光。在光电子器件工作时在发光材料颗粒中产生的热（所谓的斯托克司频移（Stokes-Shift））在该热不能或者只能有限地向半导体芯片放出时可损害基质材料。在以下方法中只能将热有限地向半导体芯片放出。发光材料颗粒平均远离半导体芯片，以便保证足够的散热。在发光材料颗粒均匀地分布在基质材料构成的浇注件（Verguss）中的体积浇注件的情况下，基质材料的由于在发光材料颗粒中产生的热引起的高热负荷是不利的。此外，还必须存在可布置有半导体芯片的腔体。替换于体积浇注件，可以在以透明的基质材料浇注的半导体芯片上布置大透镜、尤其是硅酮构成的大透镜。发光材料颗粒被引入在所述透镜中并且因此相对远离半导体芯片。此处，所述热学特性也是不利的，因为热只能有限地向半导体芯片引开。大透镜中的硅酮被发光材料颗粒强烈地加热。硅酮变脆。

技术实现要素：
本发明的任务是说明一种用于制造光电子器件的方法以及一种光电子器件，其中在发光材料颗粒中产生的热可以有效地向半导体芯片放出。该任务通过一种根据独立权利要求1所述的用于制造光电子器件的方法和通过一种根据独立权利要求12所述的光电子器件来解决。光电子器件和用于制造光电子器件的方法的改进方案和有利的扩展方案在从属权利要求中予以说明。示例性实施形式不同实施形式具有用于制造光电子器件的方法。首先提供腔体。紧接着，流体基质材料被引入到腔体中。在基质材料中引入发光材料颗粒。紧接着，半导体芯片被引入到基质材料中。紧接着，发光材料颗粒被沉积在基质材料中。紧接着，使基质材料硬化。在此，产生具有发光材料颗粒的转换层。转换层在半导体芯片上与半导体芯片直接接触地被布置。在波长转换时，发光材料颗粒产生热。由此，在基质材料中沉积的转换层和周围的基质材料可变热。由于所沉积的转换层与半导体芯片直接接触地被布置，所以热可以特别有效地向半导体芯片放出。半导体芯片具有良好的导热性。半导体芯片可以将由发光材料颗粒放出的热向衬底放出。进一步，通过用半导体芯片齐平地封闭转换层，可以防止基色光、尤其是蓝光从光电子器件的不期望的侧向发射。在使用装备有转换层（conversionlayer）的半导体芯片时（也称作层转移（Layer-Transfer）方法），常常在半导体芯片的边缘与转换层之间留有间隙。基色光以不期望的方式可在该边缘上射出。在基于蓝宝石芯片的体积发射器中，层转移方法通常是不可能的。硅酮、环氧化物或者混合物被用作基质材料。硅酮-环氧或者硅酮-聚酯可以被用作混合物。特别有利地，使用硬度为大约邵氏A20到大约邵氏A60、优选地大约邵氏A40的软硅酮。软硅酮不易形成裂纹（较高断裂伸长率）并且将较小的力施加到接合线和半导体芯片上。尤其重要的是，基质材料在变硬之前粘性非常低。由此可以实现发光材料颗粒快速沉淀在基质材料中。形成腔体是有利的，因为其中不同衬底上的半导体芯片也可以被注入到基质材料中。印刷电路板、金属芯板、由其开口闭合的冲压带（Stanzband）构成的层压物或者陶瓷可以用作衬底。陶瓷由于其有利的热学特性而是特别优选的。发光材料颗粒可以具有钇铝石榴石或者正硅酸盐。发光材料颗粒的沉积通过将离心力和/或重力作用于发光材料来进行。沉积是特别有利的，因为由此发光材料颗粒紧邻半导体芯片到达并且作为转换层沉淀在半导体芯片上。由此，在器件工作时在发光材料颗粒中形成的热可以特别良好地向半导体芯片放出。基质材料遭受低的热氧化负荷。硬化是特别有利的，因为由此由所沉积的发光材料颗粒在经过硬化的基质材料中形成位置固定的转换层。硬化被划分成在2分钟到15分钟期间的开始硬化（Anhaerten）和在0.5小时到4小时期间的后硬化（Nachhaerten）。将硬化分成开始硬化和后硬化出于如下原因是有利的。在开始硬化之后，形状减小并且针对接下来的部分被再使用。后硬化可以在炉中作为分批工艺（Batch-Prozess）来进行。换言之，许多衬底可同时在唯一的工艺步骤中被后硬化。因此，总体上需要较少的浇注模具，这带来了成本节省。在公知的模制方法中，可能没有沉积。该模制方法为此具有过高的生产能力。在该模制方法中被用作基质材料的硅酮快速地开始硬化；没有为发光材料颗粒的沉积留有时间。在开始硬化之后，后硬化直至基质材料坚硬。该模制方法中的开始硬化得到50%到60%的邵氏硬度（邵氏A、D），剩余硬度通过后硬化形成。在一种优选的实施形式中，腔体通过将弹性侧壁布置到无弹性的板上而被产生。弹性侧壁具有硅酮、氟橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）或者热塑性弹性体。无弹性的板具有金属。该金属可以抗粘地涂层有聚四氟乙烯（PTFE）。弹性侧壁利用无弹性的板密封封闭。特别有利的是，又可使用腔体。弹性侧壁和无弹性的板出于两类原因能特别容易地与经过硬化的基质材料分离。首先，弹性侧壁和无弹性的板可以被涂层有特氟龙或者PTFE。其次，当作用于弹性侧壁上的压力减小时，所述弹性侧壁在除去腔体时松弛。松弛的弹性侧壁不具有与经过硬化的基质材料的接触。因此，所述弹性侧壁能特别良好地与经过硬化的基质材料分离。弹性侧壁导致光电子器件的侧面弯曲。在脱模时，模具容易地与材料分离，因为弹性侧壁又回到其原始的直的形状。在一种优选的实施形式中，带有布置在其上的半导体芯片的衬底被施加到腔体的弹性侧壁上，使得半导体芯片指向无弹性的板。在一种优选的实施形式中，由衬底、无弹性的板和弹性侧壁形成的体积被压紧，该体积以基质材料填充。压紧是特别有利的，因为由此将整个半导体芯片完全浸入到流体基质材料中。在一种优选的实施形式中，由衬底、无弹性的板和弹性侧壁构成的单元在被压紧的状态下转动。该单元的转动围绕在半导体芯片与衬底之间形成的平面中的轴线进行。转动角度为180°。转动是特别有利的，因为由此能够实现可将发光材料颗粒沉积到半导体芯片上。替换于由弹性侧壁和无弹性的板构成的腔体，腔体可以通过将部分弹性的侧壁布置在衬底上来产生。部分弹性的侧壁利用衬底密封封闭。在该衬底上布置有半导体芯片。利用部分弹性的侧壁形成腔体是特别有利的，因为该方法可以以特别少的并且简单的方法步骤来实现。部分弹性的侧壁可以具有特氟龙、抗粘涂层的金属或者热塑性塑料。因此，部分弹性的侧壁可以特别容易地与经过硬化的基质材料分离。此外，部分弹性的侧壁可以被多次使用。腔体的除去是特别有利的，因为由此在光电子器件的侧面上形成用于另外的工艺步骤的材料的空间。在一种优选的实施形式中，光电子器件以另外的基质材料侧向浇注，散射颗粒被引入到该另外的基质材料中。这是特别有利的，因为散射颗粒将基色光和二次光返向散射（zurueckstreuen）到第一基质材料中。向回散射的光可以至少部分地从光电子器件中被耦合输出。侧向浇注的基质材料优选地具有硬的硅酮。散射颗粒可以具有TiO2。被引入到散射颗粒中的硅酮优选地比引入有发光材料颗粒的硅酮更硬。带有散射颗粒的硅酮的硬度范围大于邵氏A60。硅酮具有高粘度。通过硅酮的高的粘滞性实现散射颗粒并不沉积。只有当散射颗粒也尽可能均匀地分布在另外的经过硬化的基质材料中时，光才有效地被返回散射到基质材料中。具有大于A60的邵氏硬度的硬的硅酮可以被用于要承担壳体的机械功能或要通过其来锯开的所有区域。被模制的透镜也具有更大的A60的邵氏硬度。在一种优选的实施形式中，成像光学装置、尤其是透镜被施加到光电子器件上。这可以在取走侧壁之后或者在以第二基质材料侧向浇注之后进行。透镜可以通过过模制（Übermolden）而被安放到光电子器件上。成像光学装置是特别有利的，因为所述成像光学装置将基色光和二次光聚集并且朝正向方向聚束。在具有芯片附近的转换部和透镜的器件的情况下也有利的是，利用芯片将电磁辐射转换在焦点平面中。没有光在透镜中通过发光材料颗粒来散射。上面所描述的用于制造光电子器件的方法相对于以下示例性提及的公知的方法是有利的。在层转移时，填充转换器的小板形式的发光材料被施加到半导体芯片的与衬底背离的面上。所述小板可以被构造为硅酮小板，其中发光材料被嵌入到硅酮小板中。可替换地，小板可以被构造为经烧结的陶瓷小板，其中发光材料被嵌入到该陶瓷小板中。层转移示例性地在WO2010017831中予以描述。在层转移时，高成本以及基色光、尤其是蓝光的不期望的侧向发射是不利的。在层印刷（Layerprinting）时，通过丝网印刷将发光材料涂敷到整个晶片上。紧接着，分割光电子器件。层印刷示例性地在DE102006061175中。在层印刷的情况下，高成本以及困难的色度坐标控制是不利的。不同的实施形式具有带有衬底的光电子器件。在衬底上布置有半导体芯片。在半导体芯片上布置由发光材料颗粒构成的被沉积的层。半导体芯片被由经过硬化的基质材料构成的本体完全包围。转换层完全覆盖半导体芯片的与衬底背离的面。该布局出于多个原因是有利的。一方面，通过转换层与半导体芯片的直接接触可以将在转换层中产生的热特别良好地向半导体芯片放出。这改善了光电子器件的热特性。另一方面，改善了在视角上的颜色均匀性。在一种优选的实施形式中，本体具有凹面弯曲的侧面。在一种优选的实施形式中，本体具有垂直于衬底的直的侧面。在一种优选的实施形式中，转换层具有均匀的厚度。这是有利的，因为由此可以实现波长转换过的二次光在视角上的统一强度。由此也得到了具有在所有视角上的近似统一的色温的白色混合光。在一种优选的实施形式中，光电子器件具有由带有嵌入其中的散射颗粒的第二基质材料的侧向浇注件。硅酮可以被用作第二基质材料。TiO2颗粒可以被用作散射颗粒。该实施形式是有利的，因为基色光和在侧向方向上离开器件的二次光被反射回到该器件中。特别有利地，使用高粘性的硅酮作为另外的基质材料，因为散射颗粒在硬化之前不要沉积。附加地或者可替换地，沉积的速度可以受散射颗粒的大小影响。散射颗粒越小，则散射颗粒沉积得越缓慢。附加地或者可替换地，沉积可以通过在浇注之后的立即变硬而被影响。在一种优选的实施形式中，布置在光电子器件中的半导体芯片可基于III-V族化合物半导体材料。GaN和InGaN可以被用作材料系。所述半导体芯片具有至少一个有源区，所述至少一个有源区发射电磁辐射。所述有源区可以是pn结、双异质结构、多量子阱结构（MQW）、单量子阱结构（SQW）。量子阱结构意味着：量子阱（3-dim）、量子线（2-dim）和量子点（1-dim）。所述半导体芯片可以被设计为表面发射器，尤其是被设计为所谓的薄膜芯片。薄膜芯片例如从公开文献WO2005081319A1中公知。附图说明根据本发明的解决方案的不同实施例以下依据附图更为详细地被阐述。相同的、同类的或者作用相同的元件在附图中被配备有相同的附图标记。附图和在附图中所示的元件彼此间的大小关系不应被视为按比例的。更确切地说，各个元件为了更好的可示性和/或为了更好的理解而夸大地或者缩小地被示出。图1示出了用于光电子器件的两个可替换的制造方法A或B的流程图；图A1.1、A1.2、A1.3、A1.4、A1.5、A2、A3以剖面图示出了根据替换方案A的制造方法的中间产品；图B1.1、B1.2、B1.3、B2、B3以剖面图示出了根据替换方案B的制造方法的中间产品；图2a以剖面图示出了通过根据变型方案A的制造方法制造的光电子器件的实施例；图2b以剖面图示出了通过根据变型方案B的制造方法制造的光电子器件的实施例；图3a以俯视图示出了具有带有侧向散射浇注件的光电子器件的装置的实施例；图3b.1和3b.2分别以剖面图示出了具有带有侧向散射浇注件的光电子器件的装置的实施例；图3c.1和3c.2分别以剖面图示出了具有侧向散射浇注件的光电子器件的实施例；图4以剖面图示出了带有侧向散射浇注件和透镜的光电子器件的实施例。具体实施方式图1示出了用于光电子器件的两个可替换的制造方法A或B的流程图。制造过程可以被划分成步骤S1至S4。步骤S5、S6和S7是可选的。在步骤S1中，半导体芯片110被引入到第一流体基质材料112中，所述第一流体基质材料112带有均匀分布于其中的发光材料颗粒114。在图1中示出了两个可替换的途径SA1和SB1，用于实施方法步骤S1。第一替换方案SA1具有子步骤SA1.1、SA1.2、SA1.3、SA1.4和SA1.5。在子步骤SA1.1中，提供无弹性的板140，该无弹性的板140带有布置在其上的弹性侧壁142。弹性侧壁142可以具有硅酮、氟橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）或者热塑性弹性体。弹性侧壁142不具有硫。属于子步骤SA1.1的中间产品在图A1.1中示出。弹性侧壁142利用无弹性的板140密封封闭并且这样形成腔体。在子步骤SA1.2中，由无弹性的板140和弹性侧壁142构成的腔体从分配器中以流体基质材料112被填充。硅酮、环氧化物或者混合物可以被设置为基质材料112。发光材料颗粒114可以被引入到基质材料112中。钇铝石榴石或者正硅酸盐可以被用作发光材料颗粒114。属于子步骤SA1.2的中间产品在图A1.2中示出。发光材料颗粒114可以均匀地分布在基质材料112中。腔体以基质材料112填充仅达到其体积的大约3/4。在子步骤SA1.3中，带有布置在其上的半导体芯片110的衬底102被施加到腔体103的弹性侧壁142上，使得半导体芯片110指向无弹性的板140。所装备的衬底102在高压釜中或者在真空中被施加到腔体上。半导体芯片110可以至少部分地被浸入到第一基质材料112中。属于子步骤SA1.3的中间产品在图A1.3中示出。半导体芯片110通过半导体芯片接触层104与衬底102连接。衬底102可以是陶瓷衬底。在半导体芯片110上设置接触垫108。在衬底102上布置接合垫106。接合线116建立了接触垫108和接合垫106的电连接。在衬底102中可以引入缺口118。在子步骤SA1.4中，由衬底102、无弹性的板140和弹性侧壁142形成的体积被压紧，该体积以流体基质材料112来填充。带有弹性侧壁142的柔性腔体103遵循陶瓷衬底102的形状。通过压紧也进行体积波动的补偿。这样，衬底中的可能的不连续性、尤其是缺口118形式的不连续性可被补偿。属于子步骤SA1.4的中间产品在图A1.4中示出。由弹性侧壁142、无弹性的板140和衬底102形成的体积完全以基质材料112来填充。发光材料颗粒114近似均匀地分布。弹性侧壁142通过压紧力而变形。尤其是，弹性侧壁142朝着腔体鼓起并且朝着垂直于无弹性的板140的方向缩短。在子步骤SA1.5中，由衬底102、无弹性的板140和弹性侧壁142构成的闭合单元在压紧状态下转动了180°。该单元的转动围绕在半导体芯片与衬底之间形成的平面中的轴线进行。属于子步骤SA1.5的中间产品在图A1.5中示出。基质材料112一如既往地填充闭合单元的整个体积。发光材料颗粒114一如既往地均匀地分布在基质材料112中。第二替换方案SB1具有子步骤SB1.1、SB1.2、SB1.3。在子步骤SB1.1中，在衬底102上提供半导体芯片110。属于子步骤SB1.1的中间产品在图B1.1中示出。半导体芯片110通过半导体芯片接触层104以电学方式和以机械方式与衬底102连接。在半导体芯片110上的接触垫108通过接合线116导电地与衬底上的接合垫106连接。在子步骤SB1.2中，通过将部分弹性的侧壁120安放到衬底102上，产生腔体103。属于子步骤SB1.2的中间产品在图B1.2中示出。部分弹性的侧壁120利用衬底102密封封闭。由此，建立如下腔体：所述腔体120完全容纳带有其接触垫108的半导体芯片110、接合线116和接合垫106。在子步骤SB1.3中，由衬底102和部分弹性的侧壁120形成的体积以流体基质材料112填充。为此，使用分配器144。发光材料颗粒114被引入到第一基质材料112中。属于子步骤SB1.3的中间产品在图B1.3中示出。带有其接触垫108的半导体芯片110、接合线116和接合垫106完全被浇入基质材料112中。发光材料颗粒114近似均匀地分布在第一基质材料112中。有利地，流体基质材料112可以从上面被分配剂量。衬底102不再浸入到流体基质材料112中。由衬底102和部分弹性的侧壁120构成的单元在用于沉积的步骤之前不再必须转动。形成气泡的危险减小。在步骤S2中，发光材料颗粒114被沉积。沉积在1小时到12小时之间的多个小时内在25℃到70℃之间的略微提高的温度下进行。作用于发光材料颗粒114的驱动力可以是重力。可替换地，沉积可以在离心机中进行。驱动力在此是离心力。两种沉积方法的组合也是可应用的。属于步骤S2的中间产品在图A2和B2中示出。在半导体芯片110的背离衬底102的面上、在半导体芯片接触层104的未被半导体芯片110覆盖的区域上、在接触垫108上、在接合垫106上和在衬底102的裸露区域上沉积发光材料颗粒114。形成转换层115。与转换层115邻接的基质材料112近乎透明。换言之，在转换层115与界面空气-基质材料112之间在基质材料112中仅还存在非常少量的发光材料颗粒114。发光材料颗粒的份额在0.5%-5%重量百分比中。在步骤S3中，带有具有发光材料颗粒114的转换层115的第一基质材料112硬化。首先，第一基质材料112在2分钟到15分钟的时间区间期间开始硬化。紧接着，在1小时到4小时的时间区间期间进行后硬化。在步骤S4中，取走侧壁142或120。图A3和B3示出了在取走侧壁142或120期间的中间产品。图A3示出了在弹性侧壁142的情况下的中间产品。在拿起弹性侧壁142时，弹性变形松弛。弹性侧壁142简单地从浇入第一基质材料112中的半导体芯片110被拿起。图B3示出了在部分弹性的侧壁120的情况下的中间产品。部分弹性的侧壁120可以被配备有抗粘涂层、尤其是特氟龙，由此部分弹性的侧壁120与所浇入的半导体芯片110的脱离变得容易。在实施步骤S4之后得到最终产品的实施例，即光电子器件100或光电子器件101。光电子器件100、101、200、201具有衬底102，在该衬底102上布置半导体芯片110。在该半导体芯片上沉积由发光材料颗粒114构成的层115。由经过硬化的基质材料112构成的本体146完全包围半导体芯片110。图2a示出了光电子器件100，该光电子器件100通过带有子步骤SA1的制造方法得到。本体146具有凹面弯曲的侧面148。图2b示出了光电子器件101，该光电子器件101通过带有子步骤SB1的制造方法得到。本体146具有垂直于衬底102的直的侧面148。图2a与图2b的不同之处仅在于经过硬化的基质材料112的侧面形状。由于侧面形状对光电子器件100或101的特性没有影响，所以以下共同描述图2b和图2a。转换层115具有20%-95%重量百分比的发光材料颗粒114的浓度。转换层115的发光材料颗粒114被嵌入到基质材料112中，尤其是被嵌入到硅酮中、被嵌入到环氧化物中或者被嵌入到混合物中。转换层115具有为5μm到120μm的均匀厚度。在可选的步骤S5中，以基质材料112完全浇注的半导体芯片110以另外的基质材料130被侧向浇注。另外的基质材料130可以比基质材料112更硬。在另外的基质材料130中，散射颗粒132均匀分布。图3a、3b.1和3b.2示出了在实施步骤S5之后的产品。图3a示出了带有四个光电子器件100、101的产品的俯视图。在光电子器件100、101之间布置有经过硬化的另外的基质材料130。图3b.1和图3b.2示出了产品的示意性侧向剖面图。基色光和转换层115所发射的二次光的主要部分穿过在半导体芯片110的背离衬底102的面上的基本上透明的基质材料112离开光电子器件100或101。侧向发射的混合光可以侵入具有另外的较硬的基质材料130的区域中。被嵌入在另外的基质材料130中的散射颗粒132可以返回散射混合光。返回散射的混合光可以至少部分地离开光电子器件。在可选的步骤S6中，在图3a、图3b.1和图3b.2中示出的具有多个被浇注的半导体芯片110的装置可以分开成各个光电子器件200或201。这可以通过锯工艺、尤其是激光锯开来实现。步骤S6的结果在图3c.1和图3c.2中示出。图3c.1示出了光电子器件200的实施例，该光电子器件200通过分割而源于图3b.1中的装置。图3c.2示出了光电子器件201的实施例，该光电子器件201通过分割而源于图3b.2中的装置。在可选的步骤S7中，透镜150被安放到所浇注的半导体芯片110上。步骤S7可以紧接着步骤S4，紧接着步骤S5或者紧接着步骤S6。透镜150的安放可以通过将透明浇注材料、尤其是硅酮过模制到所浇注的半导体芯片110上来进行。在图4中所示的实施例中，透镜150被安放到在图3c.1中所示的光电子器件200上。透镜150的透明浇注材料比用来浇注半导体芯片110的基质材料112更硬。这使在透镜成型时的处理变得容易。透镜150与散射颗粒132被嵌入到其中的另外的基质材料130的区域交叠。这提高了可以被透镜150聚集的混合光的份额。附图标记列表100光电子器件101光电子器件102衬底103腔体104半导体芯片接触层106在衬底上的接合垫108在半导体芯片上的接触垫110半导体芯片112基质材料（软）114发光材料颗粒115转换层116接合线118衬底中的缺口120部分弹性的侧壁130另外的基质材料（硬）132散射颗粒140无弹性的板142弹性侧壁144分配器146本体148本体的侧面150成像光学装置（透镜）200光电子器件201光电子器件