光电子器件和用于制造光电子器件的方法与流程

本发明涉及一种光电子器件以及一种用于制造光电子器件的方法。

背景技术：

由现有技术已知被设置用于在发光表面和该发光表面的环境之间产生尽可能高的亮度对比度的光电子器件。这可以例如通过在封装边缘处布置发光表面来实现。另一种可能性在于附加结构的布置。例如荫罩可以定义亮-暗界限。此外，已知使用黑色材料来提高亮度对比度。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种具有改善的亮度对比度的光电子器件，并且说明一种用于制造具有改善的亮度对比度的光电子器件的方法。

该任务将通过具有权利要求1的特征的光电子器件以及通过具有权利要求4的特征的用于制造光电子器件的方法来解决。在从属权利要求中说明了有利的实施方式。

光电子器件具有载体、光电子装置和灌封材料。光电子装置包括光电子半导体芯片。光电子装置布置在载体的上侧上面。灌封材料布置在载体的上侧上面，使得该光电子装置嵌入在灌封材料中。光电子装置的辐射发射表面未被灌封材料覆盖。灌封材料的表面相对于载体的上侧构造在辐射发射表面上方。

有利地，相比于其辐射发射表面与灌封材料的表面位于一个平面中的光电子部件，其辐射发射表面构造在灌封材料的表面下方的光电子器件具有在辐射发射表面和辐射发射表面的环境之间的改善的亮度对比度。该优点通过以下方式实现：在辐射发射表面处发射并侧向辐射的电磁辐射可以在灌封材料处被反射。然而，也可能的是：电磁辐射必须通过灌封材料传播，由此一部分电磁辐射可以在灌封材料中被吸收。

与其辐射发射表面与灌封材料表面位于一个平面中的光电子部件相比，具有降低的辐射发射表面的光电子器件的亮度对比度可以是其2倍。

在一种实施方式中，光电子装置包括波长转换材料。波长转换材料布置在光电子半导体芯片上。辐射发射表面是波长转换材料的表面。

有利地，波长转换材料被构造用于在波长方面修改由光电子半导体芯片发射的电磁辐射的一部分。例如，波长转换材料可以被构造用于将由光电子半导体芯片发射的蓝光转换成黄光。这使得可以由光电子器件辐射总体上白色的光。

特别是当光电子装置包括波长转换材料时，可以发生电磁辐射的侧向取向的发射。为了提高亮度对比度，在这种情况下合适的是：辐射发射表面被构造在灌封材料的表面下方。

在一种实施方式中，灌封材料具有嵌入的反射颗粒。有利地，通过嵌入灌封材料中的反射颗粒可以改善光电子器件的亮度对比度。这是因为可以通过灌封材料传播的电磁辐射的一部分可以在反射颗粒处被散射，从而总体上较少的电磁辐射可以从灌封材料中射出。

一种用于制造光电子器件的方法具有以下方法步骤：提供载体。将光电子装置布置在载体的上侧上面，其中光电子装置包括光电子半导体芯片。将牺牲体布置在光电子装置的辐射发射表面上面。将光电子装置和牺牲体嵌入灌封材料中，其中灌封材料的表面相对于载体的上侧被构造在光电子装置的辐射发射表面上方。将牺牲体移除。

有利地，如果在布置灌封材料之前将牺牲体布置在辐射发射表面上面，则辐射发射表面不被灌封材料覆盖。光电子装置和牺牲体可以嵌入灌封材料中，使得灌封材料的表面相对于载体的上侧构造在辐射发射表面上方。

在一种实施方式中，布置光电子装置包括在光电子半导体芯片上布置波长转换材料。辐射发射表面由波长转换材料的表面形成。

在一种实施方式中，使用由光致抗蚀剂、盐或塑料制成的薄片作为牺牲体。有利地，可以容易地去除光致抗蚀剂、盐或塑料。

在一种实施方式中，牺牲体的布置包括以下方法步骤：将光致抗蚀剂布置在载体的上侧上面。对光致抗蚀剂在辐射发射表面上面的部分进行曝光。去除光致抗蚀剂的未曝光部分，其中光致抗蚀剂在辐射发射表面上方的曝光部分保留并形成牺牲体。

在一种实施方式中，通过溶解或通过等离子体灰化完成牺牲体的去除。有利地，可以通过溶解过程非常容易地去除牺牲体。等离子体灰化提供可以省略使用潜在毒性溶剂的优点。

在一种实施方式中，借助于水、丙酮、氢氧化钠溶液或n-甲基-2-吡咯烷酮溶解牺牲体。根据牺牲体所具有的材料，可以使用相应的溶剂。水可以用于溶解光致抗蚀剂或盐。丙酮可以作为溶剂，如果牺牲体具有塑料的话。氢氧化钠溶液和n-甲基-2-吡咯烷酮可以是针对光致抗蚀剂的合适溶剂。

在一种实施方式中，牺牲体被布置成使得牺牲体的一部分横向围绕辐射发射表面。通过去除牺牲体，在辐射发射表面和灌封材料之间产生空腔。辐射发射表面和灌封材料之间的空腔提供的优点是：在空气和灌封材料之间比例如在波长转换材料和灌封材料之间存在更大的折射率差。由于该更大的折射率差，更小部分的电磁辐射可以进入到灌封材料中，由此可以改善光电子器件的亮度对比度。

在一种实施方式中，牺牲体具有第一牺牲材料和第二牺牲材料。将第一牺牲材料布置在辐射发射表面上面。第二牺牲材料布置成使得其横向围绕辐射发射表面。有利地，使用第一牺牲材料和第二牺牲材料可以简化空腔的产生。

在一种实施方式中，在布置第一牺牲材料之前，将第二牺牲材料布置在辐射发射表面上面。在布置第一牺牲材料时或之后，向第一牺牲材料施加压力，由此第二牺牲材料的一部分横向地溢出到辐射发射表面上面并流向载体，使得第二牺牲材料横向围绕辐射发射表面。

有利地，该方法的该实施方式使得能够特别简单地产生空腔。例如，作为第一牺牲材料可以使用由光致抗蚀剂制成的薄板，而液体光致抗蚀剂可以用作第二牺牲材料。

附图说明

结合对实施例的以下说明将更明确和更清楚地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式，所述实施例将结合附图详细解释。在此，分别以示意图：

图1示出布置在光电子装置上的牺牲体；

图2示出嵌入灌封材料中的光电子装置和牺牲体；

图3示出根据第一实施方式的光电子器件；

图4示出横向围绕光电子装置的辐射发射表面的牺牲体；

图5示出嵌入灌封材料中的光电子装置和牺牲体；

图6示出根据第二实施方式的光电子器件；

图7示出由坝体横向围绕的光电子装置；

图8示出嵌入光致抗蚀剂中的光电子装置；

图9示出在光电子装置的辐射发射表面上面的光致抗蚀剂部分的曝光；

图10示出通过曝光光致抗蚀剂产生的牺牲体；

图11示出在去除光致抗蚀剂的未曝光部分之后保留在辐射发射表面上面的光致抗蚀剂的曝光部分；

图12示出嵌入灌封材料中的光电子装置和通过曝光产生的牺牲体；

图13示出根据第三实施方式的光电子器件。

具体实施方式

图1至图3分别示出用于制造根据第一实施方式的光电子器件1的方法的示意图。

图1示出在执行了一些方法步骤之后的处理状态。

提供了具有上侧5的载体4。载体4可以例如具有金属、半导体、半导体氧化物、玻璃或陶瓷。

在载体4的上侧5上面布置有光电子装置6。光电子装置6包括光电子半导体芯片7。光电子半导体芯片7具有上侧8、下侧9和侧表面10。光电子半导体芯片7用其下侧9布置在载体4的上侧5上面。光电子半导体芯片7被构造用于在其上侧8处发射电磁辐射。光电子半导体芯片7可以例如构造成发光二极管芯片。

光电子半导体芯片7具有半导体层序列。在半导体层序列内构造出有源区。在有源区内可以通过载流子重新组合产生电磁辐射。为了向光电子半导体芯片7提供用于操作的电能，必须在有源区上方和有源区下方电接触半导体层序列。为了在有源区上方电接触半导体层序列，在光电子半导体芯片7的上侧8上布置第一接触元件16。第一接触元件16借助于接合线15电连接到第二接触元件17。第二接触元件17布置在载体4的上侧5上。为了在有源区下方电接触半导体层序列，载体4可以具有在图1中未示出的电线路。例如，载体4可以构造为具有电线路的陶瓷电路板。光电子半导体芯片7在其下侧9处具有第三接触元件，该第三接触元件布置在电线路上。然而，图1中所示的光电子半导体芯片7的电接触的变型不是强制必需的。例如，第一接触元件16和第三接触元件可以共同布置在光电子半导体芯片7的下侧9处。在这种情况下，载体4分别具有用于第一接触元件16和用于第三接触元件的电线路。然而也可能的是，第一接触元件16和第三接触元件共同布置在光电子半导体芯片7的上侧8处。在这种情况下，第三接触元件借助于另外的接合线与第四接触元件电连接，其中第四接触元件布置在载体4的上侧5上。

除了光电子半导体芯片7之外，光电子装置6还包括波长转换材料11。波长转换材料11布置在光电子半导体芯片7的上侧8上面。波长转换材料11可以例如具有其中嵌入有波长转换颗粒的硅树脂。波长转换颗粒可以具有例如用ce³⁺离子掺杂的钇铝石榴石。波长转换材料11被设置用于在波长方面转换由光电子半导体芯片7发射的电磁辐射。例如，波长转换材料11可以被构造用于将蓝光部分地转换为黄光。在这种情况下，光电子装置6可以辐射总体上白色的光。

在图1所示的示例中，光电子装置6的辐射发射表面14由波长转换材料11的表面12形成。但是这不是强制必需的。波长转换材料11也可以省略。在这种情况下，辐射发射表面14由光电子半导体芯片7的上侧8形成。

在波长转换材料11上面布置有牺牲体18。牺牲体18可以例如具有光致抗蚀剂、盐或塑料。牺牲体18可以例如构造成干光致抗蚀剂的薄片。

图2示出在制造根据第一实施方式的光电子器件1期间时间上在图1之后的处理状态。

灌封材料21布置在载体4的上侧5上面。灌封材料21布置成使得光电子装置6和牺牲体18嵌入灌封材料21中。灌封材料21具有塑料，例如硅树脂。在图2的示例性图示中，灌封材料21布置成使得灌封材料21的表面22与牺牲体18的表面31位于一个平面中。这不是强制必需的。必需的只是灌封材料21的表面22构造成在辐射发射表面14上方。

灌封材料21可以例如借助于传递模塑，例如借助于薄膜辅助的传递模塑（英语：film-assistedtransfermolding）布置在载体4的上侧5上面。为了将光电子装置6和牺牲体18嵌入灌封材料21中，在薄膜辅助的传递模塑期间使用模具。模具具有上部和下部。模具的上部和下部包围出模腔（formkaverne）。模具的上部和下部具有内壁。在模具的上部，第一薄膜布置在内壁上。在模具的下部，第二薄膜布置在内壁上。第一和第二薄膜可以是例如特氟龙薄膜。灌封材料21布置在模腔内。为了将牺牲体18的上侧31保持无灌封材料21，牺牲体18的上侧31在布置灌封材料21时被压靠到第一薄膜21上。在薄膜辅助的传递模塑期间，载体4的下侧32被压靠到第二薄膜上。

图3以侧向剖视图示出了根据第一实施方式的成品光电子器件1的示意图。

牺牲体被去除，由此暴露出辐射发射表面14。根据牺牲体所具有的材料，可以以各种方式去除牺牲体。如果牺牲体例如具有光致抗蚀剂，则光致抗蚀剂可以是水溶性的并且可以借助于水溶解。替换的，也可以用氢氧化钠溶液或n-甲基-2-吡咯烷酮溶解光致抗蚀剂。如果牺牲体具有盐，则盐也可以用水溶解。如果牺牲体具有塑料，则可以例如借助于丙酮将塑料去除。作为借助于溶剂溶解牺牲体的替代方案，也可以借助于等离子体灰化来完成牺牲体的去除。如果牺牲体具有光致抗蚀剂，则可以使用等离子体灰化的方法。在等离子体灰化中，微波激发的氧等离子体用于分解和/或氧化光致抗蚀剂，其中形成气态反应产物。

辐射发射表面14相对于载体4的上侧5构造在灌封材料21的表面22下方。在光电子装置6的操作期间，在辐射发射表面14处辐射的电磁辐射的一部分可以穿透到灌封材料21中。特别是当光电子装置6具有波长转换材料11时就是这种情况。由于电磁辐射的一部分必须通过灌封材料21传播，因此可以吸收通过灌封材料21传播的电磁辐射的一部分。由此，进入到灌封材料21中的电磁辐射只有一部分可以在表面22处从灌封材料21射出。以这种方式，可以改善辐射发射表面14和灌封材料21的围绕辐射发射表面14的表面22之间的亮度对比度。

替换的，可以通过灌封材料21具有嵌入的反射颗粒进一步优化亮度对比度。反射颗粒可以例如具有二氧化硅或二氧化钛。通过嵌入在灌封材料21中的反射颗粒，在辐射发射表面14处发射的电磁辐射可以在灌封材料21的壁33处反射，该壁33被构造成垂直于灌封材料21的表面22。由此，电磁辐射可以基本上在辐射发射表面14上方被辐射。

图4至图6示出在制造根据第二实施方式的光电子器件2期间的不同处理状态。根据第二实施方式的光电子器件2与根据第一实施方式的光电子器件1具有很大的相似性。在以下描述中，将仅解释光电子器件2与光电子器件1的不同之处。

图4示出在制造根据第二实施方式的光电子器件2期间的第一处理状态。

牺牲体18布置成使得牺牲体18的一部分横向围绕辐射发射表面14。在图4所示的示例中，牺牲体18的第一牺牲材料19仅仅布置在辐射发射表面14上面，而牺牲体18的第二牺牲材料20布置成使得第二牺牲材料20横向围绕辐射发射表面14。但是这不是强制必需的。牺牲体18也可以仅具有一种牺牲材料。在这种情况下，布置了连续的牺牲体18，使得牺牲体18的一部分布置在辐射发射表面14上方，并且牺牲体18的一部分横向围绕辐射发射表面14。

第一牺牲材料19可以是例如由光致抗蚀剂制成的薄片。第二牺牲材料20可以是例如液体光致抗蚀剂。在这种情况下，在将第一牺牲材料19布置在辐射发射表面14上面之前，将第二牺牲材料20布置在辐射发射表面14上面。在将第一牺牲材料19布置在辐射发射表面14和第二牺牲材料20上面时或之后，向第一牺牲材料19施加压力，由此第二牺牲材料20的一部分横向溢出到辐射发射表面14上面并且流向载体4的上侧5，使得第二牺牲材料20横向围绕辐射发射表面14。

图5示出在制造根据第二实施方式的光电子器件2期间时间上在图4之后的处理状态。

如在制造根据第一实施方式的光电子器件1期间那样，光电子装置6和牺牲体18被嵌入在灌封材料21中。在这种情况下，灌封材料21的布置也可以例如借助于薄膜辅助的传递模塑来完成。

图6以示意性的和侧向的剖视图示出了根据第二实施方式的光电子器件2。

去除牺牲体18的第一牺牲材料19和第二牺牲材料20。由于第二牺牲材料20横向包围辐射发射表面14，因此通过去除第二牺牲材料20在辐射发射表面14和灌封材料21之间产生空腔23。与光电子器件1的第一实施方式相比，在根据第二实施方式的光电子器件2中在电磁辐射进入灌封材料21方面存在更大的折射率差。代替来自波长转换材料11的电磁辐射进入灌封材料21，现在存在这样的情况：来自充满空气的空腔23的电磁辐射必须进入灌封材料21。通过更大的折射率差，光电子器件2可以具有改善的亮度对比度。

图7至图13示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间的不同处理状态。

图7示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间的第一处理状态。

在载体4的上侧5上面布置有光电子装置6。除了光电子装置6之外，在载体4的上侧5上面还布置有坝体24。坝体24布置成使得其横向围绕光电子装置6。坝体24可以具有塑料，例如硅树脂或环氧树脂。

图8示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间的图7之后的处理状态。

光致抗蚀剂25布置在载体4的上侧5上面，使得光电子装置6嵌入在光致抗蚀剂25中。光致抗蚀剂25在此布置在坝体24内。光致抗蚀剂25在此一直布置到坝体24的上边缘35。这不是强制必需的。然而，必需的是将光致抗蚀剂25布置成，使得光致抗蚀剂25的表面34相对于载体4的上侧5构造在辐射发射表面14上方。

图9示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间时间上在图8之后的处理步骤。

荫罩29用于利用电磁辐射28对光致抗蚀剂25曝光。荫罩29具有开口30，电磁辐射28可以通过开口30撞击光致抗蚀剂25。荫罩29定位在光致抗蚀剂25上面，使得开口30仅仅布置在辐射发射表面14上方。以这种方式，电磁辐射28仅撞击光致抗蚀剂25的构造在辐射发射表面14上方的部分。电磁辐射28可以例如是uv辐射。通过曝光在辐射发射表面14上方的光致抗蚀剂25，光致抗蚀剂25可以聚合。因此，光致抗蚀剂25是负性抗蚀剂。

图10以示意性侧向剖视图示出光致抗蚀剂25的曝光结果。

通过曝光在辐射发射表面14上方的光致抗蚀剂25，光致抗蚀剂25的曝光部分26聚合。相反，光致抗蚀剂25的未曝光部分27未聚合。光致抗蚀剂25的曝光部分26被设置用于形成牺牲体18。

图11示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间图10之后的处理状态。

光致抗蚀剂25的未曝光部分27被去除。由此，仅保留光致抗蚀剂25在辐射发射表面14上方的曝光部分26。光致抗蚀剂25的曝光部分26聚合并形成牺牲体18。

图12示出在制造根据第三实施方式的光电子器件3期间时间上在图11之后的处理状态。

灌封材料21布置在载体4的上侧5上面以及坝体24内并且嵌入光电子装置6和牺牲体18。可能的是，在去除光致抗蚀剂25的未曝光部分27时也去除坝体24。在这种情况下，可以在布置灌封材料21之前将另外的坝体布置在载体4上。

图13以示意性侧向剖视图示出根据第三实施方式的成品光电子器件3。

通过曝光光致抗蚀剂25产生的牺牲体18被去除。由此暴露出辐射发射表面14。辐射发射表面14相对于载体4的上侧5构造在灌封材料21的表面22下方。

根据第一、第二和第三实施方式的光电子器件1,2,3分别仅具有一个光电子装置6。这不是强制必需的。光电子器件1,2,3也可以具有多个光电子装置6。如果使用多个光电子装置6，则可以分离嵌入在灌封材料21中的光电子装置6。分离可以例如借助于锯切过程完成。由此可以产生具有至少一个光电子装置6的单独的单元。

已经根据优选实施例进一步说明和描述了本发明。然而，本发明不限于所公开的示例。而是在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以从中推导出其他变型。

附图标记列表

1根据第一实施方式的光电子器件

2根据第二实施方式的光电子器件

3根据第三实施方式的光电子器件

4载体

5载体的上侧

6光电子装置

7光电子装置的光电子半导体芯片

8光电子半导体芯片的上侧

9光电子半导体芯片的下侧

10光电子半导体芯片的侧表面

11光电子装置的波长转换材料

12波长转换材料的表面

13波长转换材料的侧表面

14光电子装置的辐射发射表面

15接合线

16第一接触元件

17第二接触元件

18牺牲体

19牺牲体的第一牺牲材料

20牺牲体的第二牺牲材料

21灌封材料

22灌封材料的表面

23辐射发射表面和灌封材料之间的空腔

24坝体

25光致抗蚀剂

26光致抗蚀剂的曝光部分

27光致抗蚀剂的未曝光部分

28电磁辐射

29荫罩

30荫罩的开口

31牺牲体的表面

32载体的下侧

33灌封材料的壁

34光致抗蚀剂的表面

35坝体的上边缘