波长转换元件、包括波长转换元件的发光半导体部件、用于制造波长转换元件的方法和用 ...的制作方法
【专利摘要】一种波长转换元件(1)，其包括至少一种烧结的波长转换材料(20)，其中，网格(3)由在烧结的波长转换材料(20)内的通道(2)形成，通道(2)被烧结的波长转换材料(20)至少部分地包围，通道(2)沿垂直于或倾斜于波长转换元件(1)的主延伸方向的方向至少部分地穿进烧结的波长转换材料(20)，并且通道(2)包含非转换烧结的分隔件材料(30)。
【专利说明】波长转换元件、包括波长转换元件的发光半导体部件、用于制造波长转换元件的方法和用于制造包括波长转换元件的发光半导体部件的方法[0001 ]对一种波长转换元件和用于制造波长转换元件的方法进行了说明。还对包括波长转换元件的发光半导体部件和用于制造包括波长转换元件的发光半导体部件的方法进行了说明。
[0002]某些实施方式对用于发光半导体部件的波长转换元件进行了说明。另外的实施方式对用于制造波长转换元件的方法进行了说明。其他实施方式对包括波长转换元件的发光半导体部件和用于制造这种发光半导体部件的方法进行了说明。
[0003]根据至少一个实施方式，波长转换元件包含至少一种烧结的波长转换材料。波长转换元件可以是自支承的。波长转换元件可以在没有任何机械支承或稳定部件的情况下是稳定的。波长转换元件具有主延伸面。具体地，波长转换元件成形为如片或板，并且在沿主延伸面的方向具有比在垂直于主延伸的方向(其对应于波长转换元件的厚度)更大的尺寸。 另外，波长转换元件可以包括多个层和/或片。例如，层和/或片可以包含相同的烧结的波长转换材料，或者层和/或片中的每个可以包含与其他层/或片的波长转换材料不同的波长转换材料。此外，所述层中的一个可以包括非掺杂层，其可以特别用作支承层和/或支承片，其中，非掺杂层可以布置成与波长转换元件的辐射出口区相对。
[0004]术语“烧结的”是指在高温下对本文所述的波长转换材料进行处理或烘烤，以特别获得波长转换材料的所需密度。
[0005]术语“波长转换材料”是指所述材料能够将具有第一峰值波长的至少一部分初级辐射转换为具有第二峰值波长的次级辐射，其中，第二峰值波长与第一峰值波长不同。具体地，波长转换材料可以吸收初级辐射，并且可以再发射次级辐射。
[0006]根据至少一个实施方式，网格由在烧结的波长转换材料内的通道来形成。网格的形成可以特别通过切片、冲压和/或模压来完成。网格可以与烧结的波长转换材料一起形成波长转换元件，在所述波长转换元件中，烧结的波长转换材料形成如下区域:其通过网格至少部分地彼此间隔开，并且可以将被辐照到波长转换元件上的光转换成与入射光不同的光。
[0007]根据至少一个实施方式，通道由烧结的波长转换材料至少部分地包围，并且通道沿垂直于或倾斜于波长转换元件的主延伸方向的方向至少部分地穿进烧结的波长转换材料，并且通道包含非转换烧结的分隔件材料。波长转换元件的主方向沿平行于本文所描述的波长转换元件的主延伸面延伸。例如，通道的侧面或表面由烧结的波长转换材料与非转换烧结的分隔件材料之间的界面形成。通道的底面是由非转换烧结的分隔件材料与烧结的波长转换材料之间的界面来形成，或者通道的底面形成于非转换烧结的分隔件材料与未掺杂层或包含烧结的波长转换材料的层和/或片之间。通道的形状可以是矩形、正方形、三角形或梯形。
[0008]非转换烧结的分隔件材料可以填充在通道中，使得其与烧结的波长转换材料形成共用的平面表面。可以进一步构想到，非转换烧结的分隔件材料在竖直方向上突出超过烧结的波长转换材料，其中，所述竖直方向倾斜于主延伸方向延伸。例如，非转换烧结的分隔件材料完全填充通道，使得烧结的波长转换材料和非转换烧结的分隔件材料直接接触，并且在烧结的波长转换材料与非转换烧结的分隔件材料之间不存在间隙。
[0009]术语“非转换”是指烧结的分隔件材料不能够转换初级辐射的波长。非转换烧结的分隔件材料没有改变初级辐射的波长或者没有吸收并再发射初级辐射的波长，除了红外线和/或热辐射的发射之外。例如，非转换烧结的分隔件材料可以完全吸收或反射照射在其上的任何辐射。
[0010]根据波长转换元件的至少一个实施方式，波长转换元件包含至少一种烧结的波长转换材料，其中，网格由在烧结的波长转换材料内的通道形成，通道被烧结的波长转换材料至少部分地包围，通道沿垂直于或倾斜于波长转换元件的主延伸方向的方向至少部分地穿进烧结的波长转换材料，并且通道包含非转换烧结的分隔件材料。
[0011]上述实施方式中的另外的方案包括包含非转换烧结的分隔件材料的通道的网格， 从而网格具有沿第一方向延伸的第一通道和沿第二方向延伸的第二通道，并且从而第一方向和第二方向均平行于波长转换元件的主延伸方向。第一方向和第二方向优选彼此垂直或倾斜，使得第一通道和第二通道彼此交叉。第一通道的深度可以等于或不同于第二通道的深度。具体地，如果深度不同，则第一通道可以完全穿过烧结的波长转换材料，而第二通道仅部分地穿进烧结的波长转换材料。具有较大深度的第一通道(例如，完全穿过烧结的波长转换材料的通道)更有效地减轻相邻波长转换区域之间的串扰。具有较小深度的第二通道 (例如，仅部分地穿进烧结的波长转换材料的通道)提高了波长转换元件的机械稳定性。
[0012]根据至少一个实施方式，用于制造波长转换元件的方法包括步骤A:提供具有顶侧和位于与顶侧相对的底侧的支承片。顶侧和底侧可以通过共用的侧面彼此连接，其中，所述侧面倾斜地(特别是垂直)延伸至顶侧或底侧。例如，支承片可以包含聚合物材料、陶瓷材料和/或玻璃。例如，如果通道完全穿过波长转换元件延伸，则支承片可以尤其用于在制造波长转换元件期间稳定波长转换元件。支承片也可以为箱或板。例如，箱可以是聚合物箱，如聚酯箱。例如，聚酯薄膜箱可以被提供为支承片。
[0013]根据用于制造波长转换元件的方法的至少一个实施方式，在方法步骤B中:在支承片的顶侧上设置波长转换材料。本文所述的波长转换材料可以是未烧结的。也就是说，波长转换材料具有糊状、半流体和/或粘性状态，并且具体地，波长转换材料还没有被加热或干燥处理。为了在支承片的顶侧上设置波长转换材料，例如可以制造包含波长转换材料的浆料或糊料。通过适当的浇铸方法，可以在支承片的顶侧上以层或生胚带的形式(例如以板或带的形式)由浆料或糊料来铺设波长转换材料。
[0014]在这种情况下，以下也是可能的，以这种方式制造的多个层或生胚带被层压到彼此之上，以获得所需厚度的生坯，并且因此获得所需厚度的波长转换元件。具体地，由未烧结的波长转换材料构成的多个生胚层因此还可以被相互施加于另一个的顶部，以形成波长转换元件，使得由在方法步骤B中制造的未烧结的波长转换材料构成的层还可以由多个这样的层形成。波长转换元件可以相应地包括一个或多个层的波长转换材料，其以波长转换元件的完成状态被烧结在一起。本文和下文所描述的实施方式因此涉及制造由未烧结的波长转换材料构成的仅一层的方法并且涉及由未烧结的波长转换材料构成的多个层被施加并且层压到彼此上的方法二者。
[0015]根据用于制造波长转换元件的方法的至少一个实施方式，在方法步骤C中，对波长转换材料直接或间接图案化，由此形成在波长转换材料中被波长转换材料至少部分地包围的通道。网格的形成可以尤其通过切片、冲压、模压、锯切和/或切割(例如激光切割)来完成。可以在未烧结、干燥或烧结状态下对波长转换材料进行图案化。在烧结状态下的图案化通常需要更严格的图案化方法，如锯切或切割，例如，激光切割。
[0016]具体地，可以优选地在干燥后对波长转换材料进行直接图案化。具体地，可以优选地在未烧结的状态下以浆料或糊料的形式对波长转换材料进行间接图案化。在干燥波长转换材料之后波长转换元件已经可以自支承，并且可以去除支承片以获得波长转换元件。
[0017]根据用于制造波长转换元件的方法的至少一个实施方式，在方法步骤D中，利用非转换分隔件材料的浆料填充通道。
[0018]根据用于制造波长转换元件的方法的至少一个实施方式，在方法步骤E中，对波长转换元件进行烧结。由于烧结处理，波长转换材料和非转换分隔件材料的浆料达到所需的密度。
[0019]根据一种方法的至少一个实施方式，该方法包括以下步骤:
[0020]A)提供具有顶侧和位于与顶侧相对的底侧的支承片，[0021 ] B)在支承片的顶侧上设置波长转换材料，
[0022]C)对波长转换材料进行直接或间接图案化，由此形成在波长转换材料
[0023]中被波长转换材料至少部分包围的通道，
[0024]D)利用非转换分隔件材料的浆料填充通道，[〇〇25] E)对波长转换元件进行烧结。[〇〇26]将波长转换元件放置在像素化的发光装置(LED)上是挑战性的，特别是当为了防止串扰而需要像素之间的光学分离时。随着像素的尺寸减小(具体地如果转换区域、元件或部分的尺寸小于500wn)，单个像素波长转换元件的处理变得困难。此处的想法是制造在一件内包含烧结的波长转换材料和非转换烧结的分隔件材料的单一波长转换元件以防止串扰。在本文所述的波长转换元件的情况下，在波长转换材料之间的光学串扰可以通过在波长转换材料内所形成的网格和填充在网格的通道中的非转换分隔件材料来防止。
[0027]具体地，如果包含波长转换材料的每个区域被分配到发光半导体芯片的发光段可能是有利的。基于本文所描述的方法，在不存在包含必须被单独处理并且定位的波长转换材料的各个转换区域的情况下，大的波长转换元件(即，例如在发光半导体芯片的尺寸的波长转换元件)可以被有利地处理。因此，可能的是，各个转换区域的对准仅需要执行一次(即在波长转换元件的调整期间)，并且没有必要为包含波长转换材料的各个转换区域进行彼此独立地对准。
[0028]本文中描述的实施方式和特征同等地适用于波长转换元件和用于制造波长转换元件的方法。
[0029]根据至少一个实施方式，通道至少部分地沿平行于波长转换元件的主延伸方向延伸。例如通道彼此间隔开，并且彼此之间具有恒定的距离，使得烧结的波长转换材料中的网格示出了形状为偏菱形、菱形、矩形或正方形的单元。
[0030]根据至少一个实施方式，通道完全穿过烧结的波长转换材料，或者通道部分地穿进烧结的波长转换材料。在通道完全穿过烧结的波长转换材料的情况下，烧结的波长转换材料可以由支承片来支承，其中，通道的侧面通过烧结的波长转换材料与非转换烧结的分隔件材料之间的界面形成，并且通道的底面通过烧结的波长转换材料与支承片之间的界面形成。另外，通道可以形成在烧结的波长转换材料中，作为包括侧面和底面的凹部，其中，侧面和底面是烧结的波长转换材料与非转换烧结的分隔件材料之间的界面。
[0031]根据至少一个实施方式，非转换烧结的分隔件材料不透射紫外线和/或可见光。例如，紫外线和/或可见光可以通过发光半导体芯片来发射。具体地，非转换烧结的分隔件材料吸收紫外线和/或可见光，其中，非转换烧结的分隔件材料尤其包含炭黑。非转换烧结的分隔件材料可以以如下方式选择:网格由于其吸收性对观察者来说呈现黑色。
[0032]根据至少一个实施方式，非转换烧结的分隔件材料对紫外线和/或可见光具有反射性。为此目的，非转换烧结的分隔件材料可以例如包含辐射反射颗粒。辐射反射颗粒利用材料41203、3102、!^02、2抑2中的至少一种形成，或者包含所述材料中的至少一种或更多种。 附加地或可替选地，下列材料中的一种或更多种也是可以的:ZnO、BaS〇4、MgO、Ta2〇5、Hf〇2、 6(12〇3、他2〇3、￥2〇3。在非转换烧结的分隔件材料中辐射反射颗粒的浓度可以优选为大于或等于按重量计10%或者大于或等于按重量计20%。福射反射颗粒(具体地含Ti〇2或AI2O3的福射反射颗粒)的浓度可以例如大于或等于按重量计10%且小于或等于100%。在进一步优选的实施方式中，非转换烧结的分隔件材料包括辐射反射颗粒，辐射反射颗粒包含浓度等于或大于按重量计90 %的Ti02和浓度等于或小于按重量计10 %的Al2〇3。另外，非转换烧结的分隔件材料通常可以包含烧结助剂，例如氧化物(如上面提到的氧化物，优选MgO或Y2〇3)。烧结助剂的优选浓度为大于或等于按重量计0.01%且小于或等于按重量计5%。
[0033]辐射反射颗粒可以优选地被均匀地分布在非转换烧结的分隔件材料内。[〇〇34]非转换烧结的分隔件材料可以以如下的方式来选择:网格由于其反射特性对观察者来说呈现白色。
[0035]根据至少一个实施方式，烧结的波长转换材料包含选自以下材料中的一种或更多种的掺杂陶瓷材料:YAG: Ce、LuAG: Ce、LuYAG: Ce。在优选的实施方式中，陶瓷材料可以用作烧结的波长转换材料，例如，石榴石，诸如钇铝氧化物(YAG)、镥铝氧化物(LuAG)、镥钇铝氧化物(LuYAG)和铽铝氧化物(TAG)。在进一步优选的实施方式中，用于烧结的波长转换材料的陶瓷材料被掺杂有例如以下活化剂之一:铈、铕、钕、铽、铒、镨、钐、锰。通过举例的方式， 对于可能被掺杂的陶瓷烧结的波长转换材料，应提及YAG: Ce、LuAG: Ce和LuYAG: Ce。掺杂的陶瓷材料可以优选具有大于或等于0.1 %且小于或等于4%的Ce含量。
[0036]根据至少一个实施方式，烧结的波长转换材料包含从以下组中选择的一种或更多种材料:以￡)31(^、(4￡)3141(^、(4￡从131犯、(4￡)2315咏，其中，4￡是碱土金属或硫化物或正硅酸盐。[〇〇37]烧结的波长转换材料可以包括任何此处提及的光转换材料或由其组成。
[0038]根据至少一个实施方式，烧结的波长转换材料包含分散在基质材料中的波长转换物质。另外，对于烧结的波长转换材料也有可能包括在基质材料中例如以粉末形式的波长转换物质。
[0039]根据至少一个实施方式，直接图案化包括如下步骤:其中，通过选择性地去除波长转换材料以网格状图案在波长转换材料内形成通道，从而使通道至少在部分处完全穿过波长转换材料，并且由此形成至少部分地没有波长转换材料的区域。选择性去除可以通过切片、冲压和/或模压来完成。通道可以完全穿过烧结的波长转换材料，其中，烧结的波长转换材料可以由支承片来支承。
[0040]根据至少一个实施方式，进行直接图案化使得通道进一步至少部分地穿进支承片。例如，选择性去除可以完成，使得切片、冲压和/或模压还部分地去除支承片的材料。然后，通道可以填充有非转换分隔件材料的浆料。在烧结之后，波长转换元件具体地以此处所描述的方式包含烧结的波长转换材料以及烧结的非转换分隔件材料。可以进一步从当时烧结的或相应地制造的波长转换元件中分层或去除支承片，其中，烧结的非转换分隔件材料在竖直方向上超出烧结的波长转换材料。
[0041]根据至少一个实施方式，间接图案化包括如下步骤:其中，使可去除岛状区域位于支承片的顶侧上，其中，可去除岛状区域彼此间隔开，波长转换材料被填充在可去除岛状区域之间的至少部分处，并且将岛状区域从支承片的顶侧去除，由此在波长转换材料中形成通道。例如，岛状区域通过图案化过程(如光刻，也被称为光学蚀刻或UV蚀刻)来形成，其中， 光被用于将来自光掩模的几何图案转变成由支承片的顶侧上的可去除岛状区域的材料制成的层。例如，可去除岛状区域包括网格状图案，其中，没有可去除材料的区域位于每个岛状区域之间。这些区域可以借助浇铸法填充有未烧结的波长转换材料的浆料或糊料。
[0042]未烧结的波长转换材料可以例如与可去除岛状区域形成共用的平面表面。在干燥未烧结的波长转换材料之后，岛状区域可以通过化学方法去除。例如，这可能例如需要所谓的“抗蚀剂剥离剂”的液体，其化学地改变岛状区域使得它们不再附着于支承片和/或波长转换材料。可替选地，岛状区域可以由包含氧(其氧化岛状区域)的等离子体来去除。这个过程被称为灰化，并且类似于干蚀刻。因此，在波长转换材料中形成通道，其然后可以填充有非转换分隔件材料的浆料或糊料。
[0043]考虑到间接图案化进一步构想到，首先使用如此处描述的可去除岛状区域对非转换分隔件材料进行图案化，并且其次利用波长转换材料的浆料或糊料填充网格的单元。例如，此处所描述的通道和单元是可交换的，也就是说，波长转换材料被结构化并且利用此处所描述的用于非转换分隔件材料的方法进行施加，并且非转换分隔件材料被结构化并且利用此处所描述的用于波长转换材料的方法进行施加。换句话说，此处所描述的方法可以进行，反之亦然。
[0044]在又一实施方式中，波长转换材料的浆料或糊料可以在支承片的顶侧上与可去除岛状区域交叠，使得波长转换材料唯一地形成了共用的平面表面。可以在干燥波长转换材料之后去除支承片。然后，所暴露的可去除岛状区域可以通过本文所述的“抗蚀剂剥离剂” 来去除，其化学地改变岛状区域，使得它们不再附着于干燥的波长转换材料。由此形成的通道可以填充有非转换分隔件材料的浆料或糊料。包括波长转换材料和非转换分隔件材料的共用的平面表面可以被表示为波长转换元件的辐射出口区域，其可以基于波长转换材料的直接或间接图案化。
[0045]根据至少一个实施方式，可去除岛状区域包含光致抗蚀剂或可以由光致抗蚀剂构成。光致抗蚀剂是光敏材料，其对于本文所描述的图案化过程如光刻是特别有利的。例如， 光致抗蚀剂包括以下材料之一或由以下材料之一构成:Poly(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、 Poly(甲基戊二酰亚胺)(PMGI)、苯酚甲醛树脂(DNQ/Novolac)或SU-8。
[0046]根据至少一个实施方式，支承片包括未掺杂的陶瓷片。未掺杂的陶瓷片包含非转换陶瓷材料，并且优选地由非转换陶瓷材料组成。具体地，未掺杂的陶瓷片可以包含选自以下的一种或更多种未掺杂的陶瓷材料或由以下的一种或更多种未掺杂的陶瓷材料组成:钇铝氧化物(YAG)、氧化铝(AI2O3)、氧化纪(Y2O3)、氧化钛(Ti〇2)和氮化铝(A1N)。例如，支承片可以是波长转换元件的一部分。
[0047]根据至少一个实施方式，烧结之前对波长转换元件进行预烧结。具体地，在预烧结过程期间，将在波长转换材料和非转换分隔件材料内的粘结剂去除。[〇〇48]根据又一实施方式，发光半导体部件包括:发光半导体芯片，其在操作期间经由光耦合输出表面沿发射方向发射初级辐射；以及本文中所描述的波长转换元件，其中，波长转换元件被布置在发光半导体芯片的光耦合输出表面上。具体地，半导体芯片可以是像素化的发光半导体芯片。发光半导体芯片可以经由光耦合输出表面沿发射方向(倾斜于波长转换元件的主延伸面或发光半导体部件的主延伸面的方向)发射初级辐射，例如蓝光和/或紫外光。波长转换元件被施加(例如，粘附性接合)在发光半导体芯片的光耦合输出表面上。
[0049]根据结合附图的以下描述的示例性实施方式，另外的优点、有利的实施方式和发展将变得明显。
[0050]图1A至图1E示出了根据一个示例性实施方式的用于制造波长转换元件的方法的方法步骤的示意图，
[0051]图1F示出了包括根据图1A至图1E的波长转换元件的发光半导体部件的示意性侧视图，[〇〇52]图2A至图2E示出了根据一个示例性实施方式的用于制造波长转换元件的方法的方法步骤的示意图，[〇〇53]图2F示出了包括根据图2A至图2E的波长转换元件的发光半导体部件的示意性侧视图，[〇〇54]图3A至图3G示出了根据一个示例性实施方式的用于制造波长转换元件的方法的方法步骤的示意图，[〇〇55]图3H示出了包括根据图3A至图3G的波长转换元件的发光半导体部件的示意性侧视图，[〇〇56]图4A至图4E示出了根据一个示例性实施方式的用于制造波长转换元件的方法的方法步骤的示意图，[〇〇57]图4F示出了包括根据图4A至图4E的波长转换元件的发光半导体部件的示意性侧视图。
[0058]在该示例性实施方式和附图中，相同的、相同类型的或作用相同的元件可以在每种情况下被设置有相同的参考标记。所示出的元件和其彼此间的尺寸关系不应该被认为是真实比例;确切地说，各个要素，例如，层、部件部分、部件和区域可以以放大的尺寸示出，以能够更好地说明以及/或者为了提供更好的理解。[〇〇59]图1A至图1E示出了根据一个示例性实施方式的用于制造波长转换元件1的方法步骤。
[0060]在第一方法步骤中，如图1A所示，提供了具有顶侧11和位于与顶侧11相对的底侧 12的支承片10。顶侧11和底侧12通过共用的侧面13彼此连接，其中，所述侧面13垂直于波长转换元件1的主延伸方向或面延伸。将波长转换材料20布置在支承片10的顶侧11上。波长转换材料20与支承片的侧面13齐平。在该方法步骤中，波长转换材料20可以是浆料或糊料，并且浇铸法可以用于使波长转换材料20位于支承片10的顶侧11上。
[0061]在根据图1B的又一方法步骤中，对波长转换材料20进行直接图案化，使得通过选择性地去除波长转换材料20以网格状图案在波长转换材料20内形成通道2(还参见图1C)。然后，可以对波长转换材料20的浆料或糊料进行干燥，使得波长转换材料可以具体地以直接的方式被图案化。通道2沿垂直于波长转换元件I的主延伸方向的方向完全穿进波长转换材料20。
[0062]如图1B所示，在选择性地去除波长转换材料20之后，制造了包含彼此间隔开的波长转换材料20的区域。在波长转换材料20之间的空间或通道没有波长转换材料20。具体地，通道2在横向方向由波长转换材料20并且在竖直方向由支承片10被定界，其中，横向方向平行于波长转换元件的主延伸面延伸，并且竖直方向垂直于或倾斜于横向方向。
[0063]除了图1B之外，图1C示出了波长转换元件I的顶视图，其中，示出了在波长转换材料20内由通道2形成的网格3。通道2在横向方向上由波长转换材料20定界，其中，在竖直方向上波长转换材料20由支承片10定界。图1C示出了包含波长转换材料20的另外的单元18，其成形为如矩形或正方形。
[0064]在另外的方法步骤中，如图1D所示，分别利用非转换分隔件材料30的浆料或糊料填充通道2或网格3。
[0065]如图1D所示，波长转换材料20和非转换分隔件材料30形成共用的平面表面8，其尤其可以用作波长转换元件I的辐射出口区域。非转换分隔件材料30在竖直方向上与波长转换材料20齐平。
[0066]然后，可以对如在图1D中所示的波长转换元件I进行烧结。在烧结过程期间，波长转换元件被烧结成所需的密度。另外，还可以对波长转换元件I进行预烧结，使得可以去除粘结剂。支承片1可以包括未掺杂的陶瓷片或由未掺杂的陶瓷片构成。例如，在图1D中所示的波长转换元件可以是所谓的生坯。在预烧结或烧结过程之后支承片10包括未掺杂的陶瓷片或由未掺杂的陶瓷片组成的情况下，支承片10可以是波长转换元件I的一部分，并且没有从波长转换元件I中被去除。另外，支承片10可以包括聚合物材料、陶瓷材料和/或玻璃或由聚合物材料、陶瓷材料和/或玻璃组成。
[0067]在另外的方法步骤中，如图1E所示，从现在包括烧结的波长转换材料和非转换烧结的分隔件材料的波长转换元件I去除或者分离支承片10。这样获得的波长转换元件I可以是自支承的，并且不需要任何支承部件。
[0068]图1F示出了发光半导体部件100，其中，波长转换元件I胶合到发光半导体芯片9的光耦合输出表面15上。此处，所示的发光半导体芯片9可以是像素化的发光半导体芯片。如图1F所示，粘合剂层7被布置在波长转换元件I与发光半导体芯片9之间。
[0069]因此，图1F示出了包括波长转换元件I和发光半导体芯片9的发光半导体部件100的示意性侧视图，其中，波长转换元件I基于如图1A至图1E所示的方法步骤。
[0070]图2A至图2E示出了如在图1A至图1E中所描述的方法步骤的示意图。图2A至2E中所示的方法步骤基于与图1A至图1E所描述的相同的方法，不同之处在于:通道2形成在例如干燥的波长转换材料20中并且通道2以图2B中所示的三角形的方式成形。具体地，通道2的三角形形状也可以呈梯形。与图1A至图1E中所示的方法步骤的又一区别在于:通道2完全穿过波长转换材料20，并且至少部分地在支承片10中，其中，支承片10可以是薄箔和/或板。因此，在分别填充通道2或网格3之后，非转换分隔件材料30在竖直方向上与波长转换材料20交叠或突出到波长转换材料20的上方。
[0071]在基于如图2A至图2D中所示的方法步骤对波长转换元件I进行烧结之后，波长转换元件I是预烧结的和/或烧结的。在预烧结和/或烧结步骤之后，可以从波长转换元件I中去除或分离支承片10，并且波长转换元件I胶合到发光(例如像素化的)半导体芯片9上，使得非转换烧结的分隔件材料30的超出烧结的波长转换材料20的区域沿与发光半导体芯片9相反的方向被定位或布置。
[0072]如图1F以及图2F中已经示出的，粘合剂层7可以布置在波长转换元件I与发光半导体芯片9之间。因此，在图2F中示出了发光半导体部件100。因此，图2F示出了包括波长转换元件I的发光半导体部件100的示意性侧视图，如示出用于制造波长转换元件I的方法步骤的图2A至图2E中所示制造波长转换元件I。
[0073]图3A至图3G示出了用于通过使用波长转换材料20的间接图案化制造波长转换元件I的方法的方法步骤的示意图。
[0074]如图3A所示，提供支承片10，其中，在支承片10的顶侧11上，光致抗蚀剂4被布置在支承片10的顶侧11上。
[0075]在图3B中，示出了另外的方法步骤，其中，通过使用光刻法对光致抗蚀剂4进行图案化或结构化。在光刻期间，可去除岛状区域5被设置或定位到支承片10的顶侧11上，其中，可去除岛状区域5彼此间隔开。
[0076]在图3D中示出了可去除岛状区域和在可去除岛状区域5之间的空间的顶视图。如图3C所示，在可去除岛状区域之间形成通道，这如图3C所示在网格3中产生。
[0077]在图3D中非转换分隔件材料30填充在可去除岛状区域之间，使得非转换分隔件材料30与可去除岛状区域5形成共用的平面表面8，该共用的平面表面8被定位成与支承片10相对。
[0078]在另外的方法步骤中，如图3E所示，将可去除岛状区域从支承片10的顶侧11去除。由此形成另外的通道2。通道2形成在非转换分隔件材料30之间，所述通道2没有非转换分隔件材料30。因此，如图3E所示，通道在横向方向上被非转换分隔件材料30定界，并且在竖直方向上被支承片10定界。
[0079]在另外的方法步骤中，如图3F所示，将波长转换材料20的浆料或糊料填充在通道2中。在预烧结和/或烧结之后，基于非转换分隔件材料30的间接图案化方法制造波长转换元件I，并且从现在自支承波长转换元件I中分离或去除支承片10。
[0080]关于所示的方法步骤3A至3F，还可以构想到，波长转换材料20首先通过岛状区域5图案化，并且由此所产生的通道采用非转换分隔件材料30来填充。也就是说，关于波长转换材料20和非转换分隔件材料30进行在图3A至图3F中所示的方法步骤，反之亦然。
[0081]在图3H中示出了发光半导体部件100的另一实施方式的示意性侧视图。基于图3A至图3G所示的方法步骤的波长转换元件I被布置在发光半导体芯片9的光耦合输出表面15上，其中，在波长转换元件I与发光半导体芯片9之间布置有粘合剂层7。
[0082 ] 在图4A至图4E中示出的方法步骤也基于如图3A至图3F中示出的间接图案化方法。
[0083]在图4A中，示出了支承片10，其中，可去除岛状区域5在支承片10的顶侧11上彼此间隔开，并且可去除岛状区域5具有球形形状。与图3A至图3G中所示的方法步骤相比，波长转换材料20与可去除岛状区域5交叠，可去除岛状区域5可以包含光致抗蚀剂4或由光致抗蚀剂4构成。波长转换材料20超出可去除岛状区域，使得波长转换材料本身形成平面表面8。由波长转换材料20构成的平面表面8没有被非转换分隔件材料30中断。然后，可以对波长转换材料20进行干燥，并且可以相应地去除支承片以及可去除岛状区域5。通过去除可去除岛状区域5，在波长转换材料20中形成通道2，然后可以利用非转换分隔件材料30填充所述波长转换材料20。这可以如图4C至图4D所示通过翻转波长转换元件I来执行。在图4E中示出了波长转换元件I的顶视图，其中，波长转换材料20由非转换分隔件材料30完全包围。
[0084]图4F示出了发光半导体部件100的侧视图，发光半导体部件100包括基于如图4A至图4E所示的方法步骤的波长转换元件I，其中，这样所制造的波长转换元件I通过使用粘合剂层7胶合在发光半导体芯片9的光耦合输出表面15上。
[0085]本发明不限于基于所述示例性实施方式所描述的示例性实施方式。另外，本发明包括任何新颖的特征，并且也包括特征的任意组合，具体地包括在专利权利要求书中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身未在专利权利要求书或示例性实施方式中明确指出也是如此。
【主权项】
1.一种波长转换元件，其包括至少一种烧结的波长转换材料，其中，-通过所述烧结的波长转换材料之内的通道形成网格，-所述通道被所述烧结的波长转换材料至少部分地包围，-所述通道沿垂直于或倾斜于所述波长转换元件的主延伸方向的方向至少部分地穿进 所述烧结的波长转换材料，并且-所述通道包含非转换烧结的分隔件材料。2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述通道至少部分地平行于所述波长转 换元件的主延伸方向延伸。3.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述通道完全穿过所述烧结的波长转换 材料，或者所述通道部分地穿进所述烧结的波长转换材料。4.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述非转换烧结的分隔件材料不透射紫 外线和/或可见光。5.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述非转换烧结的分隔件材料反射紫外 线和/或可见光。6.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述烧结的波长转换材料包含选自以下 材料中的一种或更多种的掺杂陶瓷材料:YAG: Ce、LuAG: Ce、LuYAG: Ce。7.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述烧结的波长转换材料包含选自以下 组的一种或更多种材料:(AE)S1N、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3、(AE)2Si5N8,其中，AE是碱土金属；硫化物；正硅酸盐。8.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述烧结的波长转换材料包含分散在基 质材料中的波长转换物质。9.一种用于制造波长转换元件的方法，所述方法包括以下步骤:A)提供具有顶侧和位于与所述顶侧相对的底侧的支承片，B)在所述支承片的顶侧上设置波长转换材料，C)对所述波长转换材料进行直接图案化或间接图案化，由此在所述波长转换材料中形 成由所述波长转换材料至少部分地包围的通道，D)利用非转换分隔件材料的浆料填充所述通道，E)对所述波长转换元件进行烧结。10.根据权利要求9所述的方法，其中，-所述波长转换材料的直接图案化包括以下步骤:通过选择性地去除所述波长转换材料而在所述波长转换材料内以网格状图案形成所 述通道，从而使所述通道在至少某些地方完全穿过所述波长转换材料，并且由此形成至少 部分地没有所述波长转换材料的区域。11.根据权利要求10所述的方法，其中，进行所述直接图案化，使得所述通道进一步至少部分地穿进所述支承片。12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述波长转换材料的间接图案化包括以下步骤:使可去除岛状区域位于所述支承片的顶侧，其中，所述可去除岛状区域彼此间隔开， 在至少某些地方将所述波长转换材料填充在所述可去除岛状区域之间，以及 将所述岛状区域从所述支承片的顶侧去除，由此形成所述通道。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述可去除岛状区域包括光致抗蚀剂。14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述支承片包括未掺杂的陶瓷片。15.根据权利要求9所述的方法，其中，在进行烧结之前所述波长转换元件被预烧结。16.—种发光半导体部件，包括:发光半导体芯片，其在操作期间沿发射方向经由光耦 合输出表面发射初级辐射；以及根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，所述波长转换 元件被布置在所述发光半导体芯片的光耦合输出表面上。17.—种用于制造根据权利要求16所述的发光半导体部件的方法，其中，通过根据权利 要求9所述的方法来制造波长转换元件，并且随后将所述波长转换元件布置在发光半导体 芯片的光耦合输出表面上。
【文档编号】H01L33/50GK106030836SQ201580010013
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月5日
【发明人】布丽塔·格厄特茨, 克里斯多佛·A·塔里
【申请人】欧司朗光电半导体有限公司