专利名称：用于制造转换薄板的方法和转换薄板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于制造用于发射辐射的半导体器件的转换薄板的方法。此外，本发明涉及一种根据权利要求13所述的用于发射辐射的半导体器件的转换薄板。
背景技术：
此外，传统情况下还借助于丝网印刷法来制造转换薄板。在此，转换薄板的层厚通过选择具有不同厚度的掩模的丝网来控制。然而在此，这样制成的转换薄板的层厚在丝网印刷法中限制于大约40μπι。此外，在借助于丝网印刷法制造的转换薄板中，薄板的轮廓以及薄板的尺寸和形状的可复制性都可能不利地波动。
发明内容
本发明基于的目的是，提出一种用于制造具有高的层厚并且同时具有改良的可复制性以及改良的棱边质量的转换薄板的方法。此外，本发明基于的目的是，提供一种转换薄板，所述转换薄板的特征在于高的层厚。此外，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的用于制造转换薄板的方法和具有权利要求13的特征的转换薄板来实现。转换薄板的和用于制造转换薄板的方法的有利的改进形式是从属权利要求的主题。根据本发明提出一种用于制造用于发射辐射的半导体器件的至少一个转换薄板的方法，其中将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料借助于双层模板施加到衬底上。因此，转换薄板没有如同常规地借助丝网印刷法来制造，而是借助于双层模板来施加。在此，双层模板由于其可变的厚度而适于制造尤其厚的转换薄板。相反，传统情况下应用的丝网由于其最高为40 μ m的低的厚度而局限于此，以至于借助传统的制造方法不能够实现转换薄板的高的层厚。此外，能够有利地通过相应地最优化地设计模板，例如孔径、形状和大小，对转换薄板的形状产生影响。此外，通过借助于双层模板的制造方法来改进薄板的轮廓以及薄板的尺寸的可复制性。这样制造的转换薄板的增加的层厚的特征在于大的转换材料体积。因此可能的是，此外对色坐标进行控制，这借助于传统技术是不能够实现的。此外，增加的薄板厚度能够实现对特别在例如为效率、温度或持久稳定性的特性方面是最优化的转换材料的使用。色坐标尤其理解成在CIE色彩空间中对器件所发射的辐射的颜色进行描述的数值。转换材料尤其适于将一个波长的辐射转换成另一波长的辐射。具有这类转换材料的转换薄板例如用于发射辐射的半导体器件，其中在这种情况下，将转换薄板设置在半导体器件的辐射出射侧的下游并且定向成将由半导体器件发射的辐射的至少一部分转换成另一波长的辐射。在一个改进形式中，以两步式平板印刷和镀镍方法来制造双层模板。因此，构成模板的双层结构，其中模板的两个结构有利地由相同的材料制成。在此，第二层例如确定待印刷的结构的、即转换薄板的厚度和构造或形状。双层模板特别是尤其适于下述应用，其中重要的是高精度并且有利地提供高的使用寿命。此外，双层模板能够实现印刷不同大小的精细的线和结构。在一个改进形式中，模板包含镍。优选地，模板仅由一种材料制成，例如镍。因此，有利地，用于转换薄板的基本材料能够最优化地匹配于所期望的要求。由于使用最优化的基本材料的可能性，此外能够实现更好的可印刷性，由此能够改进薄板的可复制性和轮廓。在一个改进形式中，借助于印刷法来施加基本材料和包含在所述基本材料中的转换材料。在此，将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料通过模板按压，以至于基本材料基本上接收模板的结构。通过相应地最优化地设计模板的结构，例如形状和大小，能够因此影响、尤其是确定转换薄板的形状。在一个改进形式中，模板具有至少一个穿透口，将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料穿过所述穿透口压紧到衬底上。在此，穿透口的形状确定待制造的转换薄板的形状。在一个改进形式中，模板具有印刷侧和支承侧。在此，支承侧朝向衬底，印刷侧背离衬底。在一个改进形式中，印刷侧具有镍组织结构。通过镍组织结构能够有利地确保所印刷的薄板的平面性。因此，能够有利地产生转换薄板的平面结构。此外，镍组织结构能够使待印刷的结构最优化，由此，模板能够有利地有助于改进棱边质量和薄板尺寸的可复制性。在一个改进形式中，将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料施加在印刷侧上并且随后通过模板借助于印刷刮板压紧到衬底上。因此，基本材料被施加在模板的背离衬底的侧上并且借助于压力按压穿过模板的穿透口，以至于基本材料在印刷过程之后设置在模板的穿透口中。印刷侧优选在印刷法之后绝大部分不具有基本材料。在一个改进形式中，通过在支承侧上的穿透口的形状来确定转换薄板的形状。在此，穿透口能够在竖直方向上、即在垂直于衬底的方向上具有不同的伸展和形状。在此，转换薄板的形状由支承侧上的穿透口的形状来确定。在一个改进形式中，在印刷侧上的穿透口具有网格结构。网格结构有利地提高了模板的稳定性。因此，穿透口在这种情况下具有竖直叠置的两个区域，其中朝向衬底的区域复制待制造的转换薄板的形状，并且背离衬底的区域为了稳定模板而具有网格结构。模板虽然是双层结构，但是仍优选仅由一种材料制成，优选为镍。在一个改进形式中，为了施加基本材料将模板设置成与衬底直接接触。因此，在印刷过程期间在模板和衬底之间不存在间距。在此，在印刷过程期间将基本材料按压到穿透口中直至衬底，使得基本材料优选在印刷过程之后完全地填满穿透口。因此，在印刷过程之后，穿透口的高度相应于例如设置在所述穿透口中的基本材料的高度。
在印刷过程之后，将模板从衬底拆开，使得在模板上仅留有基本材料和包含在所述基本材料中的转换材料。在一个改进形式中，将转换薄板制造成具有在60 μ m和170 μ m之间的厚度，包括边界值。这种厚度例如不能够在传统应用的丝网印刷法中实现。由于增加的层厚，能够有利地为光转换实现大的转换材料体积。因此，有利地提高了控制宽光谱的色坐标的可能性。通过增加的薄板厚度，也能够实现使用下述转换材料，所述转换材料的需要量在转换薄板较薄的情况下通常超出薄板中的固体负荷的极限。这些其他的转换材料能够在其效率、耐高温性和持久稳定性方面具有特别匹配的特性。在一个改进形式中，以同一方法制造多个转换薄板，将所述多个转换薄板在同一个方法步骤中借助于印刷法施加到衬底上。对此，模板优选具有多个穿透口，分别通过所述多个穿透口来确定转换薄板的形状。在此，在制造方法中将基本材料在模板的印刷侧上设置在所有穿透口之上并且随后借助于印刷刮板按压穿过所有穿透口，以至于穿透口优选完全被基本材料填充。随后，将模板从衬底取走，其中因此在衬底上制成多个转换薄板，所述多个转换薄板在其构造方面相应于模板的结构。模板例如具有在80μπι和150μπι之间的厚度。优选地，模板具有在100 μ m和IlOum之间的厚度。在模板的背离衬底的侧上能够设置有夹紧模板的框架。衬底有利地是薄膜衬底，所述薄膜衬底设置在卡盘、即夹紧装置上。衬底以及所制成的转换薄板优选不具有发射辐射的半导体器件。换言之，没有将转换薄板直接施加在半导体器件上或者直接在其上生产。转换薄板设计成在完成制造之后才安装在半导体器件上，例如粘贴在半导体器件上。借助于上述方法制成的转换薄板尤其适用于发射辐射的半导体器件。转换薄板具有基本材料和嵌在所述基本材料中的转换材料，其中转换薄板的厚度位于60 μ m和170 μ m之间的范围中，其中包括边界值。优选地,薄板的层厚位于90 μ m和110 μ m之间的范围中。优选地，模板在印刷侧上具有镍组织结构。由于在制造方法中应用的具有镍组织结构的模板，薄板的表面能够具有网状结构。借助上述方法制造的转换薄板的特征尤其在于尺寸的可复制性以及改良的棱边质量，以至于基本上不发生或几乎不发生转换薄板之间的在其尺寸和棱边方面的偏差。在此，制造引起的小的偏差可忽略。在转换薄板的一个改进形式中，转换材料在基本材料中的份额在55重量百分比和70重量百分比之间。因此，转换薄板的特征在于转换材料的高密度，由此可能的是，结合发射辐射的半导体器件来控制大量的色坐标。在一个改进形式中，基本材料包含硅树脂。因此，转换薄板是包含转换材料的硅树脂。能够将借助所述方法制成的转换薄板在其制造之后与发射辐射的半导体器件组合。特别地，能够将这种薄板直接施加在发射辐射的器件上。在此，例如可以考虑将适于发射电磁辐射的LED或薄膜LED作为发射辐射的器件。因此，通过将已制成的转换薄板与发射辐射的半导体器件适当地组合，能够实现发射所期望的色坐标的混合辐射的装置。
与制造方法的有利的改进形式类似地得出转换薄板的有利的改进形式，并且反之亦然。
从下面结合图1至4阐明的实施例中得出转换薄板和其方法的其它特征、优点、改进形式和适合性。附图示出:图1A至IC分别示出用于制造根据第一实施例的多个转换薄板的方法步骤，图2A至2C分别示出用于制造根据另一实施例的多个转换薄板的模板的示意图，图3A、3B分别示出按照根据本发明的方法(图3A)或按照现有技术(3B)制成的一个转换薄板的俯视图，并且图4A、4B分别示出按照根据本发明的方法(图4A)或按照现有技术(4B)制成的多个转换薄板的俯视图。相同的或起相同作用的组件分别设有相同的附图标记。所示出的组件以及组件相互间的尺寸比例不视作是按照比例的。
具体实施例方式在图1A至IC中示出用于制造多个转换薄板的方法步骤。这样制成的转换薄板尤其适于与例如为LED的发射辐射的半导体器件结合使用。在此，转换薄板适合将由发射辐射的半导体器件发射的辐射至少部分地转换成另一波长的辐射，以至于上面设置有转换薄板的半导体器件具有由所发射的辐射和所转换的辐射组成的混合辐射。在此，已制成的转换薄板例如直接设置在半导体器件的辐射出射侧的下游，例如直接固定在辐射出射面上。尤其使用模板I来制造转换薄板。模板I具有在80 μ m和150 μ m之间、优选在ΙΟΟμπι和ΙΙΟμπι之间的范围中的厚度D115为了形成转换薄板，模板具有穿透口 10。在此，穿透口 10具有两个区域，即造型区域11和网格结构12。在此，穿透口 11的区域沿竖直方向叠置，也就是说垂直于模板I的横向伸展。穿透口 10的网格结构12和造型结构11构成为过渡到彼此中。这意味着，在网格结构12和造型结构11之间尤其未设置有模板材料，以至于网格结构12的凹部和造型结构11的凹部过渡到彼此中，使得模板在这个区域中是完全穿通的。为了制造多个转换薄板，模板I具有多个穿透口 10，所述多个穿透口优选构成为相同的或几乎相同的。在此，穿透口 10例如以矩阵的形式设置在模板中。因此，穿透口 10在横向方向上分别具有到相邻的穿透口的间距，其中所述间距用模板材料填充。造型结构11尤其确定待制造的转换薄板的形状。因此，依据造型结构11的设计方案构成转换薄板。因此，转换薄板的大小和结构以及高度是预设的。网格结构12有利地保持模板稳定并且有利地精确控制用于造型结构11的待制造的转换薄板的材料。双层模板11优选以两步式平板印刷和镀镍方法制造并且随后安装在夹紧框架6中。模板I优选仅由一种材料制成，例如镍。模板I具有印刷侧15和支承侧14。模板在印刷侧15上具有镍组织结构，由此确保待制造的转换薄板的平面性。
因此，模板I由两个层组成，其中在支承侧上的层具有造型结构，并且在印刷侧上的层具有网格结构。在此，模板的两个层优选仅由一种材料制成，例如镍，由此待制造的薄板的材料能够最优化。双层模板特别理想地适于下述应用，其中取决于高精度并且有利地提供高的使用寿命。模板I借助支承侧14与衬底2直接接触，如同在图1A中所示出的。衬底尤其适于能够在其上设置或制造转换薄板。衬底2设置在卡盘、即夹紧装置上。衬底2尤其设置在穿透口 10之下，以至于借助于穿透口 10制成的转换薄板能够压紧在衬底上。在印刷侧15上设置有基本材料3连同包含在所述基本材料中的转换材料。基本材料3例如为硅树脂，其中在硅树脂中嵌入转换材料。在此，基本材料3在印刷侧上设置在模板的穿透口之上并且优选完全覆盖所述穿透口。现在为了借助于印刷过程将基本材料3连同包含在所述基本材料中的转换材料按压穿过模板I的穿透口 10，使用印刷刮板7。所述印刷刮板在印刷侧15上沿着模板I的横向伸展被引导经过所述印刷侧。如同在图1B中所示出的，印刷刮板7在横向引导期间将基本材料3连同包含在所述基本材料中的转换材料按压到穿透口 10中、尤其是经由网格结构12按压到造型结构11中。在此，在图1B的实施例中，已经将基本材料3按压到模板I的两个穿透口 10中，而基本材料3还没有借助于印刷刮板7压入到另外两个穿透口 10中。在印刷过程期间，模板I借助支承侧14进一步以直接接触的方式放置在衬底2上。因此，在印刷过程期间将基本材料3按压到穿透口 10中，使得基本材料优选完全填满模板的造型结构11，其中将基本材料在造型结构11的区域中压紧在衬底上。在此，基本材料经由网格结构导向模板的造型结构。在图1C中，借助于印刷刮板7完成印刷过程，也就是说将刮板7从模板的左侧经由印刷侧15完全地引导直至右侧。在此，将基本材料3压入到模板I的所有穿透口 10中。在此，将剩余的基本材料3、即多余量在印刷过程结束时积聚在印刷刮板7处，在本实施例中积聚在右侧上。在印刷过程结束后，将模板I从衬底2取走。因此在衬底2上留下制成的转换薄板4。在此，转换薄板4的形状、结构和大小通过模板I的造型结构11预设。通过借助于印刷法的具有双层模板的制造方法能够制成转换薄板，所述转换薄板与借助例如为丝网印刷技术的传统方法制成的转换薄板相比具有更大的厚度D2。在此，转换薄板的厚度D2有利地位于60 μ m和170 μ m之间、优选在90 μ m和110 μ m之间的范围中。为了光转换，转换薄板的增加的层厚D2能够有利地在基本材料中具有更大厚度的转换材料。因此，有利地还可能的是，控制色坐标，这不能例如借助诸如为丝网印刷技术的传统制造技术实现。此外，借助转换薄板4的增加的层厚能够实现对下述转换材料的使用，所述转换材料特别是在其例如为效率、温度稳定性或持久稳定性的特性方面最优化并且例如由于在基本材料中的固体负荷的极限而通常没有被使用，所述极限又与转换薄板4的厚度相关。转换材料在基本材料中的份额优选在55重量百分比和70重量百分比之间。
双层模板有利地有助于改进棱边质量以及有助于薄板尺寸的可复制性。因此，尤其能够关于其尺寸和棱边质量来制造几乎相同的转换薄板4。由于模板在印刷侧15上的镍组织结构，转换薄板4的表面例如能够具有网状结构。在图2A至2C中示出双层模板1，如同所述双层模板例如用在用于制造根据图1A至IC的多个转换薄板的方法中。模板I以两步式方法制成，以至于所述模板具有双层结构。模板I在支承侧14上的层具有造型结构11。所述造型结构在本实施例中例如构成为长方体或矩形。在印刷侧15上的第二层具有网格结构12。作为网格结构尤其理解成具有以网格或矩阵的方式设置的穿过模板材料的穿透口的结构。在此，网格结构分别与造型结构相关联。造型结构11和网格结构12构成为过渡到彼此中。因此，模板在穿透口 10的区域中部分地完全穿通。在此，模板I具有由造型结构11和网格结构12组成的多个单元。模板I借助于夹紧框架6被夹紧。夹紧框架6在压力侧15上构成凹部13，为了制造转换薄板，将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料设置到所述凹部中。在此，基本材料完全覆盖模板I的网格结构。在图2B中示出模板I的支承侧14的俯视图。模板I目前构成为正方形并且具有以矩阵的方式设置的穿透口 10。各个穿透口 10由造型结构11和设置在所述造型结构之上的网格结构组成。从支承侧尤其能够看到造型结构11，其中可见穿过造型结构的网格结构。模板I的支承侧14优选构成为平面的，因此具有平坦的面，借助所述平坦的面将模板I设置在衬底上。在图2C中示出模板I的印刷侧15的俯视图。模板I尤其借助于框架形设置的夹紧框架6来稳定。在此，夹紧框架6设置在模板I的边缘区域中，使得在模板的中心区域中、尤其是在设置有穿透口 10的区域中构成凹部13。在印刷侧上能够看到网格结构12，所述网格结构以矩阵的方式设置在造型结构的上方。在此，每个网格结构都由以网格的形式设置的多个穿透口组成，其中网格结构的各个穿透口都具有与造型结构相比更小的横向伸展，以至于在每个造型结构之上设置有网格结构的以矩阵的方式设置的多个穿透口。为了制造转换薄板，将基本材料连同包含在所述基本材料中的转换材料设置到凹部13中并且借助于印刷刮板压入到穿透口中。在图3A和3B中示出转换薄板的对比图，所述转换薄板借助于根据本发明的方法来制造，见图3A，或者所述转换薄板借助常规应用的丝网印刷法来制造，见图3B。特别地，分别示出转换薄板4的俯视图。如同在图3A中示出的，借助于双层模板来印刷的转换薄板4具有锐边的轮廓。因此，棱边41在此构成为锐利的。与此相比，根据现有技术制造的转换薄板4不利地具有波浪形的棱边41。图3A和3B的转换薄板4分别具有凹部42，所述凹部设置在发射辐射的半导体器件的已设置的焊盘区域中。在图4A和4B中分别示出多个转换薄板4，所述多个转换薄板一次按照根据本发明的方法制造并且一次按照现有技术制造。如同在图4A中示出的，借助双层模板来印刷的转换薄板4的焊盘区域总是非常类似地形成、几乎相等地构成。特别地，转换薄板4的形状、结构、大小和棱边几乎不具有相互间的偏差。与此相反，丝网印刷的转换薄板4的焊盘区域的形状以及所述转换薄板的形状、构造、大小和棱边非常不同地构造，如同在图4B中示出的。不同的构成尤其通过丝网的掩模来预设。本发明不由于根据实施例所进行的说明而局限于此，而是包括每个新的特征以及特征的任意组合，这尤其是包含权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求中或实施例中明确地说明。本专利申请要求德国专利申请102010049312.0的优先权，其公开内容通过参引的方式并入本文。
权利要求
1.用于制造用于发射辐射的半导体器件的至少一个转换薄板(4)的方法，在所述方法中，将基本材料(3)连同包含在所述基本材料中的转换材料借助于双层模板(I)施加到衬底⑵上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中， 借助于印刷法来施加所述基本材料(3 )连同包含在所述基本材料中的转换材料。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中， 所述模板(I)具有至少一个穿透口(10)，将所述基本材料(3)连同包含在所述基本材料中的转换材料穿过所述穿透口压紧到所述衬底(2)上。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中， 所述模板(I)具有印刷侧(15)和支承侧(14)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中， 所述印刷侧(15)具有镍组织结构。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中， 将所述基本材料(3)连同包含在所述基本材料中的转换材料施加在所述印刷侧(15)上并且随后借助于印刷刮板(7)穿过所述模板(I)压紧到所述衬底(2)上。
7.根据上述权利要求4至6中与权利要求3相关的任一项所述的方法，其中， 通过在所述支承侧(14)上的所述穿透口( 10)的形状来确定所述转换薄板(4)的形状。
8.根据上述权利要求4至7中与权利要求3相关的任一项所述的方法，其中， 在所述印刷侧(15)上的所述穿透口(10)具有网格结构(12)。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中， 所述模板(I)在施加所述基本材料(3)时设置成与所述衬底(2)直接接触。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中， 将所述转换薄板(4)制成具有在60 μ m和170 μ m之间的厚度，包括边界值。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其中， 以同一方法制成多个转换薄板(4)，将所述多个转换薄板在同一方法步骤中借助于印刷法施加到所述衬底(2)上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中， 所述模板(I)具有多个穿透口( 10)，通过所述多个穿透口来分别确定转换薄板(4)的形状。
13.根据权利要求3、4、8和10所述的方法，其中， 所述衬底(2)和所述转换薄板(4)不具有发射辐射的半导体器件。
14.用于发射辐射的半导体器件的转换薄板(4)，所述转换薄板具有基本材料(3)和嵌在所述基本材料中的转换材料，其中所述转换薄板(4)的厚度(D2)位于60 μ m和170 μ m之间的范围中，包括边界值。
15.根据上一项权利要求所述的转换薄板，其中， 所述转换材料在所述基本材料(3)中的份额在55重量百分比和70重量百分比之间，并且/或者其中，所述基本材料(3)包含硅树脂。
全文摘要
提出一种用于制造用于发射辐射的半导体器件的至少一个转换薄板(4)的方法，其中将基本材料(3)连同包含在基本材料中的转换材料借助于双层模板(1)施加到衬底(2)上。此外，提出一种用于发射辐射的半导体器件的转换薄板(4)，所述转换薄板具有基本材料(3)和嵌在基本材料中的转换材料，其中转换薄板(4)的厚度(D2)位于60μm和170μm之间的范围中，包括边界值。
文档编号H01L33/50GK103168371SQ201180051044
公开日2013年6月19日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年10月22日
发明者马库斯·里希特 申请人:欧司朗光电半导体有限公司