光电子器件和用于制造光电子器件的方法与流程

1.提出一种光电子器件和一种用于制造光电子器件的方法。


技术实现要素：

2.要实现的目的在于，提出一种可伸展的光电子器件。另一要实现的目的在于，提出一种用于制造可伸展的光电子器件的方法。
3.根据光电子器件的至少一个实施方式，光电子器件包括至少两个光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片设计用于在运行中发射电磁辐射。光电子半导体芯片例如是发射冷辐射二极管芯片(lumineszenzdiodenchips)，如发光二极管芯片或激光二极管芯片。光电子半导体芯片可以设计用于在运行中发射可见区域中的电磁辐射。
4.根据至少一个实施方式，光电子器件包括至少一个连接元件，所述连接元件是能导电的、柔性的和可伸展的。连接元件例如可以借助金属线或由金属线形成。例如，连接元件具有能导电的材料，如金属。连接元件是柔性的可以意味着，连接元件可逆地或不可逆地沿至少一个方向是可弯曲的或易弯曲的。这尤其意味着，连接元件能够可逆地或不可逆地沿至少一个方向变形、弯曲或变弯。优选地，连接元件可以沿不同方向变形、弯曲或变弯。连接元件可以塑性地以及弹性地变形。由此，连接元件可以是可变弯的或可弯曲的。尤其，连接元件不具有刚性的形状。这可以意味着，连接元件可以变弯，而在此不损坏或破坏连接元件。连接元件是可伸展的可以意味着，连接元件的长度能够可逆地或不可逆地改变。在此，连接元件的长度可以在公差范围之内改变，而在此不会损坏连接元件。长度的改变可以意味着，连接元件的长度延长或缩短。由此，连接元件可以是弹性的。光电子半导体芯片和连接元件可以机械地彼此连接。
5.根据至少一个实施方式，光电子器件包括成型体，所述成型体至少局部地包围至少两个光电子半导体芯片和至少一个连接元件。成型体可以借助于铸造法和/或喷射法制造。所述方法在此包括所有将模塑料引入到预设的模具中并且尤其随后硬化的制造方法。尤其，术语铸造法包括铸造(casting)、注射成型(injection molding)、传递成型(transfer molding)和挤压成型(compression molding)。成型体可以模制到光电子半导体芯片上。成型体可以与光电子半导体芯片直接接触。此外，成型体可以局部地与连接元件间隔开地设置。
6.成型体可以具有聚合物材料，例如一种硅树脂或多种硅树脂。尤其，成型体是柔性的和可伸展的。此外，成型体可以对于由光电子半导体芯片发射的电磁辐射是可穿透的。这可以意味着，成型体对于由光电子半导体芯片发射的电磁辐射是透明的或半透明的。
7.根据光电子器件的至少一个实施方式，光电子半导体芯片分别设置在承载件上。承载件例如可以是连接承载件、电路板、印刷电路板或晶片。承载件可以是三维体部并且例如具有柱体、盘或长方体的形状。承载件可以具有主延伸平面。承载件的主延伸平面例如平行于承载件的表面，例如覆盖面伸展。承载件可以具有半导体材料。例如，承载件可以具有硅，在硅上和/或在硅中施加和/或引入导电结构，如印制导线和/或接触部位。
8.承载件可以是柔性的。这可以意味着，承载件可逆地或不可逆地沿至少一个方向是可弯曲的或易弯曲的。这尤其意味着，承载件能够可逆地或不可逆地沿至少一个方向变形、弯曲或变弯。优选地，承载件可以沿不同方向变形、弯曲或变弯。承载件可以塑性地以及弹性地变形。因此，承载件可以是可变弯的或可弯曲的。尤其，承载件不具有刚性的形状。这可以意味着，承载件可以变弯，而在此不损坏承载件。
9.成型体可以至少局部地包围承载件。成型体可以局部地直接接触承载件。此外，成型体可以模制到承载件上。
10.光电子半导体芯片可以借助于粘结材料或焊接材料分别固定在承载件上。光电子半导体芯片可以是可表面安装的半导体芯片。还可行的是，光电子半导体芯片在背离承载件的侧上具有至少一个电接触部，其中所述电接触部经由键合线与承载件连接。
11.光电子半导体芯片的辐射出射侧可以是背离承载件的侧。光电子半导体芯片的主放射方向可以垂直于承载件的主延伸平面并且背离承载件。
12.根据光电子器件的至少一个实施方式，光电子器件包括：至少两个光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片设计用于在运行中发射电磁辐射；至少一个连接元件，所述连接元件是能导电的、柔性的和可伸展的；和成型体，所述成型体至少局部地包围至少两个光电子半导体芯片和至少一个连接元件，其中光电子半导体芯片分别设置在承载件上。
13.在此所描述的光电子器件另外基于如下构思，即光电子器件的可伸展性能够通过使用至少一个柔性的和可伸展的连接元件来实现。连接元件可以设置在各两个光电子半导体芯片之间。因为成型体也可以是柔性的和可伸展的，所以光电子器件总体上可以是柔性的和可伸展的。柔性的和可伸展的光电子器件在大量应用中是有利的。例如，光电子器件可以匹配于不同应用。例如，一种尺寸的光电子器件可以在不同尺寸的不同应用中使用。为此，光电子器件可以柔性地变弯并且光电子器件的长度可以匹配于相应的应用。此外，光电子器件可以在柔性的应用，例如衣物中使用。
14.根据光电子器件的至少一个实施方式，在成型体中形成至少一个腔室并且至少一个连接元件设置在腔室中。腔室是成型体中的凹部。由此，腔室不具有成型体的材料。腔室的体积可以大于连接元件的体积。腔室可以从不同侧至少局部地包围连接元件。此外，腔室可以直接邻接于成型体。腔室可以用气体，例如用空气填充。因此，连接元件在腔室中是可移动的。这可实现连接元件在腔室中的变弯或伸展。通过连接元件在腔室中变弯或伸展，整个光电子器件也可以弯曲或伸展。还可行的是，连接元件在腔室中压缩，并且因此也可以将光电子器件压缩。“压缩”在本文中可以意味着，缩短连接元件的长度。
15.根据光电子器件的至少一个实施方式，承载件分别对于由分别所属的光电子半导体芯片发射的电磁辐射至少部分是可穿透的。这可以意味着，承载件对于由分别所属的光电子半导体芯片发射的电磁辐射是透明的或半透明的。因此有利地，由光电子半导体芯片发射的电磁辐射也可以在承载件的侧上从光电子器件中射出。因此，总体上由光电子半导体芯片发射的电磁辐射可以沿不同方向从光电子器件中射出。
16.根据光电子器件的至少一个实施方式，连接元件以弹簧或线圈的形式构成。这可以意味着，连接元件具有至少两圈。连接元件能够以作为弹簧或线圈缠绕的金属线的形式构成。还可行的是，连接元件是弹簧或线圈。连接元件可以具有能导电的材料。连接元件以弹簧或线圈的形式构成可实现，连接元件是柔性的和可伸展的。弹簧或线圈可以沿不同方
向弯曲。此外，弹簧或线圈在长度上被拉伸或压缩。
17.根据光电子器件的至少一个实施方式，连接元件与承载件中的至少一个承载件电连接。承载件可以具有电接触部，连接元件与所述电接触部电连接。经由承载件的电接触部可以为所属的光电子半导体芯片供应能量。因此，可以经由连接元件和至少一个承载件之间的电连接将多个光电子半导体芯片串联地电连接。
18.根据光电子器件的至少一个实施方式，成型体具有模塑料。模塑料对于由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射可以是可穿透的。这可以意味着，模塑料对于由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射是透明的或半透明的。模塑料可以借助于模塑成型法模制到光电子半导体芯片和腔室上。因此有利地，由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射或由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射的大部分可以穿过成型体从光电子器件中射出。
19.根据光电子器件的至少一个实施方式，模塑料具有聚合物材料。聚合物材料可以是一种硅树脂或多种硅树脂。还可行的是，聚合物材料是设计用于转换由光电子半导体芯片发射的电磁辐射的波长的材料。有利地，聚合物材料对于由光电子半导体芯片发射的电磁辐射是可穿透的。
20.根据光电子器件的至少一个实施方式，在模塑料中引入转换颗粒和/或散射颗粒。因此，模塑料可以是基体材料。转换颗粒可以设计用于转换由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射的波长。因此，由光电子器件在运行中发射的电磁辐射的波长或颜色可以调节或改变。散射颗粒可以具有不同的形状和尺寸。散射颗粒尤其可以是辐射不可穿透的。也就是说，散射颗粒吸收或反射由光电子半导体芯片发射的电磁辐射。也可行的是，由光电子半导体芯片发射的电磁辐射在散射颗粒处散射。因此，由光电子半导体芯片发射的电磁辐射可以从光电子器件沿不同方向放射。
21.根据光电子器件的至少一个实施方式，外侧的罩包围成型体。罩可以完全地包围成型体。罩可以作为层施加到成型体上。例如，罩具有尼龙或聚酯。罩可以用于保护成型体免受外部环境影响。
22.根据光电子器件的至少一个实施方式，光电子半导体芯片设置为，使得其主放射方向是彼此不同的。这可以意味着，光电子半导体芯片中的一个所具有的发射的电磁辐射的主放射方向与另一个光电子半导体芯片的主放射方向不同。为此，光电子半导体芯片中的一个光电子半导体芯片连同所属的承载件可以相对于另一个光电子半导体芯片连同其所属的承载件旋转180
°
地设置。通过所述设置方式，光电子器件可以在运行中沿不同方向发射电磁辐射。
23.根据光电子器件的至少一个实施方式，在成型体上局部地施加有可伸展的反射层。可伸展的反射层可以在朝向承载件的下侧的侧上施加到成型体上，其中承载件的下侧背离光电子半导体芯片。可伸展的反射层可以在朝向承载件的侧上完全地覆盖成型体。可伸展的反射层是可伸展的可以意味着，可伸展的反射层在成型体伸展、压缩或变弯时保持完好无损。换言之，可伸展的反射层在成型体伸展、压缩或变弯时不被损坏或破碎成单个部分。可伸展的反射层可以设计用于反射由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射。这能够实现，由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射不会全方位地从成型体中射出。例如，由光电子半导体芯片在运行中发射的电磁辐射优选在借助于反射层预设的子区域中
从光电子器件中射出。
24.根据光电子器件的至少一个实施方式，在各两个光电子半导体芯片之间设置有连接元件。这可以意味着，连接元件与两个光电子半导体芯片的承载件机械连接。此外，连接元件可以与两个光电子半导体芯片电连接。为此，连接元件可以与两个承载件电连接。因为各一个连接元件在各两个光电子半导体芯片之间设置，所以光电子器件总体上是柔性的和可伸展的。
25.根据光电子器件的至少一个实施方式，光电子半导体芯片设置在一个连接元件和另一个连接元件之间。另一个连接元件可以具有与连接元件相同的构造。光电子半导体芯片的承载件可以与一个连接元件和另一个连接元件机械连接。此外，光电子半导体芯片可以与一个连接元件和另一个连接元件电连接。为此，光电子半导体芯片的承载件可以与一个连接元件和另一个连接元件电连接。因为光电子半导体芯片设置在一个连接元件和另一个连接元件之间，所以光电子器件总体上是柔性的和可伸展的。
26.根据光电子器件的至少一个实施方式，多个光电子半导体芯片和多个连接元件串联地设置。在此，光电子半导体芯片和连接元件可以交替地设置。这可以意味着，在两个光电子半导体芯片之间分别设置有连接元件并且在两个连接元件之间分别设置有光电子半导体芯片。光电子半导体芯片和连接元件可以串联地电连接。总的来说，光电子器件可以具有至少十个光电子半导体芯片。此外，光电子器件可以具有最多70个光电子半导体芯片。由此，光电子器件可以是设计用于在运行中发射电磁辐射的链。光电子器件的长度可以为至少10mm和最多50cm。贯穿光电子器件的横截面可以为最高1cm。因为光电子器件是柔性的和可伸展的，所以所述光电子器件可以匹配于不同的几何形状。
27.根据光电子器件的至少一个实施方式，多个光电子半导体芯片和多个连接元件沿着环设置。环可以是光电子半导体芯片和连接元件的闭合的链。在此，光电子半导体芯片和连接元件可以分别交替地设置。光电子半导体芯片和连接元件可以串联地电连接。光电子器件可以具有最多十个光电子半导体芯片。因为光电子半导体芯片是柔性的和可伸缩的，所以光电子半导体芯片和连接元件的环可以匹配于不同的几何形状。
28.此外提出一种光电子组件。根据光电子组件的至少一个实施方式，光电子组件包括在此所描述的光电子器件和供能装置，光电子器件与所述供能装置电连接。光电子半导体芯片中的至少一个或连接元件中的至少一个与供能装置电连接。供能装置尤其设计用于用能量供应光电子半导体芯片。
29.此外，提出一种用于制造光电子器件的方法。光电子器件优选可借助在此所描述的方法制造。换言之，所有对于光电子器件公开的特征也对于用于制造光电子器件的方法公开并且反之亦然。
30.根据用于制造光电子器件的方法的至少一个实施方式，所述方法包括如下方法步骤，其中在各一个承载件上提供至少两个光电子半导体芯片，其中光电子半导体芯片设计用于在运行中发射电磁辐射。光电子半导体芯片可以分别通过粘合或焊接固定在承载件上。
31.根据用于制造光电子器件的方法的至少一个实施方式，所述方法包括如下方法步骤，其中提供至少一个连接元件，所述连接元件是能导电的、柔性的和可伸展的。连接元件可以与两个承载件机械连接。这意味着，连接元件可以分别设置在两个承载件之间。由此，
承载件可以与光电子半导体芯片连接并且至少一个连接元件可以作为链彼此连接。
32.根据用于制造光电子器件的方法的至少一个实施方式，所述方法包括如下方法步骤，其中光电子半导体芯片和连接元件至少局部地借助成型体改型。光电子半导体芯片和连接元件可以通过成型体借助于铸造法和/或喷射法改型。为此，模塑料可以引入到预设的模具中并且随后硬化。
33.这样制造的光电子器件可以总体上是柔性的和可伸展的。因此，光电子器件可以在大量应用中使用。尤其，光电子器件可以匹配于不同的且复杂的几何形状。
34.根据方法的至少一个实施方式，在将光电子半导体芯片和连接元件用成型体改型之前在成型体中构成至少一个腔室。连接元件可以设置在腔室中。腔室可以设置为，使得成型体至少局部地与连接元件间隔开地设置。此外，成型体可以与光电子半导体芯片直接接触。因为连接元件设置在不具有成型体的腔室中，所以连接元件可以自由地运动。由于连接元件在腔室中自由运动的可能性，光电子器件也是柔性的和可伸展的。
附图说明
35.下面，结合实施例和与此相关的附图详细阐述在此所描述的光电子器件和在此所描述的用于制造光电子器件的方法。
36.图1示出贯穿根据一个实施例的光电子器件的示意横截面。
37.在图2、3和4中示出贯穿光电子器件的两个另外的实施例的示意横截面。
38.在图5、6a和6b中示出光电子器件的实施例的不同应用。
39.在图7a和7b中示意地示出光电子器件的另一实施例。
40.相同的、同类的或起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件相互间的大小关系不视为是符合比例的。更确切地说，为了更好的可示出性和/或为了更好的理解可以夸大地示出个别元件。
具体实施方式
41.在图1中示出贯穿根据一个实施例的光电子器件20的示意横截面。示意横截面仅示出光电子器件20的局部，这由虚线在边缘处示出。光电子器件20的示出的构造由此可以紧接着虚线任意延伸。
42.光电子器件20具有多个光电子半导体芯片21。光电子半导体芯片21设计用于在运行中发射电磁辐射。光电子半导体芯片21的主放射方向是相同的或大致相同的。每个光电子半导体芯片21设置在承载件24上。承载件24对于由分别所属的光电子半导体芯片21发射的电磁辐射是可穿透的。
43.光电子器件20还具有至少一个连接元件22。此外，光电子器件20具有两个另外的连接元件28。连接元件22、28是能导电的、柔性的和可伸展的。每个连接元件22、28以弹簧或线圈的形式构成并且具有主延伸方向x。此外，连接元件22、28与至少一个承载件24电连接。在本实施例中，连接元件22、28与分别相邻的承载件24电连接。这优选意味着，每个连接元件22、28与两个承载件24机械连接。由此，在各两个光电子半导体芯片21之间设置有连接元件22、28。此外，光电子半导体器件21分别设置在连接元件22和另一个连接元件28之间。由此，总的来说，多个光电子半导体芯片21和多个连接元件22、28串联地或以链的形式设置。
44.光电子器件20还包括成型体23。成型体23包围光电子半导体芯片21和至少局部地包围至少一个连接元件22。此外，成型体23至少局部地包围另外的连接元件28。成型体23具有模塑料，所述模塑料具有聚合物材料。在模塑料中可以引入转换颗粒和/或散射颗粒。在成型体23中形成腔室25。连接元件22、28分别设置在相关联的腔室25中。腔室25不具有模塑料。在垂直于连接元件22、28的主延伸方向x伸展的横截面中，腔室25完全地包围分别相关联的连接元件22、28。
45.光电子器件20还包括罩26。罩26完全地包围成型体23。
46.在图1中示出的光电子器件20可以通过如下方式制造：在承载件24上提供光电子半导体芯片21。此外，提供连接元件22、28并且与承载件24电连接且机械连接。接着，将光电子半导体芯片21和连接元件22、28至少局部地借助成型体23借助于铸造法和/或喷涂法改型。为此，将模塑料引入到预设的模具中并且随后硬化。在将光电子半导体芯片21和连接元件22、28用成型体23改型之前，在成型体23中构成腔室25。
47.在图2中示出贯穿光电子器件20的另一实施例的示意横截面。与在图1中示出的实施例不同，光电子半导体芯片21的主放射方向彼此不同。为此，具有光电子半导体芯片21的承载件24中的两个承载件相对于具有光电子半导体芯片21的其他两个承载件24旋转180
°
地设置。也就是说，两个相邻的光电子半导体芯片21的主放射方向彼此相反地伸展。以这种方式和方法，光电子器件20可以沿不同方向发射电磁辐射。光电子器件20的放射可以是均匀的。
48.此外，光电子器件20与在图1中示出的实施例相比不具有罩26。罩26是可选的附加的保护层。
49.在图3中示出贯穿光电子器件20的另一实施例的示意横截面。与在图1中示出的实施例相比，光电子器件20不具有罩26。
50.在图4中示出贯穿光电子器件20的另一实施例的示意横截面。横截面垂直于连接元件22、28的主延伸方向x伸展。横截面的平面伸展穿过光电子半导体芯片21中的一个光电子半导体芯片。光电子半导体芯片21设置在承载件24上。成型体23包围光电子半导体芯片21和承载件24。成型体23在横截面中具有圆的形状。在成型体23上局部地施加有可伸展的反射层27。可伸展的反射层27施加在成型体23的朝向承载件24的下侧29的侧上，其中下侧29背离光电子半导体芯片21。可伸展的反射层28大致覆盖贯穿成型体23的横截面的一半的环周。因此，成型体23局部地不具有可伸展的反射层27。成型体23在朝向光电子半导体芯片21的侧上不具有可伸展的反射层27。可伸展的反射层27设计用于反射由光电子半导体芯片21发射的电磁辐射。光电子器件20由此仅在不具有可伸展的反射层27的侧上放射电磁辐射。
51.在图5中示出根据一个实施例的光电子器件在纺织物中的应用。光电子器件20通过编织工艺嵌入到纺织物中。纺织物可以是衣物。
52.在图6a中示出根据一个实施例的光电子器件20的另一应用。在此应用中，多个光电子器件20在发光体30中设置。因为光电子器件20是柔性的且可伸展的，所以可以实现发光体30的复杂的几何形状。
53.在图6b中示出根据一个实施例的光电子器件20在发光体30中的另一应用。在此情况下，光电子器件20的柔性和可伸展性也可实现发光体30的复杂的几何形状。
54.在图7a中示出贯穿光电子器件20的另一实施例的示意横截面。光电子器件20的构造简化地示出并且对应于在图3中示出的构造。光电子器件20总体上具有八个光电子半导体芯片21。由此，多个光电子半导体芯片21和多个连接元件22、28沿着环设置。因为光电子器件20是柔性的且可伸展的，所以环的直径可以改变，这由四个箭头示出。
55.在图7b中，在图7a中示出的光电子器件20的实施例以设置在相机上的方式示出。相机例如是智能电话的相机。示出具有不同直径的两个相机。因为光电子器件20是柔性的且可伸展的，所以所述光电子器件可以设置在两个相机上。由此，光电子器件20可以在多个不同大小的相机中用作为闪光灯。
56.本申请要求德国专利申请102018124751.6的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
57.本发明不通过根据实施例的描述而局限于此。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含在权利要求中的特征的任意组合，即使在所述特征或所述组合本身并未详尽地在权利要求中或在实施例中给出时也如此。
58.附图标记列表
59.20
ꢀꢀꢀ
光电子器件
60.21
ꢀꢀꢀ
光电子半导体芯片
61.22
ꢀꢀꢀ
连接元件
62.23
ꢀꢀꢀ
成型体
63.24
ꢀꢀꢀ
承载件
64.25
ꢀꢀꢀ
腔室
65.26
ꢀꢀꢀ
罩
66.27
ꢀꢀꢀ
可伸展的反射层
67.28
ꢀꢀꢀ
另外的连接元件
68.29
ꢀꢀꢀ
下侧
69.30
ꢀꢀꢀ
发光体
70.x
ꢀꢀꢀꢀ
主延伸方向