转换元件、光电子半导体器件和用于制造转换元件的方法技术

描述一种转换元件(100)。转换元件(100)包括：转换层(16)，所述转换层包括转换波长的转换材料；在转换层的第一主面(20)上的第一封装层(30)，其中第一封装层具有在10μm和500μm之间的厚度；和在转换层的第二主面(22)上的第二封装层(32)，其中第二封装层具有在0.1μm和20μm之间的厚度。此外，提出一种光电子半导体器件(200)和一种用于制造转换元件的方法。

Conversion element, optoelectronic semiconductor device and method for manufacturing a switching element

A conversion element (100) is described. The conversion element (100) includes a conversion layer (16), the conversion layer includes the conversion of wavelength conversion material; the first principal surface conversion layer (20) on the first layer (30), wherein the first layer is encapsulated between 10 m and 500 m thickness and second main surfaces; in the conversion layer (22) and second (32) of the encapsulation layer, the second layer has a package between 0.1 M and 20 m thickness. In addition, an optoelectronic semiconductor device (200) and a method for manufacturing a switching element are presented.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转换元件、光电子半导体器件和用于制造转换元件的方法相关申请的交叉参引本申请要求德国专利申请102014117983.8的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
提出一种转换元件、一种光电子半导体器件和一种用于制造转换元件的方法。
技术介绍
从现有技术中已知转换元件，所述转换元件构成用于：将具有第一波长的(例如在半导体芯片中产生的)初级辐射转换成具有与第一波长不同的更长的第二波长的次级辐射。通常，转换元件包括灵敏的转换波长的转换材料，所述转换材料在与例如氧气和/或水接触时能够通过例如氧化破坏和/或损坏。
技术实现思路
要实现的目的在于：提出一种转换元件，所述转换元件具有提高的寿命。所述目的还通过根据独立权利要求的转换元件、用于制造多个转换元件的方法或半导体器件来实现。设计方案和适宜方案是从属权利要求的主题。提出一种转换元件。根据至少一个实施方式，转换元件具有转换层，所述转换层包括转换波长的转换材料。在此，转换波长的转换材料的特征在于：将例如由半导体芯片发射的电磁辐射的波长在转换材料处转换。由此，转换元件构成用于：将具有第一波长的(例如在半导体芯片中产生的)初级辐射转换成具有与第一波长不同的更长的第二波长的次级辐射。转换层尤其包括灵敏的转换波长的转换材料。灵敏的转换材料的特征例如在于：转换材料在与例如氧气和/或水接触时能够通过例如氧化破坏和/或损坏。此外，灵敏的转换材料能够灵敏地对温度波动做出反应并且通过这种温度波动例如损坏其功能。根据至少一个实施方式，全方位地封装转换层。这尤其表示：转换层在两个主面处和在其侧面处封装。通过全方位的封装实现转换层的提高的寿命。根据至少一个实施方式，转换元件包括在转换层的第一主面上的第一封装层。第一封装层具有在10μm和500μm之间、优选在25μm和300μm之间、例如在50μm和200μm之间的厚度。根据至少一个实施方式，转换元件包括在转换层的第二主面上的第二封装层。第二封装层具有在0.1μm和20μm之间、优选在0.2μm和10μm之间、例如在0.5μm和5μm之间的厚度。一个层或一个元件设置或施加在另一层或另一元件“上”或“上方”在此和在下文中能够表示：所述一个层或一个元件直接地以直接机械和/或电接触的方式设置在所述另一层或另一元件上。此外，也能够表示：所述一个层或一个元件间接地设置在所述另一层或另一元件上或上方。在此，于是，另外的层和/或元件能够设置在所述一个层和所述另一层之间。优选地，第一封装层和第二封装层包含(尤其透明的)封装材料，所述封装材料与转换材料不同。封装材料构成用于：保护转换层免受湿气和氧气影响。例如，封装材料能够具有如下水蒸气穿透率，所述水蒸气穿透率最高为1×10-3g/m2/日，例如最高为3×10-4g/m2/日，优选最高为1×10-6g/m2/日，尤其优选最高为1×10-8g/m2/日。通过转换元件能够以单独封装的方式提供，即封装不在转换元件已经设置在光电子半导体器件中的时间点才开始，能够预先描述转换元件的特征。特别地，能够测量可通过转换元件产生的次级辐射的色坐标。在随后的方法步骤中，转换元件能够在光电子半导体器件中与半导体芯片组合，所述半导体芯片本身发射具有适当的色坐标的初级辐射，由此有利地能够产生具有期望的色彩特性的白光。根据至少一个实施方式，转换材料包括转换波长的量子点。例如，转换层包括基体材料(例如丙烯酸酯)，其中转换波长的量子点引入到基体材料中。通过将量子点用作为转换材料实现良好的显色性，因为转换的电磁辐射是相对窄带的，进而不产生不同光谱颜色的混合。例如，经转换的辐射的光谱具有至少20nm直至最高60nm的波长宽度。这能够实现产生光，所述光的颜色能够极其精确地与光谱范围相关联。由此，在将转换元件在背光装置的光电子半导体器件中使用时能够实现大的色域。量子点优选为纳米颗粒，即具有在纳米范围中的大小的微粒。量子点包括半导体核，所述半导体核具有转换波长的特性。半导体核例如能够借助CdSe、CdS、InAs、CuInS2、ZnSe(例如Mn掺杂)和/或InP形成，并且例如是掺杂的。对于具有红外辐射的应用而言，半导体核例如能够借助CdTe、PbS、PbSe和/或GaAs形成，并且同样例如是掺杂的。半导体核能够由多个层包覆。换言之，半导体核能够在其外面上完全地或几乎完全地由另外的层覆盖。量子点的第一包覆层例如借助无机材料、即例如ZnS、CdS和/或CdSe形成，并且用于产生量子点势能。第一包覆层和半导体核由至少一个第二包覆层在露出的外面处几乎完全包围。第二层例如能够借助有机材料、即例如胱胺或半胱氨酸形成，并且有时用于改进量子点在例如基体材料和/或溶剂中的可溶性(也能够应用胺、含硫的或含磷的有机化合物)。在此可行的是：由于第二包覆层改进量子点在基体材料中的空间均匀的分布。根据转换元件的至少一个实施方式提出：转换元件的侧面具有分割痕迹。根据转换元件的至少一个实施方式提出：第一封装层通过由玻璃或塑料构成的载体元件形成。例如，载体元件能够包含硼硅玻璃或由硼硅玻璃构成。根据转换元件的至少一个实施方式提出：第二封装层具有Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、Si3N4、硅氧烷、SiOxNy和/或帕利灵，或者由所述材料之一构成。优选地，第二封装层通过覆层方法构成，例如借助原子层沉积(ALD)和/或化学气相沉积(CVD)和/或溅射构成。化学气相沉积的使用也能够以等离子增强的方式进行。根据转换元件的至少一个实施方式提出：在第一封装层上设置有框架元件，所述框架元件侧向地包围转换层。将横向(侧向)方向在此和在下文中理解为：平行于转换层和/或第一封装层和/或第二封装层的主延伸平面的方向。类似地，将竖直方向理解为垂直于所提出的平面的方向。根据转换元件的至少一个实施方式，第一封装层和框架元件一件式地构成。例如，第一封装层和框架元件能够通过由玻璃或其他透明材料盆状地或蜂窝状地构成的元件形成。根据转换元件的至少一个实施方式，第二封装层延伸直到转换层的侧面上并且侧向地围绕转换层。在此，在制造时取消对于构成框架元件所需的工艺步骤。根据至少一个实施方式，光电子半导体器件具有设置用于产生电磁辐射的半导体芯片。半导体芯片尤其具有半导体本体，所述半导体本体具有设置用于产生电磁辐射的有源区域。半导体本体、尤其有源区域例如包含III-V族化合物半导体材料。根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，半导体器件具有壳体本体，所述壳体本体至少沿横向方向包围半导体芯片。根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，在壳体本体上设置有转换元件，所述转换元件包含转换波长的转换材料并且如上面描述那样构成。例如，半导体器件设置用于产生混合光，尤其对于人眼显现为白色的混合光。例如，蓝色的电磁辐射通过转换元件至少部分地或完全地转换成红色的和/或绿色的辐射。根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，半导体器件在后侧上具有用于接触半导体芯片的两个接触部。将半导体器件的后侧理解为半导体器件的从半导体芯片起观察背离转换元件的一侧。根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，半导体器件还具有导体框。优选地，在半导体器件的后侧上的两个接触部通过导体框的一部分形成。根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，转换元件设置在壳体本体上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转换元件(100)，所述转换元件包括：‑转换层(16)，所述转换层包括转换波长的转换材料；‑在所述转换层的第一主面(20)上的第一封装层(30)，其中所述第一封装层具有在10μm和500μm之间的厚度；在所述转换层的第二主面(22)上的第二封装层(32)，其中所述第二封装层具有在0.1μm和20μm之间的厚度，并且其中所述第二封装层(32)具有Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、Si3N4、硅氧烷、SiOxNy和/或帕利灵，或者由所述材料之一构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 DE 102014117983.81.一种转换元件(100)，所述转换元件包括：-转换层(16)，所述转换层包括转换波长的转换材料；-在所述转换层的第一主面(20)上的第一封装层(30)，其中所述第一封装层具有在10μm和500μm之间的厚度；在所述转换层的第二主面(22)上的第二封装层(32)，其中所述第二封装层具有在0.1μm和20μm之间的厚度，并且其中所述第二封装层(32)具有Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、Si3N4、硅氧烷、SiOxNy和/或帕利灵，或者由所述材料之一构成。2.根据权利要求1所述的转换元件(100)，其中所述转换材料包括转换波长的量子点。3.根据权利要求1或2所述的转换元件(100)，其中所述转换元件的侧面(29)具有分割痕迹。4.根据上述权利要求中任一项所述的转换元件(100)，其中所述第一封装层(30)通过由玻璃或塑料构成的载体元件形成。5.根据上述权利要求中任一项所述的转换元件(100)，其中在所述第一封装层(30)上设置有框架元件(34)，所述框架元件侧向地围绕所述转换层。6.根据权利要求5所述的转换元件(100)，其中所述第一封装层(30)和所述框架元件(34)一件式地构成。7.根据权利要求1至4中任一项所述的转换元件(100)，其中所述第二封装层(32)延伸直到所述转换层(16)的侧面上并且侧向地围绕所述转换层。8.根据上述权利要求中任一项所述的转换元件(100)，其中所述转换层全方位地被封装。9.一种光电子半导体器件(200)，所述光电子半导体器件具有根据上述权利要求中任一项所述的转换元件(100)，其中-所述半导体器件具有设置用于产生电磁辐射的半导体芯片(202)；-所述半导体器件具有壳体本体(204)，所述壳体本体至少沿横向方向包围所述半导体芯片；和-所述转换元件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·施瓦茨，弗兰克·辛格，斯特凡·伊莱克，迈克尔·齐茨尔斯佩格，布丽塔·格厄特茨，多米尼克·斯库尔滕，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE