光电子半导体器件及其制造方法技术

一种光电子半导体器件应用施加在转换元件上的发光材料。转换元件具有由陶瓷制成的、施加有玻璃基体的基底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及一种根据本专利技术的光电子半导体器件，尤其是转换型LED。本专利技术也描述一种相关的制造方法。
技术介绍
US5998925公开一种典型的白色LED。在此典型的是，将发光材料悬浮在硅树脂中并且随后施加到芯片上，通常是丝网印刷所述硅树脂。层大约为30μm厚。硅树脂具有差的导热性，所述差的导热性导致发光材料在工作时被强烈地加热，并且由此变得更低效。目前，借助于有机粘接剂将转换元件固定在芯片上。WO2006/122524描述了一种发光转换型LED，所述发光转换型LED应用嵌入到玻璃中的发光材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是，在根据本专利技术的光电子半导体器件中针对转换元件中的散热问题而提出一种改进的解决方案。另一目的在于，为此提出一种制造方法。所述目的通过一种光电子半导体器件来实现，所述光电子半导体器件具有光源、壳体和电端子，其中所述光源具有芯片，所述芯片发射UV或蓝色的初级辐射，所述初级辐射的波长峰值尤其位于300nm至490nm的范围中，其中所述初级辐射部分地或完全地通过之前安装的转换元件而转换成其他波长的辐射，其特征在于，所述转换元件具有半透明的或透明的基底，所述基底由陶瓷或玻璃陶瓷制成，其中所述基底施加有玻璃基体，在所述玻璃基体中嵌入有发光材料并且，其中具有所述玻璃基体的所述基底构成为散热部，其中所述转换元件中的所述玻璃基体、所述陶瓷和所述玻璃陶瓷具有良好的导热性和UV抗性，所述导热性和UV抗性引起更强的所述转换元件的散热。尤其有利的设计方案在本文中得出。本专利技术解决下述问题：通过用具有更好的导热性和UV抗性的玻璃和陶瓷或玻璃陶瓷来替代有机材料(塑料)而引起更强的转换元件的散热来改进LED的效率和使用寿命。根据本专利技术，应用被结构化的单独的转换元件的改变的形成：将薄的透明的或半透明的陶瓷薄膜或玻璃陶瓷薄膜用作为基底或载体材料。载体薄膜的厚度位于≥1μm至≤100μm、优选≥3μm至≤50μm、尤其≥5μm至≤20μm的范围中。所述薄膜例如能够通过刮片法(Doktor-Blade-Verfahren)制造并且接下来热烧结。随后将薄的紧凑的且相对少气泡的玻璃层层压到薄膜上。少气泡的层的意义在于其降低的散射效应。术语少气泡尤其表示，气泡在玻璃层中的比例最高总计为10％的体积百分比、优选最高为5％的体积百分比、尤其优选为最高1％的体积百分比。由于在制造玻璃基体时的温度控制，能够目的明确地调节所述参数。温度越高，玻璃层就越是少气泡的。与此相比，在明显更低的温度下进行发光材料的沉入，以便尽可能地避免发光材料的损坏。玻璃层越是少气泡的，就能够越薄地选择玻璃层。这改进放射的均匀性，也就是色度坐标在角度上的改变。玻璃层的厚度越小，不期望的侧向放射就减少地就越多。玻璃层的厚度为≤200μm、优选为≤100μm、尤其为≤50μm，但是至少与最大的发光材料颗粒一样高。所述层例如能够通过丝网印刷玻璃粉末并接下来进行玻璃化或通过将熔化的玻璃直接拉到薄膜上来施加。优选Al2O3、YAG、AlN、AlON、SiAlON或玻璃陶瓷适合作为用于基底的材料。低熔点的玻璃优选适合作为用于玻璃层的材料，所述低熔点的玻璃优选为无铅的或低铅的并具有<500℃、优选为350℃至480℃的软化温度，如在DE102010009456.0中所述。优选地，所述系统形成层压层。随后，例如通过丝网印刷或喷射法将发光材料施加到层压层的玻璃层上。那么，用发光材料覆层的层压层被加热到(在此，温度尤其最高位于玻璃的所谓半球点，尤其位于玻璃的至少Tg，尤其优选地位于玻璃的至少软化温度)，使得玻璃仅略微软化并且发光材料沉入到玻璃层中并且由所述玻璃层包围。沉入的优点在于，对此仅需要低的温度，并且由此没有损坏发光材料。这在DE102010009456.0中的玻璃的情况下为最高350℃的温度。原则上，全部已知的适用于LED转换的发光材料或发光材料的混合物，例如尤其为石榴石、次氮基硅酸盐、正硅酸盐、氮氧化硅、硅铝氧氮聚合材料、Calsine等，适合于用作发光材料。一个替选方案为将由玻璃粉末和发光材料组成的粉末混合物施加到经烧结的薄膜上，即基底上。但是对此，与沉入相比需要明显更高的温度，尤其是至少相应于玻璃的流动点并且优选地最高相应于玻璃的细化温度的温度，以便产生少气泡的层，因为对此玻璃必须是极其低粘性的，使得所包围的空气能够逸出并且发光材料颗粒此外起粘性提高的作用。可能的是在烧结期间需要例如为真空的附加工艺。这在DE102010009456.0中的玻璃的情况下为最低400℃的温度。作为其他的替选方案可能的是，将基底选择成由陶瓷或玻璃陶瓷制成的极其薄的薄膜，并且随后由玻璃渗透。与两个开头提到的实例相比，在该情况下基底必须仅略微被烧结，对此与“更紧凑”的烧结相比降低了烧结温度或缩短了烧结时间；也就是说，仅选择成高到使陶瓷的颗粒相互固定并且留下许多孔，即形成多孔体。孔隙度位于在30％至70％体积百分比之间的范围内、优选为至少50％。随后，直接施加薄的、至少为1μm并且至高为200μm厚的玻璃层，并且随后加热到至少相应于玻璃的流动点、优选地最高相应于玻璃的细化温度的温度，使得玻璃变得极其易流动、进而通过毛细作用拉到为基底的多孔的薄膜中。由此，形成实际的基底。玻璃优选为的低熔点的玻璃，优选地是无铅或少铅的，具有为最高500℃的软化温度，如在DE102010009456.0中所述。用于渗透的温度在该情况下位于至少400℃、优选为至少500℃。在此，能够目的明确地将过量玻璃施加到薄膜上，以便将薄的玻璃层保留在薄膜的表面上。能够在为至少50℃的相对低的温度下，优选地在更高的温度下，也就是说在最高相应于玻璃的半球点的温度下，随后施加到基底上的发光材料能够沉入到基底中，更确切地说，沉入到包含在孔中的玻璃中。这在DE102010009456.0中的玻璃的情况下为最高350℃的温度。在玻璃过量的情况下，在第一实施例中，在薄膜的表面上保留有薄的玻璃层，发光材料沉入到所述玻璃层中。在该情况下的附着比在层压层的情况下的附着明显更结实。如果在第二实施例中，在薄膜表面上没有玻璃过量，那么发光材料沉入到基底的玻璃陶瓷混合物的表面结构中。能够借助于例如为低熔点玻璃或无机溶胶的无机粘接剂或者借助于例如为硅树脂或有机溶胶的有机粘接剂将转换元件固定在芯片上。这同样也能够用作“远程磷光”，也就是与芯片间隔开。在一个特别的设计方案中，基底的，尤其是层压层的所使用的玻璃是低熔点的并且同时用作转换元件和芯片之间的无机粘接剂。这种玻璃例如在DE102010009456.0中描述并且实现在≤350℃的温度下沉入发光材料并且粘接芯片和转换元件。玻璃在该情况下朝向芯片。在另一个设计方案中，薄膜在两侧用玻璃覆层并且必要时用发光材料在一侧或两侧上覆层。例如通过将薄膜浸入、即所谓的浸渍到玻璃熔化物中来进行玻璃的施加。随后，在低温下，必要时在两个步骤中进行发光材料的覆层以及发光材料沉入到玻璃中。尤其是层压层的基底也能够是夹层状，也就是说具有沉入的发光材料的玻璃层位于两个薄膜之间，所述两个薄膜由相同的或不同的材料制成并且在单侧或两侧用玻璃覆层。在此，玻璃材料能够选择为是不同的。优选地，玻璃是高折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.08 DE 102010042217.71.光电子半导体器件，所述光电子半导体器件具有光源、壳体和电端子，其中所述光源具有芯片，所述芯片发射UV或蓝色的初级辐射，其中所述初级辐射部分地或完全地通过之前安装的转换元件而转换成其他波长的辐射，其特征在于，所述转换元件具有半透明的或透明的基底，所述基底由陶瓷或玻璃陶瓷制成，其中所述基底施加有玻璃基体，在所述玻璃基体中嵌入有发光材料并且，其中具有所述玻璃基体的所述基底构成为散热部，其中所述转换元件中的所述玻璃基体、所述陶瓷和所述玻璃陶瓷具有良好的导热性和UV抗性，所述导热性和UV抗性引起更强的所述转换元件的散热，其中所述玻璃基体是少气泡的或是基本上不含气泡的，即气泡在所述玻璃基体中的比例最高总计为10％的体积百分比。2.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述初级辐射的波长峰值位于300nm至490nm的范围中。3.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述玻璃基体施加在所述基底上作为层。4.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述基底具有孔，所述玻璃基体至少部分地被引入到所述孔中。5.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述基底和所述玻璃基体形成层压层。6.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述玻璃基体同时用作为用于芯片和转换元件的复合结构的粘结剂或用于两个转换元件的复合结构的粘结剂。7.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述基底自身部分地或完全地是发荧光的。8.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述基底在两侧上施加有玻璃基体。9.根据权利要求1或2所述的光电子半导体器件，其特征在于，所述转换元件借助于粘接剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杰拉·埃贝哈特，罗兰·许廷格，赖因霍尔德·施密特，斯特凡·克特，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：
国别省市：