波長轉換元件、包括波長轉換元件的發光半導體部件、用于制造波長轉換元件的方法和用 ...的制作方法
【專利摘要】一種波長轉換元件(1)，其包括至少一種燒結的波長轉換材料(20)，其中，網格(3)由在燒結的波長轉換材料(20)內的通道(2)形成，通道(2)被燒結的波長轉換材料(20)至少部分地包圍，通道(2)沿垂直于或傾斜于波長轉換元件(1)的主延伸方向的方向至少部分地穿進燒結的波長轉換材料(20)，并且通道(2)包含非轉換燒結的分隔件材料(30)。
【專利說明】波長轉換元件、包括波長轉換元件的發光半導體部件、用于制造波長轉換元件的方法和用于制造包括波長轉換元件的發光半導體部件的方法[0001 ]對一種波長轉換元件和用于制造波長轉換元件的方法進行了說明。還對包括波長轉換元件的發光半導體部件和用于制造包括波長轉換元件的發光半導體部件的方法進行了說明。
[0002]某些實施方式對用于發光半導體部件的波長轉換元件進行了說明。另外的實施方式對用于制造波長轉換元件的方法進行了說明。其他實施方式對包括波長轉換元件的發光半導體部件和用于制造這種發光半導體部件的方法進行了說明。
[0003]根據至少一個實施方式，波長轉換元件包含至少一種燒結的波長轉換材料。波長轉換元件可以是自支承的。波長轉換元件可以在沒有任何機械支承或穩定部件的情況下是穩定的。波長轉換元件具有主延伸面。具體地，波長轉換元件成形為如片或板，并且在沿主延伸面的方向具有比在垂直于主延伸的方向(其對應于波長轉換元件的厚度)更大的尺寸。 另外，波長轉換元件可以包括多個層和/或片。例如，層和/或片可以包含相同的燒結的波長轉換材料，或者層和/或片中的每個可以包含與其他層/或片的波長轉換材料不同的波長轉換材料。此外，所述層中的一個可以包括非摻雜層，其可以特別用作支承層和/或支承片，其中，非摻雜層可以布置成與波長轉換元件的輻射出口區相對。
[0004]術語“燒結的”是指在高溫下對本文所述的波長轉換材料進行處理或烘烤，以特別獲得波長轉換材料的所需密度。
[0005]術語“波長轉換材料”是指所述材料能夠將具有第一峰值波長的至少一部分初級輻射轉換為具有第二峰值波長的次級輻射，其中，第二峰值波長與第一峰值波長不同。具體地，波長轉換材料可以吸收初級輻射，并且可以再發射次級輻射。
[0006]根據至少一個實施方式，網格由在燒結的波長轉換材料內的通道來形成。網格的形成可以特別通過切片、沖壓和/或模壓來完成。網格可以與燒結的波長轉換材料一起形成波長轉換元件，在所述波長轉換元件中，燒結的波長轉換材料形成如下區域:其通過網格至少部分地彼此間隔開，并且可以將被輻照到波長轉換元件上的光轉換成與入射光不同的光。
[0007]根據至少一個實施方式，通道由燒結的波長轉換材料至少部分地包圍，并且通道沿垂直于或傾斜于波長轉換元件的主延伸方向的方向至少部分地穿進燒結的波長轉換材料，并且通道包含非轉換燒結的分隔件材料。波長轉換元件的主方向沿平行于本文所描述的波長轉換元件的主延伸面延伸。例如，通道的側面或表面由燒結的波長轉換材料與非轉換燒結的分隔件材料之間的界面形成。通道的底面是由非轉換燒結的分隔件材料與燒結的波長轉換材料之間的界面來形成，或者通道的底面形成于非轉換燒結的分隔件材料與未摻雜層或包含燒結的波長轉換材料的層和/或片之間。通道的形狀可以是矩形、正方形、三角形或梯形。
[0008]非轉換燒結的分隔件材料可以填充在通道中，使得其與燒結的波長轉換材料形成共用的平面表面。可以進一步構想到，非轉換燒結的分隔件材料在豎直方向上突出超過燒結的波長轉換材料，其中，所述豎直方向傾斜于主延伸方向延伸。例如，非轉換燒結的分隔件材料完全填充通道，使得燒結的波長轉換材料和非轉換燒結的分隔件材料直接接觸，并且在燒結的波長轉換材料與非轉換燒結的分隔件材料之間不存在間隙。
[0009]術語“非轉換”是指燒結的分隔件材料不能夠轉換初級輻射的波長。非轉換燒結的分隔件材料沒有改變初級輻射的波長或者沒有吸收并再發射初級輻射的波長，除了紅外線和/或熱輻射的發射之外。例如，非轉換燒結的分隔件材料可以完全吸收或反射照射在其上的任何輻射。
[0010]根據波長轉換元件的至少一個實施方式，波長轉換元件包含至少一種燒結的波長轉換材料，其中，網格由在燒結的波長轉換材料內的通道形成，通道被燒結的波長轉換材料至少部分地包圍，通道沿垂直于或傾斜于波長轉換元件的主延伸方向的方向至少部分地穿進燒結的波長轉換材料，并且通道包含非轉換燒結的分隔件材料。
[0011]上述實施方式中的另外的方案包括包含非轉換燒結的分隔件材料的通道的網格， 從而網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，并且從而第一方向和第二方向均平行于波長轉換元件的主延伸方向。第一方向和第二方向優選彼此垂直或傾斜，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。具體地，如果深度不同，則第一通道可以完全穿過燒結的波長轉換材料，而第二通道僅部分地穿進燒結的波長轉換材料。具有較大深度的第一通道(例如，完全穿過燒結的波長轉換材料的通道)更有效地減輕相鄰波長轉換區域之間的串擾。具有較小深度的第二通道 (例如，僅部分地穿進燒結的波長轉換材料的通道)提高了波長轉換元件的機械穩定性。
[0012]根據至少一個實施方式，用于制造波長轉換元件的方法包括步驟A:提供具有頂側和位于與頂側相對的底側的支承片。頂側和底側可以通過共用的側面彼此連接，其中，所述側面傾斜地(特別是垂直)延伸至頂側或底側。例如，支承片可以包含聚合物材料、陶瓷材料和/或玻璃。例如，如果通道完全穿過波長轉換元件延伸，則支承片可以尤其用于在制造波長轉換元件期間穩定波長轉換元件。支承片也可以為箱或板。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為支承片。
[0013]根據用于制造波長轉換元件的方法的至少一個實施方式，在方法步驟B中:在支承片的頂側上設置波長轉換材料。本文所述的波長轉換材料可以是未燒結的。也就是說，波長轉換材料具有糊狀、半流體和/或粘性狀態，并且具體地，波長轉換材料還沒有被加熱或干燥處理。為了在支承片的頂側上設置波長轉換材料，例如可以制造包含波長轉換材料的漿料或糊料。通過適當的澆鑄方法，可以在支承片的頂側上以層或生胚帶的形式(例如以板或帶的形式)由漿料或糊料來鋪設波長轉換材料。
[0014]在這種情況下，以下也是可能的，以這種方式制造的多個層或生胚帶被層壓到彼此之上，以獲得所需厚度的生坯，并且因此獲得所需厚度的波長轉換元件。具體地，由未燒結的波長轉換材料構成的多個生胚層因此還可以被相互施加于另一個的頂部，以形成波長轉換元件，使得由在方法步驟B中制造的未燒結的波長轉換材料構成的層還可以由多個這樣的層形成。波長轉換元件可以相應地包括一個或多個層的波長轉換材料，其以波長轉換元件的完成狀態被燒結在一起。本文和下文所描述的實施方式因此涉及制造由未燒結的波長轉換材料構成的僅一層的方法并且涉及由未燒結的波長轉換材料構成的多個層被施加并且層壓到彼此上的方法二者。
[0015]根據用于制造波長轉換元件的方法的至少一個實施方式，在方法步驟C中，對波長轉換材料直接或間接圖案化，由此形成在波長轉換材料中被波長轉換材料至少部分地包圍的通道。網格的形成可以尤其通過切片、沖壓、模壓、鋸切和/或切割(例如激光切割)來完成。可以在未燒結、干燥或燒結狀態下對波長轉換材料進行圖案化。在燒結狀態下的圖案化通常需要更嚴格的圖案化方法，如鋸切或切割，例如，激光切割。
[0016]具體地，可以優選地在干燥后對波長轉換材料進行直接圖案化。具體地，可以優選地在未燒結的狀態下以漿料或糊料的形式對波長轉換材料進行間接圖案化。在干燥波長轉換材料之后波長轉換元件已經可以自支承，并且可以去除支承片以獲得波長轉換元件。
[0017]根據用于制造波長轉換元件的方法的至少一個實施方式，在方法步驟D中，利用非轉換分隔件材料的漿料填充通道。
[0018]根據用于制造波長轉換元件的方法的至少一個實施方式，在方法步驟E中，對波長轉換元件進行燒結。由于燒結處理，波長轉換材料和非轉換分隔件材料的漿料達到所需的密度。
[0019]根據一種方法的至少一個實施方式，該方法包括以下步驟:
[0020]A)提供具有頂側和位于與頂側相對的底側的支承片，[0021 ] B)在支承片的頂側上設置波長轉換材料，
[0022]C)對波長轉換材料進行直接或間接圖案化，由此形成在波長轉換材料
[0023]中被波長轉換材料至少部分包圍的通道，
[0024]D)利用非轉換分隔件材料的漿料填充通道，[〇〇25] E)對波長轉換元件進行燒結。[〇〇26]將波長轉換元件放置在像素化的發光裝置(LED)上是挑戰性的，特別是當為了防止串擾而需要像素之間的光學分離時。隨著像素的尺寸減小(具體地如果轉換區域、元件或部分的尺寸小于500wn)，單個像素波長轉換元件的處理變得困難。此處的想法是制造在一件內包含燒結的波長轉換材料和非轉換燒結的分隔件材料的單一波長轉換元件以防止串擾。在本文所述的波長轉換元件的情況下，在波長轉換材料之間的光學串擾可以通過在波長轉換材料內所形成的網格和填充在網格的通道中的非轉換分隔件材料來防止。
[0027]具體地，如果包含波長轉換材料的每個區域被分配到發光半導體芯片的發光段可能是有利的。基于本文所描述的方法，在不存在包含必須被單獨處理并且定位的波長轉換材料的各個轉換區域的情況下，大的波長轉換元件(即，例如在發光半導體芯片的尺寸的波長轉換元件)可以被有利地處理。因此，可能的是，各個轉換區域的對準僅需要執行一次(即在波長轉換元件的調整期間)，并且沒有必要為包含波長轉換材料的各個轉換區域進行彼此獨立地對準。
[0028]本文中描述的實施方式和特征同等地適用于波長轉換元件和用于制造波長轉換元件的方法。
[0029]根據至少一個實施方式，通道至少部分地沿平行于波長轉換元件的主延伸方向延伸。例如通道彼此間隔開，并且彼此之間具有恒定的距離，使得燒結的波長轉換材料中的網格示出了形狀為偏菱形、菱形、矩形或正方形的單元。
[0030]根據至少一個實施方式，通道完全穿過燒結的波長轉換材料，或者通道部分地穿進燒結的波長轉換材料。在通道完全穿過燒結的波長轉換材料的情況下，燒結的波長轉換材料可以由支承片來支承，其中，通道的側面通過燒結的波長轉換材料與非轉換燒結的分隔件材料之間的界面形成，并且通道的底面通過燒結的波長轉換材料與支承片之間的界面形成。另外，通道可以形成在燒結的波長轉換材料中，作為包括側面和底面的凹部，其中，側面和底面是燒結的波長轉換材料與非轉換燒結的分隔件材料之間的界面。
[0031]根據至少一個實施方式，非轉換燒結的分隔件材料不透射紫外線和/或可見光。例如，紫外線和/或可見光可以通過發光半導體芯片來發射。具體地，非轉換燒結的分隔件材料吸收紫外線和/或可見光，其中，非轉換燒結的分隔件材料尤其包含炭黑。非轉換燒結的分隔件材料可以以如下方式選擇:網格由于其吸收性對觀察者來說呈現黑色。
[0032]根據至少一個實施方式，非轉換燒結的分隔件材料對紫外線和/或可見光具有反射性。為此目的，非轉換燒結的分隔件材料可以例如包含輻射反射顆粒。輻射反射顆粒利用材料41203、3102、!^02、2抑2中的至少一種形成，或者包含所述材料中的至少一種或更多種。 附加地或可替選地，下列材料中的一種或更多種也是可以的:ZnO、BaS〇4、MgO、Ta2〇5、Hf〇2、 6(12〇3、他2〇3、￥2〇3。在非轉換燒結的分隔件材料中輻射反射顆粒的濃度可以優選為大于或等于按重量計10%或者大于或等于按重量計20%。福射反射顆粒(具體地含Ti〇2或AI2O3的福射反射顆粒)的濃度可以例如大于或等于按重量計10%且小于或等于100%。在進一步優選的實施方式中，非轉換燒結的分隔件材料包括輻射反射顆粒，輻射反射顆粒包含濃度等于或大于按重量計90 %的Ti02和濃度等于或小于按重量計10 %的Al2〇3。另外，非轉換燒結的分隔件材料通常可以包含燒結助劑，例如氧化物(如上面提到的氧化物，優選MgO或Y2〇3)。燒結助劑的優選濃度為大于或等于按重量計0.01%且小于或等于按重量計5%。
[0033]輻射反射顆粒可以優選地被均勻地分布在非轉換燒結的分隔件材料內。[〇〇34]非轉換燒結的分隔件材料可以以如下的方式來選擇:網格由于其反射特性對觀察者來說呈現白色。
[0035]根據至少一個實施方式，燒結的波長轉換材料包含選自以下材料中的一種或更多種的摻雜陶瓷材料:YAG: Ce、LuAG: Ce、LuYAG: Ce。在優選的實施方式中，陶瓷材料可以用作燒結的波長轉換材料，例如，石榴石，諸如釔鋁氧化物(YAG)、镥鋁氧化物(LuAG)、镥釔鋁氧化物(LuYAG)和鋱鋁氧化物(TAG)。在進一步優選的實施方式中，用于燒結的波長轉換材料的陶瓷材料被摻雜有例如以下活化劑之一:鈰、銪、釹、鋱、鉺、鐠、釤、錳。通過舉例的方式， 對于可能被摻雜的陶瓷燒結的波長轉換材料，應提及YAG: Ce、LuAG: Ce和LuYAG: Ce。摻雜的陶瓷材料可以優選具有大于或等于0.1 %且小于或等于4%的Ce含量。
[0036]根據至少一個實施方式，燒結的波長轉換材料包含從以下組中選擇的一種或更多種材料:以￡)31(^、(4￡)3141(^、(4￡從131犯、(4￡)2315詠，其中，4￡是堿土金屬或硫化物或正硅酸鹽。[〇〇37]燒結的波長轉換材料可以包括任何此處提及的光轉換材料或由其組成。
[0038]根據至少一個實施方式，燒結的波長轉換材料包含分散在基質材料中的波長轉換物質。另外，對于燒結的波長轉換材料也有可能包括在基質材料中例如以粉末形式的波長轉換物質。
[0039]根據至少一個實施方式，直接圖案化包括如下步驟:其中，通過選擇性地去除波長轉換材料以網格狀圖案在波長轉換材料內形成通道，從而使通道至少在部分處完全穿過波長轉換材料，并且由此形成至少部分地沒有波長轉換材料的區域。選擇性去除可以通過切片、沖壓和/或模壓來完成。通道可以完全穿過燒結的波長轉換材料，其中，燒結的波長轉換材料可以由支承片來支承。
[0040]根據至少一個實施方式，進行直接圖案化使得通道進一步至少部分地穿進支承片。例如，選擇性去除可以完成，使得切片、沖壓和/或模壓還部分地去除支承片的材料。然后，通道可以填充有非轉換分隔件材料的漿料。在燒結之后，波長轉換元件具體地以此處所描述的方式包含燒結的波長轉換材料以及燒結的非轉換分隔件材料。可以進一步從當時燒結的或相應地制造的波長轉換元件中分層或去除支承片，其中，燒結的非轉換分隔件材料在豎直方向上超出燒結的波長轉換材料。
[0041]根據至少一個實施方式，間接圖案化包括如下步驟:其中，使可去除島狀區域位于支承片的頂側上，其中，可去除島狀區域彼此間隔開，波長轉換材料被填充在可去除島狀區域之間的至少部分處，并且將島狀區域從支承片的頂側去除，由此在波長轉換材料中形成通道。例如，島狀區域通過圖案化過程(如光刻，也被稱為光學蝕刻或UV蝕刻)來形成，其中， 光被用于將來自光掩模的幾何圖案轉變成由支承片的頂側上的可去除島狀區域的材料制成的層。例如，可去除島狀區域包括網格狀圖案，其中，沒有可去除材料的區域位于每個島狀區域之間。這些區域可以借助澆鑄法填充有未燒結的波長轉換材料的漿料或糊料。
[0042]未燒結的波長轉換材料可以例如與可去除島狀區域形成共用的平面表面。在干燥未燒結的波長轉換材料之后，島狀區域可以通過化學方法去除。例如，這可能例如需要所謂的“抗蝕劑剝離劑”的液體，其化學地改變島狀區域使得它們不再附著于支承片和/或波長轉換材料。可替選地，島狀區域可以由包含氧(其氧化島狀區域)的等離子體來去除。這個過程被稱為灰化，并且類似于干蝕刻。因此，在波長轉換材料中形成通道，其然后可以填充有非轉換分隔件材料的漿料或糊料。
[0043]考慮到間接圖案化進一步構想到，首先使用如此處描述的可去除島狀區域對非轉換分隔件材料進行圖案化，并且其次利用波長轉換材料的漿料或糊料填充網格的單元。例如，此處所描述的通道和單元是可交換的，也就是說，波長轉換材料被結構化并且利用此處所描述的用于非轉換分隔件材料的方法進行施加，并且非轉換分隔件材料被結構化并且利用此處所描述的用于波長轉換材料的方法進行施加。換句話說，此處所描述的方法可以進行，反之亦然。
[0044]在又一實施方式中，波長轉換材料的漿料或糊料可以在支承片的頂側上與可去除島狀區域交疊，使得波長轉換材料唯一地形成了共用的平面表面。可以在干燥波長轉換材料之后去除支承片。然后，所暴露的可去除島狀區域可以通過本文所述的“抗蝕劑剝離劑” 來去除，其化學地改變島狀區域，使得它們不再附著于干燥的波長轉換材料。由此形成的通道可以填充有非轉換分隔件材料的漿料或糊料。包括波長轉換材料和非轉換分隔件材料的共用的平面表面可以被表示為波長轉換元件的輻射出口區域，其可以基于波長轉換材料的直接或間接圖案化。
[0045]根據至少一個實施方式，可去除島狀區域包含光致抗蝕劑或可以由光致抗蝕劑構成。光致抗蝕劑是光敏材料，其對于本文所描述的圖案化過程如光刻是特別有利的。例如， 光致抗蝕劑包括以下材料之一或由以下材料之一構成:Poly(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、 Poly(甲基戊二酰亞胺)(PMGI)、苯酚甲醛樹脂(DNQ/Novolac)或SU-8。
[0046]根據至少一個實施方式，支承片包括未摻雜的陶瓷片。未摻雜的陶瓷片包含非轉換陶瓷材料，并且優選地由非轉換陶瓷材料組成。具體地，未摻雜的陶瓷片可以包含選自以下的一種或更多種未摻雜的陶瓷材料或由以下的一種或更多種未摻雜的陶瓷材料組成:釔鋁氧化物(YAG)、氧化鋁(AI2O3)、氧化紀(Y2O3)、氧化鈦(Ti〇2)和氮化鋁(A1N)。例如，支承片可以是波長轉換元件的一部分。
[0047]根據至少一個實施方式，燒結之前對波長轉換元件進行預燒結。具體地，在預燒結過程期間，將在波長轉換材料和非轉換分隔件材料內的粘結劑去除。[〇〇48]根據又一實施方式，發光半導體部件包括:發光半導體芯片，其在操作期間經由光耦合輸出表面沿發射方向發射初級輻射；以及本文中所描述的波長轉換元件，其中，波長轉換元件被布置在發光半導體芯片的光耦合輸出表面上。具體地，半導體芯片可以是像素化的發光半導體芯片。發光半導體芯片可以經由光耦合輸出表面沿發射方向(傾斜于波長轉換元件的主延伸面或發光半導體部件的主延伸面的方向)發射初級輻射，例如藍光和/或紫外光。波長轉換元件被施加(例如，粘附性接合)在發光半導體芯片的光耦合輸出表面上。
[0049]根據結合附圖的以下描述的示例性實施方式，另外的優點、有利的實施方式和發展將變得明顯。
[0050]圖1A至圖1E示出了根據一個示例性實施方式的用于制造波長轉換元件的方法的方法步驟的示意圖，
[0051]圖1F示出了包括根據圖1A至圖1E的波長轉換元件的發光半導體部件的示意性側視圖，[〇〇52]圖2A至圖2E示出了根據一個示例性實施方式的用于制造波長轉換元件的方法的方法步驟的示意圖，[〇〇53]圖2F示出了包括根據圖2A至圖2E的波長轉換元件的發光半導體部件的示意性側視圖，[〇〇54]圖3A至圖3G示出了根據一個示例性實施方式的用于制造波長轉換元件的方法的方法步驟的示意圖，[〇〇55]圖3H示出了包括根據圖3A至圖3G的波長轉換元件的發光半導體部件的示意性側視圖，[〇〇56]圖4A至圖4E示出了根據一個示例性實施方式的用于制造波長轉換元件的方法的方法步驟的示意圖，[〇〇57]圖4F示出了包括根據圖4A至圖4E的波長轉換元件的發光半導體部件的示意性側視圖。
[0058]在該示例性實施方式和附圖中，相同的、相同類型的或作用相同的元件可以在每種情況下被設置有相同的參考標記。所示出的元件和其彼此間的尺寸關系不應該被認為是真實比例;確切地說，各個要素，例如，層、部件部分、部件和區域可以以放大的尺寸示出，以能夠更好地說明以及/或者為了提供更好的理解。[〇〇59]圖1A至圖1E示出了根據一個示例性實施方式的用于制造波長轉換元件1的方法步驟。
[0060]在第一方法步驟中，如圖1A所示，提供了具有頂側11和位于與頂側11相對的底側 12的支承片10。頂側11和底側12通過共用的側面13彼此連接，其中，所述側面13垂直于波長轉換元件1的主延伸方向或面延伸。將波長轉換材料20布置在支承片10的頂側11上。波長轉換材料20與支承片的側面13齊平。在該方法步驟中，波長轉換材料20可以是漿料或糊料，并且澆鑄法可以用于使波長轉換材料20位于支承片10的頂側11上。
[0061]在根據圖1B的又一方法步驟中，對波長轉換材料20進行直接圖案化，使得通過選擇性地去除波長轉換材料20以網格狀圖案在波長轉換材料20內形成通道2(還參見圖1C)。然后，可以對波長轉換材料20的漿料或糊料進行干燥，使得波長轉換材料可以具體地以直接的方式被圖案化。通道2沿垂直于波長轉換元件I的主延伸方向的方向完全穿進波長轉換材料20。
[0062]如圖1B所示，在選擇性地去除波長轉換材料20之后，制造了包含彼此間隔開的波長轉換材料20的區域。在波長轉換材料20之間的空間或通道沒有波長轉換材料20。具體地，通道2在橫向方向由波長轉換材料20并且在豎直方向由支承片10被定界，其中，橫向方向平行于波長轉換元件的主延伸面延伸，并且豎直方向垂直于或傾斜于橫向方向。
[0063]除了圖1B之外，圖1C示出了波長轉換元件I的頂視圖，其中，示出了在波長轉換材料20內由通道2形成的網格3。通道2在橫向方向上由波長轉換材料20定界，其中，在豎直方向上波長轉換材料20由支承片10定界。圖1C示出了包含波長轉換材料20的另外的單元18，其成形為如矩形或正方形。
[0064]在另外的方法步驟中，如圖1D所示，分別利用非轉換分隔件材料30的漿料或糊料填充通道2或網格3。
[0065]如圖1D所示，波長轉換材料20和非轉換分隔件材料30形成共用的平面表面8，其尤其可以用作波長轉換元件I的輻射出口區域。非轉換分隔件材料30在豎直方向上與波長轉換材料20齊平。
[0066]然后，可以對如在圖1D中所示的波長轉換元件I進行燒結。在燒結過程期間，波長轉換元件被燒結成所需的密度。另外，還可以對波長轉換元件I進行預燒結，使得可以去除粘結劑。支承片1可以包括未摻雜的陶瓷片或由未摻雜的陶瓷片構成。例如，在圖1D中所示的波長轉換元件可以是所謂的生坯。在預燒結或燒結過程之后支承片10包括未摻雜的陶瓷片或由未摻雜的陶瓷片組成的情況下，支承片10可以是波長轉換元件I的一部分，并且沒有從波長轉換元件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/或玻璃組成。
[0067]在另外的方法步驟中，如圖1E所示，從現在包括燒結的波長轉換材料和非轉換燒結的分隔件材料的波長轉換元件I去除或者分離支承片10。這樣獲得的波長轉換元件I可以是自支承的，并且不需要任何支承部件。
[0068]圖1F示出了發光半導體部件100，其中，波長轉換元件I膠合到發光半導體芯片9的光耦合輸出表面15上。此處，所示的發光半導體芯片9可以是像素化的發光半導體芯片。如圖1F所示，粘合劑層7被布置在波長轉換元件I與發光半導體芯片9之間。
[0069]因此，圖1F示出了包括波長轉換元件I和發光半導體芯片9的發光半導體部件100的示意性側視圖，其中，波長轉換元件I基于如圖1A至圖1E所示的方法步驟。
[0070]圖2A至圖2E示出了如在圖1A至圖1E中所描述的方法步驟的示意圖。圖2A至2E中所示的方法步驟基于與圖1A至圖1E所描述的相同的方法，不同之處在于:通道2形成在例如干燥的波長轉換材料20中并且通道2以圖2B中所示的三角形的方式成形。具體地，通道2的三角形形狀也可以呈梯形。與圖1A至圖1E中所示的方法步驟的又一區別在于:通道2完全穿過波長轉換材料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，在分別填充通道2或網格3之后，非轉換分隔件材料30在豎直方向上與波長轉換材料20交疊或突出到波長轉換材料20的上方。
[0071]在基于如圖2A至圖2D中所示的方法步驟對波長轉換元件I進行燒結之后，波長轉換元件I是預燒結的和/或燒結的。在預燒結和/或燒結步驟之后，可以從波長轉換元件I中去除或分離支承片10，并且波長轉換元件I膠合到發光(例如像素化的)半導體芯片9上，使得非轉換燒結的分隔件材料30的超出燒結的波長轉換材料20的區域沿與發光半導體芯片9相反的方向被定位或布置。
[0072]如圖1F以及圖2F中已經示出的，粘合劑層7可以布置在波長轉換元件I與發光半導體芯片9之間。因此，在圖2F中示出了發光半導體部件100。因此，圖2F示出了包括波長轉換元件I的發光半導體部件100的示意性側視圖，如示出用于制造波長轉換元件I的方法步驟的圖2A至圖2E中所示制造波長轉換元件I。
[0073]圖3A至圖3G示出了用于通過使用波長轉換材料20的間接圖案化制造波長轉換元件I的方法的方法步驟的示意圖。
[0074]如圖3A所示，提供支承片10，其中，在支承片10的頂側11上，光致抗蝕劑4被布置在支承片10的頂側11上。
[0075]在圖3B中，示出了另外的方法步驟，其中，通過使用光刻法對光致抗蝕劑4進行圖案化或結構化。在光刻期間，可去除島狀區域5被設置或定位到支承片10的頂側11上，其中，可去除島狀區域5彼此間隔開。
[0076]在圖3D中示出了可去除島狀區域和在可去除島狀區域5之間的空間的頂視圖。如圖3C所示，在可去除島狀區域之間形成通道，這如圖3C所示在網格3中產生。
[0077]在圖3D中非轉換分隔件材料30填充在可去除島狀區域之間，使得非轉換分隔件材料30與可去除島狀區域5形成共用的平面表面8，該共用的平面表面8被定位成與支承片10相對。
[0078]在另外的方法步驟中，如圖3E所示，將可去除島狀區域從支承片10的頂側11去除。由此形成另外的通道2。通道2形成在非轉換分隔件材料30之間，所述通道2沒有非轉換分隔件材料30。因此，如圖3E所示，通道在橫向方向上被非轉換分隔件材料30定界，并且在豎直方向上被支承片10定界。
[0079]在另外的方法步驟中，如圖3F所示，將波長轉換材料20的漿料或糊料填充在通道2中。在預燒結和/或燒結之后，基于非轉換分隔件材料30的間接圖案化方法制造波長轉換元件I，并且從現在自支承波長轉換元件I中分離或去除支承片10。
[0080]關于所示的方法步驟3A至3F，還可以構想到，波長轉換材料20首先通過島狀區域5圖案化，并且由此所產生的通道采用非轉換分隔件材料30來填充。也就是說，關于波長轉換材料20和非轉換分隔件材料30進行在圖3A至圖3F中所示的方法步驟，反之亦然。
[0081]在圖3H中示出了發光半導體部件100的另一實施方式的示意性側視圖。基于圖3A至圖3G所示的方法步驟的波長轉換元件I被布置在發光半導體芯片9的光耦合輸出表面15上，其中，在波長轉換元件I與發光半導體芯片9之間布置有粘合劑層7。
[0082 ] 在圖4A至圖4E中示出的方法步驟也基于如圖3A至圖3F中示出的間接圖案化方法。
[0083]在圖4A中，示出了支承片10，其中，可去除島狀區域5在支承片10的頂側11上彼此間隔開，并且可去除島狀區域5具有球形形狀。與圖3A至圖3G中所示的方法步驟相比，波長轉換材料20與可去除島狀區域5交疊，可去除島狀區域5可以包含光致抗蝕劑4或由光致抗蝕劑4構成。波長轉換材料20超出可去除島狀區域，使得波長轉換材料本身形成平面表面8。由波長轉換材料20構成的平面表面8沒有被非轉換分隔件材料30中斷。然后，可以對波長轉換材料20進行干燥，并且可以相應地去除支承片以及可去除島狀區域5。通過去除可去除島狀區域5，在波長轉換材料20中形成通道2，然后可以利用非轉換分隔件材料30填充所述波長轉換材料20。這可以如圖4C至圖4D所示通過翻轉波長轉換元件I來執行。在圖4E中示出了波長轉換元件I的頂視圖，其中，波長轉換材料20由非轉換分隔件材料30完全包圍。
[0084]圖4F示出了發光半導體部件100的側視圖，發光半導體部件100包括基于如圖4A至圖4E所示的方法步驟的波長轉換元件I，其中，這樣所制造的波長轉換元件I通過使用粘合劑層7膠合在發光半導體芯片9的光耦合輸出表面15上。
[0085]本發明不限于基于所述示例性實施方式所描述的示例性實施方式。另外，本發明包括任何新穎的特征，并且也包括特征的任意組合，具體地包括在專利權利要求書中的特征的任意組合，即使該特征或該組合本身未在專利權利要求書或示例性實施方式中明確指出也是如此。
【主權項】
1.一種波長轉換元件，其包括至少一種燒結的波長轉換材料，其中，-通過所述燒結的波長轉換材料之內的通道形成網格，-所述通道被所述燒結的波長轉換材料至少部分地包圍，-所述通道沿垂直于或傾斜于所述波長轉換元件的主延伸方向的方向至少部分地穿進 所述燒結的波長轉換材料，并且-所述通道包含非轉換燒結的分隔件材料。2.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述通道至少部分地平行于所述波長轉 換元件的主延伸方向延伸。3.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述通道完全穿過所述燒結的波長轉換 材料，或者所述通道部分地穿進所述燒結的波長轉換材料。4.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述非轉換燒結的分隔件材料不透射紫 外線和/或可見光。5.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述非轉換燒結的分隔件材料反射紫外 線和/或可見光。6.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述燒結的波長轉換材料包含選自以下 材料中的一種或更多種的摻雜陶瓷材料:YAG: Ce、LuAG: Ce、LuYAG: Ce。7.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述燒結的波長轉換材料包含選自以下 組的一種或更多種材料:(AE)S1N、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3、(AE)2Si5N8,其中，AE是堿土金屬；硫化物；正硅酸鹽。8.根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述燒結的波長轉換材料包含分散在基 質材料中的波長轉換物質。9.一種用于制造波長轉換元件的方法，所述方法包括以下步驟:A)提供具有頂側和位于與所述頂側相對的底側的支承片，B)在所述支承片的頂側上設置波長轉換材料，C)對所述波長轉換材料進行直接圖案化或間接圖案化，由此在所述波長轉換材料中形 成由所述波長轉換材料至少部分地包圍的通道，D)利用非轉換分隔件材料的漿料填充所述通道，E)對所述波長轉換元件進行燒結。10.根據權利要求9所述的方法，其中，-所述波長轉換材料的直接圖案化包括以下步驟:通過選擇性地去除所述波長轉換材料而在所述波長轉換材料內以網格狀圖案形成所 述通道，從而使所述通道在至少某些地方完全穿過所述波長轉換材料，并且由此形成至少 部分地沒有所述波長轉換材料的區域。11.根據權利要求10所述的方法，其中，進行所述直接圖案化，使得所述通道進一步至少部分地穿進所述支承片。12.根據權利要求9所述的方法，其中，所述波長轉換材料的間接圖案化包括以下步驟:使可去除島狀區域位于所述支承片的頂側，其中，所述可去除島狀區域彼此間隔開， 在至少某些地方將所述波長轉換材料填充在所述可去除島狀區域之間，以及 將所述島狀區域從所述支承片的頂側去除，由此形成所述通道。13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述可去除島狀區域包括光致抗蝕劑。14.根據權利要求9所述的方法，其中，所述支承片包括未摻雜的陶瓷片。15.根據權利要求9所述的方法，其中，在進行燒結之前所述波長轉換元件被預燒結。16.—種發光半導體部件，包括:發光半導體芯片，其在操作期間沿發射方向經由光耦 合輸出表面發射初級輻射；以及根據權利要求1所述的波長轉換元件，其中，所述波長轉換 元件被布置在所述發光半導體芯片的光耦合輸出表面上。17.—種用于制造根據權利要求16所述的發光半導體部件的方法，其中，通過根據權利 要求9所述的方法來制造波長轉換元件，并且隨后將所述波長轉換元件布置在發光半導體 芯片的光耦合輸出表面上。
【文檔編號】H01L33/50GK106030836SQ201580010013
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月5日
【發明人】布麗塔·格厄特茨, 克里斯多佛·A·塔里
【申請人】歐司朗光電半導體有限公司