(57)【要約】  波長変換要素（１０）の製造方法であって、波長変換層（１００）を設け、上記波長変換層の表面プラズマ（５０）で処理し、上記波長変換層を打ち抜く、方法が開示される。また、波長変換層、および、波長変換層を備えるオプトエレクトロニクス部品が開示される。
2016524180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換要素（１０）の製造方法であって、
Ａ）  第１の表面（１００ａ）、および、前記第１の表面（１００ａ）とは反対側の第２の表面（１００ｂ）を有する波長変換層（１００）を設けるステップであって、前記第２の表面は、キャリア層（２００）上に配置されるステップと、
Ｂ）  前記第１の表面（１００ａ）をプラズマ（５０）で処理するステップと、
Ｃ）  少なくとも前記波長変換層（１００）を打ち抜くステップであって、第１の表面（１０ａ）と、反対側の第２の表面（１０ｂ）とを有する少なくとも１つの波長変換要素（１０）が得られるステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記キャリア層（２００）は、方法ステップＢ）後に除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記波長変換層（１００）の前記第２の表面（１００ｂ）は、方法ステップＢ）後の方法ステップＢ１）においてプラズマ（５０）で処理される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
方法ステップＣ）において、前記波長変換層（１００）は打ち抜かれ、前記波長変換要素（１０）は容器（６０）内に収集される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
方法ステップＣ）において、前記波長変換層（１００）は打ち抜かれ、前記波長変換要素（１０）は、前記第２の表面（１０ｂ）によって補助層（７０）上に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
方法ステップＣ）において、前記波長変換層（１００）および前記キャリア層（２００）は、打ち抜かれ、打ち抜かれたキャリア層（２２０）上に配置された前記波長変換要素（１０）が得られる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
方法ステップＣ）において、前記打ち抜かれたキャリア層（２２０）は、前記波長変換要素（１０）とは反対側の面によって接着層（８０）上に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
方法ステップＣ）後の方法ステップＣ１）において、補助層（７０）が前記波長変換要素（１０）の前記第１の表面（１０ａ）上に配置され、前記接着層（８０）は除去される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
四辺形、円形、少なくとも１つの凹部（１１）を有する四辺形、少なくとも１つの凹部（１１）を有する円形から選択される内側形状を有する打抜きツール（４０）が方法ステップＣ）において使用される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって製造された、波長変換要素（１０）。
【請求項１１】
第１の表面（１０ａ）と、前記第１の表面（１０ａ）とは反対側の第２の表面（１０ｂ）とを備える波長変換要素（１０）であって、前記波長変換要素（１０）は、前記第１の表面（１０ａ）および／または前記第２の表面（１０ｂ）から垂直方向に浸入深さまでガラスを含み、前記浸入深さを越えて前記ガラス材料より粘着性の高い材料を含む、波長変換要素（１０）。
【請求項１２】
前記第１の表面（１０ａ）および／または第２の表面の側部上に鋭い縁部を有する、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の波長変換要素（１０）。
【請求項１３】
３０μｍ〜３００μｍの範囲から選択される厚さの、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の波長変換要素（１０）。
【請求項１４】
前記浸入深さは、前記波長変換要素（１０）の厚さの高々２％に一致する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の波長変換要素（１０）。
【請求項１５】
０．１ｍｍ２〜２０ｍｍ２の範囲から選択される面積の、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の波長変換要素（１０）。
【請求項１６】
放射出射型の半導体チップ（２）と、前記第１の表面（１０ａ）または前記第２の表面（１０ｂ）によって前記半導体チップ（２）上に前記半導体チップ（２）のビーム経路内に配置された、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の波長変換要素（１０）と、を備える、オプトエレクトロニクス部品。
【請求項１７】
前記半導体チップ（２）を包囲し、前記波長変換要素（１０）の前記第２の表面（１０ｂ）または前記第１の表面（１０ａ）と面一であるポッティング部（５）をさらに備える、請求項１６に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換要素の製造方法と、波長変換要素と、波長変換要素を備えた部品とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）が狭波長域の光を生成することにより、通常、単色光の印象が得られる。多色光または混色光の印象を得るために、通常は色素がＬＥＤの下流に配置され、かかる色素は、ＬＥＤによって出射された光の一部を異なる波長の光に変換する。変換された光と、ＬＥＤによる一次出射光とを重ね合せることによって、多色光または混色光の印象を与え得る広い波長スペクトルを得ることができる。
【０００３】
この場合、波長変換色素は、一般的には、オプトエレクトロニクス部品内で使用することができるように波長変換要素に個別化される必要がある波長変換層内に埋め込まれる。今日まで、満足な品質の個別化を行なうことができなかった。レーザを用いた個別化では、上記要素は黒色化しうるため、ＬＥＤの輝度が失われ得る。ソーイングでは、上記要素内に凹部を形成し得ず、水ジェット切削では、波長変換要素の縁部の品質が劣る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長変換要素を製造するための改良した方法を提供することが本発明の少なくとも一実施形態の目的である。性質を向上させた波長変換要素を提供すること、および、そのような波長変換要素を備えた部品を提供することがさらなる目的である。
【０００５】
Ａ）  第１の表面、および、第１の表面とは反対側の第２の表面を有する波長変換層を設けるステップであって、第２の表面は、キャリア層上に配置されるステップと、
Ｂ）  第１の表面をプラズマで処理するステップと、
Ｃ）  少なくとも上記波長変換層を打ち抜くステップであって、第１の表面と、反対側の第２の表面とを有する少なくとも１つの波長変換要素が得られるステップと、
を含む、波長変換要素の製造方法が提供される。
【０００６】
方法ステップＡ）において、波長変換層を最初に製造する。この方法ステップは、圧縮成形、射出成形、または、射出圧縮成形等によって行なわれ得る。
【０００７】
波長変換層および波長変換要素の第１のおよび第２の表面それぞれに関し、「反対側」とは、これら２つの表面の実質的に互いに平行な配置を意味する。
【０００８】
波長変換要素は、波長変換要素が横方向に延在する主延在面を有し得る。この主延在面に直交して垂直方向に、波長変換要素は厚さを有し得る。波長変換要素の厚さは、好ましくは、波長変換要素の横方向の最大限の大きさに比して小さい。波長変換要素の主面は、波長変換要素の第１の表面を形成する。
【０００９】
波長変換層の性質、組成、材料、および充填率に関する以下の説明は、波長変換層から個別化される波長変換要素にも等しく適用される。本発明の場合、波長変換層の個別化は、波長変換層が物理的または化学的に変形することなく、または、波長変換層の第１のおよび／または第２の表面の変形のみを伴って行なわれる。
【００１０】
本波長変換層は、マトリックス材料内に表面全体に亘って埋め込まれた、少なくとも１種の波長変換物質を含む。波長変換物質は、半導体チップによって生成された光（一次放射）を少なくとも部分的に吸収し、吸収した光を一次放射とは少なくとも部分的に異なる波長の二次放射として出射することに特に適していてもよい。一次放射および二次放射は、赤外線から紫外線までの波長域内、特に、可視の波長域内の１つ以上の波長および／または波長域を含み得る。この場合、一次放射のスペクトルおよび／または二次放射のスペクトルは、狭帯域であり得る（すなわち、一次放射および／または二次放射は、単色の、または実質的に単色の波長域を有し得る）。代替として、一次放射のスペクトルおよび／または二次放射のスペクトルは、広帯域であってもよい（すなわち、一次放射および／または二次放射は、混色波長域を有し得、この場合、上記混色波長域は、連続スペクトル、または異なる波長域内の複数の離散スペクトル要素を有し得る）。一次放射および二次放射は、重ね合わされるとき、白色光の印象を与える。代替として、本波長変換要素は、一次放射を二次放射に完全に変換してもよく、これは、いわゆる全変換（full conversion）といわれ得る。
【００１１】
本発明において、波長変換物質は、希土類金属およびアルカリ土類金属のガーネット（例：ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）、窒化物、ニトリドシリケート、ＳｉＯＮ、サイアロン、アルミン酸塩、酸化物、ハロリン酸塩、オルトシリケート、硫化物、バナジン酸塩、ならびに、クロロシリケートのうちの１種以上の材料を含み得る。さらに、追加または代替として、本波長変換物質は、有機材料を含んでもよく、有機材料は、ペリレン、ベンゾピレン、クマリン、ローダミン、および、アゾ色素からなる群から選択され得る。
【００１２】
本波長変換層は、マトリックス材料内に埋め込まれる波長変換物質として、上記波長変換物質の適切な混合物および／または組合せを含み得る。マトリックス材料は、波長変換物質を封入または含有していてもよいし、波長変換物質に化学結合していてもよい。この場合、波長変換物質は、マトリックス材料内に均一に分散され得る。波長変換物質を、例えば、粒子状に構成してもよく、かかる粒子の大きさを、１００μｍ以下、特に２μｍ〜３０μｍの間としてもよい。
【００１３】
さらに、本波長変換層は、マトリックス材料として、波長変換物質が埋め込まれる透明マトリックス材料を備え得る。かかる透明マトリックス材料は、ガラス、シロキサン、エポキシド、アクリレート、メタクリル酸メチル、イミド、炭酸塩、ウレタン、または、これらのモノマー、オリゴマーもしくはポリマーの形態の誘導体、および、これらのさらなる混合物、コポリマー、もしくは、化合物からなる群から選択され得る。例えば、本マトリックス材料は、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリシロキサン等のシリコーン樹脂、または、これらの混合物を含んでもよいし、上記材料のいずれかであってもよい。
【００１４】
特に、本マトリックス材料は、シリコーン樹脂を含んでもよく、シリコーンであってもよい。シリコーンは、その熱可塑特性によって、容易に加工され得る一方、波長変換要素に必要な放射安定性のみならず透明性等の求められる光学的性質を他方で有し得る。
【００１５】
さらに、本波長変換層もシリコーンを含み得る。シリコーンの場合、Ｓｉ−Ｏ基および／またはＳｉ−ＯＨ基が波長変換層のプラズマ処理面上にプラズマによって生成され得る。さらに、本波長変換層は、加水分解性化学基を含むことができる。
【００１６】
波長変換物質は、例えば、１５％以上かつ８０％以下の充填率でマトリックス材料内に存在し得る。
【００１７】
本波長変換層は、第１の表面、および、第１の表面とは反対側の第２の表面を備え、これらはまた、波長変換層の上面および下面ともいわれ得る。上記製造方法では、第２の表面、すなわち下面は、キャリア層上に配置される。
【００１８】
第１の表面が方法ステップＢ）において処理されるときのプラズマは、酸素プラズマおよび／またはオゾンプラズマ等の、酸化プラズマであってもよい。本明細書において、「処理する」とは、第１の表面に改質が起こるまで第１の表面をプラズマに曝すことを意味するものと解釈されたい。改質とは、例えば、波長変換層内のマトリックス材料の、第１の表面上に配置された分子または分子の置換基と反応するプラズマによって引き起こされる化学反応であり得る。シリコーンを含有するマトリックス材料の場合、ＣｍＨｎ基が酸化し得、その結果、ＳｉＯ２が第１の表面上に残存する。上記改質はまた、第１の表面上に配置されたマトリックス材料のポリマーの再編成によっても引き起こされ得る。この改質によって、第１の表面の粘着性を低下させ得る、すなわち、例えばシリコーンの第１の表面の表面付着を低減し得る。プラズマ処理によるアッシングプロセスによるガラス化にも言及される。このため、波長変換層内に存在する非常に高い粘着性または弾性のマトリックス材料にさえ、方法ステップＣ）において打抜きを行なうことができる。
【００１９】
プラズマ処理によるガラス化の間、酸素プラズマおよび／またはオゾンプラズマによって酸素が波長変換層の粘着性材料内に混合される。その結果、波長変換層の粘着性材料は、波長変換層のガラス化面上でより低粘着性のガラス材料に変換される。この場合、ガラス化面は、第１の表面および／または第２の表面であり得る。したがって、この場合、波長変換層は、粘着性材料およびガラス材料を含み、このガラス材料は、酸素および／またはＯＨ基を加えることによって粘着性材料から得られる。
【００２０】
さらに、ガラス化によって、波長変換層のガラス化面上への汚染物質の付着を減少させることができる。この場合、粘着性が低減される程度は、上記付着の減少の程度によって決定され得る。換言すれば、材料の粘着性が低いほど、不純物の付着は少ない。さらに、付着物が少ないことから、ガラス化面の表面粗さがガラス化前の表面粗さに比して低減されていることを推論することができる。
【００２１】
特に、ガラス化には特定の侵入深さがある。換言すれば、プラズマ処理によるガラス化後、波長変換層は、垂直方向（すなわち、ガラス化面に対して直交方向）において侵入深さまでガラス化され得る（すなわち、ガラスを含み得る）。上記侵入深さは、例えば、波長変換層の厚さの高々２％、好ましくは高々１％に一致し得る。例えば、侵入深さは、少なくとも３０ｎｍ、高々６００ｎｍである。このように、波長変換層は、製造公差の範囲内で第１の表面に対して直交して延在する方向に、ガラス化面から侵入深さまでガラスを含み得る。侵入深さに沿って、波長変換層は、波長変換層のガラス化された材料とガラス化されていない材料との混合物を含む。
【００２２】
方法ステップＣ）において、少なくとも波長変換層を打ち抜き、少なくとも１つの波長変換要素を得る。１つ以上の波長変換要素が一度の方法ステップＣ）において得られるかどうかは、使用される打抜きツールが１つのみの波長変換要素を打ち抜くことができるか、または、複数の波長変換要素を同時に打ち抜くことができるかによる。これは、製造される波長変換要素に関して「少なくとも１つの」という表現が明示的に使用されていないとしても、本方法に関する下記説明にも同様に当てはまる。
【００２３】
方法ステップＣ）を複数回繰り返してもよく、その結果、方法ステップＡ）において製造され、方法ステップＢ）においてプラズマで処理された波長変換層から、複数の波長変換要素を個別化することができる。この場合、一度目の方法ステップＣ）が行なわれる前に、波長変換層の製造およびプラズマ処理は、一度のみ行なわれる。
【００２４】
本波長変換要素は、第１の表面と、反対側の第２の表面とを備え、この波長変換要素は、波長変換層の第１のおよび第２の、任意でプラズマ処理された表面の一部の領域に対応する。本波長変換要素は側縁部をさらに備え、この側縁部は、第１の表面または第２の表面と共に縁部を形成する。
【００２５】
したがって、方法ステップＣ）は、波長変換要素の波長変換層からの個別化に関する。
【００２６】
本方法では、方法ステップＢ）後にキャリア層を除去してもよい。したがって、プラズマ処理は、キャリア層が波長変換層の第２の表面上に依然として配置されている間に、第１の表面上に行なわれ得る。そのため、プラズマ処理中の波長変換層のための複雑なホルダが場合によっては不要となり得る。
【００２７】
代替として、方法ステップＢ）前に、すなわち、波長変換層の第１の表面のプラズマ処理前に、キャリア層を除去してもよい。この場合、波長変換層の第１の表面と、同時に第２の表面とがプラズマ処理され得る。
【００２８】
さらに、本方法では、方法ステップＢ）後の方法ステップＢ１）において波長変換層の第２の表面をプラズマ処理してもよい。方法ステップＢ１）は、特に、方法ステップＢ）後にキャリア層が除去される場合に行なわれ得る。この場合、波長変換層の第１のおよび第２の表面は、同時にではなく連続的にプラズマ処理される。波長変換層の第２の表面のプラズマ処理には、波長変換層の第１の表面のプラズマ処理に関する説明が同様に当てはまる。
【００２９】
さらに、方法ステップＣ）において、波長変換層を打ち抜いてもよく、波長変換要素を容器内に収集してもよい。したがって、第１のおよび第２の表面上がプラズマで処理された波長変換要素は、キャリアなしで容器内に得られる。上記容器は、波長変換要素を輸送するために使用されてもよく、さらなる方法ステップにおいて、装置を使用して波長変換要素を分類してもよく、波長変換要素の性質を試験してもよい。最後に、波長変換要素は、補助層上に設けられ得るか、または、補助層上に設けられた後に、波長変換要素が設けられるための半導体チップに転写され得る。補助層を、熱放出膜またはＵＶ放出膜等の、除去可能膜としてもよい。
【００３０】
本方法では、方法ステップＣ）を複数回繰り返してもよく、その結果、１つの波長変換要素について説明したように、複数の波長変換要素が容器内に収集され得、さらに処理され得る。
【００３１】
他の実施形態では、キャリア層を、方法ステップＢ）の前または後に除去してもよく、かつ、方法ステップＣ）において、波長変換層を打ち抜いてもよく、この場合、波長変換要素は、第２の表面によって補助層上に配置される。補助層を、熱放出膜またはＵＶ放出膜等の除去可能な膜としてもよい。したがって、この実施形態では、波長変換要素の第２の表面が補助層上において打ち抜かれる。方法ステップＣ）は複数回繰り返され得、その結果、複数の波長変換要素が共に補助層上に配置される（すなわち、打ち抜かれる）。この場合、毎回方法ステップＣ）が行なわれた後、打抜きツールは、次の方法ステップＣ）で製造される波長変換要素が、補助層の波長変換要素が未だ配置されていない領域上において打ち抜かれるように、補助層に対して平行に移動する。
【００３２】
補助層上に配置された１つ以上の波長変換要素は、試験、分類、輸送され得る。適用可能であれば、１つ以上の波長変換層は、後続の輸送のためにその第１の表面によって新たな補助層上に配置され、波長変換要素の第２の表面側の補助層は除去される。この実施形態では、プラズマ処理は、一方の側からのみ、すなわち、波長変換層の第１の表面からのみ必要である。
【００３３】
他の実施形態では、波長変換層をキャリア層上に配置してもよく、かつ、方法ステップＣ）において、波長変換層およびキャリア層を共に打ち抜いてもよい。この場合、打ち抜かれたキャリア層上に配置された波長変換要素が得られる。かかる実施形態では、波長変換層の第１の表面のみがプラズマ処理される。この場合、打ち抜かれたキャリア層、および、当該打ち抜かれたキャリア層上に配置された波長変換要素の側縁部は、互いに上方に一致して配置され得る。
【００３４】
さらに、方法ステップＣ）において、打ち抜かれたキャリア層は、波長変換要素とは反対側の面によって接着層上に配置され得る。上記打ち抜かれたキャリア層上に配置され、また、当該打ち抜かれたキャリア層が接着層上に配置されている波長変換要素が得られる。
【００３５】
方法ステップＣ）が複数回繰り返され得る結果、打ち抜かれたキャリア層上にそれぞれが配置された複数の波長変換要素が得られる。さらに、打ち抜かれたキャリア層上に配置された多数の波長変換要素を、方法ステップＣ）において、一体的に接着層上に配置してもよい。この目的のために、行なわれた各方法ステップＣ）の後に、接着層は、次の方法ステップＣ）において得られる、打ち抜かれたキャリア層上に配置された波長変換要素が、接着層の、打ち抜かれたキャリア層および波長変換要素が存在しない領域上に配置されるように、打抜きツールに対して平行に移動する。
【００３６】
さらに、方法ステップＣ）後の方法ステップＣ１）において、補助層を波長変換要素の第１の表面上に配置してもよく、かつ、接着層を除去してもよい。熱放出膜またはＵＶ放出膜等の除去可能膜を補助層として使用してもよい。補助層が波長変換要素の第１の表面上に設けられるとすぐに、接着膜は、打ち抜かれたキャリア層と共に波長変換要素から除去される。代替として、接着層を最初に除去してもよく、次いで、異なる工程において打抜かれたキャリア層を除去してもよい。このように、第１の表面によって補助層上に配置された波長変換要素が得られる。次いで、上記波長変換要素は、その性質について試験され得、分類され得、また、適用可能であれば、後の輸送のために新たな補助層上に設置され得る。
【００３７】
方法ステップＣ）が複数回繰り返される場合、補助層を、接着層上に配置された全波長変換要素上に設けてもよく、接着層および打ち抜かれたキャリア層を全波長変換要素から除去してもよい。
【００３８】
したがって、波長変換層内の、粘着性または弾性が非常に高いマトリックス材料を打ち抜くことができ、波長変換要素の、打抜き工程によって丸みを付けられ得る縁部が、一方の面（例えば、波長変換要素の下面、すなわち第２の表面）上に制御されて位置し、鋭い縁部が他方の面（例えば、波長変換要素の第１の表面）上に制御されて位置する。
【００３９】
上記において、また、以下において、鋭い縁部は、これら鋭い縁部が波長変換要素の第１のおよび／または第２の表面と側縁部とによって形成される約９０°の角度を含むことを意味するものと理解されたい。鋭い縁部は、特に、波長変換要素の一方の表面と面一であることが意図されるポッティング部によって包囲される場合に特に有利である。
【００４０】
さらに、四辺形、略四辺形、円形、少なくとも１つの凹部を有する四辺形、少なくとも１つの凹部を有する略四辺形、および、少なくとも１つの凹部を有する円形から選択される内側形状を有する打抜きツールが方法ステップＣ）において使用され得る。他の形状（例えば、多角形、楕円形、または、非対称形状であって、それぞれが凹部を有するかまたは有しない形状）も同様に想定され得る。上記において、また、以下において、「凹部」は、波長変換要素の縁部、特に周縁部において、打抜きツールの内側形状によって製造される切欠き部を意味するものである。さらに、凹部は、波長変換要素の表面の内部にも存在し得る。例えば、波長変換要素の縁部に２つの凹部があってもよい。これら２つの縁部は、例えば、互いに隣接して配置されても、互いに反対側に配置されてもよい。
【００４１】
凹部は、波長変換要素を通してオプトエレクトロニクス部品内の、波長変換要素の下部の半導体チップにアクセスすることができるように、また、かかるアクセスを上記半導体チップの接触等のために使用するために使用され得る。
【００４２】
このように、本明細書に記載の方法によって、波長変換層を打ち抜くことができ、したがって、波長変換層内に含有される波長変換物質またはマトリックス材料にダメージを与えることなく波長変換要素に個別化することができる。さらに、本方法は、波長変換要素の一方の表面において終端するように意図された、後に形成されるポッティング部のための鋭い縁部を有する波長変換要素の費用効率の高い製造方法である。さらに、波長変換要素を製造するための本方法は、波長変換プレートレットとして使用されるセラミックプレートレットの製造より安価である。本打抜き工程によって、スクリーン印刷法等によって得ることができるものより良好な表面および縁部の品質が得られる。
【００４３】
さらに、上述の本方法によって製造される波長変換要素を提供する。本波長変換要素は、第１のおよび／または第２の表面の側部上に鋭い縁部を有し得る。これにより、例えば、波長変換要素の第２の表面は、波長変換要素の側縁部と共に約９０°の角度を形成し得る。
【００４４】
波長変換要素の厚さは、３０μｍ〜３００μｍの範囲から選択される厚さであり得る。この場合、厚さは、製造公差の範囲内で、波長変換要素の第１の表面に直交して延在する方向に沿って特定され得る。上述の本方法によって、本波長変換要素が使用される分野に応じて、さまざまな厚さの波長変換要素が製造され得る。さらに、本波長変換要素の面積は、０．１ｍｍ２〜２０ｍｍ２の範囲、特に０．１ｍｍ２〜１０ｍｍ２の範囲、好ましくは０．２５ｍｍ２〜５ｍｍ２の範囲、例えば０．５ｍｍ２〜２ｍｍ２の範囲から選択される面積であり得る。
【００４５】
放射出射型の半導体チップと、第１の表面または第２の表面によって上記半導体チップ上に上記半導体チップのビーム経路内に配置された、上記説明に基づく波長変換要素と、を備えるオプトエレクトロニクス部品を提供する。したがって、波長変換要素は半導体チップ上に配置されており、この場合、波長変換要素を半導体チップ上に取り付けるために使用される接続層が半導体チップの上面と波長変換要素との間に配置され得る。発光半導体チップは、例えば、ヒ化物化合物半導体材料系、リン化物化合物半導体材料系、および／または、窒化物化合物半導体材料系をベースとする、光を生成する活性領域を有する半導体積層体を備える発光ダイオードとして構成され得る。このような半導体チップは当業者に既知であり、本明細書ではさらに詳細には説明しない。
【００４６】
さらに、半導体チップおよび波長変換要素を備える上記オプトエレクトロニクス部品は、キャリア上に、および／または、ハウジング内に配置され得、かつ、いわゆるリードフレーム等の電気接続部によって電気的に接続可能であり得る。
【００４７】
さらに、本波長変換要素は、上述のように少なくとも１つの凹部を備えてもよく、本波長変換要素は、半導体チップの上面に亘って配置され得、また、上記凹部内に半導体チップの接触領域が配置される。換言すれば、例えば、半導体チップの表面上の半導体チップの接触領域には、波長変換要素を通してアクセス可能であり得、その結果、半導体チップは、ボンディングコンタクト等のワイヤ接触のために本波長変換要素を通してアクセス可能であり得る。本半導体部品は、上記凹部を通って半導体チップの接触領域に接続されるボンディングワイヤをさらに備えてもよい。この場合、接触領域は、半導体チップの上面の縁部領域内、または代替的に、半導体チップの上面の縁部から離れた中心領域内にされ得、この場合、波長変換要素の凹部はまた、対応して縁部（すなわち、特に周縁部の領域内）または中心領域内に配置され得る。
【００４８】
本オプトエレクトロニクス部品は、半導体チップを包囲し、かつ、波長変換要素の第２の表面または第１の表面と面一のポッティング部をさらに備えてもよい。上述の本方法によって製造される波長変換要素は、第２の表面の、および／または、第１の表面の側部上に鋭い縁部を有する。このように、ポッティング部は、半導体チップおよび波長変換要素を包囲する。ポッティング部は、例えば、ＴｉＯ２およびシリコーン等を含んでもよく、したがって、不透明であり得るか、または、ポッティング材の放射透過性は低くてもよい。ポッティング部の代替材料を、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４から選択してもよく、これら材料を、それぞれ、シリコーンと混合してもよい。
【００４９】
以下の図および例示的実施形態によって、本発明の態様を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１ａ】図１ａは、オプトエレクトロニクス部品の概略側面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、オプトエレクトロニクス部品の概略平面図である。
【図２ａ】図２ａは、第１の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、第１の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図２ｃ】図２ｃは、第１の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図３ａ】図３ａは、第２の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、第２の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図３ｃ】図３ｃは、第２の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図４ａ】図４ａは、第３の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、第３の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図４ｃ】図４ｃは、第３の実施形態に係る本発明の方法のステップを概略的に示す図である。
【図５ａ】図５ａは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図５ｂ】図５ｂは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図５ｃ】図５ｃは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図５ｄ】図５ｄは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図６ａ】図６ａは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｂ】図６ｂは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｃ】図６ｃは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｄ】図６ｄは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｅ】図６ｅは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｆ】図６ｆは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図６ｇ】図６ｇは、本方法の第１の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図７ａ】図７ａは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図７ｂ】図７ｂは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図７ｃ】図７ｃは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図７ｄ】図７ｄは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図７ｅ】図７ｅは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の顕微鏡画像である。
【図８ａ】図８ａは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図８ｂ】図８ｂは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図８ｃ】図８ｃは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図８ｄ】図８ｄは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図８ｅ】図８ｅは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【図８ｆ】図８ｆは、本方法の第２の実施形態に基づき製造された波長変換要素の電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
例示的実施形態および図において、同一の要素または同一の効果の構成要素には、それぞれ、同一の参照符号が付され得る。図示した要素とそれら要素の互いに対する大きさの比は、基本的には正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、表現性を高め、かつ／または、理解しやすくするために、個々の要素（例えば、各層、各部分、各構成要素、および、各領域）は、誇張した厚さまたは大きさで示され得る。
【００５２】
図１ａは、半導体チップ２および波長変換要素１０を有するオプトエレクトロニクス部品の概略側面図を示す。波長変換要素１０は、第１の表面１０ａによって半導体チップ上に配置され、また、上記半導体チップは、キャリア１上に配置されている。半導体チップ２および波長変換要素１０は、ポッティング部５によって包囲され、ポッティング部５は、波長変換要素の第２の表面１０ｂと面一である。波長変換要素１０は、凹部１１を有し、接触部４が凹部１１を通って半導体チップ２に達している。第２の接触部３がキャリア１を通って半導体チップ２まで達している。
【００５３】
不図示のさらなる実施形態によれば、波長変換要素１０は、第２の凹部１１を有し、接触部３が第２の凹部１１を通って半導体チップに達する。さらに、代替として、２つの接触部３および４がキャリア１を通って半導体チップ２に達していてもよい。この場合、波長変換要素１０は、凹部を有しない。
【００５４】
ポッティング部５は、例えば、ＴｉＯ２を含む、不透明または低透過性、好ましくは高反射性のポッティング部であり得る。波長変換要素１０は、上述のマトリックス材料のうちの１種以上と、当該マトリックス材料内に分散される波長変換物質とを含み得る。したがって、半導体チップ２によって出射される一次放射が波長変換要素１０に突き当り、波長変換要素１０は、半導体チップによって出射される一次放射を少なくとも部分的に二次放射に変換する。
【００５５】
図１ｂは、オプトエレクトロニクス部品の、ポッティング部５と波長変換要素の第２の表面１０ｂとを含む概略平面図を示す。この図では、波長変換要素の凹部１１を視認でき、接触部４が凹部１１を通して送り込まれている。
【００５６】
図２ａ〜図２ｃは、波長変換要素１０の製造方法の第１の実施形態を示す。
【００５７】
図２ａは、破線の矢印で概略的に示される酸素プラズマ等のプラズマ５０で両面が処理される波長変換層１００を示す。かかる図示は、本方法を簡略化して表現したものである。波長変換層１００をキャリア２００（図２ａでは不図示）上に配置し、波長変換層の第１の表面１００ａのみをはじめにプラズマ５０で処理し、次いで、キャリア２００を除去し、最後に、第２の表面１００ｂ（すなわち下面）をプラズマ５０で処理することもできる。
【００５８】
図２ｂは、足部４２およびキャビティ４１を有する打抜きツール４０内に固定された波長変換層１００を示す。打抜きツール自体が、キャビティ４１を通って打抜きツール４０を貫通して送り込まれるスタンプ２０とハンドル３０とを備える。
【００５９】
図２ｃは、打抜きツール４０を貫通して送り込まれ、かつ、本図では波長変換要素１０を打ち抜いているスタンプ２０を示す。波長変換要素１０は、容器６０内に収集され、そこからさらに輸送されることができ、かつ／または、容器６０内で、もしくは、輸送層上に配置されている間に処理されることができる。図２ｃに図示された打抜きステップを複数回繰り返してもよく、波長変換層１００は、各繰返しの後に、さらなる波長変換要素１０を打ち抜くことができるように移動される。得られた各波長変換要素１０は、容器６０内にまとめて収集され得る。
【００６０】
図３ａは、第１の層１００ａがプラズマ５０で処理された波長変換層１００を示す。かかる図示も簡略化された表現である。波長変換層１００は、キャリア２００上に配置されていてもよいからである（この場合、キャリア２００はプラズマ処理後に除去され得る）。
【００６１】
次に図３ｂは、波長変換層１００が配置されている打抜きツール４０を示す。図２ｂとは異なり、図３ｂの場合、打抜きツール４０は、足部４２によって熱放出膜等の補助層７０上に配置されている。
【００６２】
図３ｃに概略的に表される打抜き工程中、波長変換要素１０は、その第２の表面１０ｂによって補助層７０上に直接配置される。波長変換要素の第１の表面１０ａは、波長変換要素の補助層７０とは反対側にある。この補助層７０上で、波長変換要素１０を試験してもよく、任意で分類してもよく、新たな補助層７０上に配置してもよい。図３ｂに示す打抜き工程を複数回繰り返してもよく、各繰返しの後に、波長変換層１００は、新たな波長変換要素１０を得るために移動され、また、補助層７０も同様に、補助層７０の波長変換要素１０（不図示）が存在しない領域上に新たな波長変換要素１０を配置するために移動される。
【００６３】
図４ａは、本方法の第３の実施形態を示す。図４ａでは、波長変換層１００はキャリア２００上に配置されている。波長変換層の第１の表面１００ａが、一方の面でプラズマ５０によって処理される。
【００６４】
図４ｂは、キャリア層２００およびプラズマ処理された波長変換層１００の両方が打抜きツール４０内に配置されていることを示す。打抜きツール４０は、足部４２によって接着層８０上に配置されている。打抜き工程後、打ち抜かれたキャリア層２２０と波長変換要素１０とは、接着層８０上に配置され、波長変換要素１０は、その第２の表面１０ｂによって打ち抜かれたキャリア層２２０上に配置されている。
【００６５】
図４ｃは、補助層７０が波長変換要素１０の、打ち抜かれたキャリア層２２０とは反対側の第１の表面１０ａ上に配置され、接着層８０が打ち抜かれたキャリア層２２０と共に波長変換要素から除去されていることを示す。図４ｃでは、対応する回数の打抜き工程後に接着層８０上に得られた複数の波長変換要素１０と打ち抜かれたキャリア層２２０とが既に示されている。
【００６６】
図１ａ〜図４ｃは、それぞれ、一度の打抜き工程中に１つの波長変換要素のみを製造する打抜きツールを示す。代替として、打抜きツールを、一度の打抜き工程中に複数の波長変換要素が同時に得られるように構成してもよい。明確にするために、これは本図には示していない。
【００６７】
本方法の実施形態によって製造された波長変換要素を以下に提示する。図５および図６に示す例では、面積が１ｍｍ２の波長変換要素を示す。この波長変換要素は、酸素プラズマによって両面上をガラス化され、打抜き工程（すなわち個別化）後に容器内に収集されている。上記波長変換要素は、例えば、マトリックス材料としてのシリコーン、色素Ｉ（黄緑色発光物質）、および、色素ＩＩ（赤色発光物質）を含む。酸化物または窒化物、酸窒化物、サイアロン、および、オルトシリケートが発光物質の例である。波長変換要素の厚さは、約１１０μｍである。
【００６８】
図７および図８は、面積が２ｍｍ２であり、かつ、一方の面のみが酸素プラズマで処理され、かつ、個別化中に補助層である熱放出膜上において打ち抜かれた波長変換要素を示す。波長変換要素の厚さおよび材料は、図５および図６の例と同一である。
【００６９】
個別化の前に、波長変換層は、それぞれ、キャリア層上に配置されている。
【００７０】
図５ａ〜図５ｄは、波長変換要素の顕微鏡画像を示す。図５ａは波長変換要素の第１の表面１０ａ（すなわち上面）を示し、図５ｂは波長変換要素の第２の表面１０ｂ（すなわち下面）を示す。図５ｃおよび図５ｄは、それぞれ、波長変換要素の側縁部を含む、拡大された詳細部分を示す。これらの図からわかるように、波長変換要素は、角部に凹部１１を有する四辺形の波長変換要素である。
【００７１】
図６ａ〜図６ｇは、それぞれ、波長変換要素の電子顕微鏡画像を示す。図６ａ〜図６ｄは波長変換要素の第１の表面１０ａを示し、図６ｅ〜図６ｇは波長変換要素の第２の表面１０ｂを示す。特に図６ｂおよび図６ｄにおいて、波長変換要素の第１の表面１０ａと側縁部との間の鋭い縁部をはっきりと視認できる。さらに、第１の表面１０ａのガラス化の侵入深さは、波長変換要素の厚さの約１％に一致する小さい侵入深さのみであることがわかる。図６ｃは、波長変換要素の角部の凹部１１の拡大図を示す。
【００７２】
図７ａ〜図７ｅは、上述のように製造された波長変換要素の顕微鏡画像を示す。これら画像中では、図７ａ〜図７ｅからわかるように、２つの凹部１１が波長変換要素の両側に形成されている。図７ａは波長変換要素の第１の表面１０ａを示し、図７ｃは波長変換要素の第２の表面１０ｂを示す。図７ｄは、波長変換要素の拡大側面図を示し、第２の表面（すなわち下面）は上方に示され、第１の表面（すなわち上面）は下方に示される。図７ｅは、波長変換要素の拡大側面図を示し、第１の表面（すなわち上面）は上方に配置され、第２の表面（すなわち下面）は下方に配置されている。
【００７３】
図８ａ〜図８ｆは、波長変換要素の電子顕微鏡画像を示す。図８ａ〜図８ｃは、第１の表面１０ａを示し、図８ｄ〜図８ｆは第２の表面１０ｂを示す。特に図８ｂおよび図８ｃにおいても、波長変換要素の第１の表面１０ａと側縁部との間の鋭い縁部を視認できる。
【００７４】
本波長変換要素の例において視認できる鋭い縁部は、本方法が、オプトエレクトロニクス部品内で使用することができ、かつ、当該オプトエレクトロニクス部品内で波長変換要素を包囲するポッティング部と面一になることができる波長変換要素の製造に非常に適していることを示す。
【００７５】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１３１０４７７６．９号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【００７６】
本発明は、本発明の例示的実施形態を用いた説明によって、かかる例示的実施形態に制限されない。むしろ、任意の新規な特徴、または、特に請求項中の特徴の任意の組合せを含む特徴の任意の組合せが、それら自体、請求項または例示的実施形態に明示的に特定されていないとしても、本発明は、上記特徴または上記組合せを含む。
【図１ａ】
2016524180.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２ａ】
2016524180.tif 000005
【図２ｂ】
2016524180.tif 000006
【図２ｃ】
2016524180.tif 000007
【図３ａ】
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【図３ｂ】
2016524180.tif 000009
【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図８ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
2016524180.tif 000020
【図６ｃ】
2016524180.tif 000021
【図６ｄ】
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【図６ｅ】
2016524180.tif 000023
【図６ｆ】
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【図６ｇ】
2016524180.tif 000025
【図７ａ】
2016524180.tif 000026
【図７ｂ】
2016524180.tif 000027
【図７ｃ】
2016524180.tif 000028
【図７ｄ】
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【図７ｅ】
2016524180.tif 000030
【図８ａ】
2016524180.tif 000031
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【国際調査報告】
2016524180.tif 000036
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