特許 6507306 変換素子を製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6507306

(24)【登録日】2019年4月5日

(45)【発行日】2019年4月24日

(54)【発明の名称】変換素子を製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20190415BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20190415BHJP

   C09K 11/80 20060101ALI20190415BHJP

   C09K 11/59 20060101ALI20190415BHJP

   C09K 11/64 20060101ALI20190415BHJP

   C09K 11/61 20060101ALI20190415BHJP

   C08L 83/02 20060101ALI20190415BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20190415BHJP

   C08K 3/34 20060101ALI20190415BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20

   H01L33/50

   C09K11/80

   C09K11/59

   C09K11/64

   C09K11/61

   C08L83/02

   C08K3/22

   C08K3/34

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-504272(P2018-504272)

(86)(22)【出願日】2016年8月5日

(65)【公表番号】特表2018-532134(P2018-532134A)

(43)【公表日】2018年11月1日

(86)【国際出願番号】EP2016068783

(87)【国際公開番号】WO2017025473

(87)【国際公開日】20170216

【審査請求日】2018年2月26日

(31)【優先権主張番号】102015113360.1

(32)【優先日】2015年8月13日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】シュミットケ キャシー

【審査官】 辻本 寛司

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０４１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２９１８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 LU, Xingdong，Silica encapsulation study on SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ phosphors，Materials Chemistry and Physics，NL，Elsevier B.V.，２００５年 ４月２５日，93，526.530

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｃ０８Ｋ ３／２２

Ｃ０８Ｋ ３／３４

Ｃ０８Ｌ ８３／０２

Ｃ０９Ｋ １１／０２

Ｃ０９Ｋ １１／０８

Ｃ０９Ｋ １１／５９

Ｃ０９Ｋ １１／６１

Ｃ０９Ｋ １１／６４

Ｃ０９Ｋ １１／８０

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｓｃｏｐｕｓ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オプトエレクトロニクス部品（１１０）用の変換素子（１００）を製造するための方法であって、
Ａ）ｐＨ値が２未満の酸性媒体（１）を用意するステップと、
Ｂ）前記酸性媒体（１）に、変換材料（２）を添加するステップと、
Ｃ）ステップＢ）で得られた混合物に、粘度が２〜１００００ポアズのシリケート溶液（３）を、ステップＣ）における添加中のｐＨ値が２よりも小さくなるように添加して、前記変換材料（２）、およびマトリックス材料としての二酸化ケイ素（４１）を含有する沈殿物（４）を得るステップと、
Ｄ）前記沈殿物（４）を分離するステップと、
Ｅ）前記沈殿物（４）を、ｐＨ値が２未満の洗浄媒体（６）で洗浄するステップと、
Ｆ）前記沈殿物（４）を硬化して、前記変換素子（１００）を製造するステップと
を含む、変換素子（１００）を製造するための方法。

【請求項2】

ステップＦ）の前に、前記沈殿物（４）を型（８）に移し、ステップＦ）での硬化（７）は、加圧下で気流を用いて実施される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記型（８）がスクリーンを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記変換材料（２）が、（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ，Ｔｂ）_３（Ａｌ_１−ｘＧａ_ｘ）_５Ｏ_１２、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３・Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３、およびＣａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記変換材料（２）が、ステップＢ）で均質に分散される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記変換材料（２）の割合が、前記マトリックス材料中、５０重量％〜６０重量％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

ステップＦ）の後に、オプトエレクトロニクス半導体チップ（１０）に前記変換素子（１００）を付着させる追加のステップＧ）が実施される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

ステップＦ）の前に、ステップＥ）の後に洗浄された前記沈殿物（４）を、噴霧コーティングを用いてオプトエレクトロニクス半導体チップ（１０）に付着させる、追加のステップＨ）が実施される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

ステップＢ）で、散乱粒子がさらに分散される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記酸性媒体（１）が、塩酸、リン酸、硝酸、硫酸、クロロスルホン酸、塩化スルフリル、過塩素酸、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記酸性媒体（１）が、濃縮または希釈形態で存在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

過酸化物の指示薬が、ステップＡ）〜Ｄ）の少なくとも１つで添加され、
前記指示薬は、色の変化によって前記沈殿物の沈殿が完了したことを示す、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

ステップＦ）の後に、前記変換素子を研削する追加のステップＩ）が実施される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

ステップＣ）の前記シリケート溶液（３）が、ナトリウム水ガラス、カリウム水ガラス、またはリチウム水ガラスの溶液である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オプトエレクトロニクス部品用の変換素子を製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

変換素子は、オプトエレクトロニクス半導体チップによって放出された放射線を、波長が変化した放射線、特に波長がより長い放射線に変換するために、オプトエレクトロニクス部品において、特に無機発光ダイオードにおいて使用される。変換素子は、一般に、マトリックス材料としてシリコーンまたはセラミックを有し、そこに変換材料が埋め込まれている。しかしながら、変換素子は、特にシリコーンを有する場合、経時的安定性が低い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、安定な変換素子をもたらす、オプトエレクトロニクス部品用の変換素子を製造するための方法を提供することである。特に、変換素子は、その耐温度および／または耐光性および／または経時的安定性が高い。本発明のその他の目的は、オプトエレクトロニクス部品用の変換素子を製造するための、費用効果のある方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

これらの目的は、独立請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品用の変換素子を製造するための方法によって、達成される。

【0005】

本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項の主題である。

【0006】

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス部品用の変換素子を製造するための方法は、下記のステップ：
Ａ） ｐＨ値が２未満の酸性媒体を用意するステップと、
Ｂ） 酸性媒体に、変換材料を添加するステップと、
Ｃ） ステップＢ）で得られた混合物に、粘度が２〜１００００ポアズのシリケート溶液を、ステップＣ）における添加中のｐＨ値が２よりも小さくなるように添加し、変換材料、およびマトリックス材料としての二酸化ケイ素を含む沈殿物を得るステップと、
Ｄ） 沈殿物を分離するステップと、
Ｅ） 沈殿物を、ｐＨ値が２未満の洗浄媒体で洗浄するステップと、
Ｆ） 沈殿物を硬化して、変換素子を製造するステップと
を含む。

【0007】

この方法によって製造された変換素子は、オプトエレクトロニクス部品の動作中に、オプトエレクトロニクス半導体チップから放出された放射線を吸収し、かつその放射線を、波長が変化した放射線に、特により長い波長の放射線に変換する目的で、特に設計される。特に、変換された放射線の波長または波長極大は、可視領域にある。

【0008】

少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は発光ダイオードであり、略してＬＥＤである。次いでオプトエレクトロニクス部品は、好ましくは、青色光、緑色光、赤色光、または白色光を放出することができる。

【0009】

少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は、半導体チップを含む。半導体チップは、半導体積層構造を含む。半導体積層構造は、従来のｐｎ−接合部および／または単一または複数の量子井戸構造を備えた活性層を有することができる。半導体チップの半導体積層構造は、好ましくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料をベースにする。半導体材料は、好ましくは、Ａｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＮなどの窒化物化合物半導体材料あるいはリン化物化合物半導体材料Ａｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＰである（式中、それぞれの場合に、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、およびｎ＋ｍ≦１である）。半導体材料は、同じくＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（式中、０≦ｘ≦１）とすることができる。この場合、半導体積層体は、ドーパントおよび追加の成分を有することができる。しかし、単純化するために、半導体積層構造の結晶格子の必須成分のみに、たとえこれらを少量のその他の物質で部分的に置き換えかつ／または補うことができるとしても、Ａｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、またはＰのように名を付ける。

【0010】

半導体チップの動作中、電磁放射が活性層内で発生する。放射線の波長または波長極大は、好ましくは紫外および／または可視および／またはＩＲスペクトル領域にあり、特に４２０ｎｍ〜８００ｎｍ、例えば４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長である。

【0011】

本明細書に記述される方法は、特にステップＡ）〜Ｆ）を有する。特に、方法ステップＡ）〜Ｆ）は前記順序で行われる。さらに、特に方法ステップＦ）の前に、追加の方法ステップＨ）を実施することができる。方法ステップＦ）の後、追加の方法ステップＧ）および／またはＩ）を実施することができる。

【0012】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、ｐＨ値が２未満の酸性媒体を用意する、方法ステップＡ）を含む。

【0013】

少なくとも１つの実施形態によれば、酸性媒体は、塩酸、リン酸、硝酸、硫酸、クロロスルホン酸、塩化スルホリル、過塩素酸、およびこれらの組合せからなる群から選択される。

【0014】

少なくとも１つの実施形態によれば、酸性媒体は、濃縮または希釈形態で存在することができる。ここでかつ以下において、濃縮形態は、酸性媒体が、水を添加することなく存在することを意味する。例えば、濃縮形態の硫酸は、硫酸の濃度が９４〜９６％であることを意味する。希釈酸性媒体は、以下において、水が酸性媒体に添加されることを意味する。これは、例えば、９４〜９６％の硫酸などの濃縮媒体に、水を添加することによって、希硫酸などの希釈酸性媒体を生成できることによって実施することができる。特に、希釈酸性媒体のｐＨは２未満である。

【0015】

特に、酸性媒体の規定度は様々であってよい。例えば塩酸の規定度は、２Ｎ〜１４Ｎにすることができ、例えば塩酸の規定度は、３Ｎ〜６Ｎにすることができる。リン酸の規定度は、２〜５９Ｎ、例えば４〜２０Ｎにすることができる。硝酸の規定度は、１〜２４Ｎ、例えば１〜１５Ｎにすることができる。硫酸の規定度は、１〜３７Ｎ、例えば２〜１０Ｎにすることができる。特に硫酸は、酸性媒体として使用される。

【0016】

少なくとも１つの実施形態によれば、酸性媒体はさらに水を含む。特に水は、蒸留水または脱イオン水である。

【0017】

少なくとも１つの実施形態によれば、酸性媒体のｐＨ値は２未満である。特に酸性媒体のｐＨ値は、１．５未満であり、特に１未満であり、好ましくは０．５未満である。
ｐＨ値は、電位差測定を用いてまたはイオン感応性電界効果トランジスタによってまたは指示染料の反応によって、決定することができる。特にｐＨ値は、ｐＨ計を用いて決定することができる。

【0018】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、変換材料を酸性媒体に添加するステップＢ）を含む。変換材料は、（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ，Ｔｂ）_３（Ａｌ_１−ｘＧａ_ｘ）_５Ｏ_１２、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３・Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３、およびＣａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２からなる群から選択することができる。

【0019】

少なくとも１つの実施形態によれば、変換素子は、層として形成される。特に、変換素子の層厚は４０μｍ〜６０μｍであり、例えば５０μｍである。

【0020】

少なくとも１つの実施形態によれば、変換材料は粒子として形成される。特に、変換材料の平均粒径は、５〜３０μｍ、特に１０〜３０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍである。

【0021】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法ステップＢ）において、変換材料は酸性媒体中に均質に分散する。この分散は、例えば撹拌または振盪によって行うことができる。

【0022】

少なくとも１つの実施形態によれば、散乱粒子を追加としてステップＢ）で分散させることができる。電磁放射を反射しかつ／または散乱させるように設計された任意の材料が、散乱粒子として適切である。例えば、二酸化チタンおよび／またはＡｌ_２Ｏ_３で作製された散乱粒子を分散させることができる。特に、散乱粒子の平均直径は、０．５μｍ〜１μｍを含む。

【0023】

少なくとも１つの実施形態によれば、変換材料の割合は、マトリックス材料の５０重量％〜６０重量％であり、例えば５５〜５７重量％である。

【0024】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、ステップＢ）で得られた混合物に、粘度が２〜１００００ポアズのシリケート溶液を、ステップＣ）における添加中のｐＨ値が２よりも小さくなるように添加し、変換材料、およびマトリックス材料としての二酸化ケイ素を含む沈殿物が得られる、ステップＣ）を含む。

【0025】

少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）のシリケート溶液は、水ガラスの溶液であり、特にソーダ水ガラス、カリウム水ガラス、またはリチウム水ガラスの溶液である。

【0026】

Ｎａ_２Ｏおよび／またはＫ_２Ｏなどのアルカリ酸化物の割合が異なるアルカリシリケートを、以下において水ガラスと呼ぶ。例えば、ＳｉＯ_２の含量が３６〜３７ｗｔ％でありＮａ_２Ｏの含量が１７．８〜１８．４ｗｔ％であり、２０℃での粘度が約６００ポアズである高濃度の水ガラスを、ナトリウム水ガラスと呼ぶことができる。シリケート溶液は、種々の製造業者から得ることができ、例えばＶａｎ Ｂａｅｒｌｅ Ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｆａｂｒｉｋ社から得ることができる。シリケート溶液は、例えば国際公開第２０１０／０３７７０２号により当業者に公知であり、したがってこの時点でさらに説明しない。

【0027】

シリケート溶液の粘度は、特に、２〜１００００ポアズ、好ましくは３〜５０００ポアズ、特に好ましくは４〜１０００ポアズ、特に非常に好ましくは４〜８００ポアズ、特に非常に好ましくは４〜１００ポアズ、特に好ましくは５〜５０ポアズである。粘度は、落球式粘度計を用いて決定することができる。

【0028】

ステップＣ）において、シリケート溶液を、変換材料と酸性媒体との混合物に添加する。特に、ｐＨ値はいつでも、即ちステップＣ）での添加中の全体を通して、２未満であり、特に１．５未満であり、特に１未満であり、好ましくは０．５未満である。

【0029】

少なくとも１つの実施形態によれば、シリケート溶液は、液滴の形で、変換材料と酸性媒体との混合物に添加される。例えば、シリケート溶液の滴下は、噴霧ユニット、液滴発生器、造粒プレートを用いて行うことができる。これらの方法は、当業者に公知であり、したがってここではより詳細に説明しない。シリケート溶液を液滴の形で添加することにより、容易に濾過可能な沈殿物を得ることができる。

【0030】

沈殿物は、詳細には懸濁液である。沈殿物は、マトリックス材料としての二酸化ケイ素、および変換材料を含有する。

【0031】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法ステップＣ）は、２０〜９５℃の温度で、好ましくは３０〜９０℃、例えば４０〜８０℃で実施される。特に、ステップＣ）の温度は、この温度で保たれる。

【0032】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、沈殿物を分離するステップＤ）を含む。言い換えれば、沈殿物は、混合物の残りの成分から分離される。沈殿物の濾過可能性に応じて、この分離は、当業者に公知の濾過技法によって実施することができる。例えば沈殿は、フィルタ・プレスまたはロータリ・フィルタを用いて行うことができる。あるいは沈殿物は、沈殿物の液体成分を遠心分離することによってかつ／またはデカンテーションすることによって、得ることもできる。

【0033】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、洗浄媒体で沈殿物を洗浄するステップＥ）を含み、この洗浄媒体のｐＨ値は２未満であり、特にｐＨ値は１．５未満または１未満または０．５未満である。ステップＡ）で既に述べた酸性媒体を、洗浄媒体として使用することができる。

【0034】

あるいは、キレート試薬を洗浄媒体として添加することができる。

【0035】

少なくとも１つの実施形態によれば、過酸化物で作製された指示薬を、ステップＡ）からＤ）の少なくとも１つ、特にステップＡ）で添加することができる。指示薬は、特に色の変化を示し、したがって沈殿物の沈殿の完全性を示す。特に、この色の変化は、ＬＥＤベースで生じるのではなく材料ベースで生じることができる。

【0036】

特に、過酸化物はチタン−（ＩＶ）−イオンを含む。特に、チタンを含有する過酸化水素またはパーオキシ二硫酸カリウムは、指示薬−（ＩＶ）−イオンとして使用される。チタン−（ＩＶ）−イオンは、酸性条件下で黄−橙に着色された彩色を有する。精製の程度は、例えばステップＥ）での洗浄中、混合物の黄−橙に着色された彩色によって決定することができる。ｐＨ値が２より高くても、得られる沈殿物上にチタンが僅かに堆積ししたがって非常に頑固な不純物になるので、沈殿物の清浄化の程度は制御することができる。

【0037】

方法ステップＥ）は、指示薬の黄−橙に着色された彩色が視覚的に示されなくなるまで実施することができる。

【0038】

あるいは、またはさらに、方法ステップＥ）は、蒸留水または脱イオン水の洗浄媒体を用いて実施することもできる。特に、濾液、即ち洗浄懸濁液の伝導率が９μＳ／ｃｍ以下になるまで、好ましくは５μＳ／ｃｍ以下になるまで洗浄される。伝導率は、伝導率測定デバイスを用いて決定することができる。

【0039】

方法ステップＥ）は、好ましくは１５〜１００℃の温度で実施することができる。

【0040】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、沈殿物を硬化して変換素子を製造する方法ステップＦ）を含む。

【0041】

少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＦ）での硬化は、気流を用いて実施する。さらに、方法ステップＦ）での硬化は、加圧下で実施することができる。圧力は、プレス機によって加えることができる。圧力は、例えば８０〜１５０ｂａｒ、例えば１００ｂａｒにすることができる。気流は、気体の蒸気、例えば水蒸気とすることができる。気流との、および任意選択で加圧下での、沈殿物の接触は、変換素子の硬化および凝固をもたらす。

【0042】

あるいは、またはさらに、方法ステップは、変化材料およびマトリックス材料からなる層系が製造されるように、数回実施することもできる。特に、色位置がさらに設定される。

【0043】

さらに、ステップＦ）の前に、沈殿物を型に移すことができる。特に沈殿物は、型に移されるとき、ゲル状である。

【0044】

型の形状は、任意にすることができる。例えば平面視では、型の形状を、表面積が例えば１ｍｍ^２、２ｍｍ^２、もしくは７５０μｍ^２の長方形に、または棒状にすることができる。型は、沈殿物が内部に導入されるキャビティを有することができる。キャビティは、穴を有することができる。特に、ステップＦ）で生成された水などの副生成物は、穴を通して除去される。

【0045】

少なくとも１つの実施形態によれば、型はスクリーンを有する。その結果、気流は変換素子に完全に浸透することができ、水性成分が変換素子から除去することができ、したがって変換素子を完全に硬化することができる。

【0046】

少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＦ）の前に、追加のステップＨ）を実施し、ステップＥ）の後に、洗浄された沈殿物を、噴霧コーティングを用いてオプトエレクトロニクス半導体チップ上に付着させる。特に、沈殿物の粘度は、プロセス粘度に対して調節される。

【0047】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、ステップＦ）の後に追加のステップＧ）を含み、変換素子をオプトエレクトロニクス半導体チップに付着させる。特に変換素子は、即ち事前製作された本体として、いわゆるピックアンドプレース・プロセスにおいて半導体チップの放射出口領域上に配置構成される。この付着は直接または間接的に行うことができ、即ち直接的な機械的および／または電気的接触で、あるいは間接的な機械的または電気的接触で行うことができる。間接的な電気的または機械的接触の場合、他の層、例えば接着層を、変換素子とオプトエレクトロニクス半導体チップとの間に配置構成する。

【0048】

特に、変換素子には鋭い縁部がある。言い換えると、変換素子は多角形であり、例えば立方形であり、それらの縁部では、１つの直方体面からその他の直方体面への移行部に丸みがない。特に変換素子の側面は、半導体チップの側面に対し、放射出口領域の平面図において形がぴったりと合うように配置構成される。

【0049】

少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＦ）の後、追加のステップＩ）が実施され、変換素子が研削される。したがって変換素子の光出力を増大させることができる。

【0050】

ここに記述される方法によれば、内部に変換材料が分散された、二酸化ケイ素で作製された非常に清浄で高純度のマトリックス材料を有する変換素子を提供することができる。特に変換材料は、マトリックス材料中に均質に分布している。変換材料と組み合わせた沈殿物の沈殿により、特に代替の変換素子を提供することができる。変換素子は、費用効果のある、かつ信頼性ある手法で製造することもできる。さらに、変換素子はエイジングに供されない。さらに任意の蛍光体、または蛍光体の混合物を、変換素子中に分散させることができる。変換素子の形状は、柔軟にすることができる。

【0051】

本発明はさらに、変換素子に関する。変換素子は、オプトエレクトロニクス部品用変換素子を製造するための、記述される方法を使用して、好ましくは製造される。このことは、変換素子を製造するための方法に関して開示された特徴全てが、部品に関しても開示されることを意味し、その逆も同様である。

【0052】

変換素子は、特に、上述の材料から選択することができる変換材料を含む。さらに変換素子は、二酸化ケイ素で作製されたマトリックス材料を有する。二酸化ケイ素は特に高純度二酸化ケイ素である。ここでかつ以下において言及される高純度二酸化ケイ素は、二酸化ケイ素中の不純物の含量が非常に低いことによって特徴付けられる。特に、二酸化ケイ素中のアルミニウムの割合は、１ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、二酸化ケイ素中のホウ素の割合が０．１ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、二酸化ケイ素中のカルシウムの割合が０．３ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、二酸化ケイ素中の鉄の割合が０．６ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、二酸化ケイ素中のニッケルの割合が、０．５ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、二酸化ケイ素中のリンの割合が０．１ｐｐｍ未満である。あるいは、またはさらに、チタンの割合が１ｐｐｍ以下である。あるいは、またはさらに、亜鉛の割合が０．３ｐｐｍ以下である。特に、ナトリウムおよびカリウムを含む二酸化ケイ素中の不純物の合計は、５ｐｐｍ未満になり、好ましくは４ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．５〜３ｐｐｍであり、または１〜３ｐｐｍである。

【0053】

本発明はさらに、オプトエレクトロニクス部品に関する。オプトエレクトロニクス部品は、好ましくは上述の変換素子を含む。このことは、変換素子を製造するための方法に関して開示された全ての特徴および実施形態は、変換素子に関しても開示されることを意味し、その逆も同様である。

【0054】

少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品はオプトエレクトロニクス半導体チップを含む。変換素子は、オプトエレクトロニクス半導体チップの出射側に配置構成される。オプトエレクトロニクス半導体チップおよび変換素子は、例えばシリコーンで作製されたポッティングに特に埋め込まれる。ポッティングは、例えば二酸化チタンで作製された散乱粒子をさらに含むことができる。さらにオプトエレクトロニクス半導体チップは、キャリアまたは基板上に配置構成することができる。キャリアまたは基板は、例えばシリコン・ウェハとすることができる。

【0055】

本発明はさらに、オプトエレクトロニクス部品を製造するための方法に関する。方法は、好ましくはオプトエレクトロニクス部品を製造する。このことは、変換素子を製造するための方法に関して記述された特徴、変換素子および／またはオプトエレクトロニクス部品に関して開示された特徴および実施形態の全てが、オプトエレクトロニクス部品を製造するための方法に関しても開示されることを意味し、その逆も同様である。

【0056】

少なくとも１つの実施形態によれば、方法は、下記のステップ：
ａ） キャリアまたは基板を用意するステップと、
ｂ） 基板またはキャリアに、少なくとも１つのオプトエレクトロニクス半導体チップを付着させるステップと、
ｃ） それぞれのオプトエレクトロニクス半導体チップに、変換素子を付着させるステップと、
ｄ） 任意選択で、複数のオプトエレクトロニクス半導体チップを分離するステップと
を含む。

【0057】

特に、ステップｃ）の前または後で、それぞれのオプトエレクトロニクス半導体チップをポッティングで封止することができる。ポッティングは、シリコーンで作製することができ、内部に散乱粒子をさらに分散させることができる。

【0058】

少なくとも１つの実施形態によれば、付着された変換素子は、温度および／または電磁放射に対して耐性がある。

【0059】

本発明者らは、変換素子を製造するための、ここに記述される方法が、単純なマトリックス材料を使用して費用効果のある変換素子を製造できることを理解した。本質的な方法の特徴は、マトリックス材料、特に二酸化ケイ素と、種々の方法ステップ中でマトリックス材料および変換材料が内部に位置付けられる反応媒体と、のｐＨ値の制御である。特定の理論に拘泥するものではないが、本発明者らは、非常に低いｐＨ値によって、理想的には遊離負電荷ＳｉＯ基が二酸化ケイ素表面に存在せず、干渉金属イオンに結合することができるという見解である。非常に低いｐＨ値で、表面は均等に正に帯電し、したがって金属陽イオンがシリカ表面から跳ね返されるようになる。次いで金属イオンが、ｐＨが非常に低い限りにおいて洗い出される場合、金属イオンがマトリックス材料の表面に蓄積されるのを防止することができる。シリカ表面に正電荷がある場合、ケイ酸粒子が互いに結合しかつそれによって内部に不純物が堆積される可能性があるキャビティが形成されることが、防止される。このように方法は、キレート試薬および／またはイオン交換カラムを使用せずに実施することができる。さらに、焼成ステップを必要としない。変換素子を製造するための方法は、このように、より容易でありかつより費用効果がある。

【0060】

他の利点、有利な実施形態、および発展形態は、図と併せて以下に記述される例示的な実施形態から明らかにされよう。

【図面の簡単な説明】

【0061】

【図1】図１Ａ〜Ｆは、実施形態による、変換素子を製造するための方法を示す図である。

【図2】図２Ａ〜Ｃは、実施形態による、変換素子を製造するための方法を示す図である。

【図3】図３Ａ〜Ｆは、実施形態によるオプトエレクトロニクス部品を製造するための方法を示す図である。

【図4】図４Ａ〜Ｆは、実施形態によるオプトエレクトロニクス部品を製造するための方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0062】

例示的な実施形態および図において、同一のまたは同一に動作する要素は、それぞれ同じ参照符号が付される。図示される要素およびそれらの互いの大きさの比率は、縮尺に合致するとは見なされず；むしろ個々の要素、例えば層、部品、および領域などは、より良好な表現および／またはより良好な理解のために誇張したサイズで図示されている。

【0063】

図１Ａ〜１Ｆは、実施形態による変換素子を製造するための方法を示す。図１Ａは、ｐＨ値が２未満の酸性媒体１を容器１１内に入れた状態を示す。続いて図１Ｂに示される変換材料２を、酸性媒体１に添加する。続いて図１Ｃに示されるように、変換材料２と酸性媒体１との混合物に、シリケート溶液３を添加することができる。シリケート溶液３の粘度は、特に、２〜１００００ポアズである。ステップＣ）の添加中のｐＨ値は、２よりも小さい。図１Ｄに示されるように、沈殿物４が得られる。沈殿物４は、変換材料２、およびマトリックス材料としての二酸化ケイ素４１を含み、またはこれらからなる。あるいは、沈殿物４は、例えば方法ステップＢ）で添加された散乱粒子（ここに図示せず。）を有することもできる。続いて、沈殿物４を、図１Ｅに示されるように分離する。沈殿物４は、例えば濾過することができる。濾液５１が生成される。続いて、沈殿物４の洗浄を行うことができる（個々に図示せず）。洗浄は、洗浄媒体６で、例えば方法ステップＡ）で既に提供された酸性媒体１で実施することができる。特に、洗浄媒体のｐＨ値は２未満である。酸性媒体によるこの洗浄後、洗浄は、代わりにまたは追加として蒸留水を用いて実施することができる。洗浄濾液は副生成物として生成される。方法ステップＥ）の洗浄後、沈殿物４を硬化することができる。この目的のため、沈殿物４を、図１Ｆに示されるように型に移すことができ、硬化を実施することができる。硬化は、例えば気流を用いて加圧下で、例えば１００ｂａｒで行うことができる。

【0064】

少なくともステップＦ）後に硬化した変換素子１００の硬度は、特に、二酸化ケイ素の硬度、すなわちガラス硬度に相当する。

【0065】

図２Ａ〜２Ｃは、実施形態による変換素子を製造するための方法を示す。図２Ａは、型８を示す。型８は、それぞれに穴８１がある種々のキャビティ８２を示す。特にステップＥ）後に洗浄された沈殿物４を、型８に充填することができる（図２Ｂ）。沈殿物４を引き続き硬化することができる（ステップＦ）。この硬化は、気流を用いて加圧下で、例えば１００ｂａｒで行うことができる。それぞれの穴８１は、特に、ステップＦ）の硬化中に排除されることになる水などの副生成物が、消散するように設計される。その結果、平面視で、長方形の変換素子が得られる。変換素子の形状は、長方形に限定するものではない。変換素子は、任意の形状に変えることができる。変換素子１００には、特に、鋭い縁部１０２（図２Ｃ）がある。

【0066】

図３Ａ〜３Ｆは、実施形態によるオプトエレクトロニクス部品１１０を製造するための方法を示す。製造のため、キャリアまたは基板９、例えばシリコン・ウェハを用意する（図３Ａ）。図３Ｂに示されるように、少なくとも１つのオプトエレクトロニクス半導体チップ１０を、前記基板９上に配置構成する。特に、複数のオプトエレクトロニクス半導体チップ１０を基板９上に配置構成することもできる。図３Ｂは、例として、３つのオプトエレクトロニクス半導体チップ１０の配置構成を示す。オプトエレクトロニクス半導体チップ１０は、それぞれ、変換素子１００を、出射側に付随させることができる。特に、事前製作された本体としての前記変換素子１００は、いわゆるピックアンドプレース・プロセスにおけるオプトエレクトロニクス半導体チップ１０の放射出口領域１０１上に配置構成される（図３Ｃ）。特に変換素子１００は、請求項１に記載の方法を使用して製造される。続けて図３Ｄに示されるように、半導体チップ１０を封止することができる。この封止は、例えばシリコーンで作製されたポッティング１２を使用して行うことができる。ポッティング１２は、さらに、散乱粒子、例えば二酸化チタンおよび／またはＡｌ_２Ｏ_３を有することができる（ここには図示せず）。特にポッティング１２は、変換素子１００の上方の縁部の高さまで配置される。言い換えれば、変換素子１００の表面およびポッティングの上面は、互いに同一平面にある。特に、同一平面の製造（ｆｌｕｓｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）は、変換素子１００の鋭い縁部に起因する。ポッティング１２は、特に、変換素子１００の表面に配置構成されないが、それは、通常、散乱粒子、例えば二酸化チタンが、光のカップリング・アウトを低減させると考えられるからである。続いて、半導体チップ１０の複合体を、個片化１３することができる（図３Ｅ）。図３Ｆに示されるように、基板９、半導体チップ１０、ポッティング１２、および変換素子１１０を有するオプトエレクトロニクス部品１１０が得られる。

【0067】

図４Ａ〜４Ｆは、実施形態によるオプトエレクトロニクス部品１１０を製造するための方法を示す。特にオプトエレクトロニクス部品１１０は、上述の変換素子１００を有する。図４Ａは、基板９を用意することを示す。図４Ｂは、基板９上での少なくとも１つの半導体チップ１０の配置構成を示す。図４Ｃに示されるように、オプトエレクトロニクス半導体チップ１０は、ポッティング１２を用いて封止される。言い換えれば、それぞれの半導体チップ１０の側面が、ポッティング１２に直接、機械的に接触している。特に、半導体チップ１０のそれぞれの放射出口領域１０１は、ポッティング１２がないままである。ポッティング１２は、シリコーンで作製することができる。あるいは、またはさらに、ポッティング１２は、二酸化チタンなどの散乱粒子を有することができる。続けて、図４Ｄに示されるように、洗浄された沈殿物４を、オプトエレクトロニクス半導体チップ１０に付着させ、特に、オプトエレクトロニクス半導体チップ１０の放射出口領域１０１上に付着させる。この付着は、噴霧コーティングを用いて実施することができる。沈殿物４は、例えば気流または水蒸気を用いて硬化することができる。変換素子１００が、オプトエレクトロニクス半導体チップ１０上に製造される。次にレンズ１４を、変換素子１００上に付着させることができる。レンズ１４は、特にシリコーンで形成される。続いてオプトエレクトロニクス部品１１０の複合体を、図４Ｆに示されるように個片化１３することができる。

【0068】

図と併せて記述された例示的な実施形態およびその特徴は、他の例示的な実施形態と互いに組み合わせることもでき、たとえそのような組合せが図に関連して明示的に開示されていないとしても、上記の通り組み合わせることができる。さらに、図と併せて記述された例示的な実施形態は、概略部分での記述による追加のまたは代替の特徴を有することができる。

【0069】

本発明は、例示的な実施形態に基づいて記載された、例示的な実施形態に制限されるものではない。むしろ本発明は、任意の新しい特徴と、特徴の任意の組合せであって、特に特許請求の範囲における特徴の任意の組合せを含むものも包含し、たとえこの特徴またはこの組合せ自体が特許請求の範囲または例示的な実施形態で明示的に特定されていないとしても、上記の通り包含する。

【0070】

本特許出願は、参照によりその開示内容が本明細書に組み込まれるドイツ特許出願１０ ２０１５ １１３ ３６０．１の優先権を主張する。

【符号の説明】

【0071】

１００ 変換素子
１１０ オプトエレクトロニクス部品
１ 酸性媒体
２ 変換材料
３ シリケート溶液
４ 沈殿物
４１ 二酸化ケイ素
５ 分離
６ 洗浄媒体
７ 硬度
８ 型
９ 基板
１０ オプトエレクトロニクス半導体チップ
１１ 容器
１２ ポッティング
１３ 個片化
１４ レンズ
５１ 濾液
１０１ オプトエレクトロニクス半導体チップの放射出口領域
１０２ 変換体素子の縁部
８１ 穴
８２ 型のキャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】