DE102022122981A1

DE102022122981A1 - Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102022122981A1
Application number: DE102022122981.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwarz; Markus Boss; Ion Stoll; Sebastian Wittmann; Daniel Leisen
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2024-03-14
Also published as: WO2024052055A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, bei dem die im Folgenden erläuterten Schritte durchgeführt werden. Zunächst wird ein Träger bereitgestellt. Auf dem Träger wird anschließend ein Element für das optoelektronische Bauelement erzeugt, wobei das Element aus einem Elementmaterial besteht. Anschließend wird ein Chipträger mit einem optoelektronischen Halbleiterchip bereitgestellt und der Träger derart oberhalb des Chipträgers angeordnet, dass das Element dem Chipträger zugewandt ist. Nun wird das Element vom Träger gelöst und auf den Chipträger übertragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen sowie ein Bauelements optoelektronisches Bauelement.
Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente bekannt, bei denen optoelektronische Halbleiterchips mit kleinen Abmessungen zum Einsatz kommen. Diese können Abmessungen im Mikrometerbereich, insbesondere mit Kantenlängen kleiner als 200 Mikrometer, aufweisen und beispielsweise als Mikro-Leuchtdioden (Mikro-LEDs) oder als Mikro-Laserdioden (Mikro-LDs) bezeichnet werden. Diese können insbesondere aus einer Halbleiterschichtfolge ohne Substrat aufgebaut sein. Solche Mikro-LEDs oder Mikro-LDs können integriert in ein optoelektronisches Bauelement weitere Elemente wie beispielsweise Konversionselemente, Reflexionselemente oder Gehäuseelemente benötigen. Dies erfordert eine Miniaturisierung bei der Herstellung dieser Elemente, die bisher im Stand der Technik nicht zur Verfügung steht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements anzugeben, bei dem gegebenenfalls eine Mikro-LED mit einem weiteren Element kombiniert werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, bei dem die im Folgenden erläuterten Schritte durchgeführt werden. Zunächst wird ein Träger bereitgestellt. Auf dem Träger wird anschließend ein Element für das optoelektronische Bauelement erzeugt, wobei das Element aus einem Elementmaterial besteht. Anschließend wird ein Chipträger mit einem optoelektronischen Halbleiterchip bereitgestellt und der Träger derart oberhalb des Chipträgers angeordnet, dass das Element dem Chipträger zugewandt ist. Nun wird das Element vom Träger gelöst und auf den Chipträger übertragen.
Dieses Verfahren ermöglicht es, Elemente mit kleinen Abmessungen auf dem Träger bereitzustellen und anschließend auf den Chipträger zu übertragen. Der optoelektronische Halbleiterchip weist Kantenlängen von maximal 200 Mikrometer auf und kann eine Mikro-LED oder eine Mikro-LD sein. So kann erreicht werden, dass kleine Elemente auf dem Chipträger angeordnet werden, die insbesondere zusammen mit Mikro-LEDs oder Mikro-LDs eine weitere Miniaturisierung von optoelektronischen Bauelementen erlauben. Das Element kann dabei insbesondere ein Konversionselement, ein Reflexionselement oder ein Gehäuseelement umfassen. Ferner kann vorgesehen sein, dass auf dem Träger mehrere Elemente bereitgestellt werden und jeweils ein Element oder jeweils mehrere Elemente auf einen Chipträger übertragen werden.
Nach einem zweiten Aspekt umfasst die Erfindung ein optoelektronisches Bauelement mit einem Chipträger, einem auf dem Chipträger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip sowie einem Element.
Dadurch wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, bei dem Elemente mit kleinen Abmessungen auf dem Chipträger angeordnet sein können. So kann erreicht werden, dass kleine Elemente verwendet werden können, die insbesondere zusammen mit Mikro-LEDs oder Mikro-LDs eine weitere Miniaturisierung von optoelektronischen Bauelementen erlauben. Das Element kann dabei insbesondere ein Konversionselement, ein Reflexionselement oder ein Gehäuseelement umfassen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Träger eine Kavität auf, wobei das Element zumindest teilweise innerhalb der Kavität erzeugt wird. Dies ermöglicht, das Element mit kleinen und durch die Kavität definierten Abmessungen bereitzustellen. Der Träger mit der Kavität kann nach dem Übertragen des Elements auf den Chipträger wiederverwendet werden. Werden mehrere Elemente auf dem Träger erzeugt, dann kann der Träger in dieser Ausführungsform auch mehrere Kavitäten aufweisen. Das Elementmaterial kann insbesondere in die Kavität oder die Kavitäten gerakelt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Lösen des Elements vom Träger und/oder das Übertragen des Elements auf den Chipträger mittels eines Lichtimpulses. Der Träger ist für eine elektromagnetische Strahlung in zumindest einem Wellenlängenbereich transparent, wobei ein Licht des Lichtimpulses im transparenten Wellenlängenbereich des Trägers liegt. Dies ermöglicht ein einfaches und zielgerichtetes Herstellungsverfahren. Sind auf dem Träger mehrere Elemente erzeugt worden, kann ferner vorgesehen sein, ein zu übertragendes Element auszuwählen und dann den Lichtimpuls auf das zu übertragende Element zu fokussieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Elementmaterial ein Trennmittel aufweist, wobei das Trennmittel durch einen Lichtimpuls zumindest teilweise verdampft wird. Der Lichtimpuls kann dabei der zum Lösen und/oder Übertragen verwendete Lichtimpuls sein. Das Trennmittel kann beispielsweise ein im Elementmaterial angeordnetes Wachs sein. Dieses wird durch den Lichtimpuls zunächst geschmolzen und anschließend verdampft, insbesondere angrenzend den Träger. Weist der Träger eine Kavität auf, so kann gegebenenfalls das Trennmittel angrenzend an Wände der Kavität verdampft werden. So löst sich das optische Element vom Träger beziehungsweise aus der Kavität und kann auf den Chipträger übertragen werden. Insbesondere kann anschließend ein weiterer Verfahrensschritt vorgesehen sein, bei dem überschüssiges Trennmittel aus dem Element ausgetrieben wird, beispielsweise mittels Erwärmen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Erzeugen des Elements ein Kleber auf das Element aufgebracht. Nach dem Übertragen des Elements kann mittels des Klebers eine Verbindung zwischen Chipträger beziehungsweise optoelektronischem Halbleiterchip und Element ausgebildet werden. Wird das Element mittels Lichtimpuls vom Träger gelöst und auf den Chipträger übertragen, kann vorgesehen sein, dass der Kleber ferner mittels des Lichtimpulses ausgehärtet wird nach dem Übertragen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Kleber auf den Chipträger und/oder den optoelektronischen Halbleiterchip aufgebracht. Der Kleber kann dabei an einer Position aufgebracht werden, auf die das Element übertragen wird. So kann das Element am Chipträger und/oder dem optoelektronischen Halbleiterchip befestigt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Beschichtung auf dem Träger aufgebracht, bevor das Element erzeugt wird. Die Beschichtung kann dazu dienen, das Element leichter vom Träger zu lösen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Beschichtung ein hochsiedendes Lösemittel auf. Insbesondere besteht die Beschichtung aus einem hochsiedenden Lösemittel. Das Lösemittel kann insbesondere durch den Lichtimpuls zumindest teilweise verdampft werden. Insbesondere kann das Licht des Lichtimpulses vom Lösemittel und/oder dem Elementmaterial absorbiert werden und dabei eine Temperatur des Lösemittels und/oder des Elementmaterials erhöht werden, so dass das Lösemittel verdampft. Das Lösemittel kann beispielsweise Glycerin aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Elementmaterial ein aushärtbares Material ist. Ein aushärtbares Material kann beispielswese ein Silikon, ein Epoxid-Hard und/oder ein Siloxan umfassen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Elementmaterial vor dem Lösen des Elements derart teilausgehärtet, dass das Element im Wesentlichen formstabil ist. Im Wesentlichen formstabil kann dabei bedeuten, dass das optische Element nach dem Teilaushärten in einer vorgegebenen Zeitdauer keine Formänderung erfährt beziehungsweise eine Formänderung Abmessungen des Elements um maximal 2 Prozent verändert. Ferner kann eine Viskosität des Elements nach dem Teilaushärten vergrößert sein und insbesondere größer als 1000 Pascalsekunden (PA s) sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Element ein Konversionselement oder ein Reflexionselement ist. Solche Elemente können beispielsweise als optische Elemente bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Element ein Konversionselement. Ein Farbort des Elements wird mittels Pumplicht ermittelt. Der Träger ist dabei transparent für das Pumplicht oder ein konvertiertes Licht des Konversionselements. Dadurch können optische Eigenschaften des Konversionselements bestimmt werden, bevor das Konversionselement auf den Chipträger übertragen wird. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn mehrere Elemente auf dem Träger erzeugt werden und eine Auswahl vorgenommen werden soll. Die Auswahl kann beispielsweise anhand des Farborts des Konversionselements erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Element ein Matrixmaterial auf, insbesondere ein Matrixmaterial mit eingebetteten Partikeln. Das Matrixmaterial kann insbesondere ein Siloxan, ein Polysiloxan, ein Silikon, ein Epoxid-Harz und/oder eine Glasmatrix aufweisen. Ferner können Phosphate, Silicate, Borate, Aluminate und/oder Sulphate als Matrixmaterial verwendet werden. Insbesondere können die Partikel Siliziudioxid, Aluminium (III)-Oxid und/oder Aluminiumphosphat aufweisen. Für den Fall, dass das Element ein Reflexionselement ist, können die Partikel dabei beispielsweise Titandioxid, Zirconiumdioxid, Aluminium(III)-Oxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumdioxid und/oder Silizium(IV)-Nitrid sein. Die Partikel können dabei eine Größe zwischen 1 Nanometer und 100 Mikrometer, bevorzugt zwischen 50 Nanometer und 1 Mikrometer aufweisen. Für den Fall, dass das Element ein Konversionselement ist, können die Partikel dabei beispielsweise einen oder mehrere Leuchtstoffe, insbesondere organische Leuchtstoffe beinhalten. Als Dotierstoffe in den Leuchtstoffen kommen dabei Eu2+, Ce3+, Mn4+ und/oder Cr3+ in Frage. Als Leuchtstoffmaterial können beispielsweise Eu2+ (Oxy)nitride verwendet werden. Diese können (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+; SrAlSi7N4:Eu2+; Sr[Al3LiN4]:Eu2+; Ca[Al3LiN4]:Eu2+; Eu2+ dotierte Sulfide wie CaS:Eu2+; SrGa2S4:Eu2+,), α-SiAlON mit der allg. Formel (Li+,Mg2+,Ca2+Y3+)xSi12-m-nAlm+nOnN16-n oder, β-SiAlON, Nitrido-Orthosilikate (z.B. AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx), Sr3Si13Al3O2N21, Ba3Si6O12N2, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ umfassen. Ferner können Ce3+ dotierte Granate mit der allgemeinen Formel {A}3[B]2(C)3O12 mit A = Y3+, Lu3+, Gd3+, Tb3+, La3+, Sc3+, Nd3+, Er3+, Ce3+, Be2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mg2+, Zn2+ und B = Al3+,Ga3+, Sc3+, Sb3+, In3+, Mg2+, Mn2+; C = Ga3+ or Al3+, Si4+, Zr4+, Ti4+, Ge4+, Mn4+. Ce3+ dotiertes RE3Si6N11 (RE = La, Lu, Y); Ce3+ dotiertes (RE3-xEA1.5x)Si6N11 (RE = La, Lu, Y; EA = Ca, Ba, Sr) als Konversionsleuchtstoff zum Einsatz kommen. Ebenso können Mn4+ dotierter Leuchtstoff verwendet werden (bevorzugt mit einem Aktivatorgehalt von ≤ 10%, ≤5% ≤ 3%, besonders bevorzugt ≤ 1%). Als Wirtstruktur kommen beispielsweise K2SiF6, Na2SiF6, K2TiF6, allgemein fluoridische und oxyfluorididische Leuchtstoffe mit der Zusammensetzung EAxAy[B(z)C(f)D(g)E(h)OaFb]:Mn+4c wobei A = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag, NH4 oder eine Kombination daraus; EA = Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn oder eine Kombination daraus; B = Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf; C =Al, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Bi, Cr; D = Nb, Ta, V; E = W, Mo; oder eine Kombination daraus; Die Partialladung d aus [EAxAy]d ergibt sich aus (2*x+y) und entspricht dem Invers der Partialladung e von [[B(z)C(f)D(g)E(h)OaFb]:Mn+4c]e, welche sich aus (4*z+3*f+5*g+6*h+4*c-2*a-b) zusammensetzt. Ebenso kann Mg4GeO3.5F als Wirtsstruktur verwendet werden, allgemein formuliert als (4-x)MgO·xMgF2·GeO2:Mn4+). Ebenso kann Mn4+ dotiertes A2Ge4O9 bzw A3A'Ge8O18 (A und A`= Li, K, Na, Rb) wie z.B. K2Ge4O9, Rb2Ge4O9 oder Li3RbGe8O18.Es kann Mn4+ Dotiertes Sr4Al14O25, Mg2TiO4, CaZrO3, Gd3Ga5O12, Al2O3, GdAlO3, LaAlO3, LiAl5O8, SrTiO3, Y2Ti2O7, Y2Sn2O7, CaAl12019, MgO, Ba2LaNbO6 als Leuchtstoff verwendet werden. Die mittlere Partikelgröße liegt dabei bevorzugt im Bereich 100nm - 100 pm, Bevorzugt liegt die mittlere Partikelgröße in einem Verhältnis 1:10 - 1:100 relativ zur Kantenlänge des Zielsubstrats (beispielsweise des optoelektronischen Halbleiterchips). In einer Ausführung kann beispielsweise die Kantenlänge der optoelektronischen Halbleiterchips im Bereich 10pm - 150 µm liegen und die Partikelgröße im Bereich 1µm - 6 pm.
Das transferierte Konversionselement kann (nanopartikuläres) Halbleitermaterial als (weitere) Materialien zur Photon-Photon-Konversion. z.B. CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AlN oder deren Mischkristalle (ternär, quaternär,...) oder eine Kombination von mehreren unterschiedlichen Halbleitermaterialien beinhalten. Die Nanopartikel können eine Core-Shell und/oder Alloy-Struktur aufweisen.
Das (nanopartikuläre) Halbleitermaterial kann eine anorganische Verkapselung besitzen, bestehend beispielsweise aus Al2O3, SiO2, ZrO2, BN, AlN, Si3N4 oder Mischungen aus mehreren Oxiden und Nitriden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Träger einen elektrisch leitfähigen Bereich auf. Ein erstes Teilmaterial des Elementmaterials wird mittels Elektrophorese auf den leitfähigen Bereich aufgebracht. Dies ermöglicht ein einfaches Herstellungsverfahren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das erste Teilmaterial Partikel auf, wobei ein zweites Teilmaterial des Elementmaterials zwischen die Partikel des ersten Teilmaterials eingebracht wird. Das erste Teilmaterial kann dabei insbesondere die für eine Konversion und/oder Reflexion benötigten Partikel wie weiter oben erläutert umfassen, während das zweite Teilmaterial das Matrixmaterial umfassen kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der elektrisch leitfähige Bereich vor dem Aufbringen des ersten Teilmaterials teilweise mit einem isolierenden Material abgedeckt. Das isolierende Material kann dabei insbesondere auch die weiter oben bereits erläuterten Kavitäten bilden. Durch die Abdeckung kann die Elektrophorese strukturiert erfolgen und beispielsweise Abmessungen des Elements bereits während der Elektrophorese eingestellt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Träger strukturiert, so dass das Element eine strukturierte Oberfläche aufweist. Die strukturierte Oberfläche kann dabei insbesondere eine Auskoppelstruktur und/oder eine Linsenstruktur des Elements zur Folge haben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere Elemente auf dem Träger erzeugt. Ein zu übertragendes Element wird ausgewählt oder mehrere zu übertragende Elemente werden ausgewählt und auf den Chipträger übertragen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Element nach dem Übertragen auf den Chipträger final ausgehärtet, beispielsweise durch eine vorgegebene Temperatur und/oder eine vorgegebene Zeitdauer bis zu einer Weiterverarbeitung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der optoelektronische Halbleiterchip eine Mikro-LED oder eine Mikro-LD.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ferner ein weiteres Element von einem weiteren Träger übertragen. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement eine beliebige Kombination aus Gehäuseelement, Konversionselement und Reflexionselement aufweisen, wobei die Elemente mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt und auf den Chipträger übertragen werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
2 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
3 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
4 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
5 einen Querschnitt durch einen Zwischenschritt eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
6 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
7 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
8 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
9 eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement;
10 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
11 eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement;
12 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
13 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
14 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement;
15 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
16 einen Querschnitt durch den Träger der 15 während eines Zwischenschritts des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
17 eine Draufsicht auf des Träger der 15 und 16 nach weiteren Zwischenschritten des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
18 Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements der 15 bis 17; und
19 eine Draufsicht auf einen Träger während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm 10 eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements. In einem ersten Verfahrensschritt 11 wird ein Träger bereitgestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt 12 wird ein Element für das optoelektronische Bauelement auf dem Träger erzeugt, wobei das Element aus einem Elementmaterial besteht. In einem dritten Verfahrensschritt wird ein Chipträger mit einem optoelektronischen Halbleiterchip bereitgestellt und der Träger oberhalb des Chipträgers derart angeordnet, dass das Element dem Chipträger zugewandt ist. In einem vierten Verfahrensschritt 14 wird das Element vom Träger gelöst. In einem fünften Verfahrensschritt 15 wird das Element auf den Chipträger übertragen.
Die Eigenschaften des Trägers und des Chipträgers sowie des Elements werden im Folgenden bezogen auf Ausführungsbeispiele mit weiteren Figuren beschrieben. Diese zeigen jeweils Ausgestaltungen von Zwischenschritten oder Endprodukte des im Zusammenhang mit 1 erläuterten Verfahrens. Der optoelektronische Halbleiterchip kann aus einer Halbleiterschichtfolge bestehen und Kantenlängen von maximal 200 Mikrometer aufweisen. Insbesondere kann der optoelektronische Halbleiterchip ohne Substrat ausgestaltet sein. Ferner kann der optoelektronische Halbleiterchip eine Mikro-LED oder eine Mikro-LD umfassen.
2 zeigt Querschnitte durch verschiedene Zwischenschritte des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verfahrens. Zunächst wird ein Träger 20 bestehend aus einem Trägermaterial 21 bereitgestellt. Dies entspricht dem ersten Verfahrensschritt 11 der 1. Anschließend wird ein Element 40, bestehend aus einem Elementmaterial 41 auf dem Träger 20 erzeugt. Dies entspricht dem zweiten Verfahrensschritt 12 der 1. Anschließend wird ein Chipträger 70 mit einem optoelektronischen Halbleiterchip 71 bereitgestellt und der Träger 20 oberhalb des Chipträgers 70 derart angeordnet, dass das Element 40 dem Chipträger 70 zugewandt ist. Dies entspricht dem dritten Verfahrensschritt. Hier ebenfalls gezeigt ist, dass das Element 40 vom Träger 20 gelöst wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Lichtimpulses 80 geschehen und dem vierten Verfahrensschritt 14 entsprechen. Anschließend wird das Element 40 auf den Chipträger 70 übertragen, hier derart, dass anschließend das Element 40 auf dem optoelektronischen Halbleiterchip 71 angeordnet ist. Auch dies kann durch den Lichtimpuls 80 ausgelöst beziehungsweise unterstützt werden. Der Chipträger 70, der optoelektronische Halbleiterchip 71 und das Element 40 bilden schlussendlich ein optoelektronisches Bauelement 1.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Licht des Lichtimpulses 80 in einem transparenten Wellenlängenbereich des Trägers 20 liegt. Das bedeutet insbesondere, dass das Trägermaterial 21 transparent für eine Wellenlänge des Lichtimpulses 80 ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Lichtimpuls 80 ein Laserimpuls ist. Ferner kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der Lichtimpuls 80 auf das Element 40 fokussiert ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Träger 20 mehrere Elemente 40 aufweist.
3 zeigt Querschnitte durch verschiedene Zwischenschritte des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verfahrens. Dabei entsprechen die Querschnitte denjenigen der 2, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Insbesondere sind die Ausgestaltungen der 3 also Weiterbildungen der im Zusammenhang mit 2 erläuterten Merkmale.
Der Träger 20 weist zumindest eine Kavität 22 auf, wobei in 3 drei Kavitäten 22 dargestellt sind. Selbstverständlich kann die Anzahl der Kavitäten 22 noch deutlich größer sein. Das Element 40 wird zumindest teilweise innerhalb der Kavität 22 erzeugt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Elementmaterial 41 in die Kavität 22 beziehungsweise die Kavitäten 22 eingebracht wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Elementmaterial 41 mittels eines Sprühverfahrens, mittels eines Druckverfahrens oder als Flüssigkeit in die Kavität 22 eingebracht wird. Ferner kann vorgesehen sein, das Elementmaterial 41 zu rakeln, und so die Kavitäten 22 vollständig zu füllen und ferner überschüssiges Elementmaterial 41 zu entfernen. Dadurch wird ein einfaches Herstellungsverfahren der Elemente 40 erreicht.
Das Elementmaterial 41 kann optional ein aushärtbares Material sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Elementmaterial 41 vor dem Lösen des Elements 40 derart teilausgehärtet wird, dass das Element 40 im Wesentlichen formstabil ist. Insbesondere kann das Elementmaterial 41 im nicht-ausgehärteten Zustand eine Viskosität von mindestens 0,5 Millipascalsekunden (mPA s) aufweisen. Im Wesentlichen formstabil kann dabei bedeuten, dass das Elementmaterial 41 nach dem Teilaushärten in einer vorgegebenen Zeitdauer keine Formänderung erfährt beziehungsweise eine Formänderung Abmessungen des Elements 40 um maximal 2 Prozent verändert. Ferner kann eine Viskosität des Elementmaterials 41 nach dem Teilaushärten vergrößert sein und insbesondere größer als 1000 Pascalsekunden (PA s) sein.
In einem Ausführungsbeispiel wird nach dem Erzeugen des Elements 40 ein Kleber 42 auf das Element 40 aufgebracht. Dieser Kleber 42 kann dazu dienen, das Element 40 am optoelektronischen Halbleiterchip 71 zu befestigen. Dabei kann vorgesehen sein, den Kleber durch den Lichtimpuls 80 auszuhärten. Dies kann ebenfalls auch in der Ausgestaltung der 2 erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Beschichtung 24 auf dem Träger 22 aufgebracht, hier insbesondere auf Wände 23 der Kavität 22, bevor das Element 40 erzeugt wird. Analog kann auch eine Beschichtung 24 auf den Träger 20 der 2 aufgebracht werden. Durch den Lichtimpuls 80 kann die Beschichtung 24 teilweise verdampft werden und so das Lösen des Elements 40 aus der Kavität 22 beziehungsweise vom Träger 20 unterstützen. Die Beschichtung 24 kann ein hochsiedendes Lösemittel aufweisen beziehungsweise insbesondere aus einem hochsiedenden Lösemittel bestehen. Das Lösemittel kann insbesondere durch den Lichtimpuls 80 zumindest teilweise verdampft werden. Insbesondere kann das Licht des Lichtimpulses 80 vom Lösemittel und/oder dem Elementmaterial 41 absorbiert werden und dabei eine Temperatur des Lösemittels und/oder des Elementmaterials 41 erhöht werden, so dass das Lösemittel verdampft. Das Lösemittel kann beispielsweise Glycerin aufweisen.
Die im Zusammenhang mit 3 erläuterten Ausgestaltungen können auch einzeln vorgesehen sein. Beispielsweise könnte nur die Kavität 22, nur die Beschichtung 24, nur der Kleber 42 oder nur die Ausgestaltung des Elementmaterials 41 als aushärtbares Material vorgesehen sein, ebenso wie beliebige Kombinationen dieser Merkmale.
In den Ausgestaltungen der 2 und 3 ist das Element 40 insbesondere ein Konversionselement 43. Es kann vorgesehen sein, einen Farbort des Konversionselements 43 mittels Pumplicht zu ermitteln, wobei der Träger 20 und insbesondere das Trägermaterial 21 transparent für das Pumplicht oder ein konvertiertes Licht des Konversionselements 43 ist. Anschließend kann gegebenenfalls ein zu übertragendes Konversionselement 43 anhand des Farborts ausgewählt werden. Dieses kann dann auf den Chipträger 70 beziehungsweise den optoelektronischen Halbleiterchip 71 übertragen werden, insbesondere dadurch, dass der Lichtimpuls 80 auf das zu übertragende Konversionselement 43 fokussiert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Konversionselement 43 ein Matrixmaterial, insbesondere ein Matrixmaterial mit eingebetteten Leuchtstoffpartikeln, aufweist. Das Matrixmaterial kann insbesondere ein Siloxan, ein Polysiloxan, ein Silikon, ein Epoxid-Harz und/oder eine Glasmatrix aufweisen. Ferner können Phosphate, Silicate, Borate, Aluminate und/oder Sulphate als Matrixmaterial verwendet werden. Insbesondere können die Leuchtstoffpartikeln Siliziudioxid, Aluminium (III)-Oxid und/oder Aluminiumphosphat aufweisen. Die Leuchtstoffpartikeln können dabei eine Größe zwischen 1 Nanometer und 100 Mikrometer, bevorzugt zwischen 50 Nanometer und 1 Mikrometer aufweisen. Die Leuchtstoffpartikel können dabei beispielsweise einen oder mehrere Leuchtstoffe, insbesondere organische Leuchtstoffe beinhalten. Als Dotierstoffe in den Leuchtstoffen kommen dabei Eu2+, Ce3+, Mn4+ und/oder Cr3+ in Frage. Als Leucht-stoffmaterial können beispielsweise Eu2+ (Oxy)nitride ver-wendet werden. Diese können (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+; SrAlSi7N4:Eu2+; Sr[Al3LiN4]:Eu2+; Ca[Al3LiN4]:Eu2+; Eu2+ dotierte Sulfide wie CaS:Eu2+; SrGa2S4:Eu2+,), α-SiAlON mit der allg. Formel (Li+,Mg2+,Ca2+Y3+)xSi12-m-nAlm+nOnN16-n oder, β-SiAlON, Nitrido-Orthosilikate (z.B. AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx), Sr3Si13Al3O2N21, Ba3Si6O12N2, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ umfas-sen. Ferner können Ce3+ dotierte Granate mit der allgemei-nen Formel {A}3[B]2(C)3O12 mit A = Y3+, Lu3+, Gd3+, Tb3+, La3+, Sc3+, Nd3+, Er3+, Ce3+, Be2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mg2+, Zn2+ und B = Al3+,Ga3+, Sc3+, Sb3+, In3+, Mg2+, Mn2+; C = Ga3+ or Al3+, Si4+, Zr4+, Ti4+, Ge4+, Mn4+. Ce3+ dotiertes RE3Si6N11 (RE = La, Lu, Y); Ce3+ dotiertes (RE3-xEA1.5x)Si6N11 (RE = La, Lu, Y; EA = Ca, Ba, Sr) als Konversionsleuchtstoff zum Einsatz kommen. Ebenso können Mn4+ dotierter Leuchtstoff verwendet werden (bevorzugt mit einem Aktivatorgehalt von ≤ 10%, ≤5% ≤ 3%, besonders be-vorzugt ≤ 1%). Als Wirtstruktur kommen beispielsweise K2SiF6, Na2SiF6, K2TiF6, allgemein fluoridische und oxyfluorididische Leuchtstoffe mit der Zusammensetzung EAxAy[B(z)C(f)D(g)E(h)OaFb] :Mn+4c wobei A = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag, NH4 oder eine Kombination daraus; EA = Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn oder eine Kombination daraus; B = Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf; C =Al, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Bi, Cr; D = Nb, Ta, V; E = W, Mo; oder eine Kombination daraus; Die Partialladung d aus [EAxAy]d ergibt sich aus (2*x+y) und entspricht dem Invers der Partialladung e von [[B(z)C(f)D(g)E(h)OaFb] :Mn+4c]e, welche sich aus (4*z+3*f+5*g+6*h+4*c-2*a-b) zusammensetzt. Ebenso kann Mg4GeO3.5F als Wirtsstruktur verwendet werden, allgemein formuliert als (4-x)MgO·xMgF2·GeO2:Mn4+). Ebenso kann Mn4+ dotiertes A2Ge4O9 bzw A3A'Ge8O18 (A und A`= Li, K, Na, Rb) wie z.B. K2Ge4O9, Rb2Ge4O9 oder Li3RbGe8O18.Es kann Mn4+ Dotiertes Sr4Al14O25, Mg2TiO4, CaZrO3, Gd3Ga5O12, Al2O3, GdAlO3, LaAlO3, LiAl5O8, SrTiO3, Y2Ti2O7, Y2Sn2O7, CaAl12O19, MgO, Ba2LaNbO6 als Leuchtstoff verwendet wer-den. Die mittlere Partikelgröße liegt dabei bevorzugt im Bereich 100nm - 100 pm, Bevorzugt liegt die mittlere Par-tikelgröße in einem Verhältnis 1:10 - 1:100 relativ zur Kantenlänge des Zielsubstrats (beispielsweise des opto-elektronischen Halbleiterchips). In einer Ausführung kann beispielsweise die Kantenlänge der optoelektronischen Halbleiterchips im Bereich 10pm - 150 µm liegen und die Partikelgröße im Bereich 1µm - 6 pm.
Das transferierte Konversionselement 43 kann (nanopartikuläres) Halbleitermaterial als (weitere) Materialien zur Photon-Photon-Konversion. z.B. CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AlN oder deren Mischkristalle (ternär, quaternär,...) oder eine Kombination von mehreren unterschiedlichen Halbleitermaterialien beinhalten. Die Nanopartikel können eine Core-Shell und/oder Alloy-Struktur aufweisen.
Das (nanopartikuläre) Halbleitermaterial kann eine anorganische Verkapselung besitzen, bestehend beispielsweise aus Al2O3, SiO2, ZrO2, BN, AlN, Si3N4 oder Mischungen aus mehreren Oxiden und Nitriden.
4 zeigt weitere Querschnitte durch Zwischenschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem weitere optionale Merkmale gezeigt sind, die in den Ausgestaltungen der 2 und 3 eingesetzt werden können. Der Träger 20 weist dabei wie in 3 gezeigt Kavitäten 22 auf. Innerhalb der Kavitäten 22 wird wieder das Element 40, ausgestaltet als Konversionselement 43 erzeugt. Dabei besteht das Konversionselement 43 aus einem ersten Teilelement 44 und einem zweiten Teilelement 45. Das erste Teilelement 44 wird dabei zuerst in die Kavität 22 eingebracht und anschließend wird das zweite Teilelement 45 in die Kavität 22 eingebracht und beispielsweise gerakelt. Für das erste Teilelement 44 und das zweite Teilelement 45 können alle weiter oben beschriebenen Merkmale hinsichtlich des Elements 40 vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Teilelement 44 und/oder das zweite Teilelement 45 einen der oben beschriebenen Konversionsleuchtstoffe und ein entsprechendes Matrixmaterial aufweist. Auch das Konversionselement 43 der 4 kann mittels des Lichtimpulses 80 auf den Chipträger 70 übertragen werden.
Ebenfalls in 4 dargestellt ist, dass das erste Teilelement 44 optional ein Trennmittel 46 aufweist. Das Trennmittel 46 wird durch den Lichtimpuls 80 zumindest teilweise verdampft. Das Trennmittel 46 kann beispielsweise ein im ersten Teilelement 44 angeordnetes Wachs sein. Dieses wird durch den Lichtimpuls 80 zunächst geschmolzen und anschließend verdampft, so dass sich insbesondere angrenzend an Wände 23 der Kavität 22 verdampftes Trennmittel 47 bildet. So löst sich das Element 40 aus der Kavität 22 und kann auf den Chipträger 70 übertragen werden. Insbesondere kann anschließend ein weiterer Verfahrensschritt vorgesehen sein, bei dem überschüssiges Trennmittel 46 aus dem Element 40 ausgetrieben wird, beispielsweise mittels Erwärmen. Das Trennmittel 46 kann ebenso in den in den 2 und 3 gezeigten Ausgestaltungen eingesetzt werden. In diesen Fällen ist weist das gesamte Elementmaterial 41 das Trennmittel 46 auf.
5 zeigt einen Querschnitt durch einen Zwischenschritt eines weiteren Verfahrens, bei dem der Träger 22 strukturiert ist, so dass das Element 40 eine strukturierte Oberfläche 48 aufweist. Dabei sind drei Kavitäten 22 im Träger 20 angeordnet, die in der Darstellung der 5 jeweils unterschiedlich ausgestaltet sind. Selbstverständlich können alle Kavitäten 22 eines Trägers 20 identisch ausgestaltet sein. In der linken Kavität 22 ist eine Struktur 25 der Kavität 22 derart, dass das Konversionselement 43 eine Auskoppelstruktur 49 bestehend aus mehreren Erhebungen bildet. Eine solche Auskoppelstruktur 49 kann auch vorgesehen sein, wenn das Element 40 kein Konversionselement 43 ist, sondern transparent für ein vom optoelektronischen Halbleiterchip 71 emittiertes Licht. Die mittlere Kavität 22 ist identisch aufgebaut zur linken Kavität, wobei hier das Konversionselement 43 analog zu 4 ein erstes Teilelement 44, welches die Auskoppelstruktur 49 umfasst, und ein zweites Teilelement 45 beinhaltet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Teilelement 44 und/oder das zweite Teilelement 45 einen Konversionsleuchtstoff aufweist wie im Zusammenhang mit 4 beschrieben. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass beide Teilelemente 44, 45 keinen Konversionsleuchtstoff umfassen. In der rechten Kavität 22 ist eine Struktur 25 der Kavität 22 derart, dass das Konversionselement 43 eine Linsenstruktur 51 bildet. Auch hier kann vorgesehen sein, dass das Element 40 kein Konversionselement 43 ist, sondern transparent für ein vom optoelektronischen Halbleiterchip 71 emittiertes Licht. Ferner kann auch hier ein Aufbau des Elements 40 aus zwei Teilelementen 44, 45 vorgesehen sein. Die im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschriebenen weiteren Optionen wie beispielsweise die Beschichtung 24 oder der Kleber 42 oder das Trennmittel 46 können auch in den Ausgestaltungen der 5 vorgesehen sein.
6 zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement 1, das mit den im Zusammenhang mit den 1 bis 5 erläuterten Verfahren hergestellt worden sein kann. Ein Konversionselement 43 ist als Element 40 auf einem optoelektronischen Halbleiterchip 71 angeordnet. Das Konversionselement 43 überragt dabei den optoelektronischen Halbleiterchip 71, es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Konversionselement 43 den optoelektronischen Halbleiterchip 71 nicht überragt. Ferner weist das Konversionselement 43 eine Aussparung auf, so dass ein Oberseitenkontakt 72 des optoelektronischen Halbleiterchips 71 zugänglich für eine Kontaktierung ist.
7 zeigt Querschnitte durch Zwischenschritte einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das dem im Zusammenhang mit den 2 bis 4 erläuterten Verfahren entsprechen kann, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Träger 20 weist wieder Kavitäten 22 auf, es kann jedoch auch analog zu 2 vorgesehen sein, auf die Kavitäten zu verzichten. In den Kavitäten 22 sind wieder Elemente, hier Reflexionselemente 52 angeordnet. Die Reflexionselemente 52 können eingerichtet sein, ein Licht des optoelektronischen Halbleiterchips 71 zu reflektieren. Die Reflexionselemente 52 werden mittels eines Lichtimpulses 80 und eines weiteren Lichtimpulses 81 vom Träger 20 gelöst und neben den optoelektronischen Halbleiterchip 71 auf den Chipträger übertragen, so dass links und rechts vom optoelektronischen Halbleiterchip 71 jeweils ein Reflexionselement 52 angeordnet ist.
Das Reflexionselement 52 kann ein Matrixmaterial aufweisen, insbesondere ein Matrixmaterial mit eingebetteten Reflexionspartikeln. Das Matrixmaterial kann insbesondere ein Siloxan, ein Polysiloxan, ein Silikon, ein Epoxid-Harz und/oder eine Glasmatrix aufweisen. Ferner können Phosphate, Silicate, Borate, Aluminate und/oder Sulphate als Matrixmaterial verwendet werden. Insbesondere können die Reflexionspartikel Siliziudioxid, Aluminium (III)-Oxid und/oder Aluminiumphosphat aufweisen. Ferner können die Reflexionspartikel beispielsweise aus Titandioxid, Zirconiumdioxid, Aluminium(III)-Oxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumdioxid und/oder Silizium(IV)-Nitrid sein oder diese Stoffe aufweisen. Die Reflexionspartikel können dabei eine Größe zwischen 1 Nanometer und 100 Mikrometer, bevorzugt zwischen 50 Nanometer und 1 Mikrometer aufweisen. Die mittlere Partikelgröße liegt dabei bevorzugt im Bereich 100nm - 100 pm, Bevorzugt liegt die mittlere Partikelgröße in einem Verhältnis 1:10 - 1:100 relativ zur Kantenlänge des Zielsubstrats (beispielsweise des optoelektronischen Halbleiterchips). In einer Ausführung kann beispielsweise die Kantenlänge der optoelektronischen Halbleiterchips im Bereich 10pm - 150 µm liegen und die Partikelgröße im Bereich 1µm - 6 pm.
Die im Zusammenhang mit den 3 und 4 erläuterten optionalen Ausgestaltungen können auch vorgesehen werden, wenn das Element wie in 7 ein Reflexionselement 52 ist, insbesondere die Beschichtung 24, der Kleber 42, das Trennmittel 46 und der Aufbau aus einem ersten Teilelement 44 und einem zweiten Teilelement 45.
8 zeigt eine Draufsicht auf einen Träger 20 mit Kavitäten 22, wobei die Kavitäten 22 eine längliche Form haben. Eine Breite der Kavitäten 22 ist beispielsweise deutlich (mindestens Faktor 3) kleiner als eine Länge der Kavitäten 22. Werden diese analog zu 7 befüllt, kann in den Kavitäten 22 jeweils ein längliches Reflexionselement 52 gebildet werden.
9 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 1, bei dem die im Träger 20 der 8 erzeugten Reflexionselemente 52 auf den Chipträger 70 übertragen wurden, beispielsweise mittels des in 7 gezeigten Verfahrens. Zwischen den Reflexionselementen 52 sind jeweils Reihen von fünf optoelektronischen Halbleiterchips 71 angeordnet. Hier ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren also die einfache Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 mit Reflexionselementen 52.
10 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Träger 20 mit einer Kavität 22. Innerhalb der Kavität sind Stege 26 angeordnet, so dass ein in die Kavität 22 gefülltes Elementmaterial 41 im Bereich der Stege 26 Ausnehmungen aufweist. Wird die Kavität 22 analog zu 7 befüllt, kann in der Kavität 22 ein gitterförmiges Reflexionselement 52 gebildet werden.
11 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 1, bei dem das im Träger 20 der 10 erzeugte Reflexionselement 52 auf den Chipträger 70 übertragen wurde, beispielsweise mittels des in 7 gezeigten Verfahrens. Dort wo in 10 die Stege 26 angeordnet waren, sind nun die optoelektronischen Halbleiterchips 71 angeordnet, wobei diese etwas (beispielsweise 10 Prozent) kleiner sind als die durch die Stege 26 verursachten Ausnehmungen. Hier ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren also die einfache Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 mit einem Reflexionselement 52.
In den Ausgestaltungen der 8 bis 11 kann vorgesehen sein, dass die Kavitäten 22 wieder strukturierte Oberflächen aufweisen, um eine Reflektion der in den Kavitäten 22 gebildeten Reflexionselemente 52 zu erhöhen.
12 zeigt eine Draufsicht auf einen Träger 20 mit Kavitäten 22, wobei die Kavitäten 22 jeweils umlaufend um einen Steg 26 ausgestaltet sind. Die Kavitäten 22 können nun mit einem Elementmaterial 41, beispielsweise für ein Gehäuseelement befüllt werden.
13 zeigt Querschnitte durch verschiedene Zwischenschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 1, wobei der Träger 20 der 12 zum Einsatz kommt. Mittels des Elementmaterials 41 ist in den Kavitäten 22 ein Gehäuseelement 53 gebildet. Mittels eines Lichtimpulses 80 kann das Gehäuseelement 53 aus der Kavität 22 beziehungsweise vom Träger 20 gelöst und auf den Chipträger 70 übertragen werden. Das Gehäuseelement 53 ist dann umlaufend um den optoelektronischen Halbleiterchip 71 angeordnet. Insbesondere kann eine Höhe des Gehäuseelements 53 größer sein als eine Höhe des optoelektronischen Halbleiterchips 71. Eine so gebildete Gehäusekavität 44 kann dann anschließend beispielsweise mit einem Konversionselement gefüllt werden.
14 zeigt einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 1, bei dem ein optoelektronischer Halbleiterchip 71 auf einem Chipträger angeordnet ist. Ferner weist das optoelektronische Bauelement 1 ein Konversionselement 43, zwei Reflexionselemente 52 und ein Gehäuseelement 53 auf. Das Konversionselement 43 kann dabei wie im Zusammenhang mit den 2 bis 6 erläutert ausgestaltet und übertragen worden sein. Die Reflexionselemente 52 können wie im Zusammenhang mit den 7 bis 11 erläutert ausgestaltet und übertragen worden sein. Das Gehäuseelement 53 kann wie im Zusammenhang mit den 12 und 13 erläutert ausgestaltet und übertragen worden sein. Insbesondere können also die Elemente 40 (Konversionselement 43, zwei Reflexionselemente 52 und Gehäuseelement 53) von unterschiedlichen Trägern 20 mittels des erläuterten Verfahrens übertragen worden sein. Allgemein kann also nach dem Übertragen des Elements 40 vom Träger 20 ein weiteres Element 40 von einem weiteren Träger 20 übertragen werden. Zum Erzeugen des weiteren Elements 40 können die bereits beschriebenen Verfahren verwendet werden.
15 zeigt eine Draufsicht auf einen Träger 20 während eines Zwischenschritts eines weiteren Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 1. Der Träger 20 weist einen elektrisch leitfähigen Bereich 27 auf. Der leitfähige Bereich 27 ist unterteilt Elementbereiche 28 und Verbindungsstege 29, wobei die Verbindungsstege 29 die Elementbereiche 28 elektrisch leitfähig verbinden. Die Elementbereiche 28 des Trägers 20 sind dabei analog zum Konversionselement 43 der 6 geformt, andere Formen sind jedoch ebenso denkbar.
16 zeigt einen Querschnitt durch den Träger 20 der 15 nach weiteren Zwischenschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 1. Ein erstes Teilmaterial 55 des Elementmaterials 41 wurde mittels Elektrophorese auf den leitfähigen Bereich 27 aufgebracht. Das erste Teilmaterial 55 umfasst dabei Partikel 56, die den weiter oben bereits beschriebenen Leuchtstoffpartikeln oder Reflexionspartikeln entsprechen können. Die Partikel 56 der 16 sind insbesondere Leuchtstoffpartikel. Ein zweites Teilmaterial 57 des Elementmaterials 41 wird zwischen die Partikel 56 des ersten Teilmaterials 55 eingebracht. Das zweite Teilmaterial 57 kann dabei insbesondere eines der weiter oben beschriebenen Matrixmaterialien umfassen und beispielsweise mittels eines Druckverfahrens oder eines Sprühverfahrens aufgebracht werden. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Partikel 56 beziehungsweise nicht das gesamte erste Teilmaterial 55 mit Bezugszeichen versehen.
17 zeigt eine Draufsicht auf den Träger 20 der 16. Die Partikel 56 des ersten Teilmaterials 55 sowie das zweite Teilmaterial 57 bilden im Bereich der Elementbereiche 28 die Elemente 40. Diese können beispielsweise Konversionselemente 43 oder Reflexionselemente 52 sein.
18 zeigt Querschnitte durch mehrere Zwischenschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 1, bei dem der im Zusammenhang mit den 15 bis 17 erläuterte Träger 20 zum Einsatz kommt. Die Partikel 56 des ersten Teilmaterials 55 sowie das zweite Teilmaterial 57 bilden hier beispielsweise ein Konversionselement 43, welches auf den optoelektronischen Halbleiterchip 71 übertragen werden soll. Hierzu kann wieder ein Lichtimpuls 80 verwendet werden, um das Konversionselement 43 vom Träger 20 zu lösen und auf den Chipträger 70 zu übertragen. Analog kann dieses Verfahren auch verwendet werden, sollte das Element 40 ein Reflexionselement 52 sein.
Das im Zusammenhang mit den 15 bis 18 erläuterte Verfahren kann mit den bereits erläuterten Optionen weiter verbessert werden. Beispielsweise könnte auf dem elektrisch leitfähigen Bereich 27 des Trägers eine leitfähige Beschichtung angeordnet sein, die das Ablösen des Elements 40 vom Träger 20 unterstützt. Ferner kann auf dem Element 40 ein Klebstoff 42 analog zu 3 angeordnet sein. Darüber hinaus kann der Träger 20 im Bereich der Elementbereiche 28 eine Strukturierte Oberfläche analog zu 5 aufweisen, um Elemente 40 mit Auskoppelstruktur 49 und/oder Linsenstruktur 51 zu erzeugen.
19 zeigt eine Draufsicht auf einen Träger 20, der dem Träger 20 der 15 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Der Träger 20 kann dann anstelle des Trägers 20 der 15 in den im Zusammenhang mit den 16 bis 18 erläuterten Verfahrensschritten eingesetzt werden. Umlaufend um die Elementbereiche 28 ist ein isolierendes Material 31 auf dem Träger angeordnet. Dadurch kann eine genauere Steuerung, wo sich die mittels Elektrophorese abzuscheidenden Partikel anlagern, erreicht werden. Durch das isolierende Material 31, das umlaufend um die Elementbereiche 28 angeordnet ist, bildet sich ferner eine Kavität 22, und das im Folgenden erzeugte Element 40 ist zumindest teilweise in der Kavität angeordnet. Im Gegensatz zur Darstellung der 19 kann auch vorgesehen sein, dass das isolierende Material 31 nicht umlaufend um die Elementbereiche 28 angeordnet ist, sondern nur die Verbindungsstege 29 abdeckt. Ferner ist in 19 eine optionale leitfähige Beschichtung 32 auf den Elementbereichen 28 aufgebracht, die ein Ablösen der Elemente 40 vom Träger vereinfacht.
In allen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass das Element 40 nach dem Übertragen auf den Chipträger 70 final ausgehärtet wird, beispielsweise mittels Temperatur oder durch abwarten einer vorgegebenen Zeitdauer. In allen Ausgestaltungen kann der optoelektronische Halbleiterchip 71 eine Mikro-LED oder eine Mikro-LD sein.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können andere Variationen vom Fachmann aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: optoelektronisches Bauelement
10: Ablaufdiagramm
11: erster Verfahrensschritt
12: zweiter Verfahrensschritt
13: dritter Verfahrensschritt
14: vierter Verfahrensschritt
15: fünfter Verfahrensschritt
20: Träger
21: Trägermaterial
22: Kavität
23: Wand
24: Beschichtung
25: Struktur
26: Steg
27: elektrisch leitfähiger Bereich
28: Elementbereich
29: Verbindungssteg
31: isolierendes Material
32: leitfähige Beschichtung
40: Element
41: Elementmaterial
42: Kleber
43: Konversionselement
44: erstes Teilelement
45: zweites Teilelement
46: Trennmittel
47: verdampftes Trennmittel
48: strukturierte Oberfläche
49: Auskoppelstruktur
51: Linsenstruktur
52: Reflexionselement
53: Gehäuseelement
54: Gehäusekavität
55: erstes Teilmaterial
56: Partikel
57: zweites Teilmaterial
70: Chipträger
71: optoelektronischer Halbleiterchip
72: Oberseitenkontakt
80: Lichtimpuls
81: weiterer Lichtimpuls

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (1), mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Trägers (20); - Erzeugen eines Elements (40) für das optoelektronische Bauelement (1) auf dem Träger (20), wobei das Element (40) aus einem Elementmaterial (41)besteht; - Bereitstellen eines Chipträgers (70) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (71) und Anordnen des Trägers (20) oberhalb des Chipträgers (70) derart, dass das Element (40) dem Chipträger (70) zugewandt ist; - Lösen des Elements (40) vom Träger (20); - Übertragen des Elements (40) auf den Chipträger (70).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Träger (20) eine Kavität (22) aufweist, wobei das Element (40) zumindest teilweise innerhalb der Kavität (22) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lösen des Elements (40) vom Träger (20) und/oder das Übertragen des Elements (40) auf den Chipträger (70) mittels eines Lichtimpulses (80) erfolgt, wobei der Träger (20) für eine elektromagnetische Strahlung in zumindest einem Wellenlängenbereich transparent ist, wobei ein Licht des Lichtimpulses (80) im transparenten Wellenlängenbereich des Trägers (20) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elementmaterial (41) ein Trennmittel (36) aufweist, wobei das Trennmittel (46) durch einen Lichtimpuls (80) zumindest teilweise verdampft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach dem Erzeugen des Elements (40) ein Kleber (42) auf das Element (40) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Beschichtung (24) auf dem Träger (20) aufgebracht wird, bevor das Element (40) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Elementmaterial (41) ein aushärtbares Material ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Elementmaterial (41) vor dem Lösen des Elements (40) derart teilausgehärtet wird, dass das Element (40) im Wesentlichen formstabil ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Element (40) ein Konversionselement (43) oder ein Reflexionselement (52) ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Element (40) ein Konversionselement (43) ist und wobei ein Farbort des Elements (40) mittels Pumplicht ermittelt wird, wobei der Träger (20) transparent für das Pumplicht oder ein konvertiertes Licht des Konversionselements (43) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Element (40) ein Matrixmaterial aufweist, und insbesondere ein Matrixmaterial mit eingebetteten Partikeln aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Träger (20) einen elektrisch leitfähigen Bereich (27) aufweist, wobei ein erstes Teilmaterial (55) des Elementmaterials (41) mittels Elektrophorese auf den leitfähigen Bereich (27) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das erste Teilmaterial (55) Partikel (56) aufweist, wobei ein zweites Teilmaterial (57) des Elementmaterials (41) zwischen die Partikel (56) des ersten Teilmaterials (55) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der elektrisch leitfähige Bereich (27) vor dem Aufbringen des ersten Teilmaterials (55) teilweise mit einem isolierenden Material (31) abgedeckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Träger (20) strukturiert ist, so dass das Element (40) eine strukturierte Oberfläche (48) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei mehrere Elemente (40) auf dem Träger (20) erzeugt werden und wobei ein zu übertragendes Element (40) ausgewählt und auf den Chipträger (70) übertragen wird oder mehrere zu übertragende Elemente (40) ausgewählt und auf den Chipträger (70) übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Element (40) nach dem Übertragen auf den Chipträger (70) final ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (71) eine Mikro-LED oder eine Mikro-LD ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ferner ein weiteres Element (40) von einem weiteren Träger (20) übertragen wird.
Optoelektronisches Bauelement (1) mit einem Chipträger (70), einem auf dem Chipträger (70) angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip (71) sowie einem Element (40) .