WO2011039078A1 - Process for producing an optical element, optical element and optoelectronic component comprising the optical element - Google Patents
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Definitions
- a method for producing an optic body for an optoelectronic component is specified.
- an optical body and an optoelectronic component is specified with such an optical body.
- An object to be solved is to provide a method for producing an optical body having a high refractive index. Another object to be solved is to provide an optical body with a high refractive index and an optoelectronic component with such an optical body.
- this serves to a sol-gel process a
- R and R 'each represent organic radicals which
- - X and Y are each hydrogen or organic radicals which may be selected independently of one another and wherein the radicals within a molecule from each other
- - M is a metal atom or a metal ion and k is the bond valency of the metal M with 2 ⁇ k ⁇ 4, and
- - k, m, n are integers with 0 -S n ⁇ 2 and with 0 -S m ⁇ k. It is furthermore preferred that 1 ⁇ n + m.
- Hydrolysis and condensation in particular polycondensation, means that in process step A) at least part of the radicals R and R 'bound to oxygen atoms is split off to form alcohols R-OH and R'-OH, whereby by means of the condensation then so-called solutes Gel hybrid polymers or hybrid polysiloxanes are formed.
- the hydrolysis and the condensation can take place at least partially side by side. It is possible that at the
- Solidification means that a viscosity or a viscosity or a hardness of the silicone hybrid material increases.
- a solvent is removed or additional chemical bonds are additionally knotted or both processes proceed side by side.
- a hardness of the solidified silicone hybrid material is at least Shore A 80 or at least Shore D 40 or at least Shore D 60.
- the silane of the general formula (I) is added in step A)
- solvent in particular tetrahydrofuran or a C] _ to Cz alcohol, for
- the catalyst can be an acid or a base, for example dilute hydrochloric acid.
- the silane of the general formula (I) is a liquid mixture containing the metal compound of the general formula (II) and
- Addition of the liquid mixture with the silane of the general formula (I) is preferably carried out when the silane is already
- the liquid mixture includes a complexing agent for the metal compound of
- Complexing agent is prevented in particular precipitation or formation of deposits with the metal M or reduced.
- the complexing agent is, for example, a diketone such as acetylacetone or a carboxylic acid such as
- the metal atoms M of the metal compound represented by the general formula (II) are incorporated in one or more of the following three ways:
- silicon atoms are the first in the silicone hybrid material
- Nodes are called second nodes.
- the Silicon atoms on the first nodes originate from the silane of general formula (I).
- the first and the second nodes, which can follow one another in any desired order, are linked predominantly or exclusively via oxygen atoms.
- Oxygen atoms thus form oxygen bridges between the first and second node points. Predominantly, it may mean that at least 80%, in particular at least 98% of the
- Links between the first and second nodes are realized via oxygen atoms.
- Metal compounds of the general formula (II) are interspersed in interstices or in mesh or in pores of the network of the silicone hybrid material. This type of storage is still part of the
- Metal complexes may thus contain the complexing agent as ligand.
- a mean diameter of the metal oxide particles is preferably at most 20 nm, more preferably at most
- the metal atoms M of the metal oxide particles are derived from the metal compound having the general formula (II).
- oxygen atoms of the silicone hybrid material which are in particular covalently bound to one of the first or to one of the second node, and the metal complexes or the metal oxide particles in the Interstices may be covalent bonds.
- covalent bonds could exist between the first nodes of the network of the silicone hybrid material and the metal complexes or metal oxide particles in the interstices.
- Interspaces of the network of the silicone hybrid material have an average diameter or mean extents along at least one spatial direction of at most 150 nm or at most 50 nm. The spaces are in particular free from the first nodes.
- the silicone hybrid material is an amorphous material.
- Amorphous may mean that the silicone hybrid material has no regular structure, in particular no crystal structure.
- Amorphous can also mean that there is no long-range order between the atoms of the network.
- the network may be glassy.
- Amorphous does not necessarily preclude the inclusion of crystalline regions, especially in interstices of the network.
- the silicone hybrid material is a homogeneous material. Homogeneous means that in the silicone hybrid material no
- a weight proportion of Y of the silane of the general formula (I) and of X of the metal compound of the general formula (II) to a total weight of the silicone hybrid material after the step B) is between 5% by weight inclusive. and 40% by weight, in particular between 5% by weight and 20% by weight, preferably between and including
- a mean optical refractive index of the silicone hybrid material due to the embedded metal atoms M of the metal compound having the general formula (II) is at least 1.40, in particular at least 1.45 or at least 1.60, preferably at least 1.80.
- a proportion of the metal atoms M of the metal compound of the general formula (II) lies on the second nodes in which
- Metal complexes or in the metal particles of the silicone hybrid material in total between 2 atomic% and 80 atom% inclusive. Preferably, this proportion
- Metal atoms in the silicone hybrid material divided by the sum of the number of metal atoms in the silicone hybrid material and the number of silicon atoms on the first nodes of the silicone hybrid material.
- the metal complexes are formed in the interspaces with Ba (I), La (III), Sn (IV), Ti (IV), Zn (I) or Zr (IV).
- the silicone hybrid material is free of optically inactive, in particular crystalline metal oxide particles.
- the silicone hybrid material is free of metal oxide particles having mean diameters between 1 nm and 1 ⁇ m inclusive. In other words, no optically inactive, crystalline nanoparticles are added to the silicone hybrid material.
- Optically inactive means that the particles are in particular not a conversion agent. If the silicone hybrid material is free of such metal oxide particles, the metal atoms can be distributed particularly homogeneously over the silicone hybrid material and it is possible that optical properties vary very little over the silicone hybrid material.
- the silicone hybrid material has at least one wavelength in the visible spectral range an optical density of at most 0.2, based on a thickness of the silicone hybrid material of 1 mm.
- the optical density of the silicone hybrid material is at most 0.09 / mm, preferably at most 0.05 / mm or at most 0.03 / mm.
- a transmission at a material thickness of 0.5 mm of the silicone hybrid material is at least 80%, in particular
- the silicone hybrid material is transparent or nearly transparent. Visible radiation is radiation in the spectral range between 400 nm and 780 nm inclusive. It can visualize the silicone hybrid material throughout
- Spectral range have the aforementioned optical densities. It is also possible that the silicone hybrid material has the listed optical densities in at least one
- Wavelength in the near ultraviolet spectral range between 340 nm and 400 nm inclusive or in this entire spectral range has.
- optical body and an optoelectronic component is specified with such an optical body.
- Optic body includes a silicone hybrid material, as in
- the optic body comprises an amorphous silicone hybrid material with a network or consists of the amorphous silicone hybrid material. At the first nodes of the network are
- metal atoms M there are metal atoms M.
- the metal atoms M at the second nodes may be in interstices of the network metal complexes and / or
- Metal oxide particles are located.
- the first and possibly the second account points are via oxygen bridges
- Refractive index of the optical body increases, compared with an optical body made of a conventional silicone. As a result, a coupling-out efficiency of radiation, for example, out of a semiconductor chip that can surround the optical body can be increased. Likewise, a radiation coupling is on
- Conversion agent particles can be increased. An increase in the
- Refractive index of the silicone hybrid material as compared to a conventional silicone, and a concomitant lower refractive index difference between the silicone hybrid material and the semiconductor chip or the conversion agent particles allows.
- the optical body it is permeable to radiation and adapted to be run through by an ultraviolet and / or visible radiation.
- the optical body may be a
- the beam-shaping body acting like a lens.
- the optical body it is possible that the optical body
- the optic body contains optically active constituents which influence spectral
- An optical active ingredient is, for example, a conversion agent or a filter agent.
- the optoelectronic component comprises a carrier and at least one optoelectronic semiconductor chip which is mounted on the carrier.
- the optoelectronic semiconductor chip may be a light emitting diode, a laser diode or a photodiode.
- the semiconductor chip may be a thin-film semiconductor chip having a thickness of an epitaxially grown semiconductor layer sequence of at most 10 ⁇ m.
- the optoelectronic component has one or more of the optic bodies. The at least one
- Optic body is arranged downstream of the semiconductor chip, in particular in a radiation direction or main emission direction of the semiconductor chip.
- the optical body is manufactured separately and fastened via a connecting means to the semiconductor chip and optionally to the carrier.
- the connecting means may comprise a silicone hybrid material described herein, whereby the connecting means then in particular also one here
- the connecting means comprises another adhesive, for example a conventional silicone. Made separately means
- the optical body is not formed directly on the semiconductor chip or on the carrier. In other words, the optical body is then not positively shaped to the carrier or the semiconductor chip.
- Figures 1 and 2 are schematic sectional views of
- FIG. 4 shows a flow chart of an embodiment of a production method described here
- FIGS. 5 and 6 are schematic illustrations of
- Figure 7 is a schematic representation of a transmission in
- the optic body 3 has a planar bottom 30 and a convex curved top 31.
- a thickness T of the optical body 3 is preferably between 1 ⁇ m and 5 mm inclusive, in particular between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m inclusive.
- the optical body 3 is optionally supplemented with a conversion means 8, which is distributed homogeneously in the optical body 3 within the scope of the manufacturing tolerances.
- the conversion means 8 is arranged to absorb radiation in a first spectral range and to convert it into radiation in another spectral range.
- the conversion agent 8 may be rare-earth-doped garnets such as YAG: Ce, rare earth-doped orthosilicates such as (Ba, Sr 2 SiO 2) or the like
- Rare earth-doped silicon oxynitrides or silicon nitrides such as (Ba, Sr) 2Si5Ng: Eu act.
- Chlorosilicates as for example in the publication DE 10036940 and the prior art described therein
- Conversion 8 is spaced from a semiconductor chip, not shown in Figure 2.
- the conversion agent 8 is preferably in the form of a powder, particles of the powder having an average diameter, in particular between 2 nm and 50 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 25 ⁇ m.
- the particles are embedded in the silicone hybrid material.
- the silicone hybrid material forms a kind of matrix for the particles of the conversion agent 8.
- the particles of the conversion agent 8 have a specific influence on the spectral properties of visible radiation and are therefore optically active particles.
- Material of the conversion agent 8 and the silicone hybrid material is preferably at most 0.5 or at most 0.3, in particular at most 0.1.
- the conversion means 8 can also be present in all other embodiments of the optic body 3.
- a recess 32 is designed.
- the recess 32 is adapted to receive an optoelectronic semiconductor chip, which is not shown in Figure 2A. Both an inside of the
- Recess 32 and the top 31 of the optical body 3 have curvatures.
- the curvatures may be different from each other.
- the upper side 31 of the optical body 3 is provided with a microlens array or with a shaping corresponding to a Fresnel lens.
- the optic body is hereby shaped like a platelet.
- the Optic body 3 can optionally the conversion means. 8
- the conversion means 8 is distributed inhomogeneous in the optical body 3, so that in particular in a central region 33, a higher concentration of the conversion agent 8 is present as in an edge region 34 surrounding the central region 33, for example all around.
- the component 10 comprises a carrier 11 with a trough-like recess 14 in which an optoelectronic semiconductor chip 12
- Recess 14 is completely from the optical body. 3
- Optic body 3 is directly and positively connected to the
- the silicone hybrid material is in direct, physical contact with the semiconductor chip 12. Furthermore, the optical body 3 forms an encapsulation of the
- the semiconductor chip 12 is completely surrounded and enclosed by the optical body 3 and the carrier 11.
- the optical body 3 is manufactured separately from the carrier 11 and the semiconductor chip 12 and not
- the recess 32 of the optical body 3 is cuboid or lens-shaped.
- a connecting means 13 via which a Adhesion between the optical body 3 and the carrier 11 and the semiconductor chip 12 is mediated.
- the connecting means 13 also comprises or consists of a silicone hybrid material, wherein the silicone hybrid material of
- Connecting means 13 may be different from that of the optical body 3.
- the connecting means 13 may be a
- the component 10 has two optical bodies 3a, 3b.
- the semiconductor chip 12 is connected to the second lens-like optical body 3b via the first optical body 3a, which is formed in a layered or plate-like manner.
- a connection means is formed by the optical body 3a.
- Both optical bodies 3a, 3b are formed of the silicone hybrid material.
- Semiconductor chip 12 molded optical body 3a has a higher refractive index than the optical body 3b.
- An average refractive index difference between the semiconductor chip 12 and the optical bodies 3a, 3b is preferably at most 1.0, in particular at most 0.9 or at most 0.8 or at most 0.7, as in all other embodiments.
- a thickness of the layered optical body 3b is preferably between 100 nm and 5 mm, in particular
- FIG. 4 schematically illustrates a flow chart for a production process for the optical body 3.
- the organic radical Y is preferably an aryl group or an alkyl group. Small-volume, short organic radicals, in particular C ] _ to C3-alkyl radicals, are preferably used.
- the organic radical R is preferably an alkyl group having a chain length between including C ] _ and C5, wherein the group OR is hydrolyzable. If the silane 6 has several radicals R, they may be different from one another. The same applies to the organic radical Y. For example, the silane is 6
- the silane 6 is located
- Solvent may be an alcohol such as propanol.
- Temperature Tl of the dissolved silane 6 is below a boiling point of the solvent, for example between and including 60 ° C and 80 ° C, in particular around 70 ° C.
- silane 6 is water and optional
- Catalyst 40 for example an acid such as dilute
- the temperature T2 is in particular smaller than the temperature T1 and is for example between 10 ° C and 30 ° C, in particular at about 20 ° C or at
- a hydrolysis of the silane 6 and a condensation, in particular a polycondensation of the silane 6 to give a polymeric alkyl siloxane By adding the water and optionally the catalyst 40, a hydrolysis of the silane 6 and a condensation, in particular a polycondensation of the silane 6 to give a polymeric alkyl siloxane.
- a degree of condensation achieved by the condensation is in particular between 50% and 90% inclusive, preferably between
- the temperature T3 is present.
- the temperature T3 is in particular smaller than the temperature T2 and lies in particular between
- step C) a liquid mixture of a
- the complexing agent 4 forms metal complexes, for example chelates, with metal atoms M from the metal compound 5 having the general formula (II) such that precipitation of the metal atoms M is suppressed and incorporation of the metal atoms M into the silicone hybrid material during the condensation Addition of the mixture is possible.
- the complexing agent 4 contains, for example
- the organic radical R ' is preferably an alkyl group.
- the group OR ' is
- the organic radical X is, for example, an alkyl group or an aryl group.
- the metal compound 5 is, for example, titanium isopropoxide Ti (0-i-Pr) 4. During or after adding the mixture of the metal compound 5 and the complexing agent 4, the higher temperature T4 higher than the temperature T3 and, for example, between 3 ° C and 10 ° C is optionally present.
- step B the silicone hybrid material formed is solidified or cured.
- the solidification takes place via removal of the solvent and, alternatively or additionally, via the formation of additional, chemical
- a shaping of the optic body 3 takes place before step B), for example via casting or injection molding, which is not shown in FIG.
- silicone hybrid material similar to that of Figure 7 underlying silicone hybrid material, 8.94 g of methyltriethoxysilane at 70 ° C then 2.71 g of water with HCl, pH 1, was added. Then at 4 ° C then about 5.5 g of propionic acid and about 3.0 g of propanol and about 3.5 g of titanium isopropoxide added.
- FIG. 5 schematically shows a possible structure of the silicone hybrid material for the optical body 3.
- the silicone hybrid material comprises a network having the basic structure of a silicone. First nodes 1 of the network are occupied by silicon atoms.
- Silicon atoms are derived from the silane 6 having the general formula (I).
- Second nodes 2 are metal atoms M from the metal compound 5 with the general formula (II), according to Figure 5 thus titanium atoms occupied.
- the binding valence of the titanium atoms is four. Bridges 21 between the
- Nodes 1, 2, which may be in any order, are formed by oxygen atoms.
- the titanium atoms on the second nodes 2 are homogeneously distributed over the entire network, concentration fluctuations occur only in the context of statistical deviations.
- the silicone hybrid material is amorphous, so that there is no long distance order between the atoms of the silicone hybrid material.
- radicals Y are, for example, methyl groups, ethyl groups,
- the organic radicals X can also be located on the metal atoms at the second junctions 2 of the metal compound 5 with the general formula (II).
- FIG. 6A illustrates another possible structure of the silicone hybrid material.
- the first nodes 1 of the network occupied with the silicon atoms from the silane 6 with of the general formula (I) are linked together by the bridges 21 formed by oxygen atoms.
- metal complexes K1 which are constructed, for example, as shown in FIG. 6B.
- the metal complex K1 can be a chelate, in particular formed from the complexing agent 4 and the metal atom M from the metal compound 5.
- metal oxide particles K, according to FIG. 6C, of titanium oxide can also be formed in the network during the process according to FIG.
- the metal oxide particles K can be attached to the network via one or more covalent bonds.
- FIG. 7 schematically shows a transmission t in percent with respect to a wavelength ⁇ in nanometers
- the transmission t is not due to reflection losses Corrected boundary surfaces of the optical body 3.
- a thickness of the associated optical body 3 is approximately 520 ym.
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Abstract
In at least one embodiment of the optical element (3), it comprises an amorphous silicone hybrid material with a network. At first node points (1) of the network are silicon atoms. At second node points (2) of the network are metal atoms M. Alternatively or additionally to the metal atoms M at the second node points (2), metal complexes and/or metal oxide particles may be present in interstices of the network. The first (1) and optionally the second node points (2) are joined to one another via oxygen bridges (21). A mean optical refractive index of the silicone hybrid material is at least 1.4.
Description
Beschreibung description
Verfahren zur Herstellung eines Optikkörpers, Optikkörper und optoelektronisches Bauteil mit dem Optikkörper Method for producing an optical body, optical body and optoelectronic component with the optical body
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der This patent application claims the priorities of
deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 024 758.8 und der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 047 879.5, deren German Patent Application DE 10 2010 024 758.8 and German Patent Application DE 10 2009 047 879.5, whose
Offenbarungsgehalte hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden . Disclosures are hereby incorporated by reference.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Optikkörpers für ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Optikkörper sowie ein optoelektronisches Bauteil mit einem solchen Optikkörper angegeben. A method for producing an optic body for an optoelectronic component is specified. In addition, an optical body and an optoelectronic component is specified with such an optical body.
In der Druckschrift US 2007/0221939 AI ist ein Silikonpolymer mit Nanopartikeln angegeben. US 2007/0221939 A1 specifies a silicone polymer with nanoparticles.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Optikkörpers mit einem hohen Brechungsindex anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Optikkörper mit einem hohen Brechungsindex und ein optoelektronisches Bauteil mit einem solchen Optikkörper anzugeben . An object to be solved is to provide a method for producing an optical body having a high refractive index. Another object to be solved is to provide an optical body with a high refractive index and an optoelectronic component with such an optical body.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses dazu, mittels eines Sol-Gel-Prozesses einen In at least one embodiment of the method, this serves to a sol-gel process a
Optikkörper herzustellen, der ein strahlungsdurchlässiges Silikon-Hybridmaterial umfasst. Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte: To produce an optical body comprising a radiation-transmissive silicone hybrid material. The procedure includes the following steps:
A) Hydrolyse und Kondensation, bevorzugt Polykondensation, eines Silans oder einer Mischung verschiedener Silane gemäß
der allgemeinen Formel (I) A) hydrolysis and condensation, preferably polycondensation, of a silane or a mixture of different silanes according to of the general formula (I)
Yn-Si- (OR) 4_n unter Anwesenheit einer Metallverbindung gemäß der Y n -Si- (OR) 4 _ n in the presence of a metal compound according to the
allgemeinen Formel (II) general formula (II)
Xm-M- (OR' ) k_m, und X m -M- (OR ') k _ m , and
B) Verfestigen des Kondensats aus Schritt A) , B) solidifying the condensate from step A),
wobei in which
- R und R' jeweils für organische Reste stehen, die R and R 'each represent organic radicals which
unabhängig voneinander gewählt sein können, OR und OR' hydrolysierbare Gruppen sind und wobei die Reste innerhalb eines Moleküls voneinander verschieden sein können, may be independently selected, OR and OR 'are hydrolyzable groups and wherein the radicals within a molecule may be different from each other,
- X und Y jeweils für Wasserstoff oder für organische Reste stehen, die unabhängig voneinander gewählt sein können und wobei die Reste innerhalb eines Moleküls voneinander - X and Y are each hydrogen or organic radicals which may be selected independently of one another and wherein the radicals within a molecule from each other
verschieden sein können, can be different
- M für ein Metallatom oder ein Metallion steht und k die Bindungswertigkeit des Metalls M darstellt mit 2 < k < 4, und - M is a metal atom or a metal ion and k is the bond valency of the metal M with 2 <k <4, and
- k, m, n ganze Zahlen sind mit 0 -S n < 2 und mit 0 -S m < k. Bevorzugt gilt weiterhin, dass 1 < n + m. - k, m, n are integers with 0 -S n <2 and with 0 -S m <k. It is furthermore preferred that 1 <n + m.
Hydrolyse und Kondensation, insbesondere Polykondensation, bedeutet, dass in dem Verfahrensschritt A) wenigstens ein Teil der an Sauerstoffatome gebundenen Reste R und R' unter Bildung von Alkoholen R-OH und R'-OH abgespalten wird, wobei mittels der Kondensation dann sogenannte Sol-Gel- Hybridpolymere beziehungsweise Hybrid-Polysiloxane entstehen. Die Hydrolyse und die Kondensation können zumindest teilweise nebeneinander ablaufen. Es ist möglich, dass an der Hydrolysis and condensation, in particular polycondensation, means that in process step A) at least part of the radicals R and R 'bound to oxygen atoms is split off to form alcohols R-OH and R'-OH, whereby by means of the condensation then so-called solutes Gel hybrid polymers or hybrid polysiloxanes are formed. The hydrolysis and the condensation can take place at least partially side by side. It is possible that at the
Kondensation nur das Silan der allgemeinen Formel (I) Condensation only the silane of the general formula (I)
teilnimmt, und nicht die Metallverbindung der allgemeinen Formel (II) . Alternativ hierzu können an der Kondensation
sowohl das Silan der allgemeinen Formel (I) als auch die Metallverbindung der allgemeinen Formel (II) teilnehmen. takes part, and not the metal compound of general formula (II). Alternatively, you can participate in the condensation participate in both the silane of the general formula (I) and the metal compound of the general formula (II).
Verfestigen bedeutet, dass eine Viskosität beziehungsweise eine Viskosität oder eine Härte des Silikon-Hybridmaterials ansteigt. Bei dem Verfestigen oder auch Aushärten wird insbesondere ein Lösungsmittel entfernt oder es werden zusätzlich weitere chemische Bindungen geknüpft oder beide Prozesse laufen nebeneinander ab. Zum Beispiel beträgt eine Härte des verfestigten Silikon-Hybridmaterials mindestens Shore A 80 oder mindestens Shore D 40 oder mindestens Shore D 60. Solidification means that a viscosity or a viscosity or a hardness of the silicone hybrid material increases. In solidifying or curing, in particular, a solvent is removed or additional chemical bonds are additionally knotted or both processes proceed side by side. For example, a hardness of the solidified silicone hybrid material is at least Shore A 80 or at least Shore D 40 or at least Shore D 60.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt A) dem Silan der allgemeinen Formel (I) ein In accordance with at least one embodiment of the process, the silane of the general formula (I) is added in step A)
Lösungsmittel sowie Wasser und optional ein Katalysator zugegeben. Bei dem Lösungsmittel handelt es sich insbesondere um Tetrahydrofuran oder um einen C]_ bis Cz Alkohol, zum Solvent and water and optionally added a catalyst. The solvent, in particular tetrahydrofuran or a C] _ to Cz alcohol, for
Beispiel um Ethanol oder um Propanol. Bei dem Katalysator kann es sich um eine Säure oder um eine Base handeln, zum Beispiel um verdünnte Salzsäure. For example, ethanol or propanol. The catalyst can be an acid or a base, for example dilute hydrochloric acid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird insbesondere während des Schritts A) in einem Schritt C) dem Silan der allgemeinen Formel (I) ein flüssiges Gemisch, das die Metallverbindung der allgemeinen Formel (II) und According to at least one embodiment of the process, in particular during step A) in a step C) the silane of the general formula (I) is a liquid mixture containing the metal compound of the general formula (II) and
insbesondere das Lösungsmittel aufweist, zugegeben. Die especially the solvent has been added. The
Zugabe des flüssigen Gemisches mit dem Silan der allgemeinen Formel (I) erfolgt bevorzugt, wenn das Silan bereits Addition of the liquid mixture with the silane of the general formula (I) is preferably carried out when the silane is already
zumindest teilweise hydrolysiert und teilweise kondensiert vorliegt. Weiterhin bevorzugt beinhaltet das flüssige Gemisch ein Komplexierungsmittel für die Metallverbindung der at least partially hydrolyzed and partially condensed. Further preferably, the liquid mixture includes a complexing agent for the metal compound of
allgemeinen Formel (II). Durch das Komplexierungsmittel
werden in dem Gemisch lösliche Metallkomplexe beziehungsweise Chelate mit dem Metall M aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) gebildet. Über das general formula (II). By the complexing agent In the mixture, soluble metal complexes or chelates with the metal M are formed from the metal compound having the general formula (II). About the
Komplexierungsmittel wird insbesondere ein Ausfällen oder eine Entstehung von Ablagerungen mit dem Metall M verhindert oder reduziert. Das Komplexierungsmittel ist zum Beispiel ein Diketon wie Acetylaceton oder eine Carbonsäure wie Complexing agent is prevented in particular precipitation or formation of deposits with the metal M or reduced. The complexing agent is, for example, a diketone such as acetylacetone or a carboxylic acid such as
Propionsäure . Propionic acid.
Durch das Verfahren wird ein Silikon-Hybridmaterial The process becomes a silicone hybrid material
hergestellt, bei dem Metallatome M aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) eingelagert sind. Durch die in dem Silikon-Hybridmaterial eingelagerten Metallatome M ist ein optischer Brechungsindex des Silikon-Hybridmaterials höher als bei einem herkömmliches Silikon, bei dem keine Metallatome M eingelagert sind. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird Silizium im Unterschied zu den Metallen als Halbmetall aufgefasst. prepared in which metal atoms M are incorporated from the metal compound having the general formula (II). As a result of the metal atoms M embedded in the silicone hybrid material, an optical refractive index of the silicone hybrid material is higher than in the case of a conventional silicone in which no metal atoms M are embedded. In the context of the present application, silicon is regarded as a semi-metal, in contrast to the metals.
Bei einem herkömmlichen Silikon liegt ein Netzwerk vor, bei dem erste Knotenpunkte durch Siliziumatome besetzt sind und die ersten Knotenpunkte über Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Bei dem durch das beschriebene Verfahren hergestellten Silikon-Hybridmaterial sind die Metallatome M aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) auf eine oder auf mehrere der folgenden drei Arten eingelagert: In a conventional silicone there is a network in which first nodes are occupied by silicon atoms and the first nodes are connected to each other via oxygen atoms. In the silicone hybrid material prepared by the described method, the metal atoms M of the metal compound represented by the general formula (II) are incorporated in one or more of the following three ways:
- Im Vergleich zu einem herkömmlichen Silikon sind bei dem Silikon-Hybridmaterial Siliziumatome an den ersten Compared to a conventional silicone, silicon atoms are the first in the silicone hybrid material
Knotenpunkten des Netzwerks durch Metallatome M aus der Nodes of the network by metal atoms M from the
Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) Metal compound having the general formula (II)
substituiert. Die mit den Metallatomen M besetzten substituted. The occupied with the metal atoms M.
Knotenpunkte werden als zweite Knotenpunkte bezeichnet. Die
Siliziumatome auf den ersten Knotenpunkten stammen aus dem Silan mit der allgemeinen Formel (I) . Die ersten und die zweiten Knotenpunkte, die in beliebiger Reihe aufeinander folgen können, sind jeweils überwiegend oder ausschließlich über Sauerstoffatome miteinander verknüpft. Diese Nodes are called second nodes. The Silicon atoms on the first nodes originate from the silane of general formula (I). The first and the second nodes, which can follow one another in any desired order, are linked predominantly or exclusively via oxygen atoms. These
Sauerstoffatome bilden also Sauerstoffbrücken zwischen den ersten und zweiten Kontenpunkten. Überwiegend kann bedeuten, dass mindestens 80 %, insbesondere mindestens 98 % der Oxygen atoms thus form oxygen bridges between the first and second node points. Predominantly, it may mean that at least 80%, in particular at least 98% of the
Verknüpfungen zwischen den ersten und zweiten Knotenpunkten über Sauerstoffatome realisiert sind. Links between the first and second nodes are realized via oxygen atoms.
- Metallkomplexe mit den Metallatomen M aus der - Metal complexes with the metal atoms M from the
Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) sind in Zwischenräumen beziehungsweise in Maschen oder in Poren des Netzwerks des Silikon-Hybridmaterials eingelagert. Bei dieser Art der Einlagerung befindet sich noch ein Teil des Metal compounds of the general formula (II) are interspersed in interstices or in mesh or in pores of the network of the silicone hybrid material. This type of storage is still part of the
Komplexierungsmittels bevorzugt in dem ausgehärteten Silikon- Hybridmaterial, also nach dem Verfahrensschritt B) . Die Complexing agent preferably in the cured silicone hybrid material, ie after process step B). The
Metallkomplexe können somit das Komplexierungsmittel als Ligand beinhalten. Metal complexes may thus contain the complexing agent as ligand.
- Die Zwischenräume des Silikon-Hybridmaterials sind - The interstices of the silicone hybrid material are
wenigstens zum Teil mit Metalloxid-Partikeln gefüllt. Ein mittlerer Durchmesser der Metalloxid-Partikel beträgt hierbei bevorzugt höchstens 20 nm, besonders bevorzugt höchstensat least partially filled with metal oxide particles. A mean diameter of the metal oxide particles is preferably at most 20 nm, more preferably at most
10 nm, insbesondere höchstens 5 nm. Die Metallatome M der Metalloxid-Partikel stammen aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) . 10 nm, in particular at most 5 nm. The metal atoms M of the metal oxide particles are derived from the metal compound having the general formula (II).
Zwischen Sauerstoffatomen des Silikon-Hybridmaterials, die insbesondere kovalent an einen der ersten oder an einen der zweiten Knotenpunkt gebunden sind, und den Metallkomplexen beziehungsweise den Metalloxid-Partikeln in den
Zwischenräumen können kovalente Bindungen vorliegen. Between oxygen atoms of the silicone hybrid material, which are in particular covalently bound to one of the first or to one of the second node, and the metal complexes or the metal oxide particles in the Interstices may be covalent bonds.
Alternativ oder zusätzlich könnten kovalente Bindungen zwischen den ersten Knotenpunkten des Netzwerks des Silikon- Hybridmaterials und den Metallkomplexen beziehungsweise den Metalloxid-Partikeln in den Zwischenräumen vorliegen. Alternatively or additionally, covalent bonds could exist between the first nodes of the network of the silicone hybrid material and the metal complexes or metal oxide particles in the interstices.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die According to at least one embodiment, the
Zwischenräume des Netzwerks des Silikon-Hybridmaterials einen mittleren Durchmesser oder mittlere Ausdehnungen entlang mindestens einer Raumrichtung von höchstens 150 nm oder von höchstens 50 nm auf. Die Zwischenräume sind insbesondere frei von den ersten Knotenpunkten. Interspaces of the network of the silicone hybrid material have an average diameter or mean extents along at least one spatial direction of at most 150 nm or at most 50 nm. The spaces are in particular free from the first nodes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Silikon- Hybridmaterial ein amorphes Material. Amorph kann bedeuten, dass das Silikon-Hybridmaterial keine regelmäßige Struktur, insbesondere keine Kristallstruktur, aufweist. Amorph kann auch bedeuten, dass keine Fernordnung zwischen den Atomen des Netzwerks besteht. Mit anderen Worten kann das Netzwerk glasartig gestaltet sein. Amorph schließt nicht notwendig aus, dass insbesondere in Zwischenräumen des Netzwerks kristalline Bereiche eingebunden sind. In accordance with at least one embodiment, the silicone hybrid material is an amorphous material. Amorphous may mean that the silicone hybrid material has no regular structure, in particular no crystal structure. Amorphous can also mean that there is no long-range order between the atoms of the network. In other words, the network may be glassy. Amorphous does not necessarily preclude the inclusion of crystalline regions, especially in interstices of the network.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Silikon- Hybridmaterial ein homogenes Material. Homogen bedeutet, dass in dem Silikon-Hybridmaterial keine In accordance with at least one embodiment, the silicone hybrid material is a homogeneous material. Homogeneous means that in the silicone hybrid material no
Konzentrationsschwankungen von Komponenten des Materials auftreten, die über statistische Abweichungen hinausgehen, insbesondere gesehen über das gesamte Silikon-Hybridmaterial hinweg. Mit anderen Worten ist dann keine gezielte Concentration variations of components of the material occur that go beyond statistical variations, in particular over the entire silicone hybrid material away. In other words, then is not targeted
Konzentrationsvariation von Komponenten des Silikon- Hybridmaterials eingestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Gewichtsanteil von Y aus dem Silan mit der allgemeinen Formel (I) und von X aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) an einem Gesamtgewicht des Silikon- Hybridmaterials nach dem Schritt B) zwischen einschließlich 5 Gew-% und 40 Gew-%, insbesondere zwischen einschließlich 5 Gew-% und 20 Gew-%, bevorzugt zwischen einschließlich Concentration variation of components of the silicone hybrid material set. In accordance with at least one embodiment, a weight proportion of Y of the silane of the general formula (I) and of X of the metal compound of the general formula (II) to a total weight of the silicone hybrid material after the step B) is between 5% by weight inclusive. and 40% by weight, in particular between 5% by weight and 20% by weight, preferably between and including
5 Gew-% und 10 Gew-%. 5% by weight and 10% by weight.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein mittlerer optischer Brechungsindex des Silikon-Hybridmaterials aufgrund der eingelagerten Metallatome M aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) mindestens 1,40, insbesondere mindestens 1,45 oder mindestens 1,60, bevorzugt mindestens 1,80. According to at least one embodiment, a mean optical refractive index of the silicone hybrid material due to the embedded metal atoms M of the metal compound having the general formula (II) is at least 1.40, in particular at least 1.45 or at least 1.60, preferably at least 1.80.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Anteil der Metallatome M aus der Metallverbindung mit der allgemeinen Formel (II) auf den zweiten Knotenpunkten, in den In accordance with at least one embodiment, a proportion of the metal atoms M of the metal compound of the general formula (II) lies on the second nodes in which
Metallkomplexen beziehungsweise in den Metall-Partikeln des Silikon-Hybridmaterials insgesamt zwischen einschließlich 2 Atom-% und 80 Atom-%. Bevorzugt liegt dieser Anteil Metal complexes or in the metal particles of the silicone hybrid material in total between 2 atomic% and 80 atom% inclusive. Preferably, this proportion
zwischen einschließlich 10 Atom-% und 60 Atom-%, insbesondere zwischen einschließlich 35 Atom-% und 45 Atom-%. Der Anteil der Metallatome ist dabei gegeben als die Anzahl der between 10 atom% and 60 atom% inclusive, in particular between 35 atom% and 45 atom% inclusive. The proportion of metal atoms is given as the number of
Metallatome in dem Silikon-Hybridmaterial, geteilt durch die Summe aus der Anzahl der Metallatome in dem Silikon- Hybridmaterial und der Anzahl der Siliziumatome auf den ersten Knotenpunkten des Silikon-Hybridmaterials. Metal atoms in the silicone hybrid material divided by the sum of the number of metal atoms in the silicone hybrid material and the number of silicon atoms on the first nodes of the silicone hybrid material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten According to at least one embodiment, the second
Knotenpunkte durch zumindest eines der folgenden Metalle oder
durch eine beliebige Kombination daraus besetzt: Ba( I I ) , Nodes through at least one of the following metals or occupied by any combination thereof: Ba (II),
La(III), Ti(IV), Z n ( I I ) , Zr(IV) und Sn(IV). La (III), Ti (IV), Zn (I1), Zr (IV) and Sn (IV).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Metallkomplexe in den Zwischenräumen mit Ba( I I ) , La (III), Sn(IV), Ti(IV), Z n ( I I ) oder Zr(IV) gebildet. In accordance with at least one embodiment, the metal complexes are formed in the interspaces with Ba (I), La (III), Sn (IV), Ti (IV), Zn (I) or Zr (IV).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die According to at least one embodiment, the
Metalloxid-Partikel in den Zwischenräumen Oxide von Ba, La, Sn, Ti, Zn oder Zr oder es bestehen die Metalloxid-Partikel aus solchen Oxiden oder aus Mischungen von solchen Oxiden. Metal oxide particles in the interstices oxides of Ba, La, Sn, Ti, Zn or Zr or there are the metal oxide particles of such oxides or mixtures of such oxides.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Silikon- Hybridmaterial frei von optisch inaktiven, insbesondere kristallinen Metalloxid-Partikeln. Speziell ist das Silikon- Hybridmaterial frei von Metalloxid-Partikeln mit mittleren Durchmessern zwischen einschließlich 1 nm und 1 ym. Mit anderen Worten sind dem Silikon-Hybridmaterial keine optisch inaktiven, kristallinen Nanopartikel beigegeben. Optisch inaktiv bedeutet, dass es sich bei den Partikeln insbesondere nicht um ein Konversionsmittel handelt. Ist das Silikon- Hybridmaterial frei von solchen Metalloxid-Partikeln, so können die Metallatome besonders homogen über das Silikon- Hybridmaterial verteilt sein und es ist möglich, dass optische Eigenschaften über das Silikon-Hybridmaterial hinweg besonders wenig variieren. In accordance with at least one embodiment, the silicone hybrid material is free of optically inactive, in particular crystalline metal oxide particles. Specifically, the silicone hybrid material is free of metal oxide particles having mean diameters between 1 nm and 1 μm inclusive. In other words, no optically inactive, crystalline nanoparticles are added to the silicone hybrid material. Optically inactive means that the particles are in particular not a conversion agent. If the silicone hybrid material is free of such metal oxide particles, the metal atoms can be distributed particularly homogeneously over the silicone hybrid material and it is possible that optical properties vary very little over the silicone hybrid material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Silikon- Hybridmaterial bei wenigstens einer Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich eine optische Dichte von höchstens 0,2 auf, bezogen auf eine Dicke des Silikon-Hybridmaterials von 1 mm. Insbesondere beträgt die optische Dichte des Silikon- Hybridmaterials höchstens 0,09/mm, bevorzugt höchstens
0,05/mm oder höchstens 0,03/mm. Mit anderen Worten beträgt eine Transmission bei einer Materialdicke von 0,5 mm des Silikon-Hybridmaterials mindestens 80 %, insbesondere According to at least one embodiment, the silicone hybrid material has at least one wavelength in the visible spectral range an optical density of at most 0.2, based on a thickness of the silicone hybrid material of 1 mm. In particular, the optical density of the silicone hybrid material is at most 0.09 / mm, preferably at most 0.05 / mm or at most 0.03 / mm. In other words, a transmission at a material thickness of 0.5 mm of the silicone hybrid material is at least 80%, in particular
mindestens 90 % oder mindestens 95 %. at least 90% or at least 95%.
Das heißt, das Silikon-Hybridmaterial ist transparent oder nahezu transparent. Sichtbare Strahlung ist Strahlung im Spektralbereich zwischen einschließlich 400 nm und 780 nm. Es kann das Silikon-Hybridmaterial im gesamten sichtbaren That is, the silicone hybrid material is transparent or nearly transparent. Visible radiation is radiation in the spectral range between 400 nm and 780 nm inclusive. It can visualize the silicone hybrid material throughout
Spektralbereich die genannten optischen Dichten aufweisen. Ebenso ist möglich, dass das Silikon-Hybridmaterial die aufgeführten optischen Dichten bei wenigstens einer Spectral range have the aforementioned optical densities. It is also possible that the silicone hybrid material has the listed optical densities in at least one
Wellenlänge im nahen ultravioletten Spektralbereich zwischen einschließlich 340 nm und 400 nm oder in diesem gesamten Spektralbereich aufweist. Wavelength in the near ultraviolet spectral range between 340 nm and 400 nm inclusive or in this entire spectral range has.
Ferner wird ein Optikkörper sowie ein optoelektronisches Bauteil mit einem solchen Optikkörper angegeben. Der Further, an optical body and an optoelectronic component is specified with such an optical body. Of the
Optikkörper umfasst ein Silikon-Hybridmaterial, wie in Optic body includes a silicone hybrid material, as in
Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Connection with one or more of the above
Ausführungsformen des Verfahrens angegeben. Merkmale des Optikkörpers sowie des optoelektronischen Bauteils sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren beziehungsweise das damit hergestellte Silikon-Hybridmaterial offenbart und umgekehrt . Embodiments of the method specified. Features of the optic body and of the optoelectronic component are therefore also disclosed for the method described here or the silicone hybrid material produced therewith, and vice versa.
In zumindest einer Ausführungsform des Optikkörpers umfasst dieser ein amorphes Silikon-Hybridmaterial mit einem Netzwerk oder besteht aus dem amorphen Silikon-Hybridmaterial. An ersten Knotenpunkten des Netzwerks befinden sich In at least one embodiment of the optic body, it comprises an amorphous silicone hybrid material with a network or consists of the amorphous silicone hybrid material. At the first nodes of the network are
Siliziumatome. An zweiten Knotenpunkten des Netzwerks Silicon atoms. At second nodes of the network
befinden sich Metallatome M. Alternativ oder zusätzlich zu den Metallatomen M an den zweiten Knotenpunkten können sich
in Zwischenräumen des Netzwerks Metallkomplexe und/oder There are metal atoms M. Alternatively or in addition to the metal atoms M at the second nodes may be in interstices of the network metal complexes and / or
Metalloxid-Partikel befinden. Die ersten und gegebenenfalls die zweiten Kontenpunkte sind über Sauerstoffbrücken Metal oxide particles are located. The first and possibly the second account points are via oxygen bridges
miteinander verbunden. connected with each other.
Durch die Einlagerung der Metallatome M ist ein Due to the incorporation of the metal atoms M is a
Brechungsindex des Optikkörpers erhöht, verglichen mit einem Optikkörper aus einem herkömmlichen Silikon. Dadurch ist zum Beispiel eine Auskoppeleffizienz von Strahlung etwa aus einem Halbleiterchip heraus, den der Optikkörper umgeben kann, steigerbar. Ebenso ist eine Strahlungsankopplung an Refractive index of the optical body increases, compared with an optical body made of a conventional silicone. As a result, a coupling-out efficiency of radiation, for example, out of a semiconductor chip that can surround the optical body can be increased. Likewise, a radiation coupling is on
beispielsweise in den Optikkörper eingebettete embedded in the optic body, for example
Konversionsmittelpartikel erhöhbar. Eine Steigerung der Conversion agent particles can be increased. An increase in the
Auskoppeleffizienz oder eine Erhöhung der Decoupling efficiency or an increase in the
Strahlungsankopplung ist also aufgrund des höheren Radiation coupling is therefore due to the higher
Brechungsindexes des Silikon-Hybridmaterials, im Vergleich zu einem herkömmlichen Silikon, und einem damit einhergehenden geringeren Brechungsindexunterschied zwischen dem Silikon- Hybridmaterial und dem Halbleiterchip beziehungsweise den Konversionsmittelpartikeln ermöglicht . Refractive index of the silicone hybrid material, as compared to a conventional silicone, and a concomitant lower refractive index difference between the silicone hybrid material and the semiconductor chip or the conversion agent particles allows.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Optikkörpers ist dieser strahlungsdurchlässig und dazu eingerichtet, von einer ultravioletten und/oder sichtbaren Strahlung durchlaufen zu werden. Bei dem Optikkörper kann es sich um einen In accordance with at least one embodiment of the optical body, it is permeable to radiation and adapted to be run through by an ultraviolet and / or visible radiation. The optical body may be a
strahlformenden Körper wie eine Linse handeln. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Optikkörper beam-shaping body acting like a lens. Alternatively or additionally, it is possible that the optical body
schichtartig geformt und beispielsweise dazu eingerichtet ist, als Verbindungsmittelschicht zu dienen. layered and configured, for example, to serve as a connecting medium layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält der Optikkörper optisch aktive Bestandteile, die Einfluss auf spektrale In accordance with at least one embodiment, the optic body contains optically active constituents which influence spectral
Eigenschaften einer sichtbaren Strahlung nehmen. Ein optisch
aktiver Bestandteil ist zum Beispiel ein Konversionsmittel oder ein Filtermittel. Take properties of a visible radiation. An optical active ingredient is, for example, a conversion agent or a filter agent.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Träger und mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf dem Träger angebracht ist. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich um eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder um eine Fotodiode handeln. Insbesondere kann der Halbleiterchip ein Dünnfilmhalbleiterchip mit einer Dicke einer epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge von höchstens 10 ym sein. Ferner weist das optoelektronische Bauteil einen oder auch mehrere der Optikkörper auf. Der mindestens eine In at least one embodiment of the optoelectronic component, the latter comprises a carrier and at least one optoelectronic semiconductor chip which is mounted on the carrier. The optoelectronic semiconductor chip may be a light emitting diode, a laser diode or a photodiode. In particular, the semiconductor chip may be a thin-film semiconductor chip having a thickness of an epitaxially grown semiconductor layer sequence of at most 10 μm. Furthermore, the optoelectronic component has one or more of the optic bodies. The at least one
Optikkörper ist dem Halbleiterchip nachgeordnet, insbesondere gesehen in einer Abstrahlrichtung oder Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterchips. Optic body is arranged downstream of the semiconductor chip, in particular in a radiation direction or main emission direction of the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Optikkörper separat gefertigt und über ein Verbindungsmittel an dem Halbleiterchip und optional an dem Träger befestigt. Das Verbindungsmittel kann ein hier beschriebenes Silikon-Hybridmaterial umfassen, wodurch das Verbindungsmittel dann insbesondere ebenso ein hier In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the optical body is manufactured separately and fastened via a connecting means to the semiconductor chip and optionally to the carrier. The connecting means may comprise a silicone hybrid material described herein, whereby the connecting means then in particular also one here
beschriebener Optikkörper ist. Alternativ hierzu umfasst das Verbindungsmittel einen anderen Klebstoff, zum Beispiel ein herkömmliches Silikon. Separat gefertigt bedeutet is described optical body. Alternatively, the connecting means comprises another adhesive, for example a conventional silicone. Made separately means
insbesondere, dass der Optikkörper nicht unmittelbar an den Halbleiterchip oder an den Träger angeformt ist. Mit anderen Worten ist der Optikkörper dann nicht formschlüssig zu dem Träger oder dem Halbleiterchip geformt. in particular, that the optical body is not formed directly on the semiconductor chip or on the carrier. In other words, the optical body is then not positively shaped to the carrier or the semiconductor chip.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Silikon- Hybridmaterial, ein hier beschriebener Optikkörper, ein hier
beschriebenes optoelektronisches Bauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Hereinafter, a silicone hybrid material described herein, an optical body described herein, is here described optoelectronic component and a method described herein with reference to the drawings using exemplary embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen: Show it:
Figuren 1 und 2 schematische Schnittdarstellungen von Figures 1 and 2 are schematic sectional views of
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Embodiments of described here
Optikkörpern, schematische Schnittdarstellungen von Optic bodies, schematic sectional views of
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen, Embodiments of optoelectronic components described here,
Figur 4 eine Fließschema eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens, FIG. 4 shows a flow chart of an embodiment of a production method described here,
Figuren 5 und 6 schematische Illustrationen von Figures 5 and 6 are schematic illustrations of
Strukturen eines Silikon-Hybridmaterials eines hier beschriebenen Optikkörpers, und Structures of a silicone hybrid material of an optic body described herein, and
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Transmission in Figure 7 is a schematic representation of a transmission in
Abhängigkeit von der Wellenlänge eines Dependence on the wavelength of a
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Embodiment of one described here
Optikkörpers . Optic body.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Optikkörpers 3, umfassend ein amorphes Silikon-Hybridmaterial, in einer Schnittdarstellung illustriert. Der Optikkörper 3 weist eine
planare Unterseite 30 und eine konvex gekrümmte Oberseite 31 auf. Eine Dicke T des Optikkörpers 3 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 1 ym und 5 mm, insbesondere zwischen einschließlich 10 ym und 500 ym. 1 shows an embodiment of an optic body 3, comprising an amorphous silicone hybrid material, illustrated in a sectional view. The optic body 3 has a planar bottom 30 and a convex curved top 31. A thickness T of the optical body 3 is preferably between 1 μm and 5 mm inclusive, in particular between 10 μm and 500 μm inclusive.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2A ist dem Optikkörper 3 optional ein Konversionsmittel 8 beigegeben, das im Rahmen der Herstellungstoleranzen homogen in dem Optikkörper 3 verteilt ist. Das Konversionsmittel 8 ist dazu eingerichtet, eine Strahlung in einem ersten Spektralbereich zu absorbieren und in eine Strahlung in einem anderen Spektralbereich umzuwandeln. Bei dem Konversionsmittel 8 kann es sich um Seltenerden-dotierte Granate wie YAG:Ce, um Seltenerden- dotierte Orthosilikate wie (Ba, Sr^SiOziiEu oder um In the exemplary embodiment according to FIG. 2A, the optical body 3 is optionally supplemented with a conversion means 8, which is distributed homogeneously in the optical body 3 within the scope of the manufacturing tolerances. The conversion means 8 is arranged to absorb radiation in a first spectral range and to convert it into radiation in another spectral range. The conversion agent 8 may be rare-earth-doped garnets such as YAG: Ce, rare earth-doped orthosilicates such as (Ba, Sr 2 SiO 2) or the like
Seltenerden-dotierte Siliziumoxinitride oder Siliziumnitride wie (Ba, Sr)2Si5Ng:Eu handeln. Rare earth-doped silicon oxynitrides or silicon nitrides such as (Ba, Sr) 2Si5Ng: Eu act.
Weitere Beispiele für Materialien des Konversionsmittels sindFurther examples of materials of the conversion agent are
- Chlorosilikate, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10036940 und dem dort beschriebenen Stand der Technik Chlorosilicates, as for example in the publication DE 10036940 and the prior art described therein
offenbart, disclosed,
- Orthosilikate, Sulfide, Thiometalle und Vanadate wie beispielsweise in der Druckschrift WO 00/33390 und dem dort beschriebenen Stand der Technik offenbart, Orthosilicates, sulfides, thiometals and vanadates as disclosed for example in the document WO 00/33390 and the prior art described therein,
- Aluminate, Oxide, Halophosphate, wie beispielsweise in der Druckschrift US 6,616,862 und dem dort beschriebenen Stand der Technik offenbart, Aluminates, oxides, halophosphates, as disclosed, for example, in US Pat. No. 6,616,862 and the prior art described there,
- Nitride, Sione und Sialone wie beispielsweise in der - Nitrides, Sione and Sialone such as in the
Druckschrift DE 101 47 040 und dem dort beschriebenen Stand der Technik offenbart, DE 101 47 040 and the prior art described therein,
- Granate der Seltenen Erden wie YAG:Ce und der - Grenades of the rare earths like YAG: Ce and the
Erdalkalielemente wie beispielsweise in der Druckschrift US 2004/0062699 und dem dort beschriebenen Stand der Technik
offenbart, und Erdalkalielemente such as in the publication US 2004/0062699 and the prior art described therein revealed, and
- organische Materialien, insbesondere, wenn das - organic materials, especially if that
Konversionsmittel 8 von einem in Figur 2 nicht dargestellten Halbleiterchip beabstandet ist. Conversion 8 is spaced from a semiconductor chip, not shown in Figure 2.
Das Konversionsmittel 8 liegt bevorzugt als Pulver vor, wobei Partikel des Pulvers einen mittleren Durchmesser insbesondere zwischen einschließlich 2 nm und 50 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 1 ym und 25 ym, aufweisen. Die Partikel sind in das Silikon-Hybridmaterial eingebettet. Das Silikon- Hybridmaterial bildet dabei eine Art Matrix für die Partikel des Konversionsmittels 8. Die Partikel des Konversionsmittels 8 nehmen gezielt Einfluss auf die spektralen Eigenschaften sichtbarer Strahlung und sind somit optisch aktive Partikel. Ein mittlerer Brechungsindexunterschied zwischen einem The conversion agent 8 is preferably in the form of a powder, particles of the powder having an average diameter, in particular between 2 nm and 50 μm, preferably between 1 μm and 25 μm. The particles are embedded in the silicone hybrid material. The silicone hybrid material forms a kind of matrix for the particles of the conversion agent 8. The particles of the conversion agent 8 have a specific influence on the spectral properties of visible radiation and are therefore optically active particles. A mean refractive index difference between one
Material des Konversionsmittels 8 und dem Silikon- Hybridmaterial beträgt bevorzugt höchstens 0,5 oder höchstens 0,3, insbesondere höchstens 0,1. Das Konversionsmittel 8 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen des Optikkörpers 3 vorhanden sein. Material of the conversion agent 8 and the silicone hybrid material is preferably at most 0.5 or at most 0.3, in particular at most 0.1. The conversion means 8 can also be present in all other embodiments of the optic body 3.
An der Unterseite 30 des Optikkörpers 3 ist eine Ausnehmung 32 gestaltet. Die Ausnehmung 32 ist zur Aufnahme eines optoelektronischen Halbleiterchips eingerichtet, der in Figur 2A nicht dargestellt ist. Sowohl eine Innenseite der At the bottom 30 of the optical body 3, a recess 32 is designed. The recess 32 is adapted to receive an optoelectronic semiconductor chip, which is not shown in Figure 2A. Both an inside of the
Ausnehmung 32 als auch die Oberseite 31 des Optikkörpers 3 weisen Krümmungen auf. Insbesondere können die Krümmungen voneinander verschieden sein. Recess 32 and the top 31 of the optical body 3 have curvatures. In particular, the curvatures may be different from each other.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2B ist die Oberseite 31 des Optikkörpers 3 mit einem Mikrolinsenarray oder mit einer Formgebung entsprechend einer Fresnel-Linse versehen. Der Optikkörper ist hierbei plättchenartig geformt. Dem
Optikkörper 3 kann optional das Konversionsmittel 8 In the exemplary embodiment according to FIG. 2B, the upper side 31 of the optical body 3 is provided with a microlens array or with a shaping corresponding to a Fresnel lens. The optic body is hereby shaped like a platelet. the Optic body 3 can optionally the conversion means. 8
beigegeben sein. Es ist wie auch in allen anderen be added. It's like in all the others
Ausführungsbeispielen möglich, dass das Konversionsmittel 8 inhomogen im Optikkörper 3 verteilt ist, sodass insbesondere in einem Zentralbereich 33 eine höhere Konzentration des Konversionsmittels 8 vorliegt als in einem Randbereich 34, der den Zentralbereich 33 beispielsweise ringsum umgibt. Embodiments possible that the conversion means 8 is distributed inhomogeneous in the optical body 3, so that in particular in a central region 33, a higher concentration of the conversion agent 8 is present as in an edge region 34 surrounding the central region 33, for example all around.
In Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel eines In Figure 3A, an embodiment of a
optoelektronischen Bauteils 10 angegeben. Das Bauteil 10 umfasst einen Träger 11 mit einer wannenartigen Ausnehmung 14, in der ein optoelektronischer Halbleiterchip 12 optoelectronic component 10 indicated. The component 10 comprises a carrier 11 with a trough-like recess 14 in which an optoelectronic semiconductor chip 12
angebracht ist. Eine elektrische Kontaktierung des is appropriate. An electrical contact of the
Halbleiterchips 12 erfolgt über Anschlussstücke 9. Die Semiconductor chips 12 via connectors 9. Die
Ausnehmung 14 ist vollständig von dem Optikkörper 3 Recess 14 is completely from the optical body. 3
ausgefüllt, wobei der Optikkörper 3 laterale filled, wherein the optical body 3 lateral
Begrenzungsflächen der Ausnehmung 14 überragt. Der Projecting boundary surfaces of the recess 14. Of the
Optikkörper 3 ist unmittelbar und formschlüssig an den Optic body 3 is directly and positively connected to the
Halbleiterchip 12, an den Träger 11 sowie an die Semiconductor chip 12, to the carrier 11 and to the
Anschlussstücke 9, insbesondere an einen Bonddraht 15, angeformt. Das Silikon-Hybridmaterial steht also in direktem, physischem Kontakt mit dem Halbleiterchip 12. Weiterhin bildet der Optikkörper 3 eine Verkapselung des Connecting pieces 9, in particular to a bonding wire 15, integrally formed. Thus, the silicone hybrid material is in direct, physical contact with the semiconductor chip 12. Furthermore, the optical body 3 forms an encapsulation of the
Halbleiterchips 12. Insbesondere ist der Halbeiterchip 12 von dem Optikkörper 3 und dem Träger 11 vollständig umgeben und eingeschlossen . Semiconductor chip 12. In particular, the semiconductor chip 12 is completely surrounded and enclosed by the optical body 3 and the carrier 11.
Gemäß Figur 3B ist der Optikkörper 3 separat von dem Träger 11 und dem Halbleiterchip 12 gefertigt und nicht According to FIG. 3B, the optical body 3 is manufactured separately from the carrier 11 and the semiconductor chip 12 and not
formschlüssig zu dem Halbleiterchip 12 geformt. positively molded to the semiconductor chip 12.
Beispielsweise ist die Ausnehmung 32 des Optikkörpers 3 quaderförmig oder linsenförmig gestaltet. In der Ausnehmung 32 befindet sich ein Verbindungsmittel 13, über das eine
Haftung zwischen dem Optikkörper 3 und dem Träger 11 sowie dem Halbleiterchip 12 vermittelt ist. Bevorzugt umfasst oder besteht das Verbindungsmittel 13 ebenfalls aus einem Silikon- Hybridmaterial, wobei das Silikon-Hybridmaterial des For example, the recess 32 of the optical body 3 is cuboid or lens-shaped. In the recess 32 is a connecting means 13, via which a Adhesion between the optical body 3 and the carrier 11 and the semiconductor chip 12 is mediated. Preferably, the connecting means 13 also comprises or consists of a silicone hybrid material, wherein the silicone hybrid material of
Verbindungsmittels 13 von dem des Optikkörpers 3 verschieden sein kann. Das Verbindungsmittel 13 kann ein Connecting means 13 may be different from that of the optical body 3. The connecting means 13 may be a
Konversionsmittel aufweisen. Have conversion.
Gemäß Figur 3C weist das Bauteil 10 zwei Optikkörper 3a, 3b auf. Der Halbleiterchip 12 ist über den ersten Optikkörper 3a, der schichtartig oder plättchenartig geformt ist, mit dem zweiten, linsenartigen Optikkörper 3b verbunden. Mit anderen Worten ist ein Verbindungsmittel durch den Optikkörper 3a gebildet. Beide Optikkörper 3a, 3b sind aus dem Silikon- Hybridmaterial geformt. Bevorzugt weist der an den According to FIG. 3C, the component 10 has two optical bodies 3a, 3b. The semiconductor chip 12 is connected to the second lens-like optical body 3b via the first optical body 3a, which is formed in a layered or plate-like manner. In other words, a connection means is formed by the optical body 3a. Both optical bodies 3a, 3b are formed of the silicone hybrid material. Preferably, the at the
Halbleiterchip 12 angeformte Optikkörper 3a einen höheren Brechungsindex auf als der Optikkörper 3b. Ein mittlerer Brechungsindexunterschied zwischen dem Halbleiterchip 12 und den Optikkörpern 3a, 3b beträgt bevorzugt höchstens 1,0, insbesondere höchstens 0,9 oder höchstens 0,8 oder höchstens 0,7, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen. Eine Dicke des schichtförmigen Optikkörpers 3b liegt bevorzugt zwischen einschließlich 100 nm und 5 mm, insbesondere Semiconductor chip 12 molded optical body 3a has a higher refractive index than the optical body 3b. An average refractive index difference between the semiconductor chip 12 and the optical bodies 3a, 3b is preferably at most 1.0, in particular at most 0.9 or at most 0.8 or at most 0.7, as in all other embodiments. A thickness of the layered optical body 3b is preferably between 100 nm and 5 mm, in particular
zwischen einschließlich 1 ym und 100 ym. between 1 ym and 100 ym inclusive.
In Figur 4 ist ein Fließschema für ein Herstellungsverfahren für den Optikkörper 3 schematisch illustriert. In einem FIG. 4 schematically illustrates a flow chart for a production process for the optical body 3. In one
Schritt A) wird ein Silan 6 mit der allgemeinen Formel (I) Yn-Si- (OR) 4_n bereitgestellt. Der organische Rest Y ist bevorzugt eine Arylgruppe oder eine Alkylgruppe. Es werden bevorzugt kleinvolumige, kurze organische Reste, insbesondere C]_ bis C3-Alkylreste, verwendet. Der organische Rest R ist bevorzugt eine Alkylgruppe mit einer Kettenlänge zwischen
einschließlich C]_ und C5, wobei die Gruppe OR hydrolysierbar ist. Weist das Silan 6 mehrere Reste R auf, so können diese voneinander verschieden sein. Entsprechendes gilt für den organischen Rest Y. Zum Beispiel ist das Silan 6 Step A) there is provided a silane 6 (with the general formula I) Y n -Si- (OR) n 4_. The organic radical Y is preferably an aryl group or an alkyl group. Small-volume, short organic radicals, in particular C ] _ to C3-alkyl radicals, are preferably used. The organic radical R is preferably an alkyl group having a chain length between including C ] _ and C5, wherein the group OR is hydrolyzable. If the silane 6 has several radicals R, they may be different from one another. The same applies to the organic radical Y. For example, the silane is 6
Methyltriethoxysilan CH3-S1 (OEt ) 3. Das Silan 6 liegt Methyltriethoxysilane CH3-S1 (OEt) 3. The silane 6 is located
bevorzugt in einem Lösungsmittel gelöst vor, wobei das preferably dissolved in a solvent before, wherein the
Lösungsmittel ein Alkohol wie Propanol sein kann. Eine Solvent may be an alcohol such as propanol. A
Temperatur Tl des gelösten Silans 6 liegt unterhalb eines Siedepunktes des Lösungsmittels, zum Beispiel zwischen einschließlich 60° C und 80° C, insbesondere um 70° C. Temperature Tl of the dissolved silane 6 is below a boiling point of the solvent, for example between and including 60 ° C and 80 ° C, in particular around 70 ° C.
Weiterhin wird dem Silan 6 Wasser und optional ein Furthermore, the silane 6 is water and optional
Katalysator 40, beispielsweise eine Säure wie verdünnte Catalyst 40, for example an acid such as dilute
Salzsäure, zugegeben, wobei bevorzugt die Temperatur T2 vorliegt. Die Temperatur T2 ist insbesondere kleiner als die Temperatur Tl und liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 10° C und 30°C, insbesondere bei zirka 20° C oder bei Hydrochloric acid, added, wherein preferably the temperature T2 is present. The temperature T2 is in particular smaller than the temperature T1 and is for example between 10 ° C and 30 ° C, in particular at about 20 ° C or at
Raumtemperatur. Durch die Zugabe des Wassers und optional des Katalysators 40 erfolgt eine Hydrolyse des Silans 6 und eine Kondensation, insbesondere eine Polykondensation des Silans 6 zu einem polymeren Alkylsiloxan . Ein durch die Kondensation erzielter Kondensationsgrad liegt insbesondere zwischen einschließlich 50 % und 90 %, bevorzugt zwischen Room temperature. By adding the water and optionally the catalyst 40, a hydrolysis of the silane 6 and a condensation, in particular a polycondensation of the silane 6 to give a polymeric alkyl siloxane. A degree of condensation achieved by the condensation is in particular between 50% and 90% inclusive, preferably between
einschließlich 70 % und 80 %. In einem Schritt D) liegt die Temperatur T3 vor. Die Temperatur T3 ist insbesondere kleiner als die Temperatur T2 und liegt insbesondere zwischen including 70% and 80%. In a step D), the temperature T3 is present. The temperature T3 is in particular smaller than the temperature T2 and lies in particular between
einschließlich 0° C und 5° C, zum Beispiel um 3° C. Nach der Kondensation liegt eine Viskosität des Alkylsiloxans including 0 ° C and 5 ° C, for example, 3 ° C. After condensation, there is a viscosity of the alkylsiloxane
bevorzugt in der Größenordnung von 1 mPa s. preferably of the order of 1 mPa s.
Im Schritt C) wird ein flüssiges Gemisch aus einer In step C), a liquid mixture of a
Metallverbindung 5 mit der allgemeinen Formel (II) Xm-M- (OR' ) k_m und einem Komplexierungsmittel 4 sowie optional dem
Lösungsmittel zugegeben. Durch das Komplexierungsmittel 4 werden Metallkomplexe, zum Beispiel Chelate, mit Metallatomen M aus der Metallverbindung 5 mit der allgemeinen Formel (II) gebildet, so dass ein Ausfällen der Metallatome M unterdrückt und ein Einbau der Metallatome M in das Silikon- Hybridmaterial während der Kondensation nach Zugabe des Gemisches möglich ist. Metal compound 5 having the general formula (II) X m -M- (OR ') k_ m and a complexing agent 4 and optionally the Solvent added. The complexing agent 4 forms metal complexes, for example chelates, with metal atoms M from the metal compound 5 having the general formula (II) such that precipitation of the metal atoms M is suppressed and incorporation of the metal atoms M into the silicone hybrid material during the condensation Addition of the mixture is possible.
Das Komplexierungsmittel 4 enthält beispielsweise The complexing agent 4 contains, for example
Propionsäure. Bei dem organischen Rest R' handelt es sich bevorzugt um eine Alkylgruppe. Die Gruppe OR' ist Propionic acid. The organic radical R 'is preferably an alkyl group. The group OR 'is
hydrolysierbar . Der organische Rest X ist zum Beispiel eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe. Die Metallverbindung 5 ist zum Beispiel Titanisopropoxid Ti(0-i-Pr)4. Während oder nach dem Zugeben des Gemisches aus der Metallverbindung 5 und dem Komplexierungsmittel 4 liegt optional die höhere Temperatur T4, die höher ist als die Temperatur T3 und beispielsweise zwischen einschließlich 3° C und 10° C beträgt, vor. hydrolyzable. The organic radical X is, for example, an alkyl group or an aryl group. The metal compound 5 is, for example, titanium isopropoxide Ti (0-i-Pr) 4. During or after adding the mixture of the metal compound 5 and the complexing agent 4, the higher temperature T4 higher than the temperature T3 and, for example, between 3 ° C and 10 ° C is optionally present.
Im Schritt B) wird das gebildete Silikon-Hybridmaterial verfestigt beziehungsweise ausgehärtet. Das Verfestigen erfolgt über ein Entziehen des Lösungsmittels und alternativ oder zusätzlich über das Ausbilden weiterer, chemischer In step B), the silicone hybrid material formed is solidified or cured. The solidification takes place via removal of the solvent and, alternatively or additionally, via the formation of additional, chemical
Bindungen in dem Silikon-Hybridmaterial. Eine Formgebung des Optikkörpers 3 erfolgt vor dem Schritt B) zum Beispiel über ein Gießen oder ein Spritzgießen, das in Figur 4 nicht gezeigt ist. Bindings in the silicone hybrid material. A shaping of the optic body 3 takes place before step B), for example via casting or injection molding, which is not shown in FIG.
Beispielsweise werden für ein Silikon-Hybridmaterial, ähnlich dem der Figur 7 zugrunde liegenden Silikon-Hybridmaterial, 8,94 g Methyltriethoxysilan bei 70° C dann 2,71 g Wasser mit HCl, pH-Wert 1, zugegeben. Anschließend werden bei 4° C dann
zirka 5,5 g Propionsäure sowie zirka 3,0 g Propanol und zirka 3,5 g Titanisopropoxid zugegeben. For example, for a silicone hybrid material, similar to that of Figure 7 underlying silicone hybrid material, 8.94 g of methyltriethoxysilane at 70 ° C then 2.71 g of water with HCl, pH 1, was added. Then at 4 ° C then about 5.5 g of propionic acid and about 3.0 g of propanol and about 3.5 g of titanium isopropoxide added.
In Figur 5 ist eine mögliche Struktur des Silikon- Hybridmaterials für den Optikkörper 3 schematisch gezeigt. Das Silikon-Hybridmaterial umfasst ein Netzwerk, das die Grundstruktur eines Silikons aufweist. Erste Knotenpunkte 1 des Netzwerks sind mit Siliziumatomen besetzt. Die FIG. 5 schematically shows a possible structure of the silicone hybrid material for the optical body 3. The silicone hybrid material comprises a network having the basic structure of a silicone. First nodes 1 of the network are occupied by silicon atoms. The
Siliziumatome stammen aus dem Silan 6 mit der allgemeinen Formel (I) . Zweite Knotenpunkte 2 sind mit Metallatomen M aus der Metallverbindung 5 mit der allgemeinen Formel (II), gemäß Figur 5 also mit Titanatomen, belegt. Die Bindungswertigkeit der Titanatome beträgt vier. Brücken 21 zwischen den Silicon atoms are derived from the silane 6 having the general formula (I). Second nodes 2 are metal atoms M from the metal compound 5 with the general formula (II), according to Figure 5 thus titanium atoms occupied. The binding valence of the titanium atoms is four. Bridges 21 between the
Knotenpunkten 1, 2, die in beliebiger Abfolge vorliegen können, sind durch Sauerstoffatome gebildet. Die Titanatome auf den zweiten Knotenpunkten 2 sind homogen über das gesamte Netzwerk verteilt, Konzentrationsschwankungen treten nur im Rahmen statistischer Abweichungen auf. Weiterhin ist das Silikon-Hybridmaterial amorph, sodass keine Fernordnung zwischen den Atomen des Silikon-Hybridmaterials besteht. Nodes 1, 2, which may be in any order, are formed by oxygen atoms. The titanium atoms on the second nodes 2 are homogeneously distributed over the entire network, concentration fluctuations occur only in the context of statistical deviations. Furthermore, the silicone hybrid material is amorphous, so that there is no long distance order between the atoms of the silicone hybrid material.
An einem Teil der Siliziumatome der ersten Knotenpunkte 1 sind die organischen Reste Y aus dem Silan 6 mit der At a part of the silicon atoms of the first node 1, the organic radicals Y from the silane 6 with the
allgemeinen Formel (I) verblieben. Bei den Resten Y handelt es sich zum Beispiel um Methylgruppen, Ethylgruppen, general formula (I) remained. The radicals Y are, for example, methyl groups, ethyl groups,
Propylgruppen oder um Phenylgruppen . Anders als in Figur 5 dargestellt, können sich auch an den Metallatomen an den zweiten Knotenpunkten 2 aus der Metallverbindung 5 mit der allgemeinen Formel (II) die organischen Reste X befinden. Propyl groups or phenyl groups. Unlike in FIG. 5, the organic radicals X can also be located on the metal atoms at the second junctions 2 of the metal compound 5 with the general formula (II).
In Figur 6A ist eine weitere mögliche Struktur des Silikon- Hybridmaterials illustriert. Die ersten Knotenpunkte 1 des Netzwerks, besetzt mit den Siliziumatomen aus dem Silan 6 mit
der allgemeinen Formel (I), sind durch die Brücken 21, gebildet durch Sauerstoffatome, miteinander verknüpft. In Zwischenräumen des Netzwerks befinden sich Metallkomplexe Kl, die zum Beispiel wie in Figur 6B dargestellt aufgebaut sind. Der Metallkomplex Kl kann ein Chelat sein, insbesondere gebildet aus dem Komplexierungsmittel 4 und dem Metallatom M aus der Metallverbindung 5. Gemäß Figur 6B ist der FIG. 6A illustrates another possible structure of the silicone hybrid material. The first nodes 1 of the network occupied with the silicon atoms from the silane 6 with of the general formula (I) are linked together by the bridges 21 formed by oxygen atoms. In interstices of the network are metal complexes K1, which are constructed, for example, as shown in FIG. 6B. The metal complex K1 can be a chelate, in particular formed from the complexing agent 4 and the metal atom M from the metal compound 5. According to FIG
Metallkomplex Kl ein Titan-Chelatkomplex . So ist ein Metal complex Kl a titanium chelate complex. That's one
zentrales Titankation von drei oder, siehe Figur 6A, von zwei mehrzähnigen Propionsäureanionen umgeben. Es ist möglich, dass mindestens einer der Metallkomplexe Kl, K2 über eine oder mehrere kovalente Bindungen an das Netzwerk angebunden ist . central titanium cation of three or, see Figure 6A, surrounded by two multidentate propionic anions. It is possible that at least one of the metal complexes Kl, K2 is attached to the network via one or more covalent bonds.
Abweichend von der Darstellung gemäß Figur 5 oder Figur 6 können sich auch Metalloxid-Partikel K, gemäß Figur 6C aus Titanoxid, in dem Netzwerk während des Verfahrens gemäß Figur 4 ausbilden. Die Metalloxid-Partikel K können über eine oder über mehrere kovalente Bindungen an das Netzwerk angebunden sein . Notwithstanding the representation according to FIG. 5 or FIG. 6, metal oxide particles K, according to FIG. 6C, of titanium oxide can also be formed in the network during the process according to FIG. The metal oxide particles K can be attached to the network via one or more covalent bonds.
Darüber hinaus können Mischformen der Strukturen gemäß der Figuren 5 und 6 auftreten, wobei das Netzwerk in In addition, mixed forms of the structures according to FIGS. 5 and 6 may occur, wherein the network in FIG
Zwischenräumen Metallkomplexe und/oder Metalloxid-Partikel aufweist und bei dem ebenso die zweiten Knotenpunkte 2 mit den Metallatomen M aus der Metallverbindung 5 mit der Intermediate metal complexes and / or metal oxide particles and in which also the second node 2 with the metal atoms M from the metal compound 5 with the
allgemeinen Formel (II) besetzt sind. general formula (II) are occupied.
In Figur 7 ist schematisch eine Transmission t in Prozent gegenüber einer Wellenlänge λ in Nanometer eines FIG. 7 schematically shows a transmission t in percent with respect to a wavelength λ in nanometers
Ausführungsbeispiels des Optikkörpers 3 dargestellt. Die Transmission t ist nicht auf Reflexionsverluste an
Grenzflächen des Optikkörpers 3 korrigiert. Eine Dicke des zugehörigen Optikkörpers 3 beträgt zirka 520 ym. Embodiment of the optical body 3 shown. The transmission t is not due to reflection losses Corrected boundary surfaces of the optical body 3. A thickness of the associated optical body 3 is approximately 520 ym.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die The invention described here is not by the
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Description limited to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines ein 1. A method for producing a
strahlungsdurchlässiges Silikon-Hybridmaterial umfassenden Optikkörpers (3) mittels eines Sol-Gel- Verfahrens mit den Schritten: radiation-transmissive silicone hybrid material comprising optic body (3) by means of a sol-gel method with the steps:
A) Hydrolyse und Kondensation eines Silans (6) oder einer Mischung verschiedener Silane (6) gemäß der allgemeinen Formel (I) A) Hydrolysis and condensation of a silane (6) or a mixture of different silanes (6) according to the general formula (I)
Yn-Si- (OR) 4_n unter Anwesenheit einer Metallverbindung (5) oder einer Mischung verschiedener Metallverbindungen (5) gemäß der allgemeinen Formel (II) Y n -Si- (OR) 4 _ n in the presence of a metal compound (5) or a mixture of different metal compounds (5) according to the general formula (II)
Xm-M- (OR' ) k_m, und X m -M- (OR ') k _ m , and
B) Verfestigen des Kondensats aus Schritt A) , wobei B) solidifying the condensate from step A), wherein
- R und R' jeweils für organische Reste stehen, die unabhängig voneinander gewählt sein können, wobei OR und OR' hydrolysierbare Gruppen sind, R and R 'are each organic radicals which may be chosen independently of one another, OR and OR' being hydrolyzable groups,
- X und Y jeweils für Wasserstoff oder für organische Reste stehen, die unabhängig voneinander gewählt sein können, X and Y are each hydrogen or organic radicals which may be chosen independently of one another,
- M für ein Metallatom steht und k die - M is a metal atom and k is the
Bindungswertigkeit des Metallatoms darstellt mit 2 < k < 4, und Binding value of the metal atom represents with 2 <k <4, and
- k, m, n ganze Zahlen sind mit 0 ^ n < 2 und mit 0 < m < k. - k, m, n are integers with 0 ^ n <2 and with 0 <m <k.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, 2. Method according to the preceding claim,
bei dem im Schritt A) dem Silan (6) ein in step A), the silane (6)
Lösungsmittel und Wasser sowie optional ein Solvent and water and optional
Katalysator (40) zugegeben wird. Catalyst (40) is added.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor oder in dem Schritt A) in einem Schritt C) dem Silan (6) ein flüssiges Gemisch aus der 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein before or in step A) in a step C) the silane (6), a liquid mixture of the
Metallverbindung (5) und einem Komplexierungsmittel (4) für das Metall M sowie optional dem Metal compound (5) and a complexing agent (4) for the metal M and optionally the
Lösungsmittel zugegeben wird. Solvent is added.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt A) oder vor dem Schritt C) in einem Schritt D) eine Verfahrenstemperatur (T) abgesenkt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step A) or before step C) in a step D), a process temperature (T) is lowered.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Komplexierungsmittel (4) nach dem 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the complexing agent (4) after the
Schritt B) noch teilweise in dem Silikon- Hybridmaterial vorhanden ist. Step B) is still partially present in the silicone hybrid material.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Schritt B) ein Gewichtsanteil von X und Y an einem Gesamtgewicht des Silikon- Hybridmaterials zwischen einschließlich 5 % und 40 % liegt . 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein after step B), a weight proportion of X and Y to a total weight of the silicone hybrid material between 5% and 40% inclusive.
7. Optikkörper (3) mit einem amorphen Silikon- Hybridmaterial, der mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche herstellbar ist, wobei ein mittlerer optischer Brechungsindex des Silikon-Hybridmaterials des Optikkörpers (3) mindestens 1,4 beträgt. 7. optic body (3) with an amorphous silicone hybrid material which can be produced by a method according to one of the preceding claims, wherein a mean optical refractive index of the Silicone hybrid material of the optic body (3) is at least 1.4.
8. Optikkörper (3) mit einem amorphen Silikon- Hybridmaterial, das ein Netzwerk mit Knotenpunkten (1, 2) umfasst, die über mindestens eine 8. optic body (3) with an amorphous silicone hybrid material, which comprises a network with nodes (1, 2) over at least one
Sauerstoffbrücke (21) miteinander verbunden sind, und sich an ersten Knotenpunkten (1) des Netzwerks Siliziumatome befinden, Oxygen bridge (21) are interconnected, and are at first nodes (1) of the network silicon atoms,
wobei ein mittlerer optischer Brechungsindex des Silikon-Hybridmaterials des Optikkörpers (3) mindestens 1,4 beträgt, wherein a mean optical refractive index of the silicone hybrid material of the optical body (3) is at least 1.4,
und wobei der Optikkörper zumindest ein Merkmal oder eine beliebige Kombination der folgenden drei and wherein the optical body at least one feature or any combination of the following three
Merkmale aufweist: Features include:
- an zweiten Knotenpunkten (2) des Netzwerks at second nodes (2) of the network
befinden sich Metallatome M, are metal atoms M,
- in Zwischenräumen des Netzwerks befinden sich Metallkomplexe mit den Metallatomen M, - In the interstices of the network are metal complexes with the metal atoms M,
- in den Zwischenräumen des Netzwerks befinden sich Metalloxid-Partikel mit den Metallatomen M. - In the interstices of the network are metal oxide particles with the metal atoms M.
9. Optikkörper (3) nach Anspruch 7 oder 8, 9. optical body (3) according to claim 7 or 8,
bei dem die Metallatome M durch mindestens eines der folgenden Elemente oder durch eine beliebige wherein the metal atoms M by at least one of the following elements or by any
Kombination gebildet sind: Barium, Lanthan, Titan, Zink, Zinn, Zirkonium. Combination are formed: barium, lanthanum, titanium, zinc, tin, zirconium.
10. Optikkörper (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem ein Anteil der Metallatome M an dem Silikon- Hybridmaterial des Optikkörpers (3) zwischen 10. optical body (3) according to any one of claims 7 to 9, wherein a proportion of the metal atoms M on the silicone hybrid material of the optical body (3) between
einschließlich 2 Atom-% und 80 Atom-% liegt, wobei der Anteil bestimmt ist als die Anzahl der Metallatome M des Silikon-Hybridmaterials geteilt durch die Summe aus der Anzahl der Metallatome M des Silikon-Hybridmaterials und der Anzahl der including 2 atomic% and 80 atomic%, the proportion being determined as the number of Metal atoms M of the silicone hybrid material divided by the sum of the number of metal atoms M of the silicone hybrid material and the number of
Siliziumatome auf den ersten Knotenpunkten (1). Silicon atoms on the first nodes (1).
11. Optikkörper (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, der frei ist von optisch inaktiven Metalloxid- Partikeln mit Durchmessern zwischen einschließlich 1 nm und 1 ym. 11. The optical body (3) according to any one of claims 7 to 10, which is free of optically inactive metal oxide particles with diameters between 1 nm and 1 ym inclusive.
12. Optikkörper (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem das Silikon-Hybridmaterial im sichtbaren Spektralbereich eine optische Dichte von höchstens 0,2 aufweist, gerechnet auf eine Dicke des Silikon- Hybridmaterials von 1 mm. 12. The optical body (3) according to any one of claims 7 to 11, wherein the silicone hybrid material in the visible spectral range has an optical density of at most 0.2, calculated on a thickness of the silicone hybrid material of 1 mm.
13. Optoelektronisches Bauteil (10) mit 13. Optoelectronic component (10) with
- einem Träger (11), a support (11),
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (12), der an dem Träger (11) angebracht ist, und - At least one optoelectronic semiconductor chip (12) which is attached to the carrier (11), and
- mindestens einem Optikkörper (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, at least one optical body (3) according to one of claims 7 to 12,
wobei der Optikkörper (11) dem Halbleiterchip (12) nachgeordnet ist. wherein the optical body (11) is arranged downstream of the semiconductor chip (12).
14. Optoelektronisches Bauteil (10) nach dem 14. Optoelectronic component (10) after the
vorhergehenden Anspruch, previous claim,
bei dem der Optikkörper (11) Partikel eines in which the optical body (11) particles of a
Konversionsmittels (8) umfasst, Conversion agent (8) comprises
wobei das Konversionsmittel (8) dazu eingerichtet ist, eine von dem Halbleiterchip (12) emittierte Strahlung mindestens teilweise zu absorbieren und in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge wherein the conversion means (8) is adapted to at least partially absorb a radiation emitted by the semiconductor chip (12) and into a radiation of a different wavelength
umzuwandeln, convert
und wobei ein mittlerer Brechungsindexunterschied zwischen dem Silikon-Hybridmaterial und den and wherein a mean refractive index difference between the silicone hybrid material and the
Partikeln des Konversionsmittels (8) höchstens 0,5 beträgt . Particles of the conversion agent (8) is at most 0.5.
Optoelektronisches Bauteil (10) nach Anspruch 13 oder 14, Optoelectronic component (10) according to claim 13 or 14,
bei dem der Optikkörper (3) entweder über ein in which the optical body (3) either via a
Verbindungsmittel (13) an dem Halbleiterchip (12) befestigt oder bei dem der Optikkörper (3) Connecting means (13) attached to the semiconductor chip (12) or in which the optical body (3)
unmittelbar an den Halbleiterchip (12) formschlüssig angeformt ist, is molded onto the semiconductor chip (12) in a form-fitting manner,
wobei ein mittlerer Brechungsindexunterschied zwischen dem Halbleiterchip (12) und dem Silikon- Hybridmaterial des Optikkörpers (3) höchstens 1,0 beträgt, wherein a mean refractive index difference between the semiconductor chip (12) and the silicone hybrid material of the optical body (3) is at most 1.0,
und wobei der Optikkörper (3) eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist: and wherein the optical body (3) has one or more of the following features:
- der Optikkörper (3) ist ein strahlformendes - The optic body (3) is a jet-forming
Element, Element,
- der Optikkörper (3) ist plättchenartig geformt, the optic body (3) is platelet-shaped,
- der Optikkörper (3) ist eine - The optic body (3) is a
VerbindungsmittelSchicht, Connecting medium layer,
- der Optikkörper (3) bildet, zusammen mit dem - The optic body (3) forms, together with the
Träger (11), eine Verkapselung des Halbleiterchips (12) . Carrier (11), an encapsulation of the semiconductor chip (12).
Applications Claiming Priority (4)
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---|---|---|---|
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DE102010024758.8 | 2010-06-23 | ||
DE102010024758A DE102010024758A1 (en) | 2009-09-30 | 2010-06-23 | Method for producing an optical body, optical body and optoelectronic component with the optical body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2011039078A1 true WO2011039078A1 (en) | 2011-04-07 |
Family
ID=43662677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2010/063896 WO2011039078A1 (en) | 2009-09-30 | 2010-09-21 | Process for producing an optical element, optical element and optoelectronic component comprising the optical element |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010024758A1 (en) |
WO (1) | WO2011039078A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012108939A1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component comprising a transparent coupling-out element |
KR20150117264A (en) * | 2013-01-11 | 2015-10-19 | 멀티포톤 옵틱스 게엠베하 | Layers or three-dimensional shaped bodies having two regions of different primary and/or secondary structure and method for production thereof |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011084316A1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Osram Gmbh | Process for producing an optical element |
DE102012103159A1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation emitting device, transparent material and filler particles and their production process |
DE102015106367B4 (en) * | 2015-04-24 | 2021-08-05 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | LED array |
DE102017104128A1 (en) | 2017-02-28 | 2018-08-30 | Osram Gmbh | Conversion element, optoelectronic component and method for producing a conversion element |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0078548A2 (en) * | 1981-11-04 | 1983-05-11 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Silicic acid heteropolycondensates and their use in optical lenses, especially contact lenses |
US20020165339A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Congji Zha | Materials for optical applications |
US20050106400A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Keiichi Kuramoto | Organometallic polymer material and process for preparing the same |
US20050132748A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-06-23 | Central Glass Company, Limited | Organic-inorganic hybrid glassy materials and their production processes |
US20050244658A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-11-03 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Inorganic/organic hybrid oligomer and nano hybrid polymer for use in optical devices and displays, and process for preparing the same |
US20080069964A1 (en) * | 2004-09-24 | 2008-03-20 | Pelagie Declerck | Transparent Coating Composition and Method for the Production Thereof and Correspondingly Transparent-Coated Substrates |
US20090146323A1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Nitto Denko Corporation | Resin for optical-semiconductor-element encapsulation containing polyaluminosiloxane and optical semiconductor device obtained with the same |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6252254B1 (en) | 1998-02-06 | 2001-06-26 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
DE10036940A1 (en) | 2000-07-28 | 2002-02-07 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Luminescence conversion LED |
US6616862B2 (en) | 2001-05-21 | 2003-09-09 | General Electric Company | Yellow light-emitting halophosphate phosphors and light sources incorporating the same |
DE10147040A1 (en) | 2001-09-25 | 2003-04-24 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Lighting unit with at least one LED as a light source |
JP4263453B2 (en) | 2002-09-25 | 2009-05-13 | パナソニック株式会社 | Inorganic oxide and light emitting device using the same |
KR20070110257A (en) | 2004-11-16 | 2007-11-16 | 나노크리스탈 라이팅 코포레이션 | Optically reliable nanoparticle based nanocomposite hri encapsulant and photonic waveguiding material |
-
2010
- 2010-06-23 DE DE102010024758A patent/DE102010024758A1/en not_active Withdrawn
- 2010-09-21 WO PCT/EP2010/063896 patent/WO2011039078A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0078548A2 (en) * | 1981-11-04 | 1983-05-11 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Silicic acid heteropolycondensates and their use in optical lenses, especially contact lenses |
US20020165339A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Congji Zha | Materials for optical applications |
US20050132748A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-06-23 | Central Glass Company, Limited | Organic-inorganic hybrid glassy materials and their production processes |
US20050106400A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Keiichi Kuramoto | Organometallic polymer material and process for preparing the same |
US20050244658A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-11-03 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Inorganic/organic hybrid oligomer and nano hybrid polymer for use in optical devices and displays, and process for preparing the same |
US20080069964A1 (en) * | 2004-09-24 | 2008-03-20 | Pelagie Declerck | Transparent Coating Composition and Method for the Production Thereof and Correspondingly Transparent-Coated Substrates |
US20090146323A1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Nitto Denko Corporation | Resin for optical-semiconductor-element encapsulation containing polyaluminosiloxane and optical semiconductor device obtained with the same |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012108939A1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component comprising a transparent coupling-out element |
US9515236B2 (en) | 2012-09-21 | 2016-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component comprising a transparent coupling-out element |
KR20150117264A (en) * | 2013-01-11 | 2015-10-19 | 멀티포톤 옵틱스 게엠베하 | Layers or three-dimensional shaped bodies having two regions of different primary and/or secondary structure and method for production thereof |
US20150355378A1 (en) * | 2013-01-11 | 2015-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Layers or three-dimensional shaped bodies having two regions of different primary and/or secondary structure, method for production thereof and materials for conducting this method |
KR102165342B1 (en) | 2013-01-11 | 2020-10-13 | 멀티포톤 옵틱스 게엠베하 | Layers or three-dimensional shaped bodies having two regions of different primary and/or secondary structure and method for production thereof |
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DE102010024758A1 (en) | 2011-03-31 |
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