用于发光二极管的转换元件及制造方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201280022110.7 | 申请日 | 2012-05-03 | 公开(公告)号 | CN103503180A | 公开(公告)日 | 2014-01-08 |
| 申请人 | 欧司朗光电半导体有限公司; | 发明人 | 米卡埃尔·阿尔斯泰特; | ||||
| 摘要 | 转换元件是一种玻璃并且具有通过玻璃是能发光的和/或转换元件用发光材料来覆层而引起的 光致发光 。在制造方法中，预成型件（4）由玻璃构成，预成型件在使用结构化元件（5）的情况下改型为结构化的玻璃 纤维 （2），并且玻璃纤维分割为转换元件（1）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于制造转换元件的方法，其中 |
||||||
| 说明书全文 | 用于发光二极管的转换元件及制造方法技术领域背景技术[0002] 在DE19638667C2中说明一种半导体器件，所述半导体器件放射混合色的光。发光转换元件引起，所发出的波长小于520nm的辐射的一部分被吸收并且以更长波长的范围被发射。发光转换元件能够至少部分地由透明的环氧树脂构成。所述发光转换元件设有发荧3+ 3+ 3+ 3+ 光的发光材料，例如设有Y3Al5O12:Ce ，Y3Ga5O12:Ce ，Y(Al,Ga)5O12:Ce ，Y(Al,Ga)5O12:Tb ， 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ Sc3Al5O12:Ce ，Sc3Ga5O12:Ce ，Sc(Al,Ga)5O12:Ce ，Sc(Al,Ga)5O12:Tb ，La3Al5O12:Ce ， 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ La3Ga5O12:Ce ，La(Al,Ga)5O12:Ce ，La(Al,Ga)5O12:Tb ，SrS:Ce ，Na，SrS:Ce ，Cl， 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ SrS:CeCl3，CaS:Ce ，SrSe:Ce ，CaGa2S4:Ce ，SrGa2S4:Ce ，YAlO3:Ce ，YGaO3:Ce ，Y(Al,Ga) 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ O3:Ce ，ScAlO3:Ce ，ScGaO3:Ce ，Sc(Al,Ga)O3:Ce ，LaAlO3:Ce ，LaGaO3:Ce ，La(Al,Ga) 3+ 3+ 3+ 3+ O3:Ce ，Y2SiO5:Ce ，Sc2SiO5:Ce 或La2SiO5:Ce 。 [0003] 发光转换元件也能够由硅树脂构成。然而，在此出现的问题是，由发光二极管产生的热量仅被不充分地引出。此外，对湿气敏感的发光材料仅受限制地适合于使用在半渗透的硅树脂膜（Silikonmembran）中。 发明内容[0004] 本发明的目的是，提出一种用于发光二极管的利用光致发光的新型的转换元件和相关的制造方法。 [0005] 转换元件例如是玻璃并且具有光致发光，所述光致发光通过下述方式引起：玻璃是能发光的或者用发光材料对转换元件进行覆层或者玻璃是能发光的并且用发光材料对转换元件进行覆层。在此，玻璃理解为任意的玻璃类材料，所述玻璃类材料能借助于玻璃纤维的制造方法来形成适合地结构化的形状。光致发光尤其能够是荧光，也就是说，典型地小于百万分之一秒的时间的非常短的余辉作为通过射入的电磁辐射的光子来激发发光材料的直接结果和伴随现象。 [0006] 在玻璃本身是能发光的实施例中，光致发光能够通过存在于玻璃中的发光材料或掺杂材料而引起。发光材料例如能够由分布在玻璃中的能发光的颗粒构成。适合作为掺杂材料的例如是一种或多种稀土金属的离子。稀土金属是钪，钇，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱和镥。 [0008] 根据至少一个实施形式可行的是，转换元件的玻璃的至少一个主面具有分离过程的痕迹。 [0009] 所述痕迹例如能够是锯槽、磨痕、熔融部等。在此，沿着垂直于转换元件的侧面伸展的主面将玻璃分离成转换元件。通过分离过程的痕迹能够形成粗化部，所述粗化部使电磁辐射穿过转换元件变得容易，因为通过所述粗化部降低了在主面上的全反射的概率。 [0010] 在所述制造方法中，由玻璃构成预成型件，所述预成型件在使用结构化元件的情况下改型为结构化的玻璃纤维，并且玻璃纤维分割为转换元件。 [0011] 在所述方法的一个实施例中，由能发光的玻璃构成预成型件，在所述玻璃中存在发光材料或掺杂材料。 [0012] 在所述方法的另一实施例中，由选自钠钙玻璃、硼硅玻璃、铅水晶玻璃和二氧化碲玻璃的玻璃构成预成型件。 [0013] 在所述方法的另一实施例中，以一种或多种元素的离子对玻璃进行掺杂，所述元3+ 3+ 素选自钪，钇，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱和镥，例如掺杂有Nd 、Er 3+ 或Ce 。 [0014] 在所述方法的另一实施例中，用发光材料对转换元件进行覆层。 [0015] 根据在此描述的方法的至少一个实施形式，将玻璃纤维在分割为各个转换元件之前在玻璃纤维的至少一个侧面上用能反射的材料和/或能吸收的材料和/或发光材料覆层至少一层。 [0016] 在此，侧面是玻璃纤维的外面，所述外面横向于、例如垂直于玻璃纤维的主面伸展。例如，玻璃纤维的一个或多个侧面将玻璃纤维的主面彼此连接。 [0017] 以至少一层施加到侧面上的材料例如是能反射的材料。能反射的材料例如能够是金属材料。此外，能反射的材料能够是引入基体材料中的、能散射光的和/或能反射光的颗粒。例如，作为基体材料的能反射的材料能够包括硅树脂，在所述硅树脂中引入二氧化钛颗粒。因此，能反射的材料对于观察者来说例如显现为白色。 [0018] 能吸收的材料例如能够是涂黑的材料，例如涂黑的硅树脂。 [0019] 此外可能的是，转换元件在至少一个侧面上具有带有发光材料的层。发光材料能够是与存在于玻璃纤维中或玻璃纤维的主面上的发光材料相同的或不同的发光材料。例如，借助于所述方法可行的是，转换元件包括四周用发光材料覆层的玻璃基体。 [0020] 有利地，借助于所述方法可行的是，能够将至少一层在分割之前施加到结构化的玻璃纤维的侧面上。以这种方式，覆层能够大面积地进而在技术上相对简单且有效地进行。然后，所述层与玻璃纤维在同一分离过程中被分割从而同样能够具有分离过程的痕迹。 [0021] 在将玻璃纤维分割为转换元件时可行的是，通过分离过程在转换元件的玻璃的主面上形成痕迹，沿着所述痕迹进行分割。分离过程的痕迹例如能够是锯槽、磨痕、熔融部等。 [0022] 有利地可行的是，取决于分离过程，转换元件的主面由于分离过程的痕迹而具有粗化部。所述粗化部能够有利于辐射穿过转换元件，因为由于粗化部降低了在主面上的全反射的概率。 [0023] 根据所述方法的至少一个实施例，结构化元件具有至少一个成型部。例如，结构化元件能够具有开口，呈粘性状态的玻璃纤维被牵引穿过所述开口。因此，开口例如具有通过成型部叠加的基本形状。例如，开口能够具有矩形的或正方形的基本形状，并且成型部构成在矩形或正方形的角部上且伸入到正方形或矩形中。因此，通过成型部产生转换元件中的留空部。也就是说，例如从其底面起正方形的或矩形的转换元件在其角部上具有留空部。 [0024] 留空部的大小选择为，使得其适合于且设为用于穿引接触机构。例如，在已制成的发光二极管中，留空部能够在转换元件中构成为，使得在发光二极管芯片的外面上的连接区域露出，在所述发光二极管芯片上设置有转换元件。因此，能够引导接触机构、例如连接线或连接膜穿过留空部，经由所述接触机构能够将发光二极管芯片电连接。 [0025] 根据在此所描述的转换元件的至少一个实施形式，转换元件借助于在此描述的方法制造。在此，所述方法例如通过分离过程的痕迹或留空部在转换元件中的构成来说明。因此，对方法所描述的所有特征也对转换元件公开并且反之亦然。 [0026] 此外提出一种发光二极管。根据发光二极管的至少一个实施形式，发光二极管包括发光二极管芯片和在此描述的转换元件。也就是说，对转换元件和用于制造转换元件的方法所描述的所有特征也对发光二极管公开并且反之亦然。 [0027] 转换元件设置在发光二极管芯片的辐射出射面上。例如，转换元件能够借助于辐射能透射的粘接剂来固定在发光二极管芯片的辐射出射面上。此外可行的是，转换元件固定在壳体本体上并且与发光二极管芯片间隔开地设置。 [0028] 根据一个实施形式，转换元件具有留空部，穿过所述留空部能够到达发光二极管芯片的辐射出射面上的连接区域。也就是说，转换元件的留空部能够至少部分地露出发光二极管芯片的连接区域，例如焊盘。以这种方式，即使在转换元件直接施加到发光二极管芯片上时，也还能够自由地到达连接区域。 [0029] 根据发光二极管的至少一个实施形式，接触机构被引导穿过留空部，其中接触机构与连接区域机械连接和电连接。接触机构例如是能够通过引线接合而固定在连接区域上的连接线。借助于在此描述的方法特别简单可行的是，产生具有留空部的转换元件，所述留空部设为用于穿引接触机构。在此，在制造转换元件时已经产生留空部，因此转换元件的用于制造留空部的进一步再加工是不必要的。附图说明 [0030] 借助于附图更准确地描述转换元件的和制造方法的示例。 [0031] 图1示出玻璃纤维的结构化的示意图。 [0032] 图2示出结构化元件的一个示例。 [0033] 结合图3A和3B借助于示意图详细阐述在此描述的发光二极管。 [0034] 相同的、同类的或起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件相互间的尺寸关系不视为是合乎比例的。更确切地说，为了更好的可观性和/或为了更好的理解夸大地示出个别元件。 具体实施方式[0035] 在制造方法中，根据图1的示图，首先将预成型件4由玻璃制造，然后借助于结构化元件5使所述预成型件形成结构化的玻璃纤维2的预设的形状。然后，玻璃纤维能够分割为转换元件1，这例如能够以本身已知的方式借助于切割（blade dicing，刀片切割）、通过DWC（diamond wire cutting，金刚石线切割）或通过水射流切割（water jet cutting）进行。 [0036] 在一个相应于制造玻璃纤维时所应用的方法的典型的制造方法中，呈粘性状态的预成型件4被牵引穿过结构化元件5的例如能够具有特殊的成型部7的开口6并且以这种方式形成所期望的形状。结构化的玻璃纤维2基于制造而具有均匀的横截面，然而相应于结构化元件5的开口6的形状，所述横截面能够呈现不同的形状并且例如能够是圆的、有角的、尤其是正方形的或设有接片或柱槽3。 [0037] 在图1中还示出，可选地能够将结构化的玻璃纤维2的侧面2d用层14来覆层。在此，层14能够包括能反射辐射的、能吸收辐射的或能转换辐射的材料。在此，尤其可行的是，所有的侧面2d设有层14。在此，也能够在接片3的区域中进行覆层，所述区域之后形成已制成的转换元件1的留空部7’。得出例如在所有的侧面1d上具有层14的转换元件1。 [0038] 图2示出具有开口6的结构化元件5的一个示例，所述开口是基本上正方形的并且在角部中具有成型部7。在此能识别出的是，结构化的玻璃纤维2如何能够设有不同的形状，以至于转换元件1能够匹配于发光二极管的、电连接面的或壳体的不同形状。结构化的玻璃纤维2能够借助于任意的用于制造常规的玻璃纤维所应用的方法来制造，借助于所述方法能够形成适合于相关应用的横截面。 [0039] 对能够借助于这种方法制成转换元件的硼硅玻璃的一个示例是81SiO2-13B2O3-2Al2O3-4Na2O。在此，前置于形成玻璃的化合物的数字81、13、2和4分别说明相关的化合物的以摩尔%为单位的份额。 [0040] 对能够制成转换元件的钠钙玻璃（alkaline glass，碱玻璃）的一个示例是69SiO2-1B2O3-3K2O-4Al2O3-13Na2O-2BaO-5CaO-3MgO。在此，前置于形成玻璃的化合物的数字69、1、 3、4、13、2、5和3也分别说明相关的化合物的以摩尔%为单位的份额。 [0041] 对 能 够 制 成 转 换 元 件 的 钨 二 氧 化 碲 玻 璃 的 一 个 示 例 是71TeO2-22.5WO3-5Na2O-1.5Nb2O5。在此，前置于形成玻璃的化合物的数字71、22.5、5和1.5也分别说明相关的化合物的以摩尔%为单位的份额。 [0042] 所说明的玻璃仅是适合于转换元件和制造方法的多种玻璃中的个别示例。用于产生光致发光的掺杂或发光材料颗粒的引入优选在制造预成型件4之前进行。替代地或附加地，发光材料能够作为覆层施加到转换元件上。因此，当设有的发光材料例如由于用于熔融玻璃所需要的升高的温度而不适合于制造方法时，那么额外的覆层尤其是优选的。 [0043] 结构化的玻璃纤维2能够附加地在其外侧上设有能反射的层，例如由TiO2制成的能反射的层，或设有引起干涉的层结构，例如设有二色性的镜面。因此，转换元件的边缘的能反射的特性得到改进。 [0044] 在分割为转换元件之前，结构化的玻璃纤维2能够以节省空间的方式支承在部块上，使得能够在任何时间快速提供任意数量的所期望的形状的转换元件。在批量生产时，高的质量标准和严格的公差界限能够通过对玻璃纤维的质量的控制以相对小的耗费来实现。玻璃的使用改进了由发光二极管产生的热量的导出并且允许毫无问题地使用多种不同的发光材料。 [0045] 结合图3A和3B，借助于示意图详细阐述在此描述的发光二极管。 [0046] 图3A示出在此描述的发光二极管的示意的俯视图。发光二极管包括载体13，所述载体例如能够是壳体的部分、电路板或由绝缘材料如陶瓷或半导体材料构成的基体。发光二极管还包括连接部位12a、12b，借助于所述连接部位将发光二极管芯片1导电地连接。 [0047] 在此，将发光二极管芯片1施加到连接部位12b上。发光二极管芯片1具有辐射出射面9，转换元件1直接设置在所述辐射出射面的下游。转换元件1具有留空部7’，在所述留空部处露出辐射出射面9上的连接区域11，在此为焊盘。如尤其从发光二极管的图3B的侧视图中可见的是，引导接触机构10穿过留空部7’，所述接触机构在此为接触线，所述接触线与连接部位12a导电地连接。 [0048] 总的来说，能够以所述方式特别简单地进行发光二极管芯片8的电接触。 [0050] 本发明不由于根据实施例的描述而局限于这些实施例。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求中或实施例中明确说明。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈