DE10109349B4

DE10109349B4 - Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE10109349B4
Application number: DE2001109349
Authority: DE
Inventors: Dr. Kräuter Gertrud; Herbert Brunner
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: DE10109349A1

Abstract

Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem strahlungserzeugenden Halbleiterkörper (3), dem in Abstrahlungsrichtung ein strahlungsdurchlässiges Kunststoffelement (4, 7) nachgeordnet ist und der eine das Kunststoffelement (4, 7) schädigende Strahlung einer ersten Wellenlänge λ₁ aussendet,
dadurch gekennzeichnet, daß
– das Emissionsspektrum des Halbleiterkörpers (3) ein Maximum bei einer Zentralwellenlänge λ₀ aufweist, die zwischen 430 nm und 480 nm liegt,
– in dem Kunststoffelement ein Strahlungskonverter (6) vorgesehen ist, der zumindest Teile der von dem Halbleiterkörper (3) emittierten Strahlung der ersten Wellenlänge λ₁ in Strahlung einer größeren zweiten Wellenlänge λ₂ umwandelt, die für das Kunststoffelement weniger schädigend ist,
– die zweite Wellenlänge λ₂ zwischen 470 nm und 500 nm liegt, und
– der Strahlungskonverter (6) Sr₆BP₅O₂₀:Eu enthält und das Emissionsmaximum des Strahlungskonverters (6) bei etwa 480 nm liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente sind beispielsweise aus WO 97/50 132 A1 bekannt. Typischerweise enthalten solche Halbleiterbauelemente einen im Betrieb strahlungserzeugenden Halbleiterkörper, der beispielsweise in einem Reflektorgehäuse auf einen Leiterrahmen aufgebracht sein kann. Bevorzugt sind solche Halbleiterbauelemente von einer strahlungsdurchlässigen Vergußmasse oder Kunststoffplatte abgedeckt ist.
Aus den Druckschriften DE 196 38 667 A1 , DE 100 27 199 A1 und DE 298 04 149 U1 sind Halbleitervorrichtungen bekannt, die einen im Betrieb strahlungserzeugenden Halbleiterkörper und ein dem Halbleiterkörper in Abstrahlrichtung nachgeordnetes Lumineszenzkonversionselement umfassen, wobei das Lumineszenzkonversionselement einen Teil der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung in Strahlung einer anderen Wellenlänge umwandelt.
Insbesondere bei Halbleiterkörpern, die im blauen oder blaugrünen Spektralbereich emittieren, tritt dabei das Problem auf, daß kurzwellige Anteile der erzeugten Strahlung eine schädigende Wirkung auf strahlungsdurchlässige Kunststoffelemente haben können. Eine solche Schädigung des Kunststoffelements kann sich in Verfärbungen, beispielsweise einer Braunfärbung eines zuvor transparenten Elements, und vorzeitiger Alterung, beispielsweise in Form von Versprödungen, Trübungen oder Delamination von Halbleiterkörper oder Gehäuse, manifestieren. Eine damit einhergehende Abnahme der Lichtausbeute ist unerwünscht und beschleunigt aufgrund der vermehrten Strahlungsabsorption im Baulelement eine weitere Alterung.
Prinzipiell weisen strahlungserzeugende Halbleiterkörper eine hohe Lebensdauer auf. Bei Bauelementen mit einem abstrahlungsseitig nachgeordneten, strahlungsdurchlässigen Kunststoffelement genügen während der langen Betriebszeit, die typisch in der Größenordnung von 10000 bis 100000 Betriebsstunden liegt, bereits sehr geringe Anteile schädigender Strahlung, um durch Akkumulation eine vorzeitige Verfärbung oder Alterung des Kunststoffelements zu bewirken. Damit wird die erreichbare Lebensdauer des Bauelements durch die Haltbarkeit des Kunststoffelements limitiert. Es ist jedoch unbefriedigend, daß ein an sich langlebiges Halbleiterbauelement durch Schäden eines solchen Kunststoffelements vorzeitig unbrauchbar wird, obwohl der Halbleiterkörper noch funktionstüchtig ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit verbesserter Strahlungsbeständigkeit zu schaffen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit erhöhter Strahlungsausbeute bzw. Helligkeit anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 17.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem strahlungserzeugenden Halbleiterkörper, einem in Abstrahlungsrichtung nachgeordneten, strahlungsdurchlässigen Kunststoffelement und einem Strahlungskonverter zu bilden. Das Emissionsspektrum des Halbleiterkörpers weist ein Maximum bei einer Zentralwellenlänge λ₀ auf, die zwischen 430 nm und 480 nm liegt. Der Strahlungskonverter wandelt dabei von dem Halbleiterkörper emittierte, das Kunststoffelement schädigende Strahlung einer ersten Wellenlänge λ₁ zumindest teilweise in weniger schädigende Strahlung einer größeren zweiten Wellenlänge λ₂ um, die zwischen 470 nm und 500 nm liegt. Der Strahlungskonverter enthält Sr₆BP₅O₂₀:Eu. Das Emissionsmaximum des Strahlungskonverters liegt bei etwa 480 nm. Dadurch wird vorteilhafterweise die Gefahr einer Strahlungsschädigung des Vergusses reduziert. Unter einer Schädigung sind dabei insbesondere die obengenannten Veränderungen wie Verfärbung, Versprödung, Trübung oder Delamination zu verstehen.
Bevorzugt wird die Erfindung bei einem strahlungsdurchlässigen Kunststoffelement in Form einer den Halbleiterkörper zumindest teilweise umhüllenden Vergußmasse eingesetzt. Die Umhüllung mit einer Vergußmasse dient dem Schutz des Halbleiterkörpers. Zugleich kann der Verguß bei geeigneter Formgebung ein optisches Element, beispielsweise eine Linse bilden. Die Gefahr einer Schädigung ist bei einem solchen Verguß vergleichsweise groß, da in der Regel der Verguß in unmittelbarem Kontakt mit dem Halbleiterkörper steht und die Strahlungsintensität in der Nähe des Halbleiterkörpers besonders groß ist. Um den Verguß vor Strahlungsschäden zu schützen, kann bei der Erfindung der Strahlungskonverter beispielsweise dem Verguß zugesetzt oder auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht sein.
Vorzugsweise ist dabei der Strahlungskonverter so gewählt, daß die Absorption des Kunststoffelements bei der zweiten Wellenlänge λ₂ geringer ist als bei der ersten Wellenlänge λ₁. Damit wird weniger Strahlungsenergie in dem Kunststoffelement deponiert und somit die Gefahr von Strahlungsschäden reduziert. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der erhöhten Strahlungsausbeute aufgrund der geringeren Absorption in dem Kunststoffelement.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei einem Halbleiterkörper mit einer Emissionslinie der Zentralwellenlänge λ₀ (Maximum im Emissionsspektrum) nicht die gesamte erzeugte Strahlung konvertiert, sondern ein Teil der Strahlung aus der kurzwelligen Flanke der Emissionslinie. Es werden also insbesondere Strahlungsanteile, deren Wellenlänge λ₁ kleiner ist als die Zentralwellenlänge λ₀, in längerwellige Strahlung umgewandelt. Im Allgemeinen steigen mit abnehmender Wellenlänge die Absorption im Verguß und die Gefahr von Strahlungsschäden.
Dies trifft in besonderem Maß für Strahlung mit einer Wellenlänge unter 430 nm zu. Die Photonenenergie kann bei solchen Strahlungsfeldern ausreichen, um Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Bei Kunststoffen kann dies zu einer nachteiligen Veränderung, beispielsweise den obengenannten Schäden, führen.
Die Erfindung ist damit besonders vorteilhaft für Halbleiterbauelemente, die im blauen und blaugrünen Spektralbereich bei Wellenlängen zwischen 430 nm und 480 nm, vorzugsweise zwischen 450 nm und 470 nm, emittieren.
Die Emissionslinien solcher Halbleiterkörper weisen in der Regel einen – wie sich zeigte – nicht vernachlässigbaren Anteil kurzwelliger Strahlung mit einer Wellenlänge unter 430 nm auf, der ein strahlungsdurchlässiges Kunststoffelement schädigen kann. Durch Konversion dieser Strahlung in den längerwelligen blauen oder blaugrünen Spektralbereich, vorzugsweise zwischen 470 nm und 500 nm, wird mit Vorteil die Lebensdauer des Bauelements erhöht.
Zudem steigt auch die Helligkeit des Bauelements, da das menschliche Auge im Spektralbereich zwischen 470 nm und 500 nm deutlich empfindlicher ist als für Strahlung unter 430 nm.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt bei den angegebenen Wellenlängenbereichen darin, daß der Farbort der von dem Halbleiterbauelement emittierten Strahlung nur geringfügig gegenüber der ursprünglich generierten Strahlung verändert wird und das Halbleiterbauelement weiterhin im blauen oder blaugrünen Spektralbereich emittiert.
Bei der Erfindung enthält der Strahlungskonverter anorganische Leuchtstoffe, vorzugsweise Europium-aktivierte Leuchtstoffe wie Sr₆BP₅O₂₀:Eu. Dieses Material zeichnet sich insbesondere bei einer Anregung zwischen 250 nm und 430 nm durch eine hohe Strahlungskonversion aus. Das Emissionsmaximum liegt bei etwa 480 nm (Sr₆BP₅O₂₀:Eu).
Vorzugsweise werden diese Materialien auf den Halbleiterkörper aufgebracht oder in dem Kunststoffelement verteilt. Bei einem Verguß können die Leuchtstoffe vor dem Eingießen in dem Vergußmaterial suspendiert werden, so daß damit ein kompaktes, leicht herstellbares Bauelement mit erhöhter Strahlungsbeständigkeit geschaffen wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Kunststoffelement ein Reaktionsharz, vorzugsweise ein Epoxid-, Acryl- oder Silikonharz oder eine Mischung dieser Harze. Diese Harze zeichnen sich durch eine hohe Transparenz und gute Verarbeitungseigenschaften aus. Allerdings zeigen insbesondere Epoxid- und Acrylharze deutliche Strahlungsschäden in Form von Braunfärbungen nach längerer Betriebsdauer unter dem Einfluß von kurzwelligen Strahlungsanteilen mit Wellenlängen unter 430 nm. Mit Hilfe der Erfindung können diese Harze vorteilhafterweise verwendet werden, wobei durch gezielte Strahlungskonversion die Gefahr einer vorzeitigen Alterung reduziert ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem strahlungserzeugenden Halbleiterkörper ein Lumineszenzkonversionselement nachgeordnet. Ein solches Lumineszenzkonversionselement wandelt einen Teil der von dem Halbleiterkörper erzeugten und gegebenenfalls auch einen Teil der von dem Strahlungskonverter emittierten Strahlung in Strahlung anderer, in der Regel längerer Wellenlänge um. Vorzugsweise dient das Lumineszenzkonversionselement der Erzeugung von mischfarbigem Licht. Besonders bevorzugt ist die Erzeugung von Weißlicht.
Die Anregungswellenlänge des Lumineszenzkonversionselements ist üblicherweise auf die Zentralwellenlänge λ₀ des Halbleiterkörpers abgestimmt. Daher stellt das Lumineszenzkonversionselement in der Regel keinen ausreichenden Schutz gegen eine Beschädigung durch kurzwellige Strahlungsanteile dar. Das Problem liegt insbesondere darin, daß die schädigende Strahlung oftmals nur zu geringen Anteilen erzeugt wird, die zwar nach längerem Betrieb eine Schädigung eines strahlungsdurchlässigen Kunststoffelements hervorrufen können, aber für eine Nutzung wie beispielsweise der Erzeugung von Mischlicht nicht ausreichen.
Da schon die Erzeugung von Mischlicht eines bestimmten Farborts und insbesondere von Weißlicht eine genaue Abstimmung von Lumineszenzkonversionselement und Halbleiterkörper aufeinander erfordern, kann in der Regel zusätzlich eine ausreichende Konversion von schädigender kurzwelliger Strahlung durch das Lumineszenzkonversionselement nicht erreicht werden. Bei der Weiterbildung der Erfindung werden daher diese Maßgaben – Erzeugung von Mischlicht und Konversion schädigender Strahlungsanteile – durch das Lumineszenzkonversionselement einerseits und den Strahlungskonverter andererseits erfüllt.
Das Lumineszenzkonversionselement enthält bevorzugt mindestens einen Leuchtstoff zur Umwandlung der Strahlung. Dabei kann das Lumineszenzkonversionselement beispielsweise dadurch gebildet sein, daß dieser Leuchtstoff ebenfalls in einem dem Halbleiterkörper umgebenden Verguß suspendiert ist.
Bevorzugt enthält das Lumineszenzkonversionselement anorganische Leuchtstoffe wie mit Seltenen Erden, insbesondere Ce, dotierte Granate, Erdalkalisulfide, Thiogallate, Aluminate oder Orthosilikate. Effiziente Leuchtstoffe sind hierbei Verbindungen, die der Formel A₃B₅O₁₂:M genügen (sofern sie nicht unter den üblichen Herstellungs- und Betriebsbedingungen instabil sind). Darin bezeichnet A mindestens ein Element der Gruppe Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb und Sm, B mindestens ein Element der Gruppe Al, Ga und In und M mindestens ein Element der Gruppe Ce und Pr, vorzugsweise Ce. Als besonders effiziente Leuchtstoffe haben sich die Verbindungen YAG:Ce (Y₃Al₅O₁₂:Ce³ ⁺), TbYAG:Ce ((TbY_1-x)₃Al₅O₁₂:Ce³ ⁺, 0 < x < 1), GdYAG:Ce ((Gd_xY_1-x)₃Al₅O₁₂:Ce³ ⁺, 0 < x < 1) und GdTbYAG:Ce ((Gd_xTb_yY_1-x-y)₃Al₅O₁₂:Ce³, 0 < x < 1, 0 < y < 1) sowie hierauf basierende Gemische erwiesen. Dabei kann Al zumindest teilweise durch Ga oder In ersetzt sein. Weiter geeignet sind die Verbindungen SrS:Ce³ ⁺, Na, SrS:Ce³ ⁺, Cl, SrS:CeCl₃, CaS:Ce³⁺ und SrSe:Ce³⁺.
Ferner kann das Lumineszenzkonversionselement auch organische Leuchtstoffe enthalten. Hierfür können beispielsweise Azo-, Anthrachinon-, Perinon- und Perylen-Leuchtstoffe, zum Beispiel die Leuchstoffe BASF Lumogen 083, 240 und 300, herangezogen werden.
Als Material für den Halbleiterkörper eignen sich insbesondere GaN-basierende Halbleitersysteme. Unter GaN-basierenden Materialien sind dabei neben GaN selbst von GaN abgeleitete oder damit verwandte Materialien, insbesondere ternäre oder quaternäre Mischkristallsysteme wie AlGaN (Al_1-xGa_xN, 0 ≤ x ≤ 1) InGaN (In_1-xGa_xN, 0 ≤ x ≤ 1), InAlN (In_1-xAl_xN, 0 ≤ x ≤ 1) und AlInGaN (Al_1-xIn_xGa_yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1) zu verstehen. Damit gebildete Halbleiterkörper, beispielsweise LED-Chips, emittieren bevorzugt im blauen und blaugrünen Spektralbereich. Weiterhin zeichnen sich GaN-basierende LED-Chips durch eine hohe Strahlungsausbeute aus.
Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von vier Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1 bis 6 erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
2 eine schematische Darstellung eines Emissionsspektrums des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
3 Spektren des Strahlungskonverters des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
4 Spektren eines Strahlungskonverters und eines Luminsezenzkonversionselements eines Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements,
5 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements und
6 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements.
Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Als Gehäuse 1 dient bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Spritzgußgehäuse. Das Gehäuse 1 ist wannenförmig gestaltet, wobei auf dem Wannengrund ein Leiterrahmen 2 in das Gehäuse 1 integriert ist.
Dieser Leiterrahmen 2 weist einen Chipanschlußbereich auf, auf den ein Halbleiterkörper 3 mit einer aktiven, der Strahlungserzeugung dienenden Schicht 9 aufgebracht ist. Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper 3 aufgelötet oder mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs aufgeklebt. Weiterhin ist auf dem Leiterrahmen ein Drahtanschlußbereich vorgesehen, von dem aus eine Drahtverbindung 8 zu einer abstrahlungsseitig auf dem Halbleiterkörper 3 ausgebildeten Kontaktfläche geführt ist.
Der Halbleiterkörper 3 wird umgeben von einer umlaufenden Gehäusewand, die integral mit dem Bodenteil des Gehäuses 1 verbunden ist und zugleich als Reflektor für die erzeugte Strahlung dient.
Der Halbleiterkörper 3 ist in der Gehäusewanne von einem Verguß 4 abgedeckt. Der Verguß 4 ist leicht gewölbt ausgebildet, um eine gewisse Linsenwirkung und damit eine Bündelung der erzeugten Strahlung zu erzielen. In den Verguß 4 sind Partikel eines Strahlungskonverters 6 suspendiert. Zusätzlich können in den Verguß zur Bildung eines Lumineszenzkonversionselements weitere Leuchtstoffe 5 wie beispielsweise YAG:Ce eingebracht sein.
Die Wirkung des Strahlungskonverters 6 wird anhand des Diagramms in 2 erläutert. Hierin ist das Spektrum der von dem Halbleiterkörper 3 erzeugten Strahlung aufgetragen, dargestellt durch die Linie 10. Das Emissionsmaximum mit der Wellenlänge λ₀ liegt bei etwa 460 nm. Eine den Verguß schädigende Wirkung können insbesondere Strahlungsanteile aus der kurzwelligen Flanke der Emissionslinie mit einer Wellenlänge unter 430 nm hervorrufen (die Breite der Emissionslinie ist zur Verdeutlichung im Diagramm etwas übertrieben dargestellt).
Der Strahlungskonverter 6 auf der Basis von Sr₆BP₅O₂₀:Eu weist insbesondere in dem Bereich unter 430 nm einen hohen Konversionsgrad auf. Dies ergibt sich aus dem Anregungsspektrum des Konvertermaterials, dargestellt durch Linie 11. Bei dem Anregungsspektrum ist die Gesamtintensität der durch Konversion erzeugten Strahlung gegen die Wellenlänge der anregenden Strahlung aufgetragen. Besonders vorteilhaft ist es bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, daß das Anregungsspektrum 11 zu kurzen Wellenlängen hin zunächst ansteigt und dann bis in den Ultraviolett-Bereich etwa konstant bleibt, so daß gerade in diesem, für die Schädigung des Vergusses kritischen Bereich eine hohe Konversion der Strahlung gewährleistet ist. Dementsprechend werden vor allem Strahlungsanteile 10a aus der kurzwelligen Flanke der Emissionslinie 10 des Halbleiterkörpers 3 in Strahlung 12 mit einer Wellenlänge λ₂ von etwa 480 nm umgewandelt. λ₂ entspricht dabei dem Emissionsmaximum des Strahlungskonverters.
In 3 und 4 sind zum Vergleich die Anregungs- und Emissionsspektren zweier Strahlungskonvertermaterialien, Sr₆BP₅O₂₀:Eu und Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu, gezeigt. Dargestellt ist jeweils das Anregungsspektrum (Linie 13 in 3a bzw. Linie 15 in 4a) und das Emissionsspektrum (Linie 14 in 3b bzw. Linie 16 in 4b).
Dabei weist Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu (4) gegenüber Sr₆BP₅O₂₀:Eu (3) eine etwas weiter rotverschobene Kante im Anregungsspektrum und eine Emissionslinie bei etwa 490 nm auf. Die Quanteneffizienz beträgt etwa 80%.
Demgegenüber fällt die Kante im Anregungsspektrum von Sr₆BP₅O₂₀:Eu (3) steiler ab, das Maximum der Emissionslinie liegt bei etwa 480 nm. Die Quanteneffizienz ist mit etwa 65% etwas geringer als bei Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu. Je nach Kunststoffart und Zentralwellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung können beide Konvertermaterialien mit Vorteil eingesetzt werden.
Zum Vergleich ist in 4a das Anregungsspektrum (Linie 17, gestrichelt) des Leuchtstoffs YAG:Ce gezeigt, der vorzugsweise in Lumineszenzkonversionselementen eingesetzt wird. Der Konversionsgrad bei Anregungswellenlängen unter 430 nm ist deutlich geringer als bei Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu. Zudem sinkt zwischen 450 nm und 370 nm der Konversionsgrad mit kleiner werdender Wellenlänge ab, so daß mit YAG:Ce allein kein wirkungsvoller Schutz gegen kurzwellige Strahlungsanteile erreicht wird.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements unterscheidet sich von dem vorigen Ausführungsbeispiel darin, daß der Halbleiterkörper von einem ersten Verguß 4a umhüllt ist, in dem Partikel des Strahlungskonverters 6 suspendiert sind. Auf diesen ersten Verguß 4a ist ein zweiter Verguß 4b aufgebracht, der zur Bildung eines Lumineszenzkonversionselements Leuchtstoffe 5 enthalten kann.
Als Vergußmasse eigenen sich die obengenannten Reaktionsharze, wobei der erste Verguß 4a und der zweite Verguß 4b nicht notwendigerweise dieselbe Zusammensetzung aufweisen müssen. Für den ersten Verguß 4a ist die Verwendung eines Silikonharzes vorteilhaft, da Silikonharze im Allgemeinen eine höhere Strahlungsbeständigkeit als Epoxid- und Acrylharze aufweisen.
Die Anordnung des Strahlungskonverters 6 nahe am Halbleiterkörper hat den Vorteil, daß schädliche Strahlungsanteile bereits in geringer Entfernung vom Halbleiterkörper 3 konvertiert werden. Damit werden die Weglängen schädlicher Strahlungsanteile im Verguß gering gehalten und in Folge die Gefahr einer Schädigung des Vergusses reduziert.
Wie in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls gezeigt ist, kann bei der Erfindung der Halbleiterkörper 3 auch mittels zweier Drahtverbindungen 8a, b kontaktiert sein. Dies ist beispielsweise bei GaN-basierenden Halbleiterkörpern mit elektrisch isolierendem Substrat zweckmäßig, da das isolierende Substrat eine Stromeinleitung über den Chipanschlußbereich verhindert.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ebenfalls die Konversion schädlicher Strahlung nahe am Halbleiterkörper 3 erfolgt. In Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Strahlungskonverter Partikel 6 direkt auf den Halbleiterkörper 3 aufgebracht.
Abstrahlungsseitig ist auf das Gehäuse 1 ein Kunststoffelement in Form einer Linse 7 montiert. Auch bei einer solchen beabstandeten Anordnung des Kunststoffelements von dem Halbleiterkörper besteht grundsätzlich die Gefahr einer Schädigung durch die erzeugte Strahlung, die bei der Erfindung vorteilhaft reduziert ist.
Der Raum zwischen dem Halbleiterkörper 3 und der Linse 7 kann wie dargestellt mit einem Verguß 4 gefüllt sein. Alternativ kann dieser Raum auch frei bleiben oder gegebenenfalls evakuiert werden.
Die Aufbringung der Strahlungskonverterpartikel 6 auf den Halbleiterkörper kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Strahlungskonverterpartikel 6 zunächst in ein Lösungsmittel eingebracht werden, das vorzugsweise auch einen Haftvermittler enthält. Diese Mischung wird in einer dünnen Schicht auf den Halbleiterkörper 3 aufgebracht, beispielsweise durch Auftropfen oder Aufsprühen auf den Halbleiterkörper. Nachdem sich das Lösungsmittel verflüchtigt hat, verbleibt im wesentlichen eine dünne Lage der Strahlungskonverterpartikel 6 auf dem Halbleiterkörper.
Als Strahlungskonverter wird bei den letzten beiden Ausführungsbeispielen ebenfalls Sr₆BP₅O₂₀:Eu eingesetzt.
Das Vorliegen einer Emissionslinie mit der Zentralwellenlänge λ₀ schließt nicht aus, daß das Emissionsspektrum des Halbleiterkörpers weitere Emissionslinien oder anderweitig strukturierte Strahlungsanteile aufweist. Die Erfindung richtet sich in diesem Fall bevorzugt auf die Emissionslinie mit der kleinsten Wellenlänge.

Claims

Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem strahlungserzeugenden Halbleiterkörper (3), dem in Abstrahlungsrichtung ein strahlungsdurchlässiges Kunststoffelement (4, 7) nachgeordnet ist und der eine das Kunststoffelement (4, 7) schädigende Strahlung einer ersten Wellenlänge λ₁ aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß – das Emissionsspektrum des Halbleiterkörpers (3) ein Maximum bei einer Zentralwellenlänge λ₀ aufweist, die zwischen 430 nm und 480 nm liegt, – in dem Kunststoffelement ein Strahlungskonverter (6) vorgesehen ist, der zumindest Teile der von dem Halbleiterkörper (3) emittierten Strahlung der ersten Wellenlänge λ₁ in Strahlung einer größeren zweiten Wellenlänge λ₂ umwandelt, die für das Kunststoffelement weniger schädigend ist, – die zweite Wellenlänge λ₂ zwischen 470 nm und 500 nm liegt, und – der Strahlungskonverter (6) Sr₆BP₅O₂₀:Eu enthält und das Emissionsmaximum des Strahlungskonverters (6) bei etwa 480 nm liegt.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption des Kunststoffelements (4, 7) bei der Wellenlänge λ₁ größer ist als bei der Wellenlänge λ₂.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffelement (4, 7) einen den Halbleiterkörper (3) zumindest teilweise umgebenden Verguß (4) enthält.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellenlänge λ₁ kleiner ist als λ₀.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hellempfindlichkeitsgrad des menschlichen Auges für Strahlung der zweiten Wellenlänge λ₂ größer ist als für Strahlung der ersten Wellenlänge λ₁.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellenlänge λ₁ kleiner als 430 nm ist.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwellenlänge λ₀ zwischen 450 nm und 470 nm liegt.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffelement (4, 7) ein Reaktionsharz enthält.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsharz ein Epoxidharz, Acrylharz, Silikonharz oder eine Mischung dieser Harze verwendet wird.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Halbleiterkörper (3) emittierte Strahlung der ersten Wellenlänge λ₁ eine Verfärbung des Kunststoffelements (4, 7) bewirkt.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Halbleiterkörper (3) ein Lumineszenzkonversionselement nachgeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonversionselement mindestens einen Leuchtstoff (5) enthält.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff (5) zumindest in Teilbereichen des Kunststoffelements (4, 7) verteilt ist.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonversionselement einen organischen Leuchtstoff, vorzugsweise einen Azo-, Anthrachinon-, Perinon- oder Perylen-Leuchtstoff enthält.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonverionselement YAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce, GdTbYAG:Ce oder hierauf basierende Gemische enthält, wobei Al zumindest teilweise durch Ga oder In ersetzt sein kann.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonversionselement bei Anregung zwischen 430 nm und 480 nm Licht mit einer Wellenlänge zwischen 550 nm und 600 nm emittiert.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (3), der Strahlungskonverter (6) und das Lumineszenzkonversionselement so aufeinander abgestimmt sind, daß mischfarbiges, insbesondere weißes Licht erzeugt wird.