WO2002052615A2 - Radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element - Google Patents

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WO2002052615A2
WO2002052615A2 PCT/DE2001/004880 DE0104880W WO02052615A2 WO 2002052615 A2 WO2002052615 A2 WO 2002052615A2 DE 0104880 W DE0104880 W DE 0104880W WO 02052615 A2 WO02052615 A2 WO 02052615A2
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Bert Braune
Stefan Gruber
Günter Waitl
Ulrich Zehnder
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element according to the preamble of patent claim 1.
  • Radiation-emitting semiconductor components with a luminescence conversion element are known, for example, from WO 97/50132. These arrangements contain a semiconductor body which emits light during operation (primary light) and a luminescence conversion element which converts part of this light into a different wavelength range (fluorescent light). The color impression of the mixed light emitted by such a semiconductor component results from additive color mixing of primary light and fluorescent light.
  • the luminescence conversion element can be arranged downstream of the semiconductor body in various ways.
  • the luminescence conversion element consists of phosphors which are embedded in a casting compound surrounding the semiconductor body.
  • the casting height must be set very precisely during production and monitored continuously. Otherwise, the components produce mixed light that is inhomogeneous in color and have a high specimen scatter with regard to the color location. In the case of white mixed light in particular, precise adjustment of the casting height is necessary, since in the case of white light color location fluctuations are very noticeable as color casts and are particularly undesirable.
  • Another disadvantage of casting compounds with phosphors dispersed therein is the risk of accelerated aging of the casting compound due to the large number of interfaces between the phosphor particles and the encapsulating casting compound.
  • the object of the invention is to provide a radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element which is suitable for generating mixed light with a color impression which is as homogeneous as possible and which is also technically simple to produce.
  • a reflector is assigned to a radiation-emitting semiconductor body and this is coated with the luminescence conversion element.
  • the luminescence conversion material can also be introduced into the reflector.
  • a coating is understood to mean the application of a thin layer of the luminescence conversion element, the layer thickness being significantly less than the diameter of the reflector. This layer is therefore at least partially shaped according to the reflector.
  • the layer of the luminescence conversion element on the reflector preferably has a constant layer thickness.
  • a layer is characterized by an advantageously uniform conversion and thus differs in particular from layers of irregular thickness which, for example, by Sedimentation of a luminescence conversion element can arise from a suspension on a reflector.
  • the primary light emitted by the semiconductor body is reflected by the reflector and partially converted into fluorescent light by means of the luminescence conversion element.
  • the color location of the emitted mixed light is thus advantageously independent of any potting compound applied and its dimensions. As a result, potting can even be dispensed with entirely.
  • Advantage of the invention is that by avoiding admixtures in the potting, the potting itself is more resistant to aging.
  • the coating of the reflector with the luminescence conversion element is preferably carried out in a separate work step before the encapsulation. This advantageously enables precise adjustment of the layer thickness and the formation of a homogeneous layer.
  • the semiconductor body of the component further preferably has side flanks which face the reflector and are kept free from covering the luminance conversion element.
  • the semiconductor body is followed by a cover layer in the radiation direction of the component, which is only partially transparent to the primary light or acts as a reflector. This prevents too much of the primary light from being directly, that is to say without reflection and conversion taking place in the process at "the reflector is radiated, and then the color impression of the emitted mixed light is inhomogeneous.
  • the cover layer is applied on the semiconductor body.
  • the cover layer may in this case be det trained as a metallic reflector layer.
  • the cover layer can also be designed as a luminescence conversion element, so that part of the primary light is converted into fluorescent light when transmitted through the cover layer.
  • the cover layer luminescence conversion element preferably converts the incident primary light in the same way as the luminescence conversion element applied to the reflector.
  • the same materials, in particular the same phosphors, can be used for both luminescence conversion elements.
  • the semiconductor body is arranged in a housing with a base element and a wall located thereon and comprising the semiconductor body, the inside of this wall forming the reflector.
  • the wall and base element are preferably formed in one piece from a material, for example a plastic.
  • Such housings can be manufactured inexpensively by means of an injection molding process.
  • a lead frame with at least one chip connection area and at least one wire connection area with connections led to the outside is arranged in the housing.
  • the semiconductor body is fastened on the chip connection area and is electrically conductively connected to the wire connection area by means of a wire connection.
  • the housing can also be produced inexpensively in an injection molding process, for example by extrusion coating the lead frame with a molding compound.
  • the external connections of the lead frame are preferably guided along the outer wall of the housing and under the base element, so that a compact, surface-mountable component is created. Due to the compact design, it is possible to string components according to the invention closely together in order to form bright lighting units.
  • the reflector can also be formed as part of the lead frame in the form of a recess in which the semiconductor chip is arranged.
  • the semiconductor chip and lead frame are preferably surrounded by a transparent casting compound. This embodiment is particularly suitable for so-called radial LEDs.
  • the primary radiation emitted by the semiconductor body is in the ultraviolet, blue or green spectral range.
  • a GaN-based semiconductor body is preferably used for this.
  • GaN-based materials include materials derived from or related to GaN, in particular ternary or guaternary mixed crystal systems such as AlGaN (Al ! _ X Ga x N, O ⁇ x ⁇ l), InGaN (I ⁇ n- x Ga x N, O ⁇ x ⁇ l), InAlN (Ini- x AlxN, O ⁇ x ⁇ l) and AlInGaN (Al; ⁇ . - x -yIn x Ga y N, O ⁇ x ⁇ l, O ⁇ y ⁇ l) ,
  • a semiconductor body emitting in the blue or blue-green spectral range is advantageously suitable in conjunction with a yellow-orange-emitting luminescence conversion element for generating white light.
  • 480 nm particularly preferably between 450 nm and 470 nm, are used, which can be formed, for example, on the basis of AlGaN or InGaN.
  • the central wavelength is to be understood as the wavelength at which the spectrum of the radiation emitted by the semiconductor body has a maximum.
  • the semiconductor body the radiation spectrum of which essentially consists of a single emission line, the central wavelength of which lies in the wavelength range mentioned.
  • semiconductor bodies whose emission spectrum has several maxima, at least one maximum falling within the wavelength range mentioned.
  • An advantageous development of the invention consists in forming the luminescence conversion element with one or more phosphors.
  • Organic phosphors such as azo, anthraquinone, perinone and perylene dyes such as, for example, the dyes BASF Lumogen 083, 240 and 300 are suitable for this.
  • Inorganic phosphors such as rare earths, in particular Ce, doped garnets, alkaline earth metal sulfides, thiogallates, aluminates and orthosilicates are preferably used as the phosphor.
  • Efficient phosphors are compounds which satisfy the formula A 3 B 5 0 12 : M (provided they are not unstable under the usual manufacturing and operating conditions).
  • A denotes at least one element from the group Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb and Sm
  • B denotes at least one element from the group AI
  • M denotes at least one element from the group Ce and Pr, preferably Ce.
  • AI can be at least partially replaced by Ga or In.
  • the compounds SrS: Ce 3+ , Na are also suitable.
  • a phosphor which emits in the yellow, yellow-green or yellow-orange region which, in conjunction with a blue-emitting semiconductor body, a semiconductor white forms light source.
  • the phosphors YAG: Ce and TbYAG: Ce are particularly preferred for this purpose with an excitation between 430 nm and 480 nm, in particular between 450 nm and 470 nm. With a suitable comparison of the phosphor and the semiconductor body, a purely white mixed light-emitting light source is created.
  • the semiconductor chip and the reflector are preferably covered with a potting compound based on a reactive resin.
  • a reactive resin Epoxy, resin, silicone and acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate) and mixtures thereof are particularly suitable for this.
  • the overlaying with a fluorescent-free reactive resin is technically much easier compared to the prior art, since the thickness of the cover only has an insignificant influence on the radiation characteristics and the color impression, so that larger tolerances in the manufacture are permissible and the requirements for the casting height control are advantageous are reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a first exemplary embodiment of a semiconductor component according to the invention
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a semiconductor device according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of a semiconductor device according to the invention.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 serves as a housing 1, a thermoset injection molded housing.
  • the housing 1 is trough-shaped, a lead frame 2 being integrated into the housing 1 on the base of the trough.
  • This lead frame 2 has a chip connection area to which the semiconductor body 3 is applied.
  • the semiconductor body 3 is preferably soldered on or glued on with an electrically conductive adhesive.
  • the semiconductor body 3 is surrounded by a peripheral housing wall 5, which is integrally connected to the bottom part 4 of the housing 1.
  • a semiconductor chip with an active layer based on GaN is used as the semiconductor body 3, which emits primary light 6 in the blue spectral range with a central wavelength of approximately 460 nm, whereby semiconductor bodies with a shorter or longer central wavelength can also be used.
  • the inner wall of the housing 1 serves as a reflector 7 for the emitted primary light 6.
  • This reflector 7 is covered with a luminescence conversion element 8 in the form of a thin phosphor layer.
  • the actual phosphor 13 consists of YAG: Ce particles having a mean particle size d is less than 5 microns, preferably between 1 micron and 2 microns.
  • the grain size of the phosphor in the invention is advantageously not limited at the top by the fact that the phosphor could undesirably sedate in any potting compound.
  • the phosphor 13 is suspended in an adhesion promoter and this suspension is applied to the reflector 7 in layers. This can be done, for example, in a printing process or a spray-on process, the semiconductor chip preferably being mounted after the converter layer has been applied.
  • Suitable coating systems or reaction resins such as epoxy resins, silicone resins, Ac'ryl resins or mixtures of these resins can be used. Suspensions based on acetate, alcohol, ester or water are also possible.
  • a further variant for coating the reflector is to introduce the phosphor 13 and, if appropriate, a binder into a customary, volatile solvent such as, for example, an alcohol, carbon tetrachloride, dimethyl sulfoxide or toluene and to distribute this mixture on the reflector. After the solvent has evaporated, the phosphor 13 essentially remains on the reflector. Water-based solvents or combinations of organic and inorganic solvents can also be used.
  • the phosphor can also be dusted, sputtered, evaporated or applied electrostatically to the reflector.
  • the phosphor 13 is distributed in a suitable film, for example a polymer film, which is then pulled onto the reflector.
  • a suitable film for example a polymer film
  • the adhesion of the luminescence conversion element 8 to the reflector 7 can be increased, if necessary, by a heat treatment.
  • the semiconductor body 3 is provided with a metallic reflector layer 10 on the top, that is to say in the main radiation direction of the component. This prevents a significant part of the primary light 6 from leaving the component directly and unconverted. This would cause severe color errors in the core area of the emitted radiation lobe.
  • the reflector layer 10 also directs the initially emitted portions of the primary radiation 6 onto the reflector 7, where it is partially converted into fluorescent light 9.
  • the trough-shaped inner region of the component is filled with a transparent potting compound 11.
  • Epoxy resin or silicone are particularly suitable as potting material.
  • the component is preferably encapsulated after the coating of the reflector.
  • the embodiment shown in Figure 2 differs from the previous embodiment in that the phosphor particles 13 are suspended in the housing material. Again, the inside of the circumferential housing wall 5 forms the reflector 7. The near-surface distributed phosphor particles 13 convert the emitted primary light 6 into fluorescent light 9.
  • the luminescence conversion element 8 corresponds to the region of the housing wall 5 forming the reflector 7 near the surface Part of the primary radiation 6 penetrates into this area near the surface and is converted accordingly into fluorescent light 9.
  • the semiconductor body 3 has an electrically insulating substrate. Typically, this applies to GaN-based semiconductors with a sapphire substrate. Two contact surfaces are formed on the top of the chip, each of which is electrically connected to the lead frame 2 with a wire connection.
  • the reflector layer 10 is also divided into two.
  • the semiconductor device according to the invention is in the form of a radial LED.
  • the lead frame 2 consists of two parts 2a, 2b, part 2a including a trough-shaped chip carrier part.
  • the semiconductor chip 3 is arranged therein.
  • the inner surfaces of the chip carrier trough form the reflector 7, which in turn is covered with the luminescence conversion element 8 in layers.
  • a luminescence conversion layer containing a phosphor is applied as a cover layer 12 on the semiconductor body 3.
  • the contact surface of the semiconductor body is kept free from the cover layer in order to enable a permanent and electrically good conductive wire connection to the other part 2b of the lead frame.
  • the converter cover layer 12 converts part of the primary light 6 emitted upwards into fluorescent light, so that mixed light is emitted as far as possible on all sides.
  • This arrangement is encased by a transparent potting compound 11 made of epoxy resin.
  • the shape of this covering is not subject to any fundamental restrictions.
  • the sheath can be designed in the form of a dome in the main radiation direction in order to achieve a lens effect.
  • Semiconductor body can also be used in the other designs shown.
  • the invention also includes all designs which result from combinations of the features of the individual exemplary embodiments.

Abstract

The invention relates to a radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element (8). A reflector (7) is connected downstream of a semiconductor body (3), this reflector being coated with a luminescence conversion element (8) or containing a luminescence conversion element (8). Said luminescence conversion element (8) converts part of the radiation (6) that is emitted by the semiconductor body during operation in a first wavelength range into radiation (9) in a second wavelength range. The semiconductor body (3) and the luminescence conversion element (8) are preferably tuned to each other in such a way that mixed-colour white light is emitted.

Description

Beschreibungdescription
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit LumineszenzkonversionselementRadiation-emitting semiconductor component with luminescence conversion element
Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element according to the preamble of patent claim 1.
Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente mit einem Lumineszenzkonversionselement sind beispielsweise aus WO 97/50132 bekannt. Diese Anordnungen enthalten einen Halbleiterkörper, der im Betrieb Licht emittiert (Primärlicht) , und ein Lumineszenzkonversionselement, das einen Teil dieses Lichts in einen anderen Wellenlängenbereich konvertiert (Fluoreszenzlicht) . Der Farbeindruck des von einem solchen Halbleiterbauelement emittierten Mischlichts ergibt sich durch additive Farbmischung von Primärlicht und Fluoreszenzlicht.Radiation-emitting semiconductor components with a luminescence conversion element are known, for example, from WO 97/50132. These arrangements contain a semiconductor body which emits light during operation (primary light) and a luminescence conversion element which converts part of this light into a different wavelength range (fluorescent light). The color impression of the mixed light emitted by such a semiconductor component results from additive color mixing of primary light and fluorescent light.
Das Lumineszenzkonversionselement kann in verschiedener Weise dem Halbleiterkörper nachgeordnet sein. In vielen Ausführungsformen besteht das Lumineszenzkonversionselement aus Leuchtstoffen, die in einer den Halbleiterkörper umgebenden Vergußmasse eingebettet sind.The luminescence conversion element can be arranged downstream of the semiconductor body in various ways. In many embodiments, the luminescence conversion element consists of phosphors which are embedded in a casting compound surrounding the semiconductor body.
Zur Festlegung des Farborts des abgestrahlten Mischlichts ist eine genaue Anpassung des Lumineszenzkonversionselements, insbesondere dessen Konversionsgrad, an die Strahlungscharakteristik des Halbleiterkörpers erforderlich.To determine the color location of the emitted mixed light, an exact adaptation of the luminescence conversion element, in particular its degree of conversion, to the radiation characteristics of the semiconductor body is required.
Da bei einer Vergußmasse mit eingebetteten Leuchtstoffen der Konversionsgrad von der Weglänge der einzelnen Strahlungsanteile in der Vergußmasse abhängt, muß bei der Herstellung die Vergußhöhe sehr genau eingestellt und laufend überwacht wer- den. Andernfalls erzeugen die Bauelemente farblich inhomogenes Mischlicht und weisen bezüglich des Farborts eine hohe Exemplarstreuung auf . Insbesondere bei weißem Mischlicht ist präzise Einstellung der Vergußhöhe erforderlich, da sich bei Weißlicht Farbort- Schwankungen als Farbstiche sehr leicht bemerkbar machen und besonders unerwünscht sind.Since the degree of conversion in a casting compound with embedded phosphors depends on the path length of the individual radiation components in the casting compound, the casting height must be set very precisely during production and monitored continuously. Otherwise, the components produce mixed light that is inhomogeneous in color and have a high specimen scatter with regard to the color location. In the case of white mixed light in particular, precise adjustment of the casting height is necessary, since in the case of white light color location fluctuations are very noticeable as color casts and are particularly undesirable.
Ein weiterer Nachteil von Vergußmassen mit darin dispergier- ten Leuchtstoffen besteht in der Gefahr einer beschleunigten Alterung der Vergußmasse aufgrund der großen Zahl von Grenzflächen zwischen den Leuchtstoffpartikeln und der umhüllenden Vergußmasse.Another disadvantage of casting compounds with phosphors dispersed therein is the risk of accelerated aging of the casting compound due to the large number of interfaces between the phosphor particles and the encapsulating casting compound.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement zu schaffen, das zur Erzeugung von Mischlicht mit einem mög- liehst homogenen Farbeindruck geeignet ist und das zugleich technisch einfach herstellbar ist.The object of the invention is to provide a radiation-emitting semiconductor component with a luminescence conversion element which is suitable for generating mixed light with a color impression which is as homogeneous as possible and which is also technically simple to produce.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement nach Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Er- findung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 25.This object is achieved by a semiconductor component according to claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of subclaims 2 to 25.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einem Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper einen Reflektor zuzuordnen und diesen mit dem Lumineszenzkonversionselement zu beschichten. Alternativ oder zusätzlich kann das Lumineszenzkonversionsmaterial auch in den Reflektor eingebracht sein. Unter einer Beschichtung ist dabei die Aufbringung einer dünnen Schicht des Lumines- zenzkonverionselements zu verstehen, wobei die Schichtdicke deutlich geringer ist als der Durchmesser des Reflektors. Diese Schicht ist daher zumindest teilweise dem Reflektor entsprechend geformt.According to the invention, a reflector is assigned to a radiation-emitting semiconductor body and this is coated with the luminescence conversion element. Alternatively or additionally, the luminescence conversion material can also be introduced into the reflector. A coating is understood to mean the application of a thin layer of the luminescence conversion element, the layer thickness being significantly less than the diameter of the reflector. This layer is therefore at least partially shaped according to the reflector.
Vorzugsweise weist die Schicht des Lumineszenzkonversionselements auf dem Reflektor eine konstante Schichtdicke auf. Eine solche Schicht zeichnet sich durch eine vorteilhaft gleichmäßige Konversion aus und unterscheidet sich so insbesondere von Schichten unregelmäßiger Dicke, die beispielsweise durch Sedimentation eines Lumineszenzkonversionselement aus einer Suspension auf einem Reflektor entstehen können.The layer of the luminescence conversion element on the reflector preferably has a constant layer thickness. Such a layer is characterized by an advantageously uniform conversion and thus differs in particular from layers of irregular thickness which, for example, by Sedimentation of a luminescence conversion element can arise from a suspension on a reflector.
Das von dem Halbleiterkörper abgestrahlte Primärlicht wird von dem Reflektor reflektiert und dabei mittels des Lumineszenzkonversionselements teilweise in Fluoreszenzlicht umgewandelt. Mit Vorteil ist so der Farbort des abgestrahlten Mischlichts von einer gegebenenfalls aufgebrachten Vergußmasse und deren Abmessungen unabhängig. Folglich kann sogar auf einen Verguß ganz verzichtet werden. Ein zusätzlicherThe primary light emitted by the semiconductor body is reflected by the reflector and partially converted into fluorescent light by means of the luminescence conversion element. The color location of the emitted mixed light is thus advantageously independent of any potting compound applied and its dimensions. As a result, potting can even be dispensed with entirely. An additional one
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Vermeidung von Beimengungen im Verguß der Verguß selbst alterungsbeständiger ist.Advantage of the invention is that by avoiding admixtures in the potting, the potting itself is more resistant to aging.
Bei vergossenen Bauelementen erfolgt die Beschichtung des Reflektors mit dem Lumineszenzkonversionselement vorzugsweise in einem eigenen Arbeitsschritt vor dem Vergießen. Damit ist mit Vorteil eine genaue Einstellung der Schichtdicke und die Ausbildung einer homogenen Schicht möglich.In the case of encapsulated components, the coating of the reflector with the luminescence conversion element is preferably carried out in a separate work step before the encapsulation. This advantageously enables precise adjustment of the layer thickness and the formation of a homogeneous layer.
Weiter bevorzugt weist der Halbleiterkörper des Bauelements Seitenflanken auf, die dem Reflektor zugewandt und von einer Bedeckung des Luminenzkonversionselements freigehalten sind. Dies kann bei der Erfindung beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Schicht des Lumineszenzkonversionselements vor der Montage des Halbleiterkörpers auf den Reflektor aufgebracht wird. Es wird so gewährleistet, daß die Konversion definiert am Reflektor stattfindet und in der Folge der vorgegebene Farbort des abgestrahlten Mischlichts genau einge- halten wird.The semiconductor body of the component further preferably has side flanks which face the reflector and are kept free from covering the luminance conversion element. This can be achieved in the invention, for example, in that the layer of the luminescence conversion element is applied to the reflector before the semiconductor body is mounted. This ensures that the conversion takes place in a defined manner on the reflector and that the specified color location of the emitted mixed light is then exactly adhered to.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dem Halbleiterkörper in Abstrahlungsrichtung des Bauelements eine Deckschicht nachgeordnet, die für das Primärlicht nur teil- weise durchlässig ist oder als Reflektor wirkt. Dadurch wird verhindert, daß ein zu großer Anteil des Primärlichts direkt, das heißt ohne Reflexion und dabei stattfindender Konversion an" dem Reflektor abgestrahlt wird und so der Farbeindruck des abgestrahlten Mischlichts inhomogen ist. Vorzugsweise ist die Deckschicht auf dem Halbleiterkörper aufgebracht . Die Deckschicht kann dabei als metallische Reflektorschicht ausgebil- det sein.In a preferred development of the invention, the semiconductor body is followed by a cover layer in the radiation direction of the component, which is only partially transparent to the primary light or acts as a reflector. This prevents too much of the primary light from being directly, that is to say without reflection and conversion taking place in the process at "the reflector is radiated, and then the color impression of the emitted mixed light is inhomogeneous. Preferably, the cover layer is applied on the semiconductor body. The cover layer may in this case be det trained as a metallic reflector layer.
Alternativ kann die Deckschicht ebenfalls als Lumineszenzkonversionselement ausgeführt sein, so daß bei Transmission durch die Deckschicht ein Teil des Primärlichts in Fluores- zenzlicht umgewandelt wird. Bevorzugt konvertiert das Deckschicht-Lumineszenzkonversionselement das eingestrahlte Primärlicht in derselben Weise wie das auf dem Reflektor aufgebrachte Lumineszenzkonversionselement. Weitergehend können für beide Lumineszenzkonversionselemente dieselben Materia- lien, insbesondere dieselben Leuchtstoffe, verwendet werden.Alternatively, the cover layer can also be designed as a luminescence conversion element, so that part of the primary light is converted into fluorescent light when transmitted through the cover layer. The cover layer luminescence conversion element preferably converts the incident primary light in the same way as the luminescence conversion element applied to the reflector. Furthermore, the same materials, in particular the same phosphors, can be used for both luminescence conversion elements.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Halbleiterkörper in einem Gehäuse mit einem Basiselement und einer darauf befindlichen, den Halbleiterkörper umfassenden Wand angeordnet, wobei die Innenseite dieser Wand den Reflektor bildet. Diese Weiterbildung erlaubt sehr kompakte, klein- volumige Bauelemente. Bevorzugt sind dabei Wand und Basiselement einstückig aus einem Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, gebildet. Solche Gehäuse können kostengünstig mittels eines Spritzgußverfahrens hergestellt werden.In an advantageous development of the invention, the semiconductor body is arranged in a housing with a base element and a wall located thereon and comprising the semiconductor body, the inside of this wall forming the reflector. This further training enables very compact, small-volume components. The wall and base element are preferably formed in one piece from a material, for example a plastic. Such housings can be manufactured inexpensively by means of an injection molding process.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse ein Leiterrahmen mit mindestens einem Chipanschlußbereich und mindestens einem Drahtanschlußbereich mit nach außen geführten Anschlüssen angeordnet. Der Halbleiterkörper ist dabei auf dem Chipanschlußbereich befestigt und mittels einer Drahtverbindung mit dem Drahtanschlußbereich elektrisch leitend verbunden. Das Gehäuse kann in diesem Fall ebenfalls kostengünstig in einem Spritzgußverfahren, bei- spielsweise durch Umspritzen des Leiterrahmens mit einer Preßmasse, hergestellt werden. Vorzugsweise sind die externen Anschlüsse des Leiterrahmens an der Gehäuseaußenwand entlang und unter das Basiselement geführt, so daß ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauelement geschaffen wird. Durch die kompakte Bauform ist eine dichte Aneinanderreihung von erfindungsgemäßen Bauelementen zur Ausbildung lichtstarker Beleuchtungseinheiten möglich.In a further preferred embodiment of the invention, a lead frame with at least one chip connection area and at least one wire connection area with connections led to the outside is arranged in the housing. The semiconductor body is fastened on the chip connection area and is electrically conductively connected to the wire connection area by means of a wire connection. In this case, the housing can also be produced inexpensively in an injection molding process, for example by extrusion coating the lead frame with a molding compound. The external connections of the lead frame are preferably guided along the outer wall of the housing and under the base element, so that a compact, surface-mountable component is created. Due to the compact design, it is possible to string components according to the invention closely together in order to form bright lighting units.
Alternativ kann der Reflektor auch als Teil des Leiterrahmens in Form einer Vertiefung, in der der Halbleiterchip angeord- net ist, ausgebildet sein. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform Halbleiterchip und Leiterrahmen von einer transparenten Vergußmasse umgeben. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für sogenannte Radial-LEDs.Alternatively, the reflector can also be formed as part of the lead frame in the form of a recess in which the semiconductor chip is arranged. In this embodiment, the semiconductor chip and lead frame are preferably surrounded by a transparent casting compound. This embodiment is particularly suitable for so-called radial LEDs.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die von dem Halbleiterkörper emittierte Primärstrahlung im ultravioletten, blauen oder grünen Spektralbereich. Bevorzugt wird hierfür ein Halbleiterkörper auf GaN-Basis verwendet . Unter GaN-basierten Materialien sind dabei neben GaN selbst von GaN abgeleitete oder damit verwandte Materialien, insbesondere ternäre oder guaternäre Mischkristallsysteme wie AlGaN (Al!_xGaxN, O≤x≤l) , InGaN (Iιn-xGaxN, O≤x≤l) , InAlN (Ini-xAlxN, O≤x≤l) und AlInGaN (Al;ι.-x-yInxGayN, O≤x≤l, O≤y≤l) zu verstehen.In a further advantageous embodiment of the invention, the primary radiation emitted by the semiconductor body is in the ultraviolet, blue or green spectral range. A GaN-based semiconductor body is preferably used for this. In addition to GaN itself, GaN-based materials include materials derived from or related to GaN, in particular ternary or guaternary mixed crystal systems such as AlGaN (Al ! _ X Ga x N, O≤x≤l), InGaN (Iιn- x Ga x N, O≤x≤l), InAlN (Ini- x AlxN, O≤x≤l) and AlInGaN (Al; ι . - x -yIn x Ga y N, O≤x≤l, O≤y≤l) ,
Mit Vorteil ist ein im blauen oder blaugrünen Spektralbereich emittierender Halbleiterkörper in Verbindung mit einem gelb- orange-emittierenden Lumineszenzkonversionselement zur Erzeugung von Weißlicht geeignet. Bevorzugt werden hierfür Halb- leiterkörper mit einer Zentralwellenlänge zwischen 430 nm undA semiconductor body emitting in the blue or blue-green spectral range is advantageously suitable in conjunction with a yellow-orange-emitting luminescence conversion element for generating white light. Semiconductor bodies with a central wavelength between 430 nm and
480 nm, besonders bevorzugt zwischen 450 nm und 470 nm, verwendet, die beispielsweise auf der Basis von AlGaN oder InGaN gebildet sein können.480 nm, particularly preferably between 450 nm and 470 nm, are used, which can be formed, for example, on the basis of AlGaN or InGaN.
Unter der Zentralwellenlänge ist dabei die Wellenlänge zu verstehen, bei der das Spektrum der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung ein Maximum aufweist. Vorzugsweise wer- den Halbleiterkörper verwendet, deren Strahlungsspektrum im wesentlichen aus einer einzige Emissionslinie besteht, deren Zentralwellenlänge in dem genannten Wellenlängenbereich liegt. Weiter bevorzugt sind Halbleiterkörper, deren Emissi- onsspektrum mehrere Maxima aufweist, wobei zumindest ein Maximum in den genannten Wellenlängenbereich fällt. Diese Wellenlängenbereiche sind selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen.The central wavelength is to be understood as the wavelength at which the spectrum of the radiation emitted by the semiconductor body has a maximum. Preferably uses the semiconductor body, the radiation spectrum of which essentially consists of a single emission line, the central wavelength of which lies in the wavelength range mentioned. Further preferred are semiconductor bodies whose emission spectrum has several maxima, at least one maximum falling within the wavelength range mentioned. These wavelength ranges are of course not to be understood as a limitation of the invention.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das Lumineszenzkonversionselement mit einem oder mehreren Leuchtstoffen zu bilden. Geeignet sind hierfür organische Leuchtstoffe wie Azo-, Anthrachinon- , Perinon- und Perylen- farbstoffe wie beispielsweise die Farbstoffe BASF Lumogen 083, 240 und 300.An advantageous development of the invention consists in forming the luminescence conversion element with one or more phosphors. Organic phosphors such as azo, anthraquinone, perinone and perylene dyes such as, for example, the dyes BASF Lumogen 083, 240 and 300 are suitable for this.
Bevorzugt werden als Leuchtstoff anorganische Phosphore wie mit Seltenen Erden, insbesondere Ce, dotierten Granate, Erdalkalisulfide, Thiogallate, Aluminate und Orthosilikate ver- wendet. Effiziente Leuchtstoffe sind hierbei Verbindungen, die der Formel A3B5012:M genügen (sofern sie nicht unter den üblichen Herstellungs- und Betriebsbedingungen instabil sind) . Darin bezeichnet A mindesten ein Element der Gruppe Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb und Sm, B mindestens ein Element der Gruppe AI, 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 (Y3A1S012 :Ce3+) , TbYAG:Ce ( (TbxYι-x) 3A15012 :Ce3+, 0<x<l) und GdYAG:Ce ( (GdxY_.- x) 3A15012 :Ce3+, 0<x<l) sowie daraus gebildete Mischkristalle erwiesen. Dabei kann AI 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+.Inorganic phosphors such as rare earths, in particular Ce, doped garnets, alkaline earth metal sulfides, thiogallates, aluminates and orthosilicates are preferably used as the phosphor. Efficient phosphors are compounds which satisfy the formula A 3 B 5 0 12 : M (provided they are not unstable under the usual manufacturing and operating conditions). A denotes at least one element from the group Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb and Sm, B denotes at least one element from the group AI, Ga and In and M denotes at least one element from the group Ce and Pr, preferably Ce. The compounds YAG: Ce (Y 3 A1 S 0 12 : Ce 3+ ), TbYAG: Ce ((Tb x Yι- x ) 3 A1 5 0 12 : Ce 3+ , 0 <x <1 have proven to be particularly efficient phosphors ) and GdYAG: Ce ((Gd x Y_ . - x ) 3 A1 5 0 12 : Ce 3+ , 0 <x <l) and mixed crystals formed therefrom. AI can be at least partially replaced by Ga or In. The compounds SrS: Ce 3+ , Na are also suitable. SrS: Ce 3+ , Cl, SrS: CeCl 3, CaS: Ce 3+ and SrSe: Ce 3+ .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein im gelben, gelbgrünen oder gelborangen Bereich emittierender Leuchtstoff verwendet, der in Verbindung mit einem blau-emittierenden Halbleiterkörper eine Halbleiter-Weiß- lichtquelle bildet. Besonders bevorzugt sind hierfür die Leuchtstoffe YAG:Ce und TbYAG:Ce bei einer Anregung zwischen 430 nm und 480 nm, insbesondere zwischen 450 nm und 470 nm. Bei geeignetem Abgleich von Leuchtstoff und Halbleiterkörper wird so eine rein weißes Mischlicht emittierende Lichtquelle geschaffen.In a further advantageous embodiment of the invention, a phosphor which emits in the yellow, yellow-green or yellow-orange region is used which, in conjunction with a blue-emitting semiconductor body, a semiconductor white forms light source. The phosphors YAG: Ce and TbYAG: Ce are particularly preferred for this purpose with an excitation between 430 nm and 480 nm, in particular between 450 nm and 470 nm. With a suitable comparison of the phosphor and the semiconductor body, a purely white mixed light-emitting light source is created.
Vorzugsweise sind bei der Erfindung der Halbleiterchip und der Reflektor mit einem auf einem Reaktionsharz basierenden Verguß abgedeckt. Hierfür eignen sich insbesondere Epoxid-, harze, Silikonharze und Acrylharze wie zum Beispiel PMMA (Po- lymethylmethacrylat) sowie Mischungen hiervon. Mit Vorteil ist die Überschichtung mit einem leuchtstofffreien Reaktionsharz gegenüber dem Stand der Technik technisch deutlich ein- facher, da die Dicke der Abdeckung die Abstrahlcharakteristik und den Farbeindruck nur unmaßgeblich beeinflußt, so daß damit größere Toleranzen bei der Herstellung zulässig und die Anforderungen an die Vergußhöhenkontrolle vorteilhaft reduziert sind.In the invention, the semiconductor chip and the reflector are preferably covered with a potting compound based on a reactive resin. Epoxy, resin, silicone and acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate) and mixtures thereof are particularly suitable for this. Advantageously, the overlaying with a fluorescent-free reactive resin is technically much easier compared to the prior art, since the thickness of the cover only has an insignificant influence on the radiation characteristics and the color impression, so that larger tolerances in the manufacture are permissible and the requirements for the casting height control are advantageous are reduced.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von drei Aus- führungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3.Further features, advantages and expediencies of the invention result from the following description of three exemplary embodiments in connection with FIGS. 1 to 3.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ,FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a first exemplary embodiment of a semiconductor component according to the invention,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements undFigure 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a semiconductor device according to the invention and
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements . Als Gehäuse 1 dient dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Duroplast-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 der Halbleiterkörper 3 aufgebracht ist. Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper 3 aufgelötet oder mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff aufgeklebt . Der Halbleiterkörper 3 wird umgeben von einer umlaufenden Gehäusewand 5, die integral mit dem Boden- teil 4 des Gehäuses 1 verbunden ist.Figure 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of a semiconductor device according to the invention. The exemplary embodiment shown in FIG. 1 serves as a housing 1, a thermoset injection molded housing. The housing 1 is trough-shaped, a lead frame 2 being integrated into the housing 1 on the base of the trough. This lead frame 2 has a chip connection area to which the semiconductor body 3 is applied. The semiconductor body 3 is preferably soldered on or glued on with an electrically conductive adhesive. The semiconductor body 3 is surrounded by a peripheral housing wall 5, which is integrally connected to the bottom part 4 of the housing 1.
Als Halbleiterkörper 3 wird ein Halbleiterchip mit einer aktiven Schicht auf GaN-Basis verwendet, der Primärlicht 6 im blauen Spektralbereich mit einer Zentralwellenlänge von etwa 460 nm emittiert, wobei auch Halbleiterkörper mit einer kürzeren oder längeren Zentralwellenlänge verwendet werden können.A semiconductor chip with an active layer based on GaN is used as the semiconductor body 3, which emits primary light 6 in the blue spectral range with a central wavelength of approximately 460 nm, whereby semiconductor bodies with a shorter or longer central wavelength can also be used.
Die Innenwand des Gehäuses 1 dient als Reflektor 7 für das emittierte Primärlicht 6. Dieser Reflektor 7 ist mit einem Lumineszenzkonversionselement 8 in Form einer dünnen Leuchtstoffschicht bedeckt. Der eigentliche Leuchtstoff 13 besteht dabei aus YAG:Ce-Partikeln mit einer mittleren Korngröße dso unter 5 μm, vorzugsweise zwischen 1 μm und 2 μm. Mit Vorteil ist die Korngröße des Leuchtstoffs bei der Erfindung nach oben hin nicht dadurch begrenzt, daß der Leuchtstoff in einer etwaigen Vergußmasse unerwünscht sedi entieren könnte.The inner wall of the housing 1 serves as a reflector 7 for the emitted primary light 6. This reflector 7 is covered with a luminescence conversion element 8 in the form of a thin phosphor layer. The actual phosphor 13 consists of YAG: Ce particles having a mean particle size d is less than 5 microns, preferably between 1 micron and 2 microns. The grain size of the phosphor in the invention is advantageously not limited at the top by the fact that the phosphor could undesirably sedate in any potting compound.
Zur Beschichtung des Reflektors wird der Leuchtstoff 13 in einen Haftvermittler suspendiert und diese Suspension schichtartig auf den Reflektor 7 aufgebracht. Dies kann beispielsweise in einem Druckverfahren oder einem Aufsprühverfahren erfolgen, wobei der Halbleiterchip vorzugsweise nach der Aufbringung der Konverterschicht montiert wird.To coat the reflector, the phosphor 13 is suspended in an adhesion promoter and this suspension is applied to the reflector 7 in layers. This can be done, for example, in a printing process or a spray-on process, the semiconductor chip preferably being mounted after the converter layer has been applied.
Als Haftvermittler können hierbei geeignete Lacksysteme oder Reaktionsharze wie beispielsweise Epoxidharze, Silikonharze, Ac'rylharze oder Mischungen dieser Harze verwendet werden. Auch Suspensionen auf Azetat-, Alkohol-, Ester- oder Wasserbasis sind möglich.Suitable coating systems or reaction resins such as epoxy resins, silicone resins, Ac'ryl resins or mixtures of these resins can be used. Suspensions based on acetate, alcohol, ester or water are also possible.
Eine weitere Variante zur Beschichtung des Reflektors besteht darin, den Leuchtstoff 13 sowie gegebenenfalls einen Binder in ein übliches, flüchtiges Lösungsmittel wie zum Beispiel einen Alkohol, Tetrachlorkohlenstoff, Dimethylsulfoxid oder Toluol einzubringen und diese Mischung auf dem Reflektor zu verteilen. Nachdem sich das Lösungsmittel verflüchtigt hat, verbleibt im wesentlichen der Leuchtstoff 13 auf dem Reflektor. Lösungsmittel auf Wasserbasis oder Kombinationen organischer und anorganischer Lösungsmittel sind ebenfalls verwendbar.A further variant for coating the reflector is to introduce the phosphor 13 and, if appropriate, a binder into a customary, volatile solvent such as, for example, an alcohol, carbon tetrachloride, dimethyl sulfoxide or toluene and to distribute this mixture on the reflector. After the solvent has evaporated, the phosphor 13 essentially remains on the reflector. Water-based solvents or combinations of organic and inorganic solvents can also be used.
Alternativ kann der Leuchtstoff je nach Konsistenz auch auf den Reflektor aufgestäubt, aufgesputtert , aufgedampft oder elektrostatisch aufgebracht werden.Alternatively, depending on the consistency, the phosphor can also be dusted, sputtered, evaporated or applied electrostatically to the reflector.
Bei einer anderen Methode zur Aufbringung der Reflektorschicht wird der Leuchtstoff 13 in einer geeigneten Folie, beispielsweise einer Polymerfolie, verteilt, die dann auf den Reflektor aufgezogen wird. Mit Vorteil kann diese Alternative auch bei Reflektoroberflächen mit eingeschränkten Haftungsei- genschaften für Leuchtstoffpartikel oder -Suspensionen angewandt werden.In another method for applying the reflector layer, the phosphor 13 is distributed in a suitable film, for example a polymer film, which is then pulled onto the reflector. This alternative can also be used to advantage with reflector surfaces with limited adhesion properties for phosphor particles or suspensions.
Je nach Erforderlichkeit kann die Haftung des Lumineszenzkonversionselements 8 auf dem Reflektor 7 gegebenenfalls durch eine Wärmebehandlung gesteigert werden.Depending on the requirements, the adhesion of the luminescence conversion element 8 to the reflector 7 can be increased, if necessary, by a heat treatment.
Bei der Reflexion an dem mit dem Lumineszenzkonversionselement 8 beschichteten Reflektor 7 wird ein Teil des Primärlichts 6 • in Fluoreszenzlicht 9 umgewandelt (die gezeigten Strahlengänge dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als Abstrahlcharakteristik zu verstehen) . Oberseitig, das heißt in Hauptabstrahlungsrichtung des Bauelements, ist der Halbleiterkörper 3 mit einer metallischen Reflektorschicht 10 versehen. Dies verhindert, daß ein maßgeblicher Teil des Primärlichts 6 direkt und unkonvertiert das Bauelement verläßt. Hierdurch würden im Kernbereich der emittierten Strahlungskeule starke Farbfehler auftreten. Durch die Reflektorschicht 10 werden auch die zunächst nach oben emittierten Anteile der Primärstrahlung 6 auf den Reflektor 7 gerichtet und dort teilweise in Fluoreszenzlicht 9 konvertiert.During the reflection on the reflector 7 coated with the luminescence conversion element 8, part of the primary light 6 is converted into fluorescent light 9 (the beam paths shown are only for illustration and are not to be understood as emission characteristics). The semiconductor body 3 is provided with a metallic reflector layer 10 on the top, that is to say in the main radiation direction of the component. This prevents a significant part of the primary light 6 from leaving the component directly and unconverted. This would cause severe color errors in the core area of the emitted radiation lobe. The reflector layer 10 also directs the initially emitted portions of the primary radiation 6 onto the reflector 7, where it is partially converted into fluorescent light 9.
Der wannenförmige Innenbereich des Bauelements ist mit einer transparenten Vergußmasse 11 gefüllt. Als Vergußmaterial eignen sich besonders Epoxidharz oder Silikon. Der Verguß des Bauelements erfolgt wie beschrieben vorzugsweise nach der Beschichtung des Reflektors.The trough-shaped inner region of the component is filled with a transparent potting compound 11. Epoxy resin or silicone are particularly suitable as potting material. As described, the component is preferably encapsulated after the coating of the reflector.
Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorigen Ausführungsbeispiel darin, daß die Leuchtstoffpartikel 13 in das Gehäusematerial suspendiert sind. Wiederum bildet die Innenseite der umlaufenden Gehäusewand 5 den Reflektor 7. Dabei bewirken die oberflächennah verteilten Leuchtstoffpartikel 13 die Konversion des abgestrahlten Primärlichts 6 in Fluoreszenzlicht 9. Dem Lumines- zenzkonversionselement 8 entspricht in diesem Fall der innenflächennahe Bereich der den Reflektor 7 bildenden Gehäusewand 5. Ein Teil der Primärstrahlung 6 dringt in diesen oberflächennahen Bereich ein und wird entsprechend in Fluoreszenzlicht 9 konvertiert.The embodiment shown in Figure 2 differs from the previous embodiment in that the phosphor particles 13 are suspended in the housing material. Again, the inside of the circumferential housing wall 5 forms the reflector 7. The near-surface distributed phosphor particles 13 convert the emitted primary light 6 into fluorescent light 9. In this case, the luminescence conversion element 8 corresponds to the region of the housing wall 5 forming the reflector 7 near the surface Part of the primary radiation 6 penetrates into this area near the surface and is converted accordingly into fluorescent light 9.
Der Halbleiterkörper 3 weist bei diesem Ausführungsbeispiel ein elektrisch isolierendes Substrat auf. Typischerweise trifft dies für GaN-basierende Halbleiter mit einem Saphirsubstrat zu. Auf der Chipoberseite sind zwei Kontaktflächen gebildet, die mit je einer Drahtverbindung mit dem Leiterrahmen 2 elektrisch verbunden sind. Entspechend ist auch die Reflektorschicht 10 zweigeteilt. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Halbleiterbaulelement in Form einer Radial- LED ausgebildet . Der Leiterrahmen 2 besteht aus zwei Teilen 2a, 2b, wobei ein Teil 2a einen wannenförmigen Chipträgerteil beinhaltet. Hierin ist der Halbleiterchip 3 angeordnet. Die Innenflächen der Chipträgerwanne bilden den Reflektor 7, der wiederum schichtartig mit dem Lumineszenzkonversionselement 8 bedeckt ist.In this exemplary embodiment, the semiconductor body 3 has an electrically insulating substrate. Typically, this applies to GaN-based semiconductors with a sapphire substrate. Two contact surfaces are formed on the top of the chip, each of which is electrically connected to the lead frame 2 with a wire connection. Correspondingly, the reflector layer 10 is also divided into two. In the embodiment shown in Figure 3, the semiconductor device according to the invention is in the form of a radial LED. The lead frame 2 consists of two parts 2a, 2b, part 2a including a trough-shaped chip carrier part. The semiconductor chip 3 is arranged therein. The inner surfaces of the chip carrier trough form the reflector 7, which in turn is covered with the luminescence conversion element 8 in layers.
Auf dem Halbleiterkörper 3 ist eine Leuchtstoff enthaltende Lumineszenzkonversionschicht als Deckschicht 12 aufgebracht. Die Kontaktfläche des Halbleiterkörpers ist dabei von der Deckschicht freigehalten, um eine dauerhafte und elektrisch gut leitende Drahtverbindung zu dem anderen Teil 2b des Lei- terrahmens zu ermöglichen. Die Konverterdeckschicht 12 wandelt einen Teil des nach oben abgestrahlten Primärlichts 6 in Fluoreszenzlicht um, so daß weitestgehend allseitig Mischlicht abgestrahlt wird.A luminescence conversion layer containing a phosphor is applied as a cover layer 12 on the semiconductor body 3. The contact surface of the semiconductor body is kept free from the cover layer in order to enable a permanent and electrically good conductive wire connection to the other part 2b of the lead frame. The converter cover layer 12 converts part of the primary light 6 emitted upwards into fluorescent light, so that mixed light is emitted as far as possible on all sides.
Diese Anordnung ist von einer transparenten Vergußmasse 11 aus Epoxidharz umhüllt. Die Form dieser Umhüllung ist keinen prinzipiellen Beschränkungen unterworfen. Beispielsweise kann die Umhüllung wie dargestellt in Hauptabstrahlungsrichtung zur Erzielung einer Linsenwirkung in Form einer Kuppel ausge- bildet sein.This arrangement is encased by a transparent potting compound 11 made of epoxy resin. The shape of this covering is not subject to any fundamental restrictions. For example, the sheath can be designed in the form of a dome in the main radiation direction in order to achieve a lens effect.
Die Erläuterung der Erfindung anhand der beschriebenen Aus- führungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Insbesondere können die im Rahmen der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenenThe explanation of the invention on the basis of the exemplary embodiments described is of course not to be understood as a limitation of the invention. In particular, those described in the context of the various exemplary embodiments
Halbleiterkörper auch bei den anderen gezeigten Bauformen verwendet werden. Ebenso umfaßt die Erfindung alle Bauformen, die sich aus Kombinationen der Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele ergeben. Semiconductor body can also be used in the other designs shown. The invention also includes all designs which result from combinations of the features of the individual exemplary embodiments.

Claims

12 Patentansprüche 12 claims
1. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (3) , der im Betrieb Strahlung (6) in einem ersten Wellenlängenbereich erzeugt, und einem Lumineszenzkonversionselement (8) , das zumindest einen Teil der erzeugten Strahlung (6) in einen zweiten Wellenlängenbereich konvertiert, und einem Reflektor (7) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Reflek- tor (7) mit dem Lumineszenzkonversionselement (8) beschichtet oder/und das Lumineszenzkonversionselement (8) in den Reflektor (7) eingebracht ist.1. Radiation-emitting semiconductor component with a semiconductor body (3), which generates radiation (6) in operation in a first wavelength range, and a luminescence conversion element (8), which converts at least part of the generated radiation (6) into a second wavelength range, and a reflector (7), characterized in that the reflector (7) is coated with the luminescence conversion element (8) or / and the luminescence conversion element (8) is introduced into the reflector (7).
2. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An- spruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Hauptabstrahlungsrichtung des Bauelements dem Halbleiter- kδrper (3) eine Deckschicht (10) nachgeordnet ist, die für Strahlung (6) im ersten Wellenlängenbereich zumindest nur teilweise durchlässig ist oder für Strahlung (6) im ersten2. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 1, characterized in that in the main radiation direction of the component, the semiconductor body (3) is followed by a cover layer (10) which is at least only partially transparent to radiation (6) in the first wavelength range or to radiation ( 6) in the first
Wellenlängenbereich zumindest teilweise als Reflektor wirkt.Wavelength range at least partially acts as a reflector.
3. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckschicht (10) auf den Halbleiterkörper (3) aufgebracht ist.3. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 1 or 2, so that the covering layer (10) is applied to the semiconductor body (3).
. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An- spruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckschicht (10) als metallische Reflektorschicht gebildet ist., Radiation-emitting semiconductor component according to claim 2 or 3, so that the cover layer (10) is formed as a metallic reflector layer.
5. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckschicht (10) ein Lumineszenzkonversionselement enthält.5. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 2 or 3, characterized in that the cover layer (10) contains a luminescence conversion element.
6. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Halbleiterkörper (3) in einem Gehäuse (1) mit einem Basiselement (4) und einer darauf angeordneten, den Halblei- terkδrper (3) umfassenden Wand (5) angebracht ist, wobei die Innenseite der Wand (5) den Reflektor (7) bildet.6. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor body (3) in a housing (1) with a base element (4) and an arranged thereon, the semiconductor body (3) comprising wall (5) attached is, the inside of the wall (5) forms the reflector (7).
7. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Basiselement (4) und die Wand (5) einstückig ausgebildet sind.7. The radiation-emitting semiconductor component according to claim 6, that the base element (4) and the wall (5) are formed in one piece.
8. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff besteht.8. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 6 or 7, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the housing (1) consists of plastic.
9. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (1) oberflächenmontierbar ausgebildet ist.9. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 6 to 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the housing (1) is surface mountable.
10. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf dem Basiselement (4) ein Leiterrahmen (2) mit mindestens einem Chipanschlußbereich und mit mindestens einem Drahtanschlußbereich angeordnet ist und der Halbleiterkörper (3) auf den Chipanschlußbereich aufgebracht und mit dem Drahtan- Schlußbereich elektrisch leitend verbunden ist. 10. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 6 to 9, characterized in that on the base element (4) a lead frame (2) is arranged with at least one chip connection area and with at least one wire connection area and the semiconductor body (3) applied to the chip connection area and with the Wire connection area is electrically conductively connected.
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14 11'. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Halbleiterbauelement einen Leiterrahmen (2) mit einer Vertiefung enthält, wobei der Halbleiterkörper (3) in der Vertiefung angeordnet ist und die Innenwände der Vertiefung zumindest einen Teil des Reflektors (7) bilden.14 11 ' . Radiation-emitting semiconductor component according to one of Claims 1 to 10, since you are characterized in that the semiconductor component contains a lead frame (2) with a depression, the semiconductor body (3) being arranged in the depression and the inner walls of the depression at least part of the reflector (7 ) form.
12. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Halbleiterkörper (3) Halbleiterschichten auf GaN-Basis enthält .12. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 11, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that the semiconductor body (3) contains semiconductor layers based on GaN.
13. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die von dem Halbleiterkörper (3) emittierte Strahlung im ultravioletten, blauen oder blaugrünen Spektralbereich liegt.13. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 12, so that the radiation emitted by the semiconductor body (3) lies in the ultraviolet, blue or blue-green spectral range.
14. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zentralwellenlänge der emittierten Strahlung (6) zwischen 430 nm und 470 nm liegt.14. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 13, so that the central wavelength of the emitted radiation (6) is between 430 nm and 470 nm.
15. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Lumineszenzkonversionselement (8) mindestens einen Leuchtstoff enthält.15. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 14, so that the luminescence conversion element (8) contains at least one phosphor.
16. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß 15 das Lumineszenzkonversionselement (8) einen Haftvermittler enthält, in den der mindestens eine Leuchtstoff suspendiert ist .16. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 15, characterized in that 15 the luminescence conversion element (8) contains an adhesion promoter in which the at least one phosphor is suspended.
17. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Leuchtstoff organische Farbstoffe verwendet werden.17. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 15 or 16, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that organic dyes are used as a phosphor.
18. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Leuchtstoff anorganische Phosphore verwendet werden.18. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 15 to 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that inorganic phosphors are used as a phosphor.
19. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Leuchtstoff YAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYaG:Ce oder hieraus gebildete Mischkristalle enthält, wobei AI zumindest teilweise durch Ga oder In ersetzt sein kann.19. The radiation-emitting semiconductor component as claimed in claim 18, so that the phosphor contains YAG: Ce, TbYAG: Ce, GdYaG: Ce or mixed crystals formed therefrom, AI being able to be at least partially replaced by Ga or In.
20. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Leuchtstoff bei Anregung im blauen oder blaugrünen Spektralbereich Licht im gelben oder orangen Spektralbereich emittiert .20. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 19, so that the phosphor emits light in the blue or blue-green spectral range when excited in the yellow or orange spectral range when excited.
21. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement einem der Ansprüche 15 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Leuchtstoff bei Anregung zwischen 430 nm und 480 nm Licht mit einer Zentralwellenlänge zwischen 550 nm und 600 nm emittiert .21. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 15 to 20, so that the phosphor emits light at a central wavelength between 550 nm and 600 nm when excited between 430 nm and 480 nm.
22. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, _22. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 21, _
16 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste und der zweite Wellenlängenbereich so aufeinander abgestimmt sind, daß mischfarbig weißes Licht emittiert wird.16 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the first and the second wavelength range are coordinated so that mixed-colored white light is emitted.
23. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Halbleiterkörper von einer Vergußmasse (11) umgeben ist.23. Radiation-emitting semiconductor component according to one of claims 1 to 22, so that the semiconductor body is surrounded by a potting compound (11).
24. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Vergußmasse (11) ein Reaktionsharz verwendet wird.24. The radiation-emitting semiconductor component as claimed in claim 23, so that a reaction resin is used as the potting compound (11).
25. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach Anspruch 23 oder 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vergußmasse (11) Epoxidharz, Acrylharz, Silikonharz oder eine Mischung dieser Harze enthält. 25. Radiation-emitting semiconductor component according to claim 23 or 24, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the potting compound (11) contains epoxy resin, acrylic resin, silicone resin or a mixture of these resins.
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