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Title:
RADIATION EMITTING SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH LUMINESCENCE-CONVERTING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/082385
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a radiation emitting semiconductor component with a luminescence-converting element (7), wherein the semiconductor body (3) is disposed in a groove of the base body (1). A cup-shaped area containing the luminescence-converting element (7) surrounding the semiconductor body (3) is formed inside the groove around the semiconductor body. The cup-shaped area is formed in the shape of a hollowness inside the groove or as an annular fringe (6) on the bottom of the groove.

Inventors:
BRUNNER HERBERT (DE)
DEBRAY ALEXANDRA (DE)
JAEGER HARALD (DE)
WAITL GUENTHER (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001601
Publication Date:
November 01, 2001
Filing Date:
April 26, 2001
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
BRUNNER HERBERT (DE)
DEBRAY ALEXANDRA (DE)
JAEGER HARALD (DE)
WAITL GUENTHER (DE)
International Classes:
H01L33/48; H01L33/50; H01L33/60; H01L33/62; (IPC1-7): H01L33/00
Domestic Patent References:
WO1997012386A21997-04-03
WO2001024281A12001-04-05
Foreign References:
US3875456A1975-04-01
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 13 30 November 1998 (1998-11-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 08 30 June 1999 (1999-06-30)
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN & FISCHER (Postfach 12 10 26 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem Grundkörper (1), in dem eine Ausnehmung vorgesehen ist, min destens einem Halbleiterkörper (3) und einem Lumineszenzkon versionselement (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung einen napfartig ausgeformten Teilbereich auf weist, in dem der Halbleiterkörper (3) angeordnet ist und der mit dem Lumineszenzkonversionselement (7) gefüllt ist, wobei das Lumineszenzkonversionselement (7) eine Grenzfläche auf weist, die den napfartigen Teilbereich gegen den übrigen In nenraum der Ausnehmung abgrenzt.
2. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der napfartige Teilbereich durch eine Vertiefung innerhalb der Ausnehmung geformt ist.
3. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterrahmen (2) in den Grundkörper (1) so eingebettet ist, daß ein Teilbereich des Leiterrahmens (2) die Bodenflä che der Vertiefung bildet.
4. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der napfartige Teilbereich durch eine ringförmige Einfassung (6) auf dem Grund der Ausnehmung geformt ist.
5. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterrahmen (2) in den Grundkörper (1) eingebettet ist, so daß ein Teilbereich des Leiterrahmens (2) die Bodenfläche der Ausnehmung bildet und die ringförmige Einfassung (6) auf dem Leiterrahmen (2) ausgebildet ist.
6. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) mit der den napfartigen Teilbereich auf weisenden Ausnehmung einstückig gebildet ist.
7. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) mittels eines Spritzgußoder eines Spritzpreßverfahrens gebildet ist.
8. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Vertiefung beziehungsweise die Innenseite der ringförmigen Einfassung (6) als Reflektor dienen.
9. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung zumindest teilweise mit einer strahlungsdurch lässigen Füllmasse (13) gefüllt ist, die an das Lumineszenz konversionselement (7) grenzt.
10. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse (13) ein Reaktionsharz enthält ist.
11. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse (13) ein Acrylharz, ein Epoxidharz, ein Sili konharz oder eine Mischung dieser Harze enthält.
12. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen (2) einen Chipanschlußbereich (12) und einen Drahtanschlußbereich (11) aufweist und daß der Halbleiterkör per auf dem Chipanschlußbereich (12) aufgebracht ist und mit dem Drahtanschlußbereich (11) durch eine Drahtverbindung (4) verbunden ist.
13. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonversionselement (7) mindestens einen orga nischen oder anorganischen Leuchtstoff enthält, der in eine Matrix eingebettet ist.
14. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzkonversionselement (7) YAG : Ce, TbYAG : Ce, GdYAG : Ce, GdTbYAG : Ce oder hierauf basierende Gemische ent hält, wobei Al zumindest teilweise durch Ga oder In ersetzt sein kann.
15. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein Reaktionsharz enthält.
16. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein Acrylharz, Epoxidharz oder Silikonharz oder eine Mischung dieser Harze enthält.
17. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung der Ausnehmung und die Matrix des Lumineszenzkon versionselements (7) verschiedene Zusammensetzungen aufwei sen.
18. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach An spruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung mit einer ein Epoxidharz enthaltenden Füllmas se (13) gefüllt ist und die Matrix ein Silikonharz enthält.
19. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwellenlänge der von dem Halbleiterkörper (3) im Betrieb emittierten Strahlung unter 460 nm liegt.
20. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der von dem Halbleiterkörper (3) im Betrieb emit tierten Strahlung und die Farbe des von dem Lumineszenzkonve risonselement (7) emittierten Lichts zueinander komplementär sind, so daß der Eindruck weißen Lichts hervorgerufen wird.
21. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit Lumineszenzkonversionselement (7), gekennzeichnet durch die Schritte Herstellen eines Grundkörpers (1) mit einer Ausnehmung und einem eingebetteten Leiterrahmen (2), Überspritzen des Leiterrahmens (2) mit einer Formmasse, wo bei der Chipanschlußbereich (12) des Leiterrahmens (2) zur Bildung eines napfartigen Teilbereichs ausgespart wird, Aufbringen eines Halbleiterkörpers (3) auf den Chipan schlußbereich (12) und Kontaktieren des Halbleiterkör pers (3), Füllen des napfartigen Teilbereichs über dem Chipanschluß bereich (12) mit dem Lumineszenzkonversionselement (7) der art, daß eine Grenzfläche des Lumineszenzkonversionselements (7) den napfartigen Teilbereich gegen den übrigen Innenraum der Ausnehmung abgrenzt.
22. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit Lumineszenzkonversionselement, gekennzeichnet durch die Schritte Herstellen eines Grundkörpers (1) mit Ausnehmung und einge bettetem Leiterrahmen (2), Ausbilden einer ringförmigen Einfassung (6) um den Chipan schlußbereich (12)) zur Formung eines napfartigen Teilbe reichs, Aufbringen eines Halbleiterkörpers (3) auf den Chipan schlußbereich (12) und Kontaktierung des Halbleiterkör pers (3), Füllen des Innenbereichs der Einfassung (6) mit dem Lumi neszenzkonversionselement (7).
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich der Einfassung derart mit dem Lumineszenz konversionselement (7) gefüllt wird, daß eine Grenzfläche des Lumineszenzkonversionselements (7) den napfartigen Teilbe reich gegen den übrigen Innenraum der Ausnehmung abgrenzt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper mittels eine Spritzgußoder Spritzpreßver fahrens hergestellt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung mit einer strahlungsdurchlässigen Füllmasse (13) gefüllt wird.
26. Verwendung einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 20 in einer LEDBeleuchtungseinheit.
27. Verwendung einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 20 in einer LEDBeleuchtungseinheit, in der die strahlungsemittie renden Halbleiterbauelemente nach einem der Ansprüche 1 bis 18 matrixartig angeordnet sind.
28. Verwendung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbau elements nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Lichtquelle in einer abbildenden Optik.
Description:
Beschreibung Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenz- konversionselement Die Erfindung bezieht sich auf ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentan- spruchs l sowie ein Herstellungsverfahren hierfür nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 21 beziehungsweise 22.

Stahlungsemittierende Halbleiterbauelemente sind beispiels- weise aus WO 97/50132 bekannt. Solche Bauelemente enthalten einen Halbleiterkörper, der im Betrieb Licht aussendet (Pri- märlicht) und ein Lumineszenzkonversionselement, das einen Teil dieses Lichts in einen anderen Wellenlängenbereich kon- vertiert (Fluoreszenzlicht). Der Gesamtfarbeindruck des von einem solchen Halbleiterbauelement emittierten Lichts ergibt sich durch additive Farbmischung aus Primärlicht und Fluores- zenzlicht.

Häufig wird als Lumineszenzkonversionselement ein Leuchtstoff verwendet, der in einem Kunstharz suspendiert ist. Wie in WO 97/50132 gezeigt ist, besteht eine Bauform von strahlungs- emittierenden Halbleiterbauelementen darin, den Halbleiter- körper in einer Ausnehmung des Bauelementgrundkorpers anzu- ordnen und diese Ausnehmung mit der Leuchtstoffsuspension zu füllen.

Diese Anordnung besitzt den Nachteil, daß die Quellen von Primärlicht-Halbleiterkörper-und von Fluoreszenzlicht- Leuchtstoffsuspension-im allgemeinen von verschiedener Form und Große sind, so daß je nach Abstrahlrichtung eine Aufspal- tung in verschiedene Farbanteile erfolgt und ein räumlich in- homogener Farbeindruck entsteht. Bei optischen Abbildungen treten starke chromatische Fehler auf.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Farbeindruck von der optischen Weglänge in der Suspension abhängt, so daß fer- tigungsbedingte Schwankungen der Dicke der Suspensionsschicht über dem Halbleiterkörper zu verschiedenen Farbeindrücken führen. Ferner ist grundsätzlich eine sehr gleichmäßige Ver- teilung des Leuchtstoffs in der Suspension nötig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement der eingangs ge- nannten Art zu entwickeln, das homogen mischfarbiges Licht abstrahlt. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung, ein Herstellungsverfahren für solche Bauelemente zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement nach Pa- tentanspruch 1 sowie ein Verfahren nach Patentanspruch 21 be- ziehungsweise 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er- findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Grundkörper des Halblei- terbauelements so auszuführen, daß in der zur Aufnahme des Halbleiterkörpers gebildeten Ausnehmung in der unmittelbaren Umgebung des Halbleiterkörpers ein gesonderter, napfförmiger Bereich ausgeformt ist, der das Lumineszenzkonversionselement enthält. Gegenüber einer großvolumigen, die gesamte Ausneh- mung füllenden Umhüllung des Halbleiterkörpers mit dem Lumi- neszenzkonversionselement besitzt diese Anordnung den Vor- teil, daß das Fluoreszenzlicht aus nahezu demselben Volumen wie das Primärlicht abgestrahlt wird, wodurch ein besonders gleichmäßiger Farbeindruck entsteht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der ge- sonderte Bereich zur Aufnahme des Lumineszenzkonversionsele- ments durch eine Vertiefung innerhalb der Ausnehmung geformt.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, den gesonderten Bereich durch eine ringförmige Einfas- sung auf dem Grund der Ausnehmung auszubilden. Bei beiden

Ausführungsformen können mit großem Vorteil Gehäuse mit Stan- dardformen als Grundkörper verwendet werden.

Vorteilhafterweise sind die Seitenflächen der Vertiefung be- ziehungsweise der ringförmigen Einfassung so geformt, daß die Seitenflächen als Reflektor für die erzeugte Strahlung dienen und so die Strahlungsausbeute erhöht wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in den Grundkörper ein Leiterrahmen so eingebettet ist, daß ein Teil des Leiterrahmens die Bodenfläche der Vertiefung bei der einen oben beschriebenen Ausführungsform bildet oder daß auf dem Leiterrahmen die ringförmige Einfassung der ande- ren oben beschriebenen Ausführungsform geformt ist. Der Halb- leiterkörper ist bei dieser Weiterbildung auf dem Leiterrah- men angebracht, wobei die elektrische Kontaktierung direkt (chip bonding) oder mittels Drahtverbindung (wire bonding) hergestellt sein kann. Diese sogenannte Leiterrahmentechnik wird vielfach bei strahlungsemittierenden Halbleiterbauele- menten angewandt und kann mit Vorteil auch bei der vorliegen- den Erfindung eingesetzt werden.

Zum Schutz des Halbleiterkörpers und des Lumineszenzkonver- sionselements kann die Ausnehmung mit einer strahlungsdurch- lässigen Füllmasse, beispielsweise einer Vergußmasse, gefüllt sein. Vorzugsweise enthält diese Füllmasse ein Reaktionsharz, beispielsweise ein Acrylharz, ein Epoxidharz, ein Silikonharz oder eine Mischung dieser Harze. Durch eine geeignete Formge- bung der Füllmasse kann eine Linsenwirkung oder eine Streu- wirkung erzielt werden, die die Abstrahlungseigenschaften des erfindungsgemäßen Bauelements weiter verbessert oder wunsch- gemäß modifiziert. Auch kann es für automatische Bestückungs- anlagen von Vorteil sein, mittels der Füllmasse bei dem Bau- element eine plane Oberfläche auszubilden, da solche Bauele- mente von Bestückungsautomaten leichter aufgenommen und posi- tioniert werden können (pick and place-Verfahren).

Bei einer aufgrund besonders einfacher Realisierbarkeit be- vorzugten Ausführungsform besteht das Lumineszenzkonversions- element aus einem oder mehreren Leuchtstoffen, die in eine Matrix eingebettet sind. Als Matrix eignen sich hinsichtlich Mischbarkeit, Formbarkeit und Handhabung besonders Acryl- harze, Epoxidharze und Silikonharze sowie Mischungen hiervon.

Als Leuchtstoff können einerseits organische Verbindungen wie beispielsweise Perylenfarbstoffe oder 4f-metallorganische Verbindungen eingemischt werden. So lassen sich Leuchtstoffe wie BASF Lumogen F083, Lumogen F240 und Lumogen F300 auf ein- fache Weise transparentem Epoxidharz zusetzen.

Ein weißer Gesamtfarbeindruck kann durch Verwendung von anor- ganischen Leuchtstoffen erreicht werden. Hierfür eigen sich insbesondere mit Seltenen Erden dotierte Granate sowie mit Seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide.

Effiziente Leuchtstoffe sind hierbei Verbindungen, die der Formel A3B5012 : M genugen (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, vor- zugsweise Ce. Besonders bevorzugt sind hierbei als Leucht- stoff YAG : Ce (Y3Al5012 : Ce3+), TbYAG : Ce ((YxTbl x) 3Al5012 : Ce3+, 0x<l), GdYAG : Ce ((GdxYl x) 3Al5012 : Ce3+, 0<x<1), GdTbYAG : Ce ((GdxTbyYl-x-y) 3Al5ol2 : Ce, 0<x<l, 0<y<1) sowie hierauf basierende Gemische. Dabei kann Al zumindest teilweise durch Ga oder In ersetzt sein. Weiter bevorzugt sind die Verbindungen SrS : Ce3+, Na, SrS : Ce3+, Cl, SrS : CeCl3, CaS : Ce3+, SrSe : Ce3+ und Y3Ga5012 : Ce3+.

Zur Erzeugung von verschiedenartig mischfarbigem Licht eignen sich mit Seltenen Erden dotierte Thiogallate wie beispiels- weise CaGa2S4 : Ce3+ oder SrGa2S4 : Ce3+. Ebenso ist hierzu die Verwendung von mit Seltenen Erden dotierten Aluminaten wie

beispielsweie YAl03 : Ce3+ und YAl1 xGaxO3 : Ce 3+, 05X5, und mit Sel- tenen Erden dotierten Orthosilikaten M'2SiO5 Ce3+ (M': Sc, Y, La) wie beispielsweise Y2SiO5 : Ce3+ denkbar. Bei allen Yttriumver- bindungen kann Yttrium im Prinzip durch Scandium oder Lanthan ersetzt werden. Die jeweilige Zusammensetzung des Leucht- stoffs bestimmt sich dabei in erster Linie aus dem gewünsch- ten Gesamtfarbeindruck sowie der Zentralwellenlängen des Pri- märlichts.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wer- den als Matrix für das Lumineszenzkonversionselement und als Füllmasse in der Ausnehmung verschiedene Materialien verwen- det. Dabei kann mit Vorteil für das Lumineszenzkonversions- element ein Material verwendet werden, daß hinsichtlich Mischbarkeit mit dem Leuchtstoff und Strahlungsbeständigkeit optimal ist, während für die Füllmasse ein Material gewählt wird, das sich aufgrund seiner Transparenz und seiner mecha- nischen Beständigkeit besonders eignet.

Durch diese zusätzliche Variationsmöglichkeit bei der Wahl der Füllmasse und Matrix des Lumineszenzkonversionselements können so vorteilhafterweise weitere Randbedingungen bei der Gestaltung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauele- ments mit Lumineszenzkonversionselement erfüllt werden.

Mit besonderem Vorteil können bei erfindungsgemäßen Bauele- menten Halbleiterkörper verwendet werden, die Licht mit einer Zentralwellenlänge unter 460 nm abstrahlen. Die Verwendung solcher Halbleiterkörper ist bei den oben beschriebenen Bau- elementen nach dem Stand der Technik nicht sinnvoll, da Licht in diesem Wellenlängenbereich die Füllmasse schädigen kann, so daß die Füllmasse dadurch sehr schnell altert. Dieser Nachteil ist bei erfindungsgemäßen Bauelementen gemindert, da ein Teil der Primärstrahlung sehr nahe am Halbleiterkörper konvertiert wird, so daß der Anteil der kurzwelligen Strah- lung in der Füllmasse reduziert ist und insgesamt die Lebens- dauer des Bauelements verlängert wird.

Bevorzugt wird als Matrix für das Lumineszenzkonversionsele- ment ein Silikonharz verwendet, das sich durch eine besonders hohe Strahlungsbeständigkeit im grünen, blauen und ultravio- letten Spektralbereich auszeichnet. Die Verwendung von Sili- konharzen ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit Halb- leiterkörper, die Strahlung mit einer Wellenlänge unter 430 nm emittieren. Strahlung in diesem Spektralbereich kann bei anderen Harzen zu Strahlungsschäden führen, die die Lebens- dauer des Bauelements deutlich reduzieren. Ein Lumineszenz- konversionselement mit einer Silikonharzmatix kann bei der Erfindung mit einer das Lumineszenzkonversionselement abdek- kenden Füllmasse auf des Basis eines Epoxidharzes kombiniert werden. Epoxidharze zeichnen sich hierbei durch hohe Transpa- renz und mechanische Stabilität aus.

Mit besonderem Vorteil lassen sich mit erfindungsgemäßen Bau- teilen Weißlichtleuchtdioden realisieren, wie sie in der oben genannten Druckschrift WO 97/50132 beschrieben sind. Leucht- stoff und Halbleiterkörper sind hier so aufeinander abge- stimmt, daß die Farben von Primärlicht und Fluoreszenzlicht zueinander komplementär sind. Durch additive Farbmischung wird der Eindruck weißen Lichts hervorgerufen. Der Inhalt der Druckschriften WO 97/50132 und WO 98/12757 wird zum In- halt dieser Beschreibung gemacht.

Eine Mehrzahl von beanspruchten Bauelementen kann zu größeren Beleuchtungseinheiten zusammengefügt werden. Solche Beleuch- tungseinheiten, gegebenenfalls mit matrixartiger Anordnung der Bauelemente, zeichnen sich durch hohe Leuchtdichte und besonders homogenen Gesamtfarbeindruck aus.

Mit besonderem Vorteil eignen sich die erfindungsgemäßen Bau- elemente als Lichtquellen in abbildenden Linsensystemen. Da Primär-und Fluoreszenzlicht aus räumlich eng benachbarten und etwa gleich großen Volumina abgestrahlt werden, sind die chromatischen Verzerrungen, die ein solches Linsensystem her- vorruft, deutlich geringer als bei Lichtquellen nach dem oben

genannten Stand der Technik. Weiterhin ist es daher vorteil- hafterweise möglich, die Abstrahlungscharakteristik eines er- findungsgemäßen Bauelements mittels einer oder mehrerer Lin- sen ohne Veränderung des Gesamtfarbeindrucks zu modifizieren.

Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit Lu- mineszenzkonversionselement stellt ein Grundkörper mit einer Ausnehmung dar, in dem ein Leiterrahmen eingebettet ist, so daß ein Teilbereich des Leiterrahmens die Bodenfläche der Ausnehmung bildet. Zunächst wird der Leiterrahmen mit einer Formmasse überspritzt, wobei der Chipanschlußbereich ausge- spart wird. Diese Aussparung bildet den gesonderten Bereich zur Aufnahme des Lumineszenzkonversionselements. Danach wird der Halbleiterkörper auf den Chipanschlußbereich des Leiter- rahmens montiert und es werden die für den Betrieb erforder- lichen elektrischen Verbindungen zwischen Halbleiterkörper und Leiterrahmen hergestellt. Im nächsten Schritt wird der ausgesparte Bereich mit dem Lumineszenzkonversionselement ge- füllt, wobei der Halbleiterkörper vollständig in das Lumines- zenzkonversionselement eingebettet wird.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ebenfalls als Ausgangsprodukt ein Grundkörper mit Aus- nehmung verwendet, in dem ein Leiterrahmen so eingebettet ist, daß ein Teil des Leiterrahmens die Bodenfläche der Aus- nehmung bildet. Auf dem Leiterrahmen wird um den Chipan- schlußbereich herum mit einer Formmasse eine ringförmige Ein- fassung ausgebildet. Der Innenbereich dieser Einfassung bil- det den gesonderten Bereich zur Aufnahme des Lumineszenzkon- versionselements. Innerhalb dieser Einfassung wird auf dem Chipanschlußbereich des Leiterrahmens der Halbleiterkörper aufgebracht und es werden die für den Betrieb erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen Halbleiterkörper und Lei- terrahmen hergestellt. Im nächsten Schritt wird die Einfas- sung mit dem Lumineszenzkonversionselement ausgefüllt, wobei

der Halbleiterkörper vollständig in das Lumineszenzkonver- sionselement eingebettet wird.

Beide Verfahren besitzen den Vorteil, daß als Ausgangsmate- rial Standardgehäuse beziehungsweise Grundkörper mit Stan- dardgehäuseformen verwendet werden können. Die Ausformung des gesonderten Bereichs zur Aufnahme des Lumineszenzkonversions- elements kann leicht in dem Herstellungsprozeß des erfin- dungsgemäßen Bauelements integriert werden.

Bei einer vorteilhaften Weitergestaltung der Erfindung wird die Ausnehmung mit einer strahlungsdurchlässigen Füllmasse, beispielsweise einer entsprechenden Vergußmasse, gefüllt. Da die Umhüllung des Halbleiterkörpers in zwei Schritten er- folgt, werden vorteilhafterweise Delamination des Halbleiter- körpers von der Umhüllung und Rissbildung in der Umhüllung vermindert und dadurch Feuchtebeständigkeit und Lebensdauer des Bauelements erhöht.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen in Verbin- dung mit den Figuren 1 bis 4.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Aus- führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen strahlungsemittie- renden Halbleiterbauelements mit Lumineszenzkonversionsele- ment, Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Aus- führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen strahlungsemittie- renden Halbleiterbauelements mit Lumineszenzkonversionsele- ment,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und Figur 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfah- rens.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche beziehungsweise gleichwirkende Teile mit demselben Bezugszeichen versehen.

Das in Figur 1 gezeigte erfindungsgemäße Halbleiterbauelement besitzt als Grundkörper 1 ein Standardgehäuse. Dies kann bei- spielsweise ein oberflächenmontierbares LED-Gehäuse sein, das aus einem Thermoplast besteht. Die Seitenwände 5 sind leicht angeschrägt und wirken als Reflektor für die erzeugte Strah- lung. In den Grundkörper 1 ist ein Leiterrahmen 2 integriert.

Auf den Chipanschlußbereich 12 des Leiterrahmens 2 ist der Halbleiterkörper 3 gebondet und über eine Drahtverbindung 4 mit dem Drahtanschlußbereich 11 des Leiterrahmens 2 elek- trisch verbunden. Je nach Gestaltung des Halbleiterkörpers kann die Kontaktierung des Halbleiterkörpers 3 auch über meh- rere Drahtverbindungen erfolgen.

Um den Halbleiterkörper 3 herum ist ein kleinerer Reflektor- ring 6 ausgebildet. Vorzugsweise kann als Material für diesen Reflektorring ebenfalls ein Thermoplast verwendet werden. Der Reflektorring 6 ist mit dem Lumineszenzkonversionselement ge- füllt, das aus einer Suspension des Leuchtstoffs 8 in einer Matrix wie beispielsweise Silikon besteht. Silikon eignet sich aufgrund seiner Alterungsstabilität insbesondere bei der Verwendung kurzwellig (blau, W) emittierender Halbleiterkör- per 3.

Als Bauhöhe des Reflektorrings 6 haben sich Maße zwischen 0,3 mm und 0,7 mm als besonders vorteilhaft erwiesen. Reflek- toren dieser Größe gewährleisten einerseits eine vollständige

Einhüllung des Halbleiterkörpers 3 mit dem Lumineszenzkonver- sionselement 7, ohne andererseits das Volumen des Lumines- zenzkonversionselements 7 unnötig zu vergrößern.

Hierbei ist es von besonderem Vorteil, den Reflektorring 6 mit scharfen Kanten 9 auszubilden. Dies bewirkt, daß bei der Befüllung des Reflektorrings 6 die Leuchtstoffsuspension auf- grund ihrer Oberflächenspannung eine Kuppe über dem Reflek- torring 6 ausbildet, wodurch weitergehend die vollständige Einbettung des Halbleiterkörpers 3 in das Lumineszenzkonver- sionselement 7 sichergestellt wird.

Der verbleibende Teil der Ausnehmung ist mit einem transpa- rentem Verguß 13 wie beispielsweise Epoxidharz gefüllt.

Das in Figur 2 gezeigte erfindungsgemäße Halbleiterbauelement unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Bauelement darin, daß der Bereich um den Halbleiterkörper 3 zur Aufnahme des Lumineszenzkonversionselements 7 durch eine Vertiefung über den Chipanschlußbereich 12 des Leiterrahmens 2 ausgebil- det ist. Dazu ist der Leiterrahmen 2 von einer dünnen Form- masseschicht 10 (Höhe vorzugsweise ebenfalls 0,3 mm bis 0,7 mm) bedeckt, wobei die Vertiefung durch eine Aussparung der Formmasseschicht 10 über dem Chipanschlußbereich 12 ge- bildet ist. Wie im vorangehend beschriebenen Ausführungsbei- spiel kann eine Ausführung der Aussparung mit scharfen Kanten 9 zur Ausbildung einer Kuppe des Lumineszenzkonversionsele- ments 7 über dem Halbleiterkörper 3 vorteilhaft sein. Der von der Formmasse ausgesparte Bereich um den Halbleiterkörper 3 herum ist mit dem Lumineszenzkonversionselement 7 gefüllt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin der Drahtanschlußbereich 11 von der Formmasseschicht 10 ausge- spart. Diese Aussparung ist so gestaltet, daß die Seitenflä- chen der Aussparung von den Gehäuseseitenflächen 5 abgesetzt sind. Dies verhindert, daß Teile der Leuchtstoffsuspension, die bei der Herstellung in die Aussparung über dem Drahtan-

schlußbereich 11 eindringen können, an der Gehäusewand 5 hinauffließen. Dieses Hinauffließen wird unter anderem durch die Rauhigkeit der Gehäusewand 5 begünstigt und ist uner- wünscht, da dadurch der Abstrahlungsbereich des Fluoreszenz- lichts vergrößert wird.

In Figur 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines er- findungsgemäßen Herstellungsverfahrens gezeigt.

Im ersten Schritt wird der Grundkörper 1 mit Ausnehmung und intergriertem Leiterrahmen 2 hergestellt, Figur 3a, bei- spielsweise durch Umspritzen des Leiterrahmens 2 mit der Ge- häuseformmasse in einem Spritzgußverfahren.

Im nächsten Schritt wird der Leiterrahmen 2 mit der Formmas- se, beispielsweise PPA, überspritzt, so daß der Leiterrahmen 2 von eine Formmasseschicht 10 mit gleichbleibender Dicke ab- gedeckt wird. Der Chipanschlußbereich 12 und der Drahtan- schlußbereich 11 des Leiterrahmens 2 wird dabei freigehalten, Figur 3b. Alternativ kann die in Figur 3b gezeigte Gehäuse- form natürlich auch in einem einzigen Verfahrensschritt her- gestellt werden.

Daraufhin wird der Halbleiterkörper 3 auf den Chipanschlußbe- reich 12 gebondet und die Drahtverbindung 4 zwischen Halblei- terkörper 3 und Leiterrahmen 2 hergestellt, Figur 3c. Nach Abschluß des Bondings wird die Aussparung um den Halbleiter- körper 3 mit dem Lumineszenzkonversionselement 7, beispiels- weise einer Suspension eines Leuchtstoffs in einem Kunstharz gefüllt, Figur 3d.

Abschließend kann ein Verguß 13 des Bauelements mit einem strahlungsdurchlässigen Material wie beispielsweise Epoxid- harz erfolgen, Figur 3e. Je nach Anforderung an das Bauele- ment kann die Oberfläche des Vergusses plan, linsenartig, ge- noppt oder als Streuscheibe ausgeführt werden.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird im ersten Schritt ebenfalls der Grundkörper 1 mit Ausnehmung und eingebettetem

Leiterrahmen 2 hergestellt, Figur 4a.

Danach wird ein den Chipanschlußbereich 12 umgebender Reflek- torring 6 auf den Leiterrahmen 2 aufgespritzt, Figur 4b. Auch hier kann die Herstellung des Grundkörpers 1 und des Reflek- torrings 6 in einem einzigen Herstellungsschritt erfolgen.

Der Halbleiterkörper 3 wird daraufhin auf den Chipanschlußbe- reich 12 des Leiterrahmens 2 montiert und kontaktiert, Figur 4c. Im nächsten Schritt wird der Reflektorring 6 mit dem Lu- mineszenzkonversionselement 7 in Form einer Leuchtstoffsus- pension gefüllt, wobei sich aufgrund der scharfkantigen Be- randung 9 des Reflektorrings 6 und der Oberflächenspannung der Leuchtstoffsuspension eine Kuppe über dem Halbleiterkör- per 3 ausbildet, Figur 4d. Dadurch wird eine vollständige Um- hüllung des Halbleiterkörpers 3 gewährleistet, ohne das Volu- men des Lumineszenzkonversionselements 7 unnötig zu vergrö- ßern.

Wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel kann danach das Bauelement vergossen werden, Figur 4e.

Die Erläuterung der Erfindung anhand der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist natürlich nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen.