Eine wellenlängenkonvertierende Reaktionsharzmasse der eingangs genannten Art ist aus der WO 98/12757 bekannt. Hierin ist eine wellenlängenkonvertierende Reaktionsharzmasse beschrieben, bei der in ein transparentes Gießharz ein anorganisches Leucht- stoffpigmentpulver mit Korngrößen < 20 Mm und einem mittleren Korndurchmesser d < 5 ßm dispergiert ist.

Auf dem Gebiet der Leuchtdioden (LEDs) ermöglicht der Einsatz von Konversionsleuchtstoffen die Erzeugung von mischfarbigem Licht mittels eines einzigen LED-Chips. Hierbei erfolgt eine Absorption zumindest eines Teiles der von einem LED-Chip emit- tierten Strahlung durch den Konversionsleuchtstoff, der dann wiederum Strahlung anderer Wellenlänge als die absorbierte emittiert. Diese vom Leuchtstoff emittierte und eine vom LED- Chip emittierte und nicht vom Leuchtsoff absorbierte Strahlung ergeben dann zusammen die mischfarbige Strahlung.

In bekannten Leuchtdiodenbauelementen, die mit Reaktionsharz- massen der eingangs genannten Art gefertigt sind, werden Leuchtstoffmaterialien mit einer Dichte zwischen 4 und 5 g/cm3 eingesetzt. Die verwendeten Leuchstoffpulver weisen Leuchtoff- partikel auf, deren mittlere Partikeldurchmesser in der Regel unter 6 Mm liegen.

Beim Einsatz von größeren Leuchtstoffpartikeln, sedimentieren diese in den herkömmlich verfügbaren Reaktionsharzsystemen wie beispielsweise Epoxidharz, während des Herstellungsprozesses.

Insbesondere während der Aufheizphase eines Harzes kurz vor dem Beginn des Aushärteprozesses sinkt deren Viskosität soweit ab, daß Leuchtstoffpartikel nicht mehr in der Schwebe gehalten wer- den und aussedimentieren.

Diese Sedimentation läßt sich, wie in der WO 98/12757 vorge- schlagen, durch die Zugabe von Aerosil zum Gießharz für Leucht- stoffpartikel mit einem mittleren Korndurchmesser dso < 5 Am so weit einschränken, dass nach dem Aushärteprozess des Gießharzes eine sehr gute Verteilung der Leuchtstoffpartikel im Gießharz erzielt werden kann.

Mit dieser Methode der Thixotropierung mittels Aerosil ließen sich auch Leuchtstoffe mit größeren Partikeln einsetzen, wenn größere Mengen an Aerosil beigemischt würden. Da aber die Zuga- be von herkömmlichem Aerosil die Transparenz der Harzmasse ver- ringert, ist die Zugabemenge für solches Aerosil bei den her- kömmlichen Bauformen derart begrenzt, dass beispeilsweise bei YAG : Ce-Leuchtstoff die Grenze des mittleren Partikeldurchmes- sers bei etwa 5 Am liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thixotropierung von Reaktionsharzmassen zu entwickeln, mit der die Sedimentati- on von Leuchtstoffpartikeln mit einem mittleren Partikeldurch- messer von größer als 5 Um, bevorzugt von größer als 5Mm und kleiner als oder gleich 20 Am weitestgehend verhindert werden kann und gleichzeitig eine ausreichende Transparenz der Reakti- onsharzmasse erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch eine Reaktionsharzmasse mit den Merk- malen des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 18.

Bei der erfindungsgemäßen wellenlängenkonvertierenden Reakti- onsharzmasse liegt zumindest ein Teil des Thixotropiermittels in Form von Nanopartikeln vor. Solche Nanopartikel sind vor- zugsweise Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser zwi-

schen 1 nm und 100 nm.

Damit können vorteilhafterweise anorganische Leuchtstoffparti- kel mit einem mittleren Partikeldurchmesser größer als 5 Am in dem Reaktionsharz dispergiert werden, ohne dass durch die Thixotropierung die Transparenz der Reaktionsharzmasse in unak- zeptabler Weise beeinträchtigt ist.

Die anorganischen Leuchtstoffpartikel können vorteilhafterweise einen dso-Wert, in Q3 gemessen, aufweisen, der zwischen ein- schließlich 10 Mm und einschließlich 20 Am ist.

Bevorzugt enthält das Thixotropiermittel Nanopartikel mit einem in Q3 gemessenen d50-Wert zwischen einschließlich 1 nm und ein- schließlich 25 nm. Besonders bevorzugt liegt der d50-Wert zwi- schen einschließlich 5 nm und einschließlich 15 nm, insbesonde- re zwischen einschließlich 9 nm und einschließlich 12 nm.

Die Reaktionsharzmasse weist vorzugsweise mindestens ein Mate- rial aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharz, Silikonharz und Acrylharz auf. Dies sind vorteilhafterweise die in der Opto- elektronik herkömmlich verwendeten Reaktionsharzmaterialien beispielsweise für LED-Chips. Alternativ können andere optisch transparente Reaktionsharzmassen, beispielsweise Heteropolymere wie zum Beispiel Cellulosederivate, Polycarbonate, Polysulfone, Polyimide, Polyamide etc., Polyolefine (z. B. Polyethylen), Styrol-Polymerisate, Polyurethane etc. eingesetzt werden.

Das Thixotropiermittel enthält vorzugsweise ein kolloidales SiO2-Sol. Als Thixotropiermittel sind auch folgende Materialien einsetzbar : Titandioxid, Zirkonoxid oder Si02. Besonders geeig- net sind hierbei pyrogen hergestellte Oxide, die auch ein dem Reaktionsharz angepasstes Oberflächencoating aufweisen. Bei- spiele sind diesbezüglich oberflächenbehandelte Aerosile (SiO2), beispielsweise solche der Firma Degussa, welche von ih- ren Eigenschaften her dem kolloidalen Si02 entsprechen. Be- schichtete Aerosil-Pulver haben den Vorteil, dass sie bei ähn-

lich thixotroper Wirkung wie das kolloidale Si02-Sol dem Reak- tionsharz als Pulver zugegeben werden können, wohingegen bei einer Reaktionsharz/Sol-Mischung vorzugsweise vor dem Härten das Lösungsmittel entzogen werden sollte. Andere Nanopartikel, hergestellt in einem kolloidchemischen Prozess, durch progenen Prozess in einer Gasphasenreaktion erzeugt oder in einem Sol- Gel-Verfahren erzeugt, sind ebenfalls denkbar. Grundsätzlich sind für die Nanopartikel alle Herstellungsverfahren geeignet, die nanometergroße Partikel erzeugen können.

Die Reaktionsharzmasse eignet sich besonders bevorzugt zum Um- hüllen eines strahlungsemittierenden Körpers, insbesondere ei- nes Halbleiterchips, dessen Emissionsstrahlungsspektrum zumin- dest Strahlung aus dem ultravioletten, blauen oder grünen Spek- tralbereich enthält. Hierbei ist sie vorteilhafterweise zumin- dest für einen Teil der vom Körper emittierten Strahlung durch- lässig ist und der Leuchtstoff enthält vorzugsweise zumindest Leuchtstoffpartikel aus der Gruppe der mit seltenen Erden do- tierten Granate, mit seltenen Erden dotierten Thiogallate, mit seltenen Erden dotierten Aluminate oder mit seltenen Erden do- tierten Orthosilikate.

Besonders bevorzugt enthält der Leuchtstoff Leuchtstoffpartikel aus der Gruppe der Granate mit der allgemeinen Formel A3B5o012 : M, wobei die Komponente A mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Y, Gd, Tb, La, Lu, Se und Sm umfaßt, die Komponente B mindestens ein Element aus der Gruppe beste- hend aus Al, Ga und In umfaßt und die Komponente M mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Ce, Pr, Eu, Cr, Nd und Er umfaßt. Für weißes Licht emittierende Leuchtdiodenbauelemen- te mit einem blaues Licht emittierenden Leuchtdiodenchip, des- sen Emissionsspektrum vorzugsweise bei einer Wellenlänge zwi- schen einschließlich 420 nm und einschließlich 475 nm ein In- tensitätsmaximum aufweist, eignet sich als Leuchtstoff beson- ders bevorzugt ein Y3Al5012 : Ce-und/oder (Y, Gd, Tb) 3 (Al, Ga) 5012 : Ce-Leuchtstoff.

Weitere geeignete Leuchtstoffgruppen sind die Nitridosilikate und die Oxynitride, aber auch die mit Seltenen Erden dotierten Thiogallate wie z. B. CaGa2S4 : Ce3+ und SrGa2S4 : Ce3+, die mit Sel- tenen Erden dotierten Aluminate wie z. B. YAl03 : Ce3+, YGaO3 : Ce3+, Y (Al, Ga) 03 : Ce3+ und die mit Seltenen Erden dotierten Orthosili- kate wie Y2SiO5 : Ce3+. Diese und andere geeignete Leuchtstoffe sind beispielsweise in den Druckschriften WO/98/12757, WO 01/08452 und WO 01/08453 beschrieben, die insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Nanopartikel erlauben eine wesentlich stärkere Thixotropierung des Reaktiönsharzes ohne gleichzeitig die Transparenz unakzep- tabel zu verringern als dies bei herkömmlicher Zugabe eines herkömmlichen Aerosils möglich ist.

Durch den Einsatz von Nanopartikel es möglich, Reaktionsharze unter Beibehaltung einer vertretbaren Transparenz soweit zu thixotropieren, daß Partikel eines Leuchtstoffs wie YAG-Cer mit einer mittleren Partikelgröße von 10-20 gm im Wesentlichen ohne Sedimentation bei der Herstellung einer LED eingesetzt werden können.

Sich daraus ergebende Vorteile sind einerseits weniger aufwen- dige und damit kostengünstigere Mahlverfahren der Leuchtstoffe.

Andererseits sinkt der Bedarf an Leuchtstoff, da die Effizienz eines Leuchtstoffs im unteren Mm-Bereich mit steigender Parti- kelgröße wächst.

Bei Einsatz von Nanopartikeln mit höherer Brechzahl, wie z. B.

Ti02 oder Zr02, kann auch die Gesamtbrechzahl der Reaktions- harzmasse erhöht werden, was eine verbesserte Lichtauskopplung aus einem Leuchtdiodenbauelement bewirkt.

Überdies kann vorteilhaferweise zum Beispiel durch Zugabe von Nanopartikeln aus TiO2 oder Zr02 eine Schutzwirkung gegen blau- es Licht mit Wellenlängen unterhalb 410 nm erreicht werden.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsge- mäßen Reaktionsharzmasse weist diese Epoxidharz auf und enthält diese bezogen auf die A-Komponente des Epoxidharzes zwischen 1 Gew% und 15 Gew% Leuchtstoff und vorzugsweise kolloidale SiO2- Nanopartikel in einer Konzentration zwischen 5 Gew% und 30 Gew%. Der mittlere Durchmesser der Leuchtstoffpartikel liegt hierbei vorzugsweise oberhalb 5 Mm und und unterhalb 20 ßm und besonders bevorzugt zwischen 10 ym und 20 ym. Weiterhin kann ein mineralischem Diffusor, Verarbeitungshilfsmittel, Hydropho- biermittel und/oder Haftvermittler zugesetzt werden.

Geeignete Epoxidharze sind beispielsweise in der DE-OS 26 42 465 auf den Seiten 4 bis 9, insbesondere Beispiele 1 bis 4, und in der EP 0 039 017 auf den Seiten 2 bis 5, insbesondere Bei- spiele 1 bis 8, beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Als mineralischer Diffusor zur Optimierung des Leuchtbildes des Bauelements kann CaF2 verwendet sein.

Als Verarbeitungshilfsmittel eignet sich beispielsweise Glyko- lether. Es verbessert die Verträglichkeit zwischen Epoxidharz und Leuchtpigmentpulver und dient damit zur Stabilisierung der Dispersion Leuchtpigmentpulver-Epoxidharz. Zu diesem Zweck können auch Oberflächenmodifikatoren auf Silikonbasis einge- setzt werden.

Das Hydrophobiermittel, z. B. flüssiges Silikonwachs, dient ebenfalls zur Modifikation der Pigmentoberfläche, insbesondere wird die Verträglichkeit und Benetzbarkeit der anorganischen Pigmentoberfläche mit dem organischen Harz verbessert.

Der Haftvermittler, z. B. funktionelles Alkoxysiloxan, verbes- sert die Haftung zwischen den Pigmenten und dem Epoxidharz im ausgehärteten Zustand der Reaktionsharzmasse. Dadurch wird er- reicht, daß die Grenzfläche zwischen dem Epoxidharz und den Pigmenten z. B. bei Temperaturschwankungen nicht abreißt. Spal-

te zwischen dem Epoxidharz und den Pigmenten würden zu Licht- verlusten im Bauelement führen.

Das Epoxidharz, bevorzugt mit einem reaktiven Oxirandreiring, enthält vorzugsweise ein mono-und/oder ein mehrfunktionelles Epoxidharzsystem ( 80 Gew% ; z. B. Bisphenol-A- Diglycidylether), einen Reaktivverdünner ( 10 Gew% ; z. B. aro- matischer Monoglycidylether), einen mehrfunktionellen Alkohol ( : < 5 Gew%), ein Entgasungsagens auf Silikonbasis (< 1 Gew%) und eine Entfärbungskomponente zur Einstellung der Farbzahl (< 1 Gew%).

Desweiteren weist das bevorzugt hochreine Leuchtstoffpulver vorteilhafterweise einen Eisengehalt von < 5ppm auf. Ein hoher Eisengehalt führt zu hohen Lichtverlusten im Bauelement. Das Leutstoffpulver ist stark abrasiv. Der Fe-Gehalt der Reaktions- harzmasse kann bei deren Herstellung daher beträchtlich anstei- gen. Vorteilhaft sind Fe-Gehalte in der Reaktionsharzmasse < 20 ppm.

Der anorganische Leuchtstoff YAG : Ce hat unter anderem den be- sonderen Vorteil, daß es sich hierbei um nicht lösliche Farb- pigmente mit einem Brechungsindex von ca. 1,84 handelt. Dadurch treten neben der Wellenlängenkonversion Dispersion und Streueffekte auf, die zu einer guten Vermischung von blauer Diodenstrahlung und gelber Konverterstrahlung führen.

Zur weiteren Verminderung der Agglomeratbildung können die Leuchtstoffpartikel vorteilhafterweise mit einem Silikon- Coating versehen sein.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen einer erfin- dungsgemäßen Reaktionsharzmasse wird das Leuchtstoffpulver vor dem Vermischen mit dem Reaktionsharz z. B. ca. 10 Stunden bei einer Temperatur 2 200°C getempert. Dadurch kann ebenfalls die Neigung zu Agglomeratbildung verringert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann dazu das Leuchtstoffpulver vor dem Vermischen mit dem Reaktionsharz in einem höher siedenden Alkohol geschlämmt und anschließend getrocknet wird. Eine wei- tere Möglichkeit die Agglomeratbildung zu verringern besteht darin, dem Leuchtstoffpulver vor dem Vermischen mit dem Reakti- onsharz ein hydrophobierendes Silikonwachs zuzugeben. Besonders vorteilhaft ist die Oberflächenstabilisierung der Phosphore durch erwärmen der Pigmente in Gegenwart von Glykolethern, z.

B. 16 h bei T > 60°C.

Zur Vermeidung störender Verunreinigungen beim Dispergieren der Leuchstoffpartikel, verursacht durch Abrieb, werden Reaktions- gefäße, Rühr-und Dispergiervorrichtungen sowie Walzwerke aus Glas, Korund, Carbid-und Nitridwerkstoffen sowie speziell ge- härtete Stahlsorten verwendet. Agglomeratfreie Leuchtstoffdis- persionen werden auch in Ultraschallverfahren oder durch den Einsatz von Sieben und Glaskeramikfritten erhalten.

Zur Erzeugung von mischfarbigem Licht eignen sich neben den be- reits oben genannten speziellen Leuchtsoffmaterialien besonders die mit Seltenen Erden dotierten Thiogallate wie z. B.

CaGa2S4 : Ce3+ und SrGa2S4 : Ce3+. Ebenso ist hierzu die Verwendung von mit Seltenen Erden dotierten Aluminaten wie z. B. YA- 103 : Ce3+, YGa03 : Ce3+, Y (Al, Ga) 03 : Ce3+ und mit Seltenen Erden do- tierten Orthosilikaten M2SiO5 : Ce3+ (M : Sc, Y, Sc) wie z. B.

Y2SiO5 : Ce3+ denkbar. Bei allen Yttriumverbindungen kann das Yt- trium im Prinzip auch durch Scandium oder Lanthan ersetzt wer- den.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Reaktionsharzmasse bei ei- nem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper, insbesondere mit einer aktiven Halbleiterschicht oder-schichtenfolge aus GaN, GaxIni. xN, GaAli-N und/oder Al"GayInl-,-yN eingesetzt, der im Be- trieb eine elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten, blauen und/oder grünen Spektralbereich aussendet.

Die Leuchtstoffpartikel in der Reaktionsharzmasse wandeln einen Teil der aus diesem Spektralbereich stammenden Strahlung in Strahlung mit größerer Wellenlänge um, derart, daß das Halblei- terbauelement Mischstrahlung, insbesondere mischfarbiges Licht, bestehend aus dieser Strahlung und aus Strahlung aus dem ultra- violetten, blauen und/oder grünen Spektralbereich aussendet.

Das heißt beispielsweise, daß die Leuchtstoffpartikel einen Teil der vom Halbleiterkörper ausgesandten Strahlung spektral selektiv absorbieren und im längerwelligen Bereich emittieren.

Bevorzugt weist die von dem Halbleiterkörper ausgesandte Strah- lung bei einer Wellenlänge X < 520 nm, bevorzugt zwischen 420 nm und 475 nm, ein relatives Intensitätsmaximum auf und liegt der von den Leuchtstoffpartikeln spektral selektiv absorbierte Wellenlängenbereich außerhalb dieses Intensitätsmaximums.

Ebenso können vorteilhafterweise auch mehrere verschiedenartige Leuchtstoffpartikelarten, die bei unterschiedlichen Wellenlän- gen absorbieren und/oder emittieren, in der Reaktionsharzmasse dispergiert sein. Dies wird bevorzugt druch unterschiedliche Dotierungen in unterschiedlichen Wirtsgittern erreicht. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, vielfältige Farbmischungen und Farbtemperaturen des vom Bauelement emittierten Lichtes zu erzeugen. Von besonderem Interesse ist dies für vollfarbtaugli- che LEDs.

Bei einer bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Reakti- onsharzmasse ist ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper (z. B. ein LED-Chip) zumindest teilweise von dieser umschlos- sen. Die Reaktionsharzmasse ist dabei bevorzugt gleichzeitig als Bauteilumhüllung (Gehäuse) genutzt. Der Vorteil eines Halb- leiterbauelements gemäß dieser Ausführungsform besteht im we- sentlichen darin, daß zu seiner Herstellung konventionelle, für die Herstellung von herkömmlichen Leuchtdioden (z. B. Radial- Leuchdioden) eingesetzte Produktionslinien verwendet werden können. Für die Bauteilumhüllung wird anstelle des bei herkömm-

lichen Leuchtdioden dafür verwendeten transparenten Kunststof- fes einfach die Reaktionsharzmasse verwendet.

Mit der erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse kann auf einfache Weise mit einer einzigen farbigen Lichtquelle, insbesondere ei- ner Leuchtdiode mit einem einzigen blaues Licht abstrahlenden Halbleiterkörper, mischfarbiges, insbesondere weißes Licht er- zeugt werden. Um z. B. mit einem blaues Licht aussendenden Halbleiterkörper weißes Licht zu erzeugen, wird ein Teil der von dem Halbleiterkörper ausgesandten Strahlung mittels anorga- nischer Leuchtstoffpartikel aus dem blauen Spektralbereich in den zu Blau komplementärfarbigen gelben Spektralbereich konver- tiert. Die Farbtemperatur oder Farbort des weißen Lichtes kann dabei durch geeignete Wahl des Leuchtstoffes, dessen Partikel- größe und dessen Konzentration, variiert werden. Darüber hinaus können auch Leuchtstoffmischungen eingesetzt werden, wodurch sich vorteilhafterweise der gewünschte Farbton des abgestrahl- ten Lichtes sehr genau einstellen läßt.

Besonders bevorzugt wird die Reaktionsharzmasse bei einem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper verwendet, bei dem das ausgesandte Strahlungsspektrum bei einer Wellenlänge zwischen 420nm und 460 nm, insbesondere bei ca. 430-440 nm (z. B.

Halbleiterkörper auf der Basis von GaxAll-xN) oder bei ca. 450- 475 nm (z. B. Halbleiterkörper auf der Basis von GaxInl-xN) ein Intensitätsmaximum aufweist. Mit einem derartigen Halbleiter- bauelement lassen sich vorteilhafterweise nahezu sämtliche Far- ben und Mischfarben der C. I. E. -Farbtafel erzeugen. An Stelle des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers aus elektrolumi- neszierendem Halbleitermaterial kann aber auch ein anderes elektrolumineszierendes Material, wie beispielsweise Polymerma- terial, eingesetzt werden.

Besonders geeignet ist die Reaktionsharzmasse für ein lich- temittierendes Halbleiterbauelement (z. B. eine Leuchtdiode), bei dem der elektrolumineszierende Halbleiterkörper in einer Ausnehmung eines vorgefertigten eventuell bereits mit einem

Leadframe versehenen Gehäuses angeordnet ist und die Ausnehmung mit der Reaktionsharzmasse versehen ist. Ein derartiges Halb- leiterbauelement läßt sich in großer Stückzahl in herkömmlichen Produktionslinien herstellen. Hierzu muß lediglich nach der Montage des Halbleiterkörpers in das Gehäuse die Reaktionsharz- masse in die Ausnehmung gefüllt werden.

Ein weißes Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement läßt sich mit der erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse vorteilhafterweise dadurch herstellen, daß der Leuchtstoff so gewählt wird, daß eine von dem Halbleiterkörper ausgesandte blaue Strahlung in komplementäre Wellenlängenbereiche, insbesondere Blau und Gelb, oder zu additiven Farbtripeln, z. B. Blau, Grün und Rot umge- wandelt wird. Hierbei wird das gelbe bzw. das grüne und rote Licht über die Leuchtstoffe erzeugt. Der Farbton (Farbort in der CIE-Farbtafel) des dadurch erzeugten weißen Lichts kann da- bei durch geeignete Wahl des/der Leuchtstoffes/e hinsichtlich Mischung und Konzentration variiert werden.

Um die Durchmischung der von einem elektrolumineszierenden Halbleiterkörper ausgesandten Strahlung mit der vom Leuchtstoff konvertierten Strahlung und damit die Farbhomogenität des vom Bauelement abgestrahlten Lichtes zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reaktions- harzmasse zusätzlich ein im Blauen lumineszierender Farbstoff zugefügt, der eine sogenannte Richtcharakteristik der von dem Halbleiterkörper ausgesandten Strahlung abschwächt. Unter Richtcharakteristik ist zu verstehen, daß die von dem Halblei- terkörper ausgesandte Strahlung eine bevorzugte Abstrahlrich- tung aufweist.

Ein weißes Licht abstrahlendes erfindungsgemäßes Halbleiterbau- element mit einem blaues Licht emittierenden elektrolumineszie- renden Halbleiterkörper läßt sich besonders bevorzugt dadurch realisieren, daß dem für die Reaktionsharzmasse verwendeten Epoxidharz der anorganische Leuchtstoff YAG : Ce (Y3Al5012 : Ce3+) beigemischt ist. Ein Teil einer von dem Halbleiterkörper ausge-

sandten blauen Strahlung wird von dem anorganischen Leuchtstoff Y3Al5012 : Ce3+ in den gelben Spektralbereich und somit in einen zur Farbe Blau komplementärfarbigen Wellenlängenbereich ver- schoben.

Der Reaktionsharzmasse können zusätzlich lichtstreuende Parti- kel, sogenannte Diffusoren zugesetzt sein. Hierdurch läßt sich vorteilhafterweise der Farbeindruck und die Abstrahlcharakteri- stik des Halbleiterbauelements weiter optimieren.

Mit der erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse kann vorteilhaf- terweise auch eine von einem elektrolumineszierenden Halblei- terkörper neben der sichtbaren Strahlung ausgesandte ultravio- lette Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt werden. Dadurch wird die Helligkeit des vom Halbleiterkörper ausgesandten Lichts deutlich erhöht.

Die Wellenlängenkonversion der Primärstrahlung wird durch die Kristallfeldaufspaltung der aktiven Übergangsmetallzentren im Wirtsgitter bestimmt. Durch die Substitution von Y durch Gd und/oder Lu bzw. Al durch Ga im Y3Al5012-Granatgitter können die Emissionswellenlängen in unterschiedlicher Weise verschoben werden, wie außerdem durch die Art der Dotierung. Durch die Substitution von Ce 3+_ Zentren durch Eu3+ und/oder Cr3+ können entsprechende Shifts erzeugt werden. Entsprechende Dotierungen mit Nd3+ und Er3+ ermöglichen sogar aufgrund der größeren Ionen- radien und damit geringeren Kristallfeldaufspaltungen IR- emittierende Bauelemente.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Halblei- terbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse ; Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Halblei- terbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse ;

Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines dritten Halblei- terbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse ; Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines vierten Halblei- terbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse ; Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines fünften Halblei- terbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse ; und Figur 6 eine schematische Schnittansicht eines sechsten Halb- leiterbauelements mit einer erfindungsgemäßen Reaktionsharz- masse.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche bzw. gleichwirkende Teile immer mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Das lichtemittierenden Halbleiterbauelement von Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Reaktionsharzmasse auf. Der Halbleiter- körper 1, ein LED-Chip 7 mit einer aktiven Schicht oder Schich- tenfolge (zum Beispiels Multi-Quantenwell-Struktur) mit einer bzw. einer Mehrzahl von Schichten auf der Basis von In, GayAll-,- yN (wobei 0<x<l, 0y<l und x+y<1) ist hierbei mittels eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels, z. B. ein metallisches Lot, insbesondere Weichlot, oder ein Klebstoff, mit seinem Rückseitenkontakt 11 auf einem ersten elektrischen Anschluß 2 eines Leiterrahmens (Leadframe) befestigt. Der Vorderseitenkon- takt 12 ist mittels eines Bonddrahtes 14 mit einem zweiten elektrischen Anschluß 3 des Leiterrahmens verbunden.

Die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers 1 und Teilbereiche der elektrischen Anschlüsse 2 und 3 sind unmittelbar von einer gehärteten, wellenlängenkonvertierenden Reaktionsharzmasse 5 umschlossen. Diese weist bevorzugt auf : Epoxidharz, Leucht- stoffpulver aus Ce-dotiertem Granatmaterial (zum Beispiel YAG : Ce) mit einer Konzentration zwischen einschließlich 1 Gew% und einschließlich 15 Gew%, kolloidale Si02-Nanopartikel mit einer Partikelgröße von 9 bis 12 nm mit einer Konzentration zwischen 5 Gew% und 30 Gew%. Zusätzlich kann noch Diethylengly- colmonomethylether < 2 Gew% und Tegopren 6875-45 < 2 Gew% zuge-

setzt sein. Die Gew%-Angaben sind auf die A-Komponente des Epoxidharzes bezogen. Das Leuchtstoffpulver enthält beispiels- weise Leuchtstoffpartikel 6 mit einem mittleren Durchmesser zwischen 10ym und 20ym.

Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Halbleiterbauelements unterscheidet sich von dem der Figur 1 dadurch, daß der Halbleiterkörper 1 und Teilberei- che der elektrischen Anschlüsse 2 und 3 anstatt von einer wel- lenlängenkonvertierenden Reaktionsharzmasse von einer transpa- renten oder transluzenten Umhüllung 15 umschlossen sind. Diese Umhüllung 15 bewirkt keine Wellenlängenänderung der von dem Halbleiterkörper 1 ausgesandten Strahlung und besteht bei- spielsweise aus einem in der Leuchtdiodentechnik herkömmlich verwendeten Epoxid-, Silikon-oder Acrylatharz oder aus einem anderen geeigneten strahlungsdurchlässigen Material wie z. B. anorganisches Glas.

Auf diese Umhüllung 15 ist eine Schicht 4 aufgebracht, die aus einer wellenlängenkonvertierenden Reaktionsharzmasse, wie in der Figur 2 dargestellt, die gesamte Oberfläche der Umhüllung 15 bedeckt. Ebenso denkbar ist, daß die Schicht 4 nur einen Teilbereich dieser Oberfläche bedeckt. Die Schicht 4 besteht beispielsweise aus einer Rekationsharzmasse, die auf einem transparenten Epoxidharz basiert und die mit Leuchtstoffparti- keln 6 versetzt ist. Als Reaktionsharzmasse eignet sich hier beispielsweise die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungs- beispiel beschriebene. Auch hier eignet sich als Leuchtstoff für ein weiß leuchtendes Halbleiterbauelement bevorzugt YAG : Ce oder YAG : Ce-basierte Leuchtstoffe.

Bei dem in Figur 3 dargestellten besonders bevorzugten mit der erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse versehenen Bauelement, sind der erste und zweite elektrische Anschluß 2,3 eines Lead- frames in ein vorzugsweise aus reflektierendem Kunststoff vor- gefertigtes Grundgehäuse 8 mit einer Ausnehmung 9 eingebettet.

Unter"vorgefertigt"ist zu verstehen, daß das Grundgehäuse 8

bereits an den Anschlüssen 2,3 beispielsweise mittels Spritz- gießen oder Spritzpressen fertig ausgebildet ist, bevor der Halbleiterkörper 1 auf den Anschluß 2 montiert wird. Das Grund- gehäuse 8 besteht beispielsweise aus einem mit weißem, reflek- tierendem Füllstoff gefüllter Kunststoff und die Ausnehmung 9 ist hinsichtlich ihrer Form als Reflektor 17 für die vom Halb- leiterkörper im Betrieb ausgesandte Strahlung (ggf. durch ge- eignete Beschichtung der Innenwände der Ausnehmung 9) ausgebil- det. Solche Grundgehäuse 8 werden insbesondere bei auf Leiter- platten oberflächenmontierbaren Leuchtdiodenbauelemeten verwen- det. Sie werden vor der Montage der Halbleiterkörper auf ein die elektrischen Anschlüsse 2,3 aufweisendes Leiterband (Lead- frame) z. B. mittels Spritzgießen aufgebracht.

Die Ausnehmung 9 ist mit einer Reaktionsharzmasse 5 zumindest teilweise gefüllt. Als Reaktionsharzmasse eignet sich hier bei- spielsweise die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbei- spiel beschriebene.

Alternativ kann die Ausnehmung mit transparenter oder translu- zenter Masse gefüllt sein, die keine oder einer erste Wellen- längenkonversion übernimmt und auf der eine wellenlängenkonver- tierende Schicht entsprechend der Schicht 4 von Figur 3 aufge- bracht ist.

In Figur 4 ist eine sogenannte Radialdiode dargestellt. Hierbei ist der strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 in einem als Reflektor ausgebildeten Teil 16 des ersten elektrischen An- schlußes 2 beispielsweise mittels Löten oder Kleben befestigt.

Derartige Gehäusebauformen sind in der Leuchtdiodentechnik be- kannt und bedürfen von daher keiner näheren Erläuterung.

Die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers 1 sind unmittelbar von einer Reaktionsharzmasse 5 mit Leuchtstoffpartikel 6 be- deckt, die wiederum von einer weiteren transparenten Umhüllung 10 umgeben ist. Als Reaktionsharzmasse eignet sich hier bei-

spielsweise wieder die im Zusammenhang mit dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel beschriebene.

Der Vollständikeit halber sei an dieser Stelle angemerkt, daß selbstverständlich auch bei der Bauform nach Figur 4 analog zu dem Bauelement gemäß Figur 1 eine einstückige Umhüllung, beste- hend aus gehärteter Reaktionsharzmasse 5 mit Leuchtstoffparti- kel 6, verwendet sein kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 5 ist eine Schicht 4 aus einer erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse direkt auf den Halb- leiterkörper 1 aufgebracht. Dieser und Teilbereiche der elek- trischen Anschlüsse 2,3 sind von einer weiteren transparenten Umhüllung 10 umschlossen, die keine Wellenlängen-änderung der durch die Schicht 4 hindurchgetretenen Strahlung bewirkt und beispielsweise aus einem in der Leuchtdiodentechnik verwendba- ren transparenten Epoxidharz oder aus Glas gefertigt ist. Als Reaktionsharzmasse eignet sich hier wiederum beispielsweise die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebe- ne.

Solche, mit einer Konversionsschicht 4 versehenen Halbleiter- körper 1 können vorgefertigt werden und wahlweise in sämtliche aus der Leuchtdiodentechnik bekannten Gehäusebauformen (z. B.

SMD-Gehäuse, Radial-Gehäuse (man vergleiche Figur 4) eingebaut werden. Die Konversionsschicht 4 muß nicht zwangsweise die ge- samte freie Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 bedecken, son- dern sie kann auch nur Teilbereiche des Halbleiterkörpers über- spannen. Die Konversionsschicht 4 kann beispielsweise bereits im Waferverbund vor dem endgültigen Vereinzeln des Wafers zu einer Vielzahl von Halbleiterkörpern auf diese aufgebracht wer- den. Die Konversionsschicht 4 weist weiterhin vorzugsweise eine konstante Dicke auf.

Bei dem in Figur 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist inner- halb eines Gehäuse-Grundkörpers 8 ein umgedrehter (d. h. Flip- Chip-montierter) LED-Chip 1 auf dem Leadframe 2,3 befestigt.

Dieser weist ein für die von der aktiven Schichtenfolge 7 aus- gesandte Strahlung durchlässiges Substrat 100 auf, das zur bes- seren Strahlungsauskopplung strukturiert sein kann (nicht ge- zeigt). Auf der von der aktiven Schichtenfolge 7 abgewandten Seite des Substrats ist eine Konversionsschicht 4 aus einer er- findungsgemäßen Reaktionsharzmasse aufgebracht, die durchweg im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweist. Die kann, anders als in der Figur dargestellt, auch über die Seitenflächen (Flanken) gezogen sein. Diese Konversionsschicht ist vorzugsweise vor der Montage des LED-Chips auf diesem aufgebracht worden. Nach Mon- tage des Chips in der Ausnehmung des Gehäusegrundkörpers wird dieser vorzugsweise mit einer weiteren Kunststoffmasse umhüllt.

Bei sämtlichen der oben beschriebenen Bauelemente kann zur Op- timierung des Farbeindrucks des abgestrahlten Lichts sowie zur Anpassung der Abstrahlcharakteristik die Reaktionsharzmasse 5, ggf. die transparente oder transluzente Umhüllung 15, und/oder ggf. die weitere transparente oder transluzente Umhüllung 10 lichtstreuende Partikel, vorteilhafterweise sogenannte Diffuso- ren aufweisen. Beispiele für derartige Diffusoren sind minera- lische Füllstoffe, insbesondere CaF2, TiO2, Si02, CaCO3 oder BaS04 oder auch organische Pigmente. Diese Materialien können auf einfache Weise Reaktionsharzen, wie Epoxidharzen, zugesetzt werden.

Der LED-Chip kann bei allen oben beschriebenen Bauelementen ein blaues Licht abstrahlender LED-Chip sein, dessen Emissionsspek- trum unterhalb einer Wellenlänge von 520 nm, bevorzugt zwischen 440 nm und 475 nm zumindest ein lokales Intensitätsmaximum auf- weist. Der Leuchtstoff 6 (z. B. YAG : Ce) wandelt einen Teil der Strahlung des LED-Chips in gelbes Licht um, so dass das Bauele- ment insgesamt weißes Licht aussendet.

Von der vom Halbeiterkörper ausgesandten Strahlung wird nur ein Teil in einen längerwelligen Wellenlängenbereich konvertiert, so daß als Mischfarbe weißes Licht entsteht. Alternativ können zwei Leuchtstoffe verwendet sein, von denen einer rotes Licht

und einer grünes Licht erzeugt, um somit insgesamt die Farbe Weiß aus drei Wellenlängenbereichen (additives Farbtripel aus Blau, Grün und Rot) zu erzeugen.

Bei den Halbleiterbauelementen gemäß der Erfindung können auf einfache Weise durch Wahl der Leuchtstoffe und/oder Veränderung der Leuchtstoffkonzentration (en) in der Reaktionsharzmasse der CIE-Farbort des Mischlichtes verändert werden.

Bei einem Verfahren zum Herstellen der Reaktionsharzmasse wird zunächst das Thixotropiermittel (die Nanopartikel) dem Reakti- onsharz zugesetzt und werden nachfolgend die Leuchtstoffparti- kel eingemischt.

Mit der erfindungsgemäßen Reaktionsharzmasse läßt sich vorteil- hafterweise gegenüber den herkömmlich verwendeten Vergußmassen die Leuchtstoffkonzentration in der Masse bei gleicher Perfor- mance (wie gleicher Farbort) verringern. Ursache hierfür ist die höhere Effizienz der größeren Leuchtstoffpartikel.

Die Erläuterung der Erfindung anhand der oben beschriebenen Bauelemente ist natürlich nicht als Beschränkung der Erfindung auf diese zu betrachten. Als Halbleiterkörper, wie beispiels- weise Leuchtdioden-Chips oder Laserdioden-Chips, ist beispiels- weise auch eine Polymer-LED zu verstehen, die ein enstprechen- des Strahlungsspektrum aussendet.