DE19833245A1 - Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung - Google Patents

Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Lichtemissionseinrich­ tung nach Art einer Leuchte, bei der ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen in einem Harz vergossen ist, und bezieht sich insbesondere auf eine Halbleiter-Lichtemissionseinrich­ tung, bei der das Eindringen von Wachs während des Lötens und von Wasser nach dem Löten zwischen ein Harz-Plastik-Gehäuse und einen Leiter unterbunden sind.
Herkömmlich wird eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung derart hergestellt, daß ein Licht emittierendes Halbleiter­ plättchen 3 (nachstehend in Kurzform als LED-Chip bezeichnet) mit einer Halbleiter-Schichtstruktur an ein oberes Ende einer ersten, aus Aluminium oder dergleichen hergestellten Leitung 1 gebondet wird, eine erste Elektrode mit der ersten Leitung 1 verbunden wird, eine zweite Elektrode durch einen Golddraht 4 oder dergleichen mit einer zweiten Leitung 2 verbunden wird, und eine derartige Anordnung in ein aus einem für das Licht von dem LED-Chip 3 durchlässigen Harz hergestelltes Ge­ häuse 6 eingeschlossen wird, wie in Fig. 9 gezeigt. Dieses Harzgehäuse oder -paket 6 wird üblicherweise durch Gießen er­ zeugt, bei dem eine Anordnung in Harz, das einen kuppel- oder haubenförmigen Behälter füllt, getaucht wird und das Gehäuse in eine Form gegossen wird, deren obere Seite kuppelförmig ist, so daß das Licht gebündelt werden kann. Aus diesem Grund wird die gesamte Oberfläche des Gehäuses 6 glatt hergestellt derart, daß weder ein zurückgeschnittenes/hervorragendes Pro­ fil auf dessen Oberfläche noch ein Einschluß von Verunreini­ gungen in demselben vorhanden sind.
Ein Harzgehäuse einer Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung dieser Art wurde bisher größtenteils mittels Epoxydharz in seinem, wobei ein wärmebeständiger Füller oder dergleichen nicht in das Gehäuse gemischt werden kann, da es erforderlich ist, daß Licht leicht durch das Gehäuse hindurchtreten kann, wie vorstehend beschrieben wurde. Daher ist die Wärmebestän­ digkeit des Gehäuses gering, es kann höchstens einer Tempera­ tur von etwa 100 bis 140°C widerstehen. Infolgedessen beein­ trächtigt bei dem Löten einer Lichtemissionseinrichtung Wär­ me, die eine Leitung erreicht, Abschnitte in dem unteren Be­ reich des Gehäuses 6, welche mit den Leitungen 1, 2 in Berüh­ rung stehen, insbesondere nahe einer Lötstelle, wie in Fig. 9 gezeigt, so daß Spalte oder Lücken 9 zwischen den Leitungen 1, 2 und dem Gehäuse 6 ausgebildet werden. Es ergeben sich Probleme dahingehend, daß während des Lötens Flußmittel oder dergleichen über die Spalte 9 in das Innere eindringen, so daß infolgedessen die Leitungen 1, 2 einer Korrosion ausge­ setzt sind und auch der LED-Chip 3 und dergleichen korrodie­ ren. Außerdem werden solche Spalte 9 zwischen den Leitungen 1, 2 und dem Gehäuse 6, die während des Lötens aufgetreten sind, nach dem Löten nicht in ihren früheren Zustand wieder­ hergestellt, so daß bei der späteren Verwendung der Einrich­ tung Wasser eindringen kann, welches die Leitungen 1, 2, den LED-Chip 3 und dergleichen korrodiert, so daß sich ein Pro­ blem verringerter Zuverlässigkeit ergibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halblei­ ter-Lichtemissionseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen in einem Harzgehäuse eingeschlossen ist und ein Zustand engen Kontakts zwischen dem Gehäuse und einer Leitung verbessert ist, so daß eine Korrosion der Leitung und des LED-Chips ver­ hindert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Darüber hinaus soll die Erfindung eine Halbleiter-Lichtemis­ sionseinrichtung bereitstellen mit einer Struktur, bei der ein einschließendes Material zum Schützen des LED-Chips als eine Alternative zu einer Traverse auf einem Leiter-Halterah­ men und zum Ausbilden eines tassenförmigen Abschnitts (eines konkaven Abschnitts mit gekrümmtem Oberflächenverlauf) zum Bündeln des Lichts von einem LED-Chipabschnitt verwendet wird, so daß ein Schritt des Schneidens einer Traverse auf dem Leiter-Halterahmen und ein Schritt des Ausbildens eines tassenförmigen Abschnitts in einem mit dem Leiter-Halterahmen gekoppelten Zustand eliminiert werden können.
Ferner soll die Erfindung eine Halbleiter-Lichtemissionsein­ richtung bereitstellen mit einer Struktur, bei der auch dann, wenn ein Gehäuse durch Gießen erzeugt wird, keine Blasen durch die Verwendung des einschließenden Materials zum Schüt­ zen des LED-Chips und dergleichen auftreten.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Pa­ tentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist somit eine Halb­ leiter-Lichtemissionseinrichtung gekennzeichnet durch: eine erste Leitung; ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen, das auf einen Die-Anschlußabschnitt der ersten Leitung gebon­ det ist; eine zweite Leitung, die elektrisch mit einer Elek­ trode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens verbunden ist; ein Harzgehäuse, das das Licht emittierende Halbleiter­ plättchen und ein oberes Ende der zweiten Leitung einschließt und Licht von dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen durchläßt; und ein wärmeresistentes Einschlußmaterial, wel­ ches wenigstens einen Teil der ersten und der zweiten Leitung einschließt.
Das wärmeresistente Einschlußmaterial bedeutet hier ein Mate­ rial, das eine Wärmebeständigkeit hat, die höher ist als die­ jenige des Harzgehäuses, und das an einer Leitung anhaftet und dadurch die Leitung auf geeignete Art und Weise umschlie­ ßen bzw. einschließen kann; es können beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid), ein ein Flüssigkristall ausbildendes Polymer, ein wärmeresistentes Material, das ein warmaushär­ tendes Harz enthält, und dergleichen als wärmeresistentes Einschlußmaterial verwendet werden.
Mit einer solchen Struktur hat auch dann, wenn die Möglich­ keit besteht, daß ein unterseitiger Abschnitt bzw. Bodenab­ schnitt des Harzgehäuses, mit dem Leitungen, deren Temperatu­ ren während des Lötkontakts ansteigen, in Berührung stehen, einer Trennung unterworfen ist, ein Teil, der von einem aus einem wärmeresistenten Harz oder dergleichen bestehenden Ein­ schlußmaterial umschlossen ist, keine Möglichkeit der Abtren­ nung, wodurch verhindert werden kann, daß Verunreinigungen, Wasser und dergleichen in das Innere der Einrichtung eindrin­ gen.
Wenn das Licht emittierende Halbleiterplättchen durch eine geschichtete Struktur eines auf Galliumnitrid basierenden zu­ sammengesetzten Halbleiters bzw. Verbundhalbleiters ausgebil­ det ist, ergibt sich eine Wirkung dahingehend, daß verhindert wird, daß insbesondere ein Schutzelement wie beispielsweise eine Zener-Diode oder dergleichen, bei dem eine hohe Wahr­ scheinlichkeit besteht, daß es an der unteren Seite einer Leitung bereitgestellt ist, korrodiert. Galliumnitrid-basier­ te zusammengesetzte Halbleitereinrichtung bedeutet einen Halbleiterverbund zwischen Ga aus den Gruppe III-Elementen und N aus der Gruppe V oder einen Halbleiterverbund, bei dem ein Teil des Galliums aus den Gruppe III-Elementen durch ein Element der anderen Gruppe III-Elemente wie beispielsweise Al, In und dergleichen ersetzt ist und/oder ein Teil des N aus den Gruppe V-Elementen durch ein Element aus den anderen Gruppe V-Elementen wie beispielsweise P, As oder dergleichen ersetzt ist.
Wenn das wärmeresistente Einschlußmaterial zwischen der er­ sten und der zweiten Leitung auf kontinuierliche Art und Wei­ se entlang einer beide Leitungen querenden Richtung bereitge­ stellt ist und das wärmeresistente Einschlußmaterial als eine Alternative zu einer Traverse, die beide Leitungen bei der Zusammenfügung koppelt, dient, ergibt sich, daß sich das (Ab-)Schneiden der Traverse von einem Leiter-Halterahmen nach der Herstellung des Gehäuses erübrigt.
Das wärmeresistente Einschlußmaterial ist bevorzugt derart geformt, daß es um eine geringe Länge kürzer ist als ein äu­ ßerer Durchmesser des Harzgehäuses, da nicht nur Luft leicht entweichen kann, wenn die Gehäuseherstellung durch Gießen er­ folgt, sondern auch die Anordnung durch eine feste bzw. wi­ derstandsfähige Beschichtung des Gehäuseharzes geschützt werden kann.
Wenn das wärmeresistente Einschlußmaterial eine Form mit ei­ nem schrägen Verlauf hat derart, daß es auf der Seite des Licht emittierenden Chips dünn, auf der Unterseite des Harz­ gehäuses aber dick ist, oder wenn von Ende zu Ende entlang einer axialen Richtung der ersten und der zweiten Leitung ei­ ne Nut auf der äußeren Oberfläche der Form des wärmeresisten­ ten Einschlußmaterials ausgebildet ist, können nur schwer Blasen in dem Gehäuse auftreten, da die Blasen durch das wär­ meresistente Einschlußmaterial nicht am Entweichen gehindert werden und dadurch leicht entfleuchen können, wenn das Gehäu­ se durch Gießen gegossen wird.
Wenn ein Teil des wärmeresistenten Einschlußmaterials eine krumm verlaufende Fläche bildet, die einen Die-Anschlußab­ schnitt der ersten Leitung umgibt, braucht ein tassenförmiger Abschnitt (ein konkaver Abschnitt mit einem gekrümmten Ober­ flächenverlauf) nicht in einem mit einem Leiter-Halterahmen gekoppelten Zustand ausgebildet zu werden, so daß daher ein komplexer Schritt der Erzeugung eines konkaven Abschnitts mit einem gekrümmten Oberflächenverlauf in dem Leiter-Halterahmen nicht erforderlich ist, welches zu einer Verringerung der An­ zahl von Arbeitstagen in großem Ausmaß führt. Wenn das wärme­ resistente Einschlußmaterial weißfarbig ausgebildet ist, wird der Anteil des von der vorderen Oberfläche abgestrahlten Lichts aufgrund einer Reflexion an der unteren Oberfläche vorteilhaft erhöht.
Wenn ein zurückgeschnittener/hervorragender Profilabschnitt auf der äußeren Fläche der Struktur des wärmeresistenten Ein­ schlußmaterials entlang den axialen Richtungen der ersten und der zweiten Leitung ausgebildet und das Harzgehäuse derart bereitgestellt ist, daß es das zurückgeschnittene/hervorra­ gende Profil auf der äußeren Oberfläche kopiert, während es, beispielsweise, eine Ausnehmung füllt, wird der Zustand des engen Kontakts des wärmeresistenten Einschlußmaterials und des Gehäuses miteinander vorteilhaft verbessert.
Wenn das wärmeresistente Einschlußmaterial nahezu über der gesamten unteren Fläche des Harzgehäuses bereitgestellt ist, wird der Nutzwirkungsgrad des Lichts weiter erhöht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilquerschnitt zum Veranschaulichen eines er­ sten Ausführungsbeispiels einer Halbleiter-Lichtemissionsein­ richtung;
Fig. 2 eine Seitenansicht zum Veranschaulichen eines zweiten Ausführungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionseinrich­ tung;
Fig. 3 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines dritten Aus­ führungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung;
Fig. 4 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines vierten Aus­ führungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung;
Fig. 5(a) und 5(b) Anrichten zum Veranschaulichen eines fünf­ ten Ausführungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionsein­ richtung;
Fig. 6 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines sechsten Aus­ führungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung;
Fig. 7 ein Querschnitt zum Veranschaulichen eines Beispiels des LED-Chips gemäß Fig. 1;
Fig. 8(a) und 8(b) Ansichten zum Veranschaulichen des Falles, in dem eine Anordnung auf einem Leiter-Halterahmen durch Gie­ ßen vergossen wird.
Fig. 9 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Beispiels ei­ ner auf herkömmliche Art und Weise ausgeführten Trennung zwi­ schen Leitungen und einem Gehäuse durch Wärme von einem her­ kömmlichen Halbleiter-Lichtemissionseinrichtungschip.
Eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung gemäß Fig. 1 hat einen Aufbau, bei dem ein oberes Ende einer ersten Leitung 1 mit einer Leuchtdiode bzw. LED 3 verbondet ist, eine von Elektroden elektrisch mit der ersten Leitung 1 verbunden ist, die andere der Elektroden durch einen Golddraht 4 elektrisch mit der anderen Leitung 2 verbunden ist, und die Anordnung von einem Harzgehäuse 6, das für Licht von einem LED-Chip durchlässig ist, umschlossen wird. Außerdem sind wenigstens Teile der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 jeweils von ei­ nem wärmeresistenten Einschluß- oder Hüllmaterial 7 entlang vorbestimmter Längen beider Leitungen an der Unterseite des Gehäuses 6, die der Lichtemissionsfläche (welche Fläche sich auf der Bondseite des LED-Chips 3 des Gehäuses 6 befindet und die Form einer Kuppel hat) umschlossen. In dem Beispiel gemäß Fig. 1 ist ein Schutzelement zum Schutz des LED-Chips 3, wie beispielsweise ein Zener-Dioden-Chip 5, zwischen der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 eingefügt und mit einer zu der des LED-Chips 3 umgekehrten Polarität verschaltet.
Die erste und die zweite Leitung 1, 2 sind aus einer etwa 0,4 bis 0,5 mm dicken und aus Eisen oder Kupfer durch Stanzen hergestellten Platte hergestellt, und das obere Ende der er­ sten Leitung 1 wird einem Preßvorgang mit einem konusförmigen Formeisen unterzogen, um dadurch eine tassenförmige Ausneh­ mung 11 auszubilden. Die Ausnehmung 11 wird durch Pressen er­ zeugt, so daß daher das obere Ende von einer Form ist derart, daß der Randabschnitt zylinderförmig erweitert ist, während der untere Abschnitt der Ausnehmung 11 eine flache Oberflä­ che, wie sie die ursprüngliche Platte aufwies, beibehält, so daß der gesamte Abschnitt das Profil eines nach oben offenen Vierecks bzw. Rechtecks hat. In den Herstellungsstufen werden die unteren Enden der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 mit einem Leiter-Halterahmen über dessen Rahmenabschnitt gekop­ pelt.
Das wärmeresistente Einschlußmaterial 7 besteht aus bei­ spielsweise PPS, und die erste und die zweite Leitung 1, 2 werden in einem mit dem Leiter-Halterahmen gekoppelten Zu­ stand in beispielsweise eine Spritzgußform mit einer ge­ wünschten äußeren Form des wärmeresistenten Einschlußmateri­ als 7 eingesetzt, so daß Teile der jeweiligen Leitungen 1, 2, die später an der Unterseite des Harzgehäuses 6 anzuordnen sind, in der Form plaziert werden; dann wird PPS aus warmaus­ härtendem Harz in die Form eingespritzt, um die Elemente des wärmeresistenten Einschlußmaterials 7 herzustellen. Die Strukturen des wärmeresistenten Einschlußmaterials 7 können in Übereinstimmung mit der Form der Gußform frei in beliebi­ gen Formen gegossen werden, und, wie in Fig. 1 gezeigt, die Leitungen 1, 2 werden getrennt mit einem Querschnitt in Form eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechtecks oder derglei­ chen ausgebildet.
Der LED-Chip 3 wird als blaues (ultraviolett bis gelb abdec­ kendes) Licht emittierendes Halbleiterplättchen mit einem Querschnitt, wie er in einem Beispiel gemäß Fig. 7 gezeigt ist, hergestellt. D.h., das Licht mit einer blauen Farbe emittierende Halbleiterplättchen wird derart hergestellt, daß auf einem aus Saphir (Al2O3-Einkristall) hergestellten Sub­ strat 31 beispielsweise die folgenden Schichten aufeinander­ folgend mit den jeweiligen Dicken gestapelt sind: eine Nied­ rigtemperatur-Pufferschicht 32, hergestellt aus GaN, mit ei­ ner Dicke in der Größenordnung von 0,01 bis 0,2 µm, eine n-Hüllschicht 33 mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa 1 bis 5 µm, eine aktive Schicht 34 mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,05 bis 0,3 µm und bestehend aus einem auf InGaN basierenden zusammengesetzten Halbleiter bzw. Verbund- Halbleiter (wobei das Verhältnis zwischen In und Ga auf ver­ schiedenartige Weise festgelegt sein kann; dies gilt für die restliche Beschreibung), und eine p-Hüllschicht 35 mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,2 bis 1 µm und bestehend aus einem auf AlGaN basierenden zusammengesetzten Halbleiter bzw. Verbund-Halbleiter 35a (wobei das Verhältnis zwischen Al und Ga auf verschiedenartige Weise festgelegt sein kann; dies gilt für die restliche Beschreibung) und einer GaN-Schicht 35b, und eine p-seitige Elektrode 38 ist mit einer Stromdif­ fusionsschicht 37, die zwischen der Elektrode 38 und der Halbleiterschichtstruktur angeordnet ist, ausgebildet. Außer­ dem sind Teile der auf diese Art und Weise gestapelten Halb­ leiterschichten 33 bis 35 entfernt, um die n-Schicht 33 frei­ zulegen, und ist eine n-seitige Elektrode 39 auf der n-Schicht 33 bereitgestellt.
Der Zener-Dioden-Chip 5 ist üblicherweise aus einem Silizium- Halbleiter hergestellt; dieses Element nutzt eine Erscheinung dahingehend, daß dann, wenn eine große Sperrspannung an einen pn-Übergang in einem Halbleiter mit einer hohen Verunreini­ gungskonzentration angelegt wird, Elektronen durch einen Tun­ neleffekt über den pn-Übergang fließen. Die Spannung (Zener- Spannung), bei der ein Sperrstrom zu fließen beginnt, wird durch die Verunreinigungskonzentration des pn-Übergangs fest­ gelegt. Daher wird dann, wenn die Zener-Spannung auf einen Wert höher als die Arbeitsspannung des LED-Chips 3 festgelegt ist und die erste und die zweite Leitung durch den LED-Chip 3 und den Zener-Dioden-Chip 5, die mit einander entgegengesetz­ ten Richtungen parallel angeordnet sind, verbunden sind, der Betrieb des LED-Chips 3 nicht behindert.
Der LED-Chip 3 und der Zener-Dioden-Chip 5 sind jeweils an die Ausnehmung 11 und einen Die-Anschlußabschnitt 12 der er­ sten Leitung, die mit dem wärmeresistenten Einschlußmaterial 7 versehen ist, unter Verwendung eines Klebstoffs wie bei­ spielsweise Silberpaste oder dergleichen gebondet. Die n-seitige und die p-seitige Elektrode 39, 38 (vgl. Fig. 7) sind jeweils durch Golddrähte 4 mit der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 verbunden, und eine negative Elektrode (d. h. eine mit der n-Schicht verbundene Elektrode) des Zener-Di­ oden-Chips 5 ist durch einen Golddraht 4 mit der zweiten Lei­ tung 2 verbunden, so daß die elektrischen Anschlüsse zwischen den Elektroden und den Leitungen vollständig sind. In einem Herstellungsprozeß wird der LED-Chip 3 einer Die-Kontaktie­ rung und einer Draht-Kontaktierung mit einem eine vertikale Position einnehmenden Leiter-Halterahmen unterzogen, und dann wird der Zener-Dioden-Chip 5 einer Die-Kontaktierung und ei­ ner Draht-Kontaktierung mit einem eine horizontale Position einnehmenden Leiter-Halterahmen unterzogen. Eine positive Elektrode (d. h. eine mit einer p-Schicht verbundene Elektro­ de) des Zener-Dioden-Chips 5 ist mittels einem leitenden Klebstoff elektrisch direkt mit der ersten Leitung 1 verbun­ den. In einem weiteren Herstellungsprozeß wird das Gehäuse 6 unter Verwendung transparenten oder milchig-weißen Epoxyd- Harzes, welches für von dem LED-Chip 3 emittiertes Licht durchlässig ist, gegossen und dadurch eine Halbleiter-Licht­ emissionseinrichtung gemäß der Erfindung, die in Fig. 1 ge­ zeigt ist, erhalten.
Das Gehäuse 6 wird in eine kuppelförmige Form gegossen, um auf der Lichtemissionsseite eine konvexe Linse auszubilden, wodurch eine Licht emittierende Einrichtung nach Art einer Leuchte oder Lampe erhalten wird.
In Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Halbleiter- Lichtemissionseinrichtung sind wenigstens Teile der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 bzw. stärker bevorzugt die Ba­ sisabschnitte der ersten und der zweiten Leitung 1, 2, die sich an der Unterseite des Harzgehäuses 6 befinden, von dem wärmeresistenten Material 7 umschlossen. Wenn daher eine Licht emittierende Einrichtung auf ein gedrucktes Substrat oder dergleichen gelötet wird, oder wenn eine Leitung mit ei­ nem Lotüberzug versehen wird, besteht auch dann, wenn die Temperatur der Leitung durch die Wärme erhöht wird, keine Ge­ fahr, daß die Leitung und das wärmeresistente Einschlußmate­ rial durch Wärme voneinander getrennt werden. Infolgedessen besteht keine Möglichkeit, daß die Leitung, der LED-Chip, der Schutzchip und dergleichen korrodieren oder durch Eindringen eines Flußmittels in einem Zwischenraum der Einrichtung kurz­ geschlossen werden, wenn ein Lötvorgang durchgeführt wird, und danach Wasser in die Einrichtung als Produkt eindringt, wodurch die Zuverlässigkeit stark verbessert wird.
Eine Zener-Diode ist in der Einrichtung parallel zu dem LED-Chip vorgesehen, mit einer Polarität der Zener-Diode, die zu derjenigen des LED-Chips umgekehrt bzw. entgegengesetzt ist, so daß dadurch mit Anlegen einer Rückwärts- bzw. Sperrspan­ nung, oder Anlegen einer Stoßspannung, obwohl in der Vor­ wärts- bzw. Durchlaßrichtung oder dergleichen, die Zener-Di­ ode als Nebenschluß wirkt, um den LED-Chip zu schützen. Aus diesem Grund ist die Wirkung dieser Art in dem Fall eines blauen LED-Chips, bei dem ein auf Galliumnitrid basierender Verbund-Halbleiter verwendet wird, der gegenüber dem Anlegen einer Sperrspannung oder einer hohen Spannung in der Durch­ laßrichtung schwach ist, groß.
Fig. 2 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines zweiten Ausführungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissionseinrich­ tung. In diesem Beispiel ist eine Struktur aus wärmeresisten­ tem Einschlußmaterial 7 mit einer Länge, die etwas kürzer als der äußere Durchmesser eines Harzgehäuses 6 ist, so an der Unterseite des Gehäuses 6 ausgebildet, daß eine erste Leitung 1 und eine zweite Leitung 2 durch die Struktur aus wärmeresi­ stentem Einschlußmaterial 7 gekoppelt sind. Das wärmeresi­ stente Einschlußmaterial 7 ist in der Form eines rechteckför­ migen Parallelepipeds (in Wirklichkeit mit dem Querschnitt eines Polygons) ausgebildet, dessen Dicke (d. h. eine Dicke, die die Leitungen 1, 2 beinhaltet) in einer Richtung von der Vorderseite hin zu der Rückseite des Blatts, auf das Fig. 2 gezeichnet ist, so festgelegt ist, daß sich ein Wert von etwa 0,2 mm in Tiefenrichtung bis zu jeder Oberfläche der ersten und zweiten Leitung 1, 2 ergibt. Die Struktur des wärmeresi­ stenten Einschlußmaterials 7 wird ebenfalls durch Spritzgie­ ßen oder dergleichen auf eine zu der vorstehenden Beschrei­ bung ähnliche Art und Weise und noch immer unter der Bedin­ gung der Verwendung eines Leiter-Halterahmens gegossen. Wenn die beiden Leitungen 1, 2 durch ein derartiges wärmeresisten­ tes Einschlußmaterial 7 mit einer Dicke, die nahezu gleich der des Leiter-Halterahmens ist, gekoppelt sind, kann das wärmeresistente Einschlußmaterial 7 als Alternative zu einer Traverse, die herkömmlich an den Leitungen 1, 2 an Positionen in Richtung deren oberer Enden und beabstandet zu einem Rah­ men 8 des Leiter-Halterahmens zum Verhindern des Auftretens einer Schwankung des Abstands zwischen den oberen Enden der einzelnen Leitungen oder eines Leckens von Gießharz bei dem Gießen eines Harzgehäuses angebracht wird, dienen. Infolge­ dessen können zusätzliche Vorgänge wie beispielsweise das Ab­ schneiden der Traverse und dergleichen nach der Vervollstän­ digung des Gehäuses 6 eliminiert werden.
In diesem Beispiel ist die Struktur des wärmeresistenten Ein­ schlußmaterials 7 um eine geringe Länge kürzer ausgebildet als der äußere Durchmesser des Gehäuses 6, so daß dadurch ei­ ne Entlüftung vorteilhaft bei dem Ausformen des Gehäuses 6 durch Gießen durchgeführt werden kann. In dem Fall des Spritzpreßverfahrens jedoch kann das Ausformen auf eine Art und Weise ausgeführt werden derart, daß der äußere Durchmes­ ser des Gehäuses 6 und die Länge des Rahmens gleich sind.
Fig. 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines dritten Ausführungsbeispiel der Halbleiter-Lichtemissionseinrich­ tung. In dem Fall, in dem ein Gehäuse 6 durch Gießen ausge­ formt wird, bleiben, da eine aus einem LED-Chip und einem nicht gezeigten Schutzelement und dergleichen auf einem Lei­ ter-Halterahmen aufgebaute Anordnung 20, wie sie in Fig. 8(a) gezeigt ist, mit der Oberseite nach unten in einen mit Harz 22 gefüllten Behälter 21 eingelegt wird, wie in Fig. 8(b) ge­ zeigt, und das Harz ausgehärtet wird, Blasen 23, die erzeugt werden, wenn die Anordnung 20 in das Harz 22 eingelegt wird, in dem Harz 22 erhalten, da der Weg nach außen durch die Struktur aus wärmeresistentem Einschlußmaterial 7 versperrt ist. Die Blasen 23 verschlechtern das Aussehen und wirken sich nachteilig auf die Homogenität der Lichtemission aus, so daß eine geeigneter Zustand, in dem die Blasen entweichen können, erforderlich ist. Um dieses Problem zu lösen, werden die obere Seite (die zum LED-Chip hin gerichtete Seite) des wärmeresistenten Einschlußmaterials 7 in der Breitenrichtung verengt und die untere Seite desselben in der Breitenrichtung verbreitert, so daß eine Schräge entlang der Seite ausgebil­ det wird, wodurch die Blasen, die das wärmeresistente Ein­ schlußmaterial 7 erreichen, leicht weiter nach oben (Ober­ seite nach unten beim Gießen) entweichen können. Diese Schrä­ ge ist nur erforderlich, um die Blasen 23 in dem Behälter 21 nach oben entweichen zu lassen, so daß deren Oberfläche im Querschnitt nicht nur gerade, sondern auch konvex oder konkav gekrümmt sein darf.
Ein in Fig. 4 gezeigtes Beispiel ist ein Beispiel, bei dem die Erzeugung von Blasen bei dem Gießen verhindert wird, und während keine Schräge an dem wärmeresistenten Einschlußmate­ rial 7 vorgesehen ist, sind konkave Abschnitte 7b ausgebil­ det, so daß dadurch ein wirksamer Bereich der vertikalen Oberfläche zum Einfangen der Blasen so weit als möglich ver­ ringert wird und gleichzeitig unterstützt wird, daß die Bla­ sen entweichen. D. h., falls viele solcher konkaver Abschnit­ te ausgebildet sind, bewegt sich Harz entlang der konkaven Abschnitte 7b, wodurch Blasen mit Hilfe der konkaven Ab­ schnitte 7b entweichen können, wenn die Anordnung zum Gießen in das Harz getaucht wird.
Fig. 5(a) und 5(b) sind Ansichten zum Veranschaulichen eines fünften Ausführungsbeispiels der Halbleiter-Lichtemissions­ einrichtung. Dieses Beispiel zeigt den Fall, in dem eine ge­ krümmte Oberfläche 71, die einen Die-Anschlußabschnitt, an dem ein LED-Chip 3 einer Die-Kontaktierung unterzogen wird, umgibt, aus wärmeresistentem Einschlußmaterial 7 erzeugt ist, wie dies in einer perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 5(a) und in einem veranschaulichenden Querschnitt gemäß Fig. 5(b) gezeigt ist. D. h., da das wärmeresistente Einschlußmaterial 7 wie vorstehend beschrieben durch Gießen wie beispielsweise Spritzgießen erzeugt wird, ist nur erforderlich, daß eine ge­ krümmte Oberfläche in einer für das Gießen verwendeten Guß­ form ausgebildet wird, damit die gekrümmte Oberfläche 71 nach Art einer Tasse als ein Körper bzw. einstückig mit dem wärme­ resistenten Einschlußmaterial 7 erzeugt wird. Das Bonden des LED-Chips 3 und dergleichen nach dem Gießen des wärmeresi­ stenten Einschlußmaterials 7 in der Form der gekrümmten Ober­ fläche 71 und die nachfolgenden Herstellungsschritte sind dieselben wie diejenigen in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel.
Infolgedessen kann ein großer Nutzen erhalten werden, da kei­ ne Notwendigkeit besteht, eine Traverse von den Leitungen 1, 2 loszuschneiden und eine Ausnehmung mit einer gekrümmten Oberfläche der oberen Enden der Leitung 1 zu erzeugen, und kann insbesondere ein komplexer Schritt des Erzeugens einer Ausnehmung an dem oberen Ende der Leitung 1 in einem mit dem Leiter-Halterahmen gekoppelten Zustand weggelassen werden. In diesem Fall kann dann, wenn keine Anbringung des wärmeresi­ stenten Einschlußmaterials 7 an den oberen Enden der Leitun­ gen 1, 2 sicherzustellen bzw. erforderlich ist, der LED-Chip 3 für den elektrischen Anschluß direkt auf eines der beiden oberen Enden gebondet werden, wenn eine der Elektroden des LED-Chips 3 so ausgestaltet ist, daß sie an dessen Rückseite herausgeführt wird. Es wird bevorzugt, daß ein weißer Füller in das wärmeresistente Einschlußmaterial 7 gemischt wird, um eine weiße Färbung zu erhalten, wodurch das Lichtreflexions­ vermögen auf der gekrümmten Oberfläche 71 erhöht werden kann. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß das Reflexionsvermö­ gen auf einer weißen Farbe 1,0 ist, zeigt Silber ein Refle­ xionsvermögen in der Größenordnung von 0,6 bis 0,7, so daß daher das Reflexionsvermögen durch Weißmachen des wärmeresi­ stenten Einschlußmaterials 7 stark verbessert wird. Außerdem werden, weil die erste und die zweite Leitung 1, 2 im Ver­ gleich zu dem herkömmlichen Fall an Positionen näher an den oberen Enden fest gehalten werden, die beiden oberen Enden auch während einer Ultraschall-Reinigung, wenn ein Drahtkon­ taktiervorgang ausgeführt wird, fest fixiert, wodurch der Ar­ beitswirkungsgrad bei der Die-Kontaktierung und der Draht- Kontaktierung in hohem Maße verbessert werden.
Ein in Fig. 6 gezeigtes Beispiel ist ein Beispiel, bei dem ein zurückgeschnittener/hervorragender Abschnitt 7a auf der Oberfläche von Strukturen aus wärmeresistentem Einschlußmate­ rial 7 ausgebildet ist; mit der Erzeugung eines solchen zu­ rückgeschnittenen/hervorragenden Abschnitts 7a auf der Ober­ fläche wird das Zusammenhaften mit einem umgebenden Gehäuse 6 stark verbessert und dadurch nicht nur das Eindringen von Flußmittel bei der Ausführung eines Lötvorgangs, sondern auch von Wasser und dergleichen über einen Übergang zwischen dem Gehäuse 6 und dem wärmeresistenten Einschlußmaterial 7 ver­ hindert.
Während in den vorstehenden Beispielen PPS als wärmeresisten­ tes Einschlußmaterial verwendet wird, ist klar, daß das wär­ meresistente Einschlußmaterial nicht auf PPS beschränkt ist, sondern wärmeresistente warmaushärtende Harze wie beispiels­ weise ein Flüssigkristall bildendes Polymer, ein durch Mi­ schen mit wärmeresistentem Füller in Bezug auf die Wärmeresi­ stenz verbessertes Epoxydharz und dergleichen verwendet wer­ den können. Das Erfordernis der Wärmeresistenz besteht nur, um einer bei dem Löten auftretenden Temperatur zu widerste­ hen, so daß daher eine Wärmeresistenz gegenüber 220°C oder höher bevorzugt wird. Wenn warmaushärtendes Harz verwendet wird, kann zu diesem Zweck anstelle des Spritzgießens auch ein Vergießen unter Verwendung einer Gußform wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden. Auch kann nahezu der gesamte Bodenbereich des Gehäuses 6, dessen Querschnitt rundförmig ist, aus dem wärmeresistenten Einschlußmaterial 7 hergestellt werden. In diesem Fall wird dann, wenn der Boden bzw. die Un­ terseite eine Farbe mit hohem Reflexionsvermögen hat, wie beispielsweise die Farbe Weiß, auf die Unterseite gerichtetes Licht an dem Boden reflektiert und dann nach oben zurückge­ lenkt, welches zu einer wirksamen Nutzung des emittierten Lichts führt.
In Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen kann die Wärmeresistenz an einer Verbindungs- oder Fügestelle zwischen einer Leitung und einem Gehäuse ver­ bessert werden, tritt in den Fällen des Lötens und derglei­ chen keine Trennung bzw. kein Loslösen voneinander aufgrund erhöhter Temperaturen auf, und kann darüber hinaus nicht nur das Eindringen von Flußmittel bei der Ausführung des Lötvor­ gangs, sondern auch das Eindringen von Wasser bei der prakti­ schen Verwendung vermieden werden. Infolgedessen kann eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung mit hoher Zuverlässig­ keit erhalten werden.
Darüber hinaus kann durch die Verwendung eines wärmeresisten­ ten Einschlußmaterials als eine Alternative zu einer Traverse ein Schritt eines Herstellungsprozesses wie beispielsweise das Abschneiden der Traverse oder dergleichen entfallen. Durch Vorsehen eines wärmeresistenten Einschlußmaterials, an dessen äußerer Oberfläche ein zurückgeschnittenes/hervorra­ gendes Profil ausgebildet ist, wird das Anhaften des Gehäuses bzw. die Verbindung mit dem Gehäuse verbessert, wodurch die Zuverlässigkeit weiter verbessert wird.
Durch die Ausbildung einer einen LED-Chip umgebenden gekrümm­ ten Oberfläche unter Verwendung wärmeresistenten Einschlußma­ terials kann ein komplexer Schritt des Erzeugens des gekrümm­ ten Abschnitts in einem mit einem Leiter-Halterahmen gekop­ pelten Zustand eliminiert werden, welches die Kosten verrin­ gert. Ferner kann die Auslenkung des oberen Endes einer Lei­ tung verhindert und dadurch die Bearbeitbarkeit bei der Die- Kontaktierung und der Draht-Kontaktierung verbessert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird eine Halbleiter-Licht­ emissionseinrichtung erhalten, bei der ein Licht emittieren­ des Halbleiterplättchen auf eine erste Leitung gebondet und eine zweite Leitung elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens verbunden sind. Ferner sind das Licht emittierende Halbleiterplättchen und das obere Ende der zweiten Leitung von Harz, das für Licht von dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen durchlässig ist, um­ schlossen. Die erste und die zweite Leitung sind jeweils ent­ lang vorbestimmter Längen beider Leitungen an der Unterseite des Gehäuses, die der Licht emittierenden Fläche gegenüber­ liegt, von einem wärmeresistenten Einschlußmaterial umschlos­ sen. Infolgedessen wird das Anhaften zwischen dem Harzgehäuse und den Leitungen verbessert und dadurch verhindert, daß eine Korrosion der Leitungen und des Licht emittierenden Halblei­ terplättchens in dem Gehäuse auftritt, wodurch die Zuverläs­ sigkeit verbessert wird.

Claims (10)

1. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung, gekennzeichnet durch:
eine erste Leitung (1);
ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen (3), das auf einen Die-Anschlußabschnitt der ersten Leitung (1) gebondet ist;
eine zweite Leitung (2), die elektrisch mit einer Elek­ trode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens (3) ver­ bunden ist;
ein Harzgehäuse (6), das das Licht emittierende Halblei­ terplättchen (3) und ein oberes Ende der zweiten Leitung (2) einschließt und Licht von dem Licht emittierenden Halbleiter­ plättchen (3) durchläßt; und
ein wärmeresistentes Einschlußmaterial (7), welches we­ nigstens einen Teil der ersten (1) und der zweiten (2) Lei­ tung einschließt.
2. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht emittierende Halblei­ terplättchen (3) durch eine geschichtete Struktur (31 bis 37) eines auf Galliumnitrid basierenden zusammengesetzten Halb­ leiters ausgebildet ist.
3. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeresistente Einschlußma­ terial (7) zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Lei­ tung auf kontinuierliche Art und Weise entlang einer beide Leitungen querenden Richtung bereitgestellt ist, und das wär­ meresistente Einschlußmaterial (7) als eine Alternative zu einer Traverse, die beide der Leitungen (1, 2) bei der Zusam­ menfügung koppelt, dient.
4. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeresistente Einschlußma­ terial (7) derart geformt ist, daß es um eine geringe Länge kürzer ist als ein äußerer Durchmesser des Harzgehäuses (6).
5. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeresistente Einschlußma­ terial (7) eine Form mit einem schrägen Verlauf hat derart, daß es auf der Seite des Licht emittierenden Halbleiterplätt­ chens (3) dünn, auf der Unterseite des Harzgehäuses (6) aber dick ist.
6. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von Ende zu Ende entlang einer axialen Richtung der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung eine Nut auf der äußeren Oberfläche der Form des wärmeresi­ stenten Einschlußmaterials (7) ausgebildet ist.
7. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des wärmeresistenten Einschlußmaterials (7) eine krumm verlaufende Fläche (71) bildet, die einen Die-Anschlußabschnitt der ersten Leitung (1) umgibt.
8. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeresistente Einschlußma­ terial (7) weißfarbig ausgebildet ist.
9. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zurückgeschnittener/hervor­ ragender Profilabschnitt (7a) auf einer äußeren Fläche einer Struktur des wärmeresistenten Einschlußmaterials (7) entlang einer axialen Richtung der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung ausgebildet ist, und das Harzgehäuse (6) derart be­ reitgestellt ist, daß es das zurückgeschnittene/hervorragende Profil (7a) auf einen äußeren Bereich kopiert, während es ei­ ne Ausnehmung (11) füllt.
10. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeresistente Einschluß­ material (7) nahezu über der gesamten unteren Fläche des Harzgehäuses (6) bereitgestellt ist.
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