DE19833245B4 - Halbleiterlichtemissionseinrichtung mit blasenfreiem Gehäuse - Google Patents

Halbleiterlichtemissionseinrichtung mit blasenfreiem Gehäuse Download PDF

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Abstract

Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung, mit:
einer ersten Leitung (1);
einem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3), das auf einen Anschlussabschnitt der ersten Leitung (1) gebondet ist;
einer zweiten Leitung (2), die elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens (3) verbunden ist;
einem Harzgehäuse (6), das das Licht emittierende Halbleiterplättchen (3) und ein oberes Ende der zweiten Leitung (2) einschließt und Licht von dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3) durchlässt; und
einem wärmeresistenten Einschlussmaterial (7), welches wenigstens einen Teil der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung einschließt,
wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung auf kontinuierliche Art und Weise entlang einer beide Leitungen querenden Richtung bereitgestellt ist, und das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) als eine Alternative zu einer Traverse, die beide der Leitungen (1, 2) beim Zusammenfügen koppelt, dient,
und wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) eine Form mit einem schrägen Verlauf derart...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Art einer Lampe, bei der ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen in einem Harz vergossen ist.
  • Herkömmlich wird eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung derart hergestellt, dass ein Licht emittierendes Halbleiterplättchen 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 Gehäuse 6 eingeschlossen wird, wie in 1 gezeigt. Dieses Harzgehäuse oder -paket 6 wird üblicherweise durch Gießen erzeugt, 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 Profil auf dessen Oberfläche noch ein Einschluss von Verunreinigungen in demselben vorhanden sind.
  • Ferner wird gewürdigt, dass die Druckschrift DE 42 32 637 A1 eine Lumineszenzdiode mit einem Halbleiterchip offenbart, der auf einem mit einem Reflektor versehenen Trägerteil befestigt und mit transparentem Kunststoff umhüllt ist. Die Druckschrift JP-A-02 234 478 offenbart eine Lichtemissionsdiode, bei der zwei Leiterrahmen mit Harz fest vergossen sind. Die Druckschrift JP-A-07 122 785 offenbart eine Lichtemissionsdiode, bei der die Unterabschnitte der Anschlüsse durch einen gegossenen Harzkörper gestützt werden, dessen Glasübergangspunkt höher als der des transparenten Harzkörpers ist. Die Druckschrift JP-A-07 321 377 offenbart eine Leuchtvorrichtung und ihre Herstellung. Die Druckschrift JP-A-63 300 578 offenbart eine Lichtemissionsdiode mit einem Harzgussgehäuse. Die Druckschrift DE 195 23 158 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von saphirlosen Halbleitern aus einer Nitridverbindung der Gruppe III und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiter. Die Druckschrift JP-U-3-48 253 offenbart schließlich eine Lichtemissionsdiode, bei der ein senkrecht zu der axialen Richtung von Zuleitungen zu der Lichtemissionsdiode ausgebildetes Plättchen mit diskontinuierlich angeordneten Nuten versehen ist.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung bereitzustellen mit einer Struktur, bei der auch dann, wenn ein Gehäuse durch Gießen erzeugt wird, keine Blasen durch die Verwendung des einschließenden Materials zum Schützen des LED-Chips und dergleichen auftreten.
  • Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im beigefügten Unteranspruch angegeben.
  • Somit können nur schwer Blasen in dem Gehäuse auftreten, da die Blasen durch das wärmeresistente Einschlussmaterial nicht am Entweichen gehindert werden und dadurch leicht entfleuchen können, wenn das Gehäuse durch Gießen gegossen wird.
    •
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Beispiels einer auf herkömmliche Art und Weise ausgeführten Trennung zwischen Leitungen und einem Gehäuse durch Wärme von einem herkömmlichen Halbleiter-Lichtemissionseinrichtungschip;
  • 2 einen Querschnitt zum Veranschaulichen eines Beispiels für einen erfindungsgemäß verwendbaren LED-Chip;
  • 3 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung;
  • 4 eine Ansicht zum Veranschaulichen eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung; und
  • 5(a) und 5(b) Ansichten zum Veranschaulichen des Falles, in dem eine Anordnung auf einem Leiter-Halterahmen durch Gießen vergossen wird.
  • Der erfindungsgemäß verwendbare LED-Chip 3 wird als blaues (ultraviolett bis gelb abdeckendes) Licht emittierendes Halbleiterplättchen mit einem Querschnitt, wie er in einem Beispiel gemäß 2 gezeigt ist, hergestellt. D.h., das Licht mit einer blauen Farbe emittierende Halbleiterplättchen wird derart hergestellt, dass auf einem aus Saphir (Al2O3-Einkristall) hergestellten Substrat 31 beispielsweise die folgenden Schichten aufeinanderfolgend mit den jeweiligen Dicken gestapelt sind: eine Niedrigtemperatur-Pufferschicht 32, hergestellt aus GaN, mit einer 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 Verbindungshalbleiter (wobei das Verhältnis zwischen In und Ga auf verschiedenartige 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 Verbindungshalbleiter 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 Stromdiffusionsschicht 37, die zwischen der Elektrode 38 und der Halbleiterschichtstruktur angeordnet ist, ausgebildet. Außerdem sind Teile der auf diese Art und Weise gestapelten Halbleiterschichten 33 bis 35 entfernt, um die n-Schicht 33 freizulegen, und ist eine n-seitige Elektrode 39 auf der n-Schicht 33 bereitgestellt.
  • Der LED-Chip 3 ist in der Ausnehmung 11 auf einen Chip-Anschlussabschnitt der ersten Leitung, die mit dem wärmeresistenten Einschlussmaterial 7 versehen ist, unter Verwendung eines Klebstoffs wie beispielsweise Silberpaste oder dergleichen gebondet. Die n-seitige und die p-seitige Elektrode 39, 38 (vgl. 2) sind jeweils durch Golddrähte mit der ersten und der zweiten Leitung 1, 2 verbunden. In einem Herstellungsprozess wird der LED-Chip 3 einer Die-Kontaktierung und einer Draht-Kontaktierung mit einem eine vertikale Position einnehmenden Leiter-Halterahmen unterzogen. In einem weiteren Herstellungsprozess wird das Gehäuse 6 unter Verwendung transparenten oder milchig-weißen Epoxydharzes, welches für von dem LED-Chip 3 emittiertes Licht durchlässig ist, gegossen und dadurch eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung 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.
  • 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Ausführungsbeispiel der Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung. In dem Fall, in dem ein Gehäuse 6 durch Gießen ausgeformt wird, bleiben, da eine aus einem LED-Chip und einem nicht gezeigten Schutzelement und dergleichen auf einem Leiter-Halterahmen aufgebaute Anordnung 20, wie sie in 5(a) gezeigt ist, mit der Oberseite nach unten in einen mit Harz 22 gefüllten Behälter 21 eingelegt wird, wie in 5(b) gezeigt, 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 ein 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 ausgebildet wird, wodurch die Blasen, die das wärmeresistente Einschlussmaterial 7 erreichen, leicht weiter nach oben (Oberseite nach unten beim Gießen) entweichen können. Diese Schräge 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 4 gezeigtes Beispiel ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Erzeugung von Blasen bei dem Gießen verhindert wird, und während keine Schräge an dem wärmeresistenten Einschlussmaterial 7 vorgesehen ist, sind konkave Abschnitte 7b ausgebildet, so dass dadurch ein wirksamer Bereich der vertikalen Oberfläche zum Einfangen der Blasen so weit wie möglich verringert wird und gleichzeitig unterstützt wird, dass die Blasen entweichen. D. h., falls viele solcher konkaver Abschnitte ausgebildet sind, bewegt sich Harz entlang der konkaven Abschnitte 7b, wodurch Blasen mit Hilfe der konkaven Abschnitte 7b entweichen können, wenn die Anordnung zum Gießen in das Harz getaucht wird.

Claims (3)

  1. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung, mit: einer ersten Leitung (1); einem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3), das auf einen Anschlussabschnitt der ersten Leitung (1) gebondet ist; einer zweiten Leitung (2), die elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens (3) verbunden ist; einem Harzgehäuse (6), das das Licht emittierende Halbleiterplättchen (3) und ein oberes Ende der zweiten Leitung (2) einschließt und Licht von dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3) durchlässt; und einem wärmeresistenten Einschlussmaterial (7), welches wenigstens einen Teil der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung einschließt, wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung auf kontinuierliche Art und Weise entlang einer beide Leitungen querenden Richtung bereitgestellt ist, und das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) als eine Alternative zu einer Traverse, die beide der Leitungen (1, 2) beim Zusammenfügen koppelt, dient, und wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) eine Form mit einem schrägen Verlauf derart aufweist, dass deren Querschnitt an einer oberen Seite nahe dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3) schmal und an der Unterseite des Harzgehäuses (6) breit ist.
  2. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung, mit: einer ersten Leitung (1); einem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3), das auf einen Anschlussabschnitt der ersten Leitung (1) gebondet ist; einer zweiten Leitung (2), die elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Halbleiterplättchens (3) verbunden ist; einem Harzgehäuse (6), das das Licht emittierende Halbleiterplättchen (3) und ein oberes Ende der zweiten Leitung (2) einschließt und Licht von dem Licht emittierenden Halbleiterplättchen (3) durchlässt; und einem wärmeresistenten Einschlussmaterial (7), welches wenigstens einen Teil der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung einschließt, wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung auf kontinuierliche Art und Weise entlang einer beide Leitungen querenden Richtung bereitgestellt ist, und das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) als eine Alternative zu einer Traverse, die beide der Leitungen (1, 2) beim Zusammenfügen koppelt, dient, und wobei das wärmeresistente Einschlussmaterial (7) in einem zu der axialen Richtung der ersten (1) und der zweiten (2) Leitung senkrechten Querschnitt in deren Umriss ausgebildete kontinuierlich aneinander gereihte Nuten aufweist.
  3. Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Licht emittierende Halbleiterplättchen (3) durch eine geschichtete Struktur (31 bis 37) eines auf Galliumnitrid basierenden Verbindungshalbleiters ausgebildet ist.
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