JP2003309229A - 光電子半導体デバイス - Google Patents
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Landscapes
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 UV−安定剤の添加によりポリマーを放射線
による老化現象から保護する耐UV性ポリマーを有する
光電子半導体デバイスを提供すること 【解決手段】 波長≧420nmで最大強度を示す波長
領域の電磁放射線を発する半導体ボディを備えた光電子
半導体デバイスであって、前記の半導体ボディが特にU
V−光安定剤も含有する注型用樹脂中に埋め込まれてい
る形式のものにおいて、このUV−光安定剤は無機材料
であり、少なくとも360〜400nmの領域内の放射
線を良好に吸収し、かつできる限り非放射性に不活性化
されているだけであり、この場合に前記の安定剤は半導
体ボディの放射の≦400nmのUV−成分を吸収する
ことを特徴とする、光電子半導体デバイス。
による老化現象から保護する耐UV性ポリマーを有する
光電子半導体デバイスを提供すること 【解決手段】 波長≧420nmで最大強度を示す波長
領域の電磁放射線を発する半導体ボディを備えた光電子
半導体デバイスであって、前記の半導体ボディが特にU
V−光安定剤も含有する注型用樹脂中に埋め込まれてい
る形式のものにおいて、このUV−光安定剤は無機材料
であり、少なくとも360〜400nmの領域内の放射
線を良好に吸収し、かつできる限り非放射性に不活性化
されているだけであり、この場合に前記の安定剤は半導
体ボディの放射の≦400nmのUV−成分を吸収する
ことを特徴とする、光電子半導体デバイス。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項1の上位概念
に記載の光電子半導体デバイスに関する。本発明は、特
に、透明な反応性樹脂マトリックスをベースとする、特
にUV−安定剤を有し、UV−放射線による老化に関し
て長い作動時間を達成しかつ従って特に発光ダイオード
の封入のために利用可能なエポキシ−注型用樹脂をベー
スとするUV−安定性ポリマーを使用した発光ダイオー
ドに関する。
に記載の光電子半導体デバイスに関する。本発明は、特
に、透明な反応性樹脂マトリックスをベースとする、特
にUV−安定剤を有し、UV−放射線による老化に関し
て長い作動時間を達成しかつ従って特に発光ダイオード
の封入のために利用可能なエポキシ−注型用樹脂をベー
スとするUV−安定性ポリマーを使用した発光ダイオー
ドに関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック/ポリマーは周囲環境、例
えば湿度、温度、放射線、化学薬品の影響により、又は
機械的負荷の影響によって老化することは公知である。
工業製品にプラスチックを使用する場合に電磁放射線の
作用により損傷する。電磁放射線には、特に<500n
mの波長を示す太陽光スペクトル中の高エネルギーの放
射線成分が含まれる。この放射線の作用は、プラスチッ
クの光化学的分解を引き起こし、それにより屋外での使
用において及びオプトエレクトロニクス分野においてプ
ラスチックの寿命が短縮されてしまう。従って、金属用
にしばしばUV−吸収体、例えば酸化チタン又は酸化亜
鉛を有するポリマー皮膜からなる保護層が使用されてい
る、WO98/06575参照。耐UV性プラスチック
用の他のUV−吸収体は、例えばCN1307072に
記載されている。
えば湿度、温度、放射線、化学薬品の影響により、又は
機械的負荷の影響によって老化することは公知である。
工業製品にプラスチックを使用する場合に電磁放射線の
作用により損傷する。電磁放射線には、特に<500n
mの波長を示す太陽光スペクトル中の高エネルギーの放
射線成分が含まれる。この放射線の作用は、プラスチッ
クの光化学的分解を引き起こし、それにより屋外での使
用において及びオプトエレクトロニクス分野においてプ
ラスチックの寿命が短縮されてしまう。従って、金属用
にしばしばUV−吸収体、例えば酸化チタン又は酸化亜
鉛を有するポリマー皮膜からなる保護層が使用されてい
る、WO98/06575参照。耐UV性プラスチック
用の他のUV−吸収体は、例えばCN1307072に
記載されている。
【0003】発光ダイオード(LED)から発せられる
光は、半導体の境界層中での電子及び正孔の再結合によ
り生じ、この場合に再結合の際に放出されるエネルギー
が光として放射される。このLED及び特に発光ダイオ
ード(Lumineszenzdiode)は頻繁に高純度の、無色透明
のかつ黄変安定性のエポキシ樹脂系/エポキシ注型用樹
脂によって封入される。このような封入された発光ダイ
オードは、例えばポリマーベースの光変換素子と共に、
SCW(single-chip-white)−LEDとして(また発
光変換−LEDとも言われる)自動車工業において使用
される。UV発光及び青色発光する発光ダイオードは、
GaN−もしくはInGaN−ベースの半導体からな
り、この半導体は公知の蛍光体(例えば特にセリウムを
ドープした希土類Y、Gd、La、Lu及びTbのガー
ネット)と関連させて、白色混色及び特定色の達成のた
めに使用できる。
光は、半導体の境界層中での電子及び正孔の再結合によ
り生じ、この場合に再結合の際に放出されるエネルギー
が光として放射される。このLED及び特に発光ダイオ
ード(Lumineszenzdiode)は頻繁に高純度の、無色透明
のかつ黄変安定性のエポキシ樹脂系/エポキシ注型用樹
脂によって封入される。このような封入された発光ダイ
オードは、例えばポリマーベースの光変換素子と共に、
SCW(single-chip-white)−LEDとして(また発
光変換−LEDとも言われる)自動車工業において使用
される。UV発光及び青色発光する発光ダイオードは、
GaN−もしくはInGaN−ベースの半導体からな
り、この半導体は公知の蛍光体(例えば特にセリウムを
ドープした希土類Y、Gd、La、Lu及びTbのガー
ネット)と関連させて、白色混色及び特定色の達成のた
めに使用できる。
【0004】青色及びSCW−LEDの場合の波長変換
する注型用材料の現在達成されている寿命は、GaN−
ベース(さらにAl及び/又はIn、特にInGaN)
のより明るい発光半導体を用いる一般照明分野のための
SCW−発光変換構想に使用するためには不十分であ
る。
する注型用材料の現在達成されている寿命は、GaN−
ベース(さらにAl及び/又はIn、特にInGaN)
のより明るい発光半導体を用いる一般照明分野のための
SCW−発光変換構想に使用するためには不十分であ
る。
【0005】発光ダイオードを取り囲むプラスチックマ
トリックス/ポリマーマトリックス中での半導体が周囲
環境の影響により並びに半導体から発せされる短波長の
放射線により老化することは、発光する波長領域を変化
させ、それにより発光ダイオードの色をシフトさせ、放
射特性を変化させ、並びに発光する光の明るさを変化さ
せてしまう。
トリックス/ポリマーマトリックス中での半導体が周囲
環境の影響により並びに半導体から発せされる短波長の
放射線により老化することは、発光する波長領域を変化
させ、それにより発光ダイオードの色をシフトさせ、放
射特性を変化させ、並びに発光する光の明るさを変化さ
せてしまう。
【0006】この老化は、発光ダイオードの不十分な長
期作動時間を生じさせ、この使用を、特に一般照明分野
における使用を現段階で明らかに制限している。
期作動時間を生じさせ、この使用を、特に一般照明分野
における使用を現段階で明らかに制限している。
【0007】DE19963806からはすでに光電子
半導体デバイスは公知である。詳細には、前記の刊行物
において、エポキシ樹脂系又は類似の材料、例えばエポ
キシ−ノボラックとの混合に基づく注型材料が記載され
ている。特に、この場合にはUV光安定化する成分が2
質量%までの量で含有されている。この文脈において使
用された安定剤は、しかしながら今までもっぱら、例え
ばDE19535063及びEP792910に詳細に
記載されたような有機材料だけである。これはもちろん
純粋なラジカル捕捉剤であり、このラジカル捕捉剤はそ
の課題を限定的に解決しているだけである。この安定剤
は、温度負荷、湿度負荷及び放射線負荷と組み合わされ
て生じる作動条件下では、十分な長期安定性ではない
か、もしくはマイグレーションによりその作用を失うか
又は化学的に変化してしまう。
半導体デバイスは公知である。詳細には、前記の刊行物
において、エポキシ樹脂系又は類似の材料、例えばエポ
キシ−ノボラックとの混合に基づく注型材料が記載され
ている。特に、この場合にはUV光安定化する成分が2
質量%までの量で含有されている。この文脈において使
用された安定剤は、しかしながら今までもっぱら、例え
ばDE19535063及びEP792910に詳細に
記載されたような有機材料だけである。これはもちろん
純粋なラジカル捕捉剤であり、このラジカル捕捉剤はそ
の課題を限定的に解決しているだけである。この安定剤
は、温度負荷、湿度負荷及び放射線負荷と組み合わされ
て生じる作動条件下では、十分な長期安定性ではない
か、もしくはマイグレーションによりその作用を失うか
又は化学的に変化してしまう。
【0008】
【特許文献1】WO98/06575
【特許文献2】CN1307072
【特許文献3】DE19963806
【特許文献4】DE19535063
【特許文献5】EP792910
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、UV
−安定剤の添加によりポリマーを放射線による老化現象
から保護する耐UV性ポリマーを有する光電子半導体デ
バイスを提供することであった。
−安定剤の添加によりポリマーを放射線による老化現象
から保護する耐UV性ポリマーを有する光電子半導体デ
バイスを提供することであった。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題は、請求項1の
特徴部により解決される。特に有利な実施態様は、引用
形式請求項に記載されている。
特徴部により解決される。特に有利な実施態様は、引用
形式請求項に記載されている。
【0011】本発明による耐UV性ポリマーの場合に
は、1.4〜1.65、特に1.50〜1.6の屈折率
nを示す透明なポリマー中にUV−安定剤が分散してい
る。発光するチップからのできる限り高い光の放射を達
成しかつそれによりチップから隣接するプラスチックへ
の移行時の光の損失を最小にするために、プラスチック
のできる限り高い屈折率が望ましい。
は、1.4〜1.65、特に1.50〜1.6の屈折率
nを示す透明なポリマー中にUV−安定剤が分散してい
る。発光するチップからのできる限り高い光の放射を達
成しかつそれによりチップから隣接するプラスチックへ
の移行時の光の損失を最小にするために、プラスチック
のできる限り高い屈折率が望ましい。
【0012】本発明によるUV−安定剤の使用は、短波
長の光線(400nmを下回る領域、特に360〜40
0nmが重要)を選択的に吸収し、この光は(少なくと
も十分に)熱エネルギーに変換されるため、プラスチッ
ク/ポリマー中での光化学的分解は明らかに減少する。
長の光線(400nmを下回る領域、特に360〜40
0nmが重要)を選択的に吸収し、この光は(少なくと
も十分に)熱エネルギーに変換されるため、プラスチッ
ク/ポリマー中での光化学的分解は明らかに減少する。
【0013】この光化学的分解の減少は発光ダイオード
の寿命を明らかに延長し、耐UV性が改善された本発明
によるポリマー含有ダイオードの、一般照明分野、並び
に自動車分野及びディスプレー分野での使用を可能にす
る。
の寿命を明らかに延長し、耐UV性が改善された本発明
によるポリマー含有ダイオードの、一般照明分野、並び
に自動車分野及びディスプレー分野での使用を可能にす
る。
【0014】この耐UV性ポリマーは、UV安定化する
顔料に基づき、この顔料をポリマー及び/又は変換蛍光
体及び/又は変換樹脂及び/又は透明樹脂に直接添加で
きるという利点を有する。この必要な方法工程は、多大
な費用をかけずに、現存の樹脂注型プロセス及び材料成
形プロセスに組み込むことができる。
顔料に基づき、この顔料をポリマー及び/又は変換蛍光
体及び/又は変換樹脂及び/又は透明樹脂に直接添加で
きるという利点を有する。この必要な方法工程は、多大
な費用をかけずに、現存の樹脂注型プロセス及び材料成
形プロセスに組み込むことができる。
【0015】無機UV−安定剤の分散は、有機UV−安
定剤の場合のようにポリマー中の可溶性によって制限さ
れないことから、特別な利点が生じる。それにより、慣
用の製造法から逸脱するような層厚は必要とならない。
特に、耐UV性ポリマーは従って廉価に製造可能である
ことが有利である。
定剤の場合のようにポリマー中の可溶性によって制限さ
れないことから、特別な利点が生じる。それにより、慣
用の製造法から逸脱するような層厚は必要とならない。
特に、耐UV性ポリマーは従って廉価に製造可能である
ことが有利である。
【0016】本発明の場合に、ポリマー中に無機の熱安
定性及び加水分解安定性のUV−安定化する顔料を分散
させる。本発明による粒度のUV−安定化する顔料の注
型樹脂中での分散は、均一な分配の利点を提供し、本発
明によるUV−安定剤はエレクトロニクスにおいて通常
の湿度−温度−電流の条件において分解安定性であり、
かつブリードしない。さらにこの分散樹脂は、デバイス
を外部からのUV光、つまり太陽光での露光に対して、
並びに特に封入物内に配置された半導体から生じるUV
−放射線に対して保護し、それにより発光ダイオードの
内部境界面の問題となる負荷を抑制するという利点を有
する。
定性及び加水分解安定性のUV−安定化する顔料を分散
させる。本発明による粒度のUV−安定化する顔料の注
型樹脂中での分散は、均一な分配の利点を提供し、本発
明によるUV−安定剤はエレクトロニクスにおいて通常
の湿度−温度−電流の条件において分解安定性であり、
かつブリードしない。さらにこの分散樹脂は、デバイス
を外部からのUV光、つまり太陽光での露光に対して、
並びに特に封入物内に配置された半導体から生じるUV
−放射線に対して保護し、それにより発光ダイオードの
内部境界面の問題となる負荷を抑制するという利点を有
する。
【0017】特に、安定剤として単にアルミン酸塩、特
にアルミン酸セリウム、並びに他のセリウムの化合物、
特に酸化物(CeO2)が有利である。さらに、安定剤
として特に酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(Zn
O)が適しており、この場合にセリウム不含の化合物を
添加物(30%まで)としてセリウム含有化合物に添加
することができる。特にペロブスカイト構造又はガーネ
ット構造を有するアルミン酸塩、特にYAG:Ceが適
しており、これらは特に同様の構造の蛍光体と特に良好
に混合可能である。CeAlO3及びCe3Al5O
12の他に、Ba−Mg−アルミン酸塩、例えばBaM
gAl2O3又はBaMgAl10O17も適してい
る。Ba−Mg−アルミン酸塩(BAM)は特に、有利
にEu及び/又はMnでドープされていてもよく、その
ため二次効果として吸収した放射線を消散させずに、長
波長の従って利用可能な放射線に変換する。それによ
り、半導体デバイスの効率をさらに向上させることがで
き、白色LEDの場合の耐変色性を改善することができ
る。特に、高いEu−ドーパント含有量を有するBAM
が有利であり、これは他の文脈においてWO99/34
389から公知である。
にアルミン酸セリウム、並びに他のセリウムの化合物、
特に酸化物(CeO2)が有利である。さらに、安定剤
として特に酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(Zn
O)が適しており、この場合にセリウム不含の化合物を
添加物(30%まで)としてセリウム含有化合物に添加
することができる。特にペロブスカイト構造又はガーネ
ット構造を有するアルミン酸塩、特にYAG:Ceが適
しており、これらは特に同様の構造の蛍光体と特に良好
に混合可能である。CeAlO3及びCe3Al5O
12の他に、Ba−Mg−アルミン酸塩、例えばBaM
gAl2O3又はBaMgAl10O17も適してい
る。Ba−Mg−アルミン酸塩(BAM)は特に、有利
にEu及び/又はMnでドープされていてもよく、その
ため二次効果として吸収した放射線を消散させずに、長
波長の従って利用可能な放射線に変換する。それによ
り、半導体デバイスの効率をさらに向上させることがで
き、白色LEDの場合の耐変色性を改善することができ
る。特に、高いEu−ドーパント含有量を有するBAM
が有利であり、これは他の文脈においてWO99/34
389から公知である。
【0018】他の有利な特性は、短波長の光線の選択的
な吸収から生じるため、一次光源の発光の所望な領域は
十分に妨げられることなくデバイスを通過することがで
きる。特にUV−安定剤により吸収された放射線が熱エ
ネルギーに変換され、この熱エネルギーがデバイスを付
加的にわずかに加熱するのが有利である。特に、僅かな
固有色を有するだけでありかつ発光ダイオードの可視領
域内の発光スペクトルにあまり影響を及ぼさないような
UV−安定剤の使用は有利であり、この場合に、本発明
によるUV−安定剤の使用の際に長波長への光変換は観
察されない。この場合に、特にアルミン酸は個々の樹脂
成分の貯蔵安定性を短縮せずかつ反応性樹脂の耐用時間
も短縮しない。さらに、UV−安定剤が加工の間に反応
性樹脂の化学反応挙動にほとんど影響しないのが有利で
ある。さらに、この解決策はポリマーの封入材料の吸湿
特性及びガラス転移温度に不利な影響を及ぼさないとい
う利点を有する。他の実施態様は、有害なUV線を消散
させず変換するようなドープされた無機化合物(単独の
形で又はドープされていない化合物と組み合わせた形)
である。
な吸収から生じるため、一次光源の発光の所望な領域は
十分に妨げられることなくデバイスを通過することがで
きる。特にUV−安定剤により吸収された放射線が熱エ
ネルギーに変換され、この熱エネルギーがデバイスを付
加的にわずかに加熱するのが有利である。特に、僅かな
固有色を有するだけでありかつ発光ダイオードの可視領
域内の発光スペクトルにあまり影響を及ぼさないような
UV−安定剤の使用は有利であり、この場合に、本発明
によるUV−安定剤の使用の際に長波長への光変換は観
察されない。この場合に、特にアルミン酸は個々の樹脂
成分の貯蔵安定性を短縮せずかつ反応性樹脂の耐用時間
も短縮しない。さらに、UV−安定剤が加工の間に反応
性樹脂の化学反応挙動にほとんど影響しないのが有利で
ある。さらに、この解決策はポリマーの封入材料の吸湿
特性及びガラス転移温度に不利な影響を及ぼさないとい
う利点を有する。他の実施態様は、有害なUV線を消散
させず変換するようなドープされた無機化合物(単独の
形で又はドープされていない化合物と組み合わせた形)
である。
【0019】特に有利な実施態様の場合に、UV−安定
剤は粒度分布d50値<5.0μm、特に≦4.5μm
を有し、他の有利な実施態様の場合に、d100値<1
0.0μmである。この粒度は、例えばアルミン酸セリ
ウムが堆積の問題を示さずかつ液状ポリマー溶融液の表
面に集積しないという利点を有する。光変換素子の例外
なく一定の厚さ及びその中に分散したUV−安定剤の均
一な分布は、放射された光の均一な及び一様な色/波長
領域の達成のために特に有利である。
剤は粒度分布d50値<5.0μm、特に≦4.5μm
を有し、他の有利な実施態様の場合に、d100値<1
0.0μmである。この粒度は、例えばアルミン酸セリ
ウムが堆積の問題を示さずかつ液状ポリマー溶融液の表
面に集積しないという利点を有する。光変換素子の例外
なく一定の厚さ及びその中に分散したUV−安定剤の均
一な分布は、放射された光の均一な及び一様な色/波長
領域の達成のために特に有利である。
【0020】UV−安定剤の小さな粒子直径の他の利点
は、それによりポリマーマトリックス中での添加剤の作
用を向上させる活性表面を高めることである。
は、それによりポリマーマトリックス中での添加剤の作
用を向上させる活性表面を高めることである。
【0021】特に有利な実施態様は、チップが注型樹脂
中に埋め込まれており、この樹脂が相応する無機安定剤
を有している半導体デバイスである。特に、改善された
耐UV性を有する本発明によるポリマーからなる被覆を
半導体デバイスに設けるようにレイヤキャスティング法
(Schichtgussverfahren)で塗布するのが有利である。
それにより、半導体デバイスから発せられる放射線は、
すでに発光変換素子の内部で吸収されかつ発光変換素子
中での放射密度は減少し、これはデバイスの寿命にとっ
て有利に作用する。
中に埋め込まれており、この樹脂が相応する無機安定剤
を有している半導体デバイスである。特に、改善された
耐UV性を有する本発明によるポリマーからなる被覆を
半導体デバイスに設けるようにレイヤキャスティング法
(Schichtgussverfahren)で塗布するのが有利である。
それにより、半導体デバイスから発せられる放射線は、
すでに発光変換素子の内部で吸収されかつ発光変換素子
中での放射密度は減少し、これはデバイスの寿命にとっ
て有利に作用する。
【0022】特に、本発明によるUV−安定剤を熱によ
る黄変に対して安定性の透明なポリマー中に分散させる
ようにする。本発明の範囲内で透明なポリマーとは、層
厚1mmのポリマー試料において400〜480nmの
範囲内で85〜92%の透過率を有するペースポリマー
である。本発明による範囲内で熱による黄変に対して安
定性であるのは、特に、色度図のシフトが2つの色度座
標x、yの<0.010を示すポリマーである。
る黄変に対して安定性の透明なポリマー中に分散させる
ようにする。本発明の範囲内で透明なポリマーとは、層
厚1mmのポリマー試料において400〜480nmの
範囲内で85〜92%の透過率を有するペースポリマー
である。本発明による範囲内で熱による黄変に対して安
定性であるのは、特に、色度図のシフトが2つの色度座
標x、yの<0.010を示すポリマーである。
【0023】他の実施態様において、本発明によるUV
−安定剤は他のエラストマー及び/又は熱可塑性もしく
は熱硬化性材料、特にエポキシ樹脂マトリックス又はア
クリレート樹脂(PMMA)又はシリコーン中に分散さ
せる。
−安定剤は他のエラストマー及び/又は熱可塑性もしく
は熱硬化性材料、特にエポキシ樹脂マトリックス又はア
クリレート樹脂(PMMA)又はシリコーン中に分散さ
せる。
【0024】
【実施例】次に、本発明を複数の実施例を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【0025】白色光のための光源の構造を図1に例示的
に示した。この光源は例えば460nmのピーク発光波
長を示すInGaNタイプのチップ1を備えた半導体デ
バイスであり、このチップは光透過性のベースケーシン
グ8内の凹設部9の範囲内に埋め込まれている。このチ
ップ1はボンドワイヤ14を介して第1のコネクタ3と
接続しており、第2の電気コネクタ2と直接接続してい
る。この凹設部9は注型用材料5で充填されており、こ
の注型用材料5は主成分としてエポキシ注型用樹脂(約
70〜80質量%)及び蛍光体顔料6(約10質量%)
を含有する。
に示した。この光源は例えば460nmのピーク発光波
長を示すInGaNタイプのチップ1を備えた半導体デ
バイスであり、このチップは光透過性のベースケーシン
グ8内の凹設部9の範囲内に埋め込まれている。このチ
ップ1はボンドワイヤ14を介して第1のコネクタ3と
接続しており、第2の電気コネクタ2と直接接続してい
る。この凹設部9は注型用材料5で充填されており、こ
の注型用材料5は主成分としてエポキシ注型用樹脂(約
70〜80質量%)及び蛍光体顔料6(約10質量%)
を含有する。
【0026】この注型用樹脂及び変換蛍光体の基本的組
成の例は、例えばYAG:Ceであり、特にWO98/
12757に記載されている。しかしながら変換蛍光体
は必須の構成要素ではない。変換蛍光体なしの注型用樹
脂の例は、DE19936605に記載されている。
成の例は、例えばYAG:Ceであり、特にWO98/
12757に記載されている。しかしながら変換蛍光体
は必須の構成要素ではない。変換蛍光体なしの注型用樹
脂の例は、DE19936605に記載されている。
【0027】実施例において、例えば光安定剤としてC
eAlO3 5%を、全てのLED−変換蛍光体の代表
としてLED−変換蛍光体YAG:Ceに混入した。こ
のアルミン酸セリウムはこの場合にd50値4.5μm
である。無機光安定顔料についての粒度として、d50
値<5.0μm、d100値<10.0μmが有利であ
る、それというのも樹脂マスターバッチ中で及びA:B
−注型用材料中での堆積の問題を最小にするためであ
る。さらに、このわずかな粒子直径及びそれにより高め
られた活性表面によって、樹脂マトリックス中の添加剤
の作用を向上させることができる。樹脂中で加工する前
に、相応する顔料又は顔料組合物は単独で又は蛍光体と
一緒に、温度>200℃で少なくとも12時間乾燥させ
なければならない。
eAlO3 5%を、全てのLED−変換蛍光体の代表
としてLED−変換蛍光体YAG:Ceに混入した。こ
のアルミン酸セリウムはこの場合にd50値4.5μm
である。無機光安定顔料についての粒度として、d50
値<5.0μm、d100値<10.0μmが有利であ
る、それというのも樹脂マスターバッチ中で及びA:B
−注型用材料中での堆積の問題を最小にするためであ
る。さらに、このわずかな粒子直径及びそれにより高め
られた活性表面によって、樹脂マトリックス中の添加剤
の作用を向上させることができる。樹脂中で加工する前
に、相応する顔料又は顔料組合物は単独で又は蛍光体と
一緒に、温度>200℃で少なくとも12時間乾燥させ
なければならない。
【0028】LED−蛍光体、例えばYAG:Ce対無
機光安定剤の有利な割合は4:1〜10:1であり、特
にこの相対的割合を次に記載する: LED−変換蛍光体: 80質量%〜96% 無機光安定剤(例えばCeAlO3): 3〜20質量% 本発明の安定化構想について代表してCeAlO3が挙
げられる、それというのもこの生成物は低コストで市場
に供給可能であり、理想的な360nm〜400nmの
UV線の吸収を示す所望の光学フィルター特性を有し、
かつ同時に>400nmの波長の場合にでも良好な光透
過性を示すためである。具体的な実施例(安定化された
蛍光体タイプ1)は次のものである: YAG:Ce蛍光体: 95質量% CeAlO3: 5質量% 特にLED中の光変換素子用の相応する変換樹脂は、有
利に次の組成を有する: エポキシ注型用樹脂: ≧60質量% LED−蛍光体 0〜40質量% 無機光安定剤: 1〜10質量% アルコール: 0〜10質量%、特に≧0.1% 顔料表面改質剤: 0〜3質量%、特に≧0.1% 脱泡剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% 離型剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% 定着剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% レベリング助剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% チキソトロピー剤: 0〜10質量%、特に≧0.1% 鉱物性拡散体: 0〜10質量%、特に≧0.1% 蛍光増白剤のマスターバッチ: 0〜1質量%、特に≧0.1%。
機光安定剤の有利な割合は4:1〜10:1であり、特
にこの相対的割合を次に記載する: LED−変換蛍光体: 80質量%〜96% 無機光安定剤(例えばCeAlO3): 3〜20質量% 本発明の安定化構想について代表してCeAlO3が挙
げられる、それというのもこの生成物は低コストで市場
に供給可能であり、理想的な360nm〜400nmの
UV線の吸収を示す所望の光学フィルター特性を有し、
かつ同時に>400nmの波長の場合にでも良好な光透
過性を示すためである。具体的な実施例(安定化された
蛍光体タイプ1)は次のものである: YAG:Ce蛍光体: 95質量% CeAlO3: 5質量% 特にLED中の光変換素子用の相応する変換樹脂は、有
利に次の組成を有する: エポキシ注型用樹脂: ≧60質量% LED−蛍光体 0〜40質量% 無機光安定剤: 1〜10質量% アルコール: 0〜10質量%、特に≧0.1% 顔料表面改質剤: 0〜3質量%、特に≧0.1% 脱泡剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% 離型剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% 定着剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% レベリング助剤: 0〜2質量%、特に≧0.1% チキソトロピー剤: 0〜10質量%、特に≧0.1% 鉱物性拡散体: 0〜10質量%、特に≧0.1% 蛍光増白剤のマスターバッチ: 0〜1質量%、特に≧0.1%。
【0029】この変換樹脂は、LED−色度座標に適合
させるために、直接又は下記のデバイス注型用の透明樹
脂と混合して使用した。
させるために、直接又は下記のデバイス注型用の透明樹
脂と混合して使用した。
【0030】光安定剤含有の変換蛍光体を用いて、変換
樹脂について次の実施例で製造した: ビスフェノール−A− ジグリシジルエーテルエポキシ樹脂 ≦80%、特に50〜75% エポキシノボラックタイプのエポキシ樹脂 ≦20%、特に5〜18% 反応性希釈剤としてのエポキシ樹脂 ≦10%、特に3〜9% 脱泡剤(BYK A 506,シリコーンタイプ) ≦1%、特に0.1〜0.8% 離型剤(DF48, シリコーンタイプ) ≦1%、特に0.1〜0.8% 定着剤(エポキシ官能化された アルコキシシラン、特にA187) ≦1%、特に0.1〜0.8% 増白剤(エポキシ樹脂中の青色有機着色剤) ≦1%、特に0.1〜0.8% 顔料表面改質剤 (ジエチレンモノメチルエーテル): ≦1%、特に0.1〜0.8% チキソトロピー剤(煙霧シリカ、Aerosil 200)≦3%(0.2〜2.5%) 蛍光体 L175 fine(YAG:Ce、Osram) ≦15%(3〜12%) UV−安定剤(CeAlO3) ≦5%、特に0.2〜1.5% 。
樹脂について次の実施例で製造した: ビスフェノール−A− ジグリシジルエーテルエポキシ樹脂 ≦80%、特に50〜75% エポキシノボラックタイプのエポキシ樹脂 ≦20%、特に5〜18% 反応性希釈剤としてのエポキシ樹脂 ≦10%、特に3〜9% 脱泡剤(BYK A 506,シリコーンタイプ) ≦1%、特に0.1〜0.8% 離型剤(DF48, シリコーンタイプ) ≦1%、特に0.1〜0.8% 定着剤(エポキシ官能化された アルコキシシラン、特にA187) ≦1%、特に0.1〜0.8% 増白剤(エポキシ樹脂中の青色有機着色剤) ≦1%、特に0.1〜0.8% 顔料表面改質剤 (ジエチレンモノメチルエーテル): ≦1%、特に0.1〜0.8% チキソトロピー剤(煙霧シリカ、Aerosil 200)≦3%(0.2〜2.5%) 蛍光体 L175 fine(YAG:Ce、Osram) ≦15%(3〜12%) UV−安定剤(CeAlO3) ≦5%、特に0.2〜1.5% 。
【0031】蛍光体なしで、無機光安定剤を有するエポ
キシ樹脂用の実施例は次のものである: エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂組合物 (グリシジルエーテルベース及び グリシジルエステルベース): 70〜90質量% アルコール: ≦10質量%、特に2〜9%; ラジカル捕捉剤(HALS, 立体障害アミン): ≦5質量%(0.1〜4%); 酸化防止剤(立体障害フェノール、t−ブタノール、 P−有機化合物、チオエーテルなど) ≦5質量%、(0.1〜4%); 有機吸光剤: ≦1質量%(≦0.1%) (ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、トリアジンから誘導) 定着剤(A187): ≦5質量%、(0.1〜4%); レベリング助剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); 脱泡剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); 離型剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); チキソトロピー剤: ≦10質量%(1〜5%); 拡散体: ≦30質量%(4〜20%); 無機光安定剤(例えばCeAlO3): ≦10質量%、(1〜6%)。
キシ樹脂用の実施例は次のものである: エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂組合物 (グリシジルエーテルベース及び グリシジルエステルベース): 70〜90質量% アルコール: ≦10質量%、特に2〜9%; ラジカル捕捉剤(HALS, 立体障害アミン): ≦5質量%(0.1〜4%); 酸化防止剤(立体障害フェノール、t−ブタノール、 P−有機化合物、チオエーテルなど) ≦5質量%、(0.1〜4%); 有機吸光剤: ≦1質量%(≦0.1%) (ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、トリアジンから誘導) 定着剤(A187): ≦5質量%、(0.1〜4%); レベリング助剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); 脱泡剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); 離型剤: ≦2質量%、(0.1〜1.5%); チキソトロピー剤: ≦10質量%(1〜5%); 拡散体: ≦30質量%(4〜20%); 無機光安定剤(例えばCeAlO3): ≦10質量%、(1〜6%)。
【0032】エポキシ透明樹脂、エポキシ変換樹脂及び
これらの組み合わせは、オプトエレクトロニクスの調製
された、有利にヘキサヒドロフタル酸無水物及びメチル
ヘキサヒドロフタル酸無水物又はこれら2種の混合物を
ベースとする無水物硬化組成物、酸性のエステル変性
剤、P−有機酸化防止剤及びZn−オクトエートを促進
剤として使用して熱処理することにより、ガラス転移温
度>80℃、有利に>125℃を示す固体成形材料に変
換する。
これらの組み合わせは、オプトエレクトロニクスの調製
された、有利にヘキサヒドロフタル酸無水物及びメチル
ヘキサヒドロフタル酸無水物又はこれら2種の混合物を
ベースとする無水物硬化組成物、酸性のエステル変性
剤、P−有機酸化防止剤及びZn−オクトエートを促進
剤として使用して熱処理することにより、ガラス転移温
度>80℃、有利に>125℃を示す固体成形材料に変
換する。
【0033】これにより製造された透明なエポキシプレ
ス材料の実施例は、Dexter Hysol,Nitto and Sumitomo
社の透明プレス材料を次のものと混合した: a) 無機光安定剤(例えばCeAlO3): ≦20
質量%、(1〜6%)。
ス材料の実施例は、Dexter Hysol,Nitto and Sumitomo
社の透明プレス材料を次のものと混合した: a) 無機光安定剤(例えばCeAlO3): ≦20
質量%、(1〜6%)。
【0034】
b) LED−変換蛍光体: ≧80質量%、(82〜98%)。
【0035】プラスチック、例えばシリコーン、アクリ
レート及び熱可塑性樹脂の混合物、例えばAモデルから
のLED−ケーシング(テレフタルアミド)の例は次の
ものである: a) 無機光安定剤(例えばCeAlO3)≦20質量
%、(0.5〜7%)。
レート及び熱可塑性樹脂の混合物、例えばAモデルから
のLED−ケーシング(テレフタルアミド)の例は次の
ものである: a) 無機光安定剤(例えばCeAlO3)≦20質量
%、(0.5〜7%)。
【0036】
b) LED−変換蛍光体: ≧80質量%、(85〜99%)。
【0037】次に、個々の樹脂成分についての例を詳細
に説明する: a) エポキシ樹脂、有利にエポキシ注型用樹脂:例え
ばジグリシジルエーテル及びジグリシジルエステルタイ
プのオキシラン官能基を有する単官能性、二官能性及び
多官能性の脂肪族及び芳香族樹脂、並びにこれらの混合
物、オキシラン官能基を有する環式脂肪族樹脂及び環状
エポキシ化合物。
に説明する: a) エポキシ樹脂、有利にエポキシ注型用樹脂:例え
ばジグリシジルエーテル及びジグリシジルエステルタイ
プのオキシラン官能基を有する単官能性、二官能性及び
多官能性の脂肪族及び芳香族樹脂、並びにこれらの混合
物、オキシラン官能基を有する環式脂肪族樹脂及び環状
エポキシ化合物。
【0038】b) LED−蛍光体:希土類ガーネット
タイプの全ての蛍光体(Gd、Tb、La、Lu、Y)
(Al、Ga)5O12:(Ce、Eu、Nd、Er、
Cr、Mn)、特にTbAl 5O12:Ce、希土類ド
ープしたガレート、チオガレート、シリケート並びに有
機蛍光体(例えばDE−A3804293参照)。
タイプの全ての蛍光体(Gd、Tb、La、Lu、Y)
(Al、Ga)5O12:(Ce、Eu、Nd、Er、
Cr、Mn)、特にTbAl 5O12:Ce、希土類ド
ープしたガレート、チオガレート、シリケート並びに有
機蛍光体(例えばDE−A3804293参照)。
【0039】c) アルコール:単官能性、二官能性及
び多官能性脂肪族及び環式脂肪族アルコール並びにポリ
エーテル−及びポリエステルアルコール。
び多官能性脂肪族及び環式脂肪族アルコール並びにポリ
エーテル−及びポリエステルアルコール。
【0040】d) 顔料表面改質剤:α,ω−OH−官
能基を有する及び有していないグリコールエーテル誘導
体。
能基を有する及び有していないグリコールエーテル誘導
体。
【0041】e) 脱泡剤:例えばBYK A506(BYK chem
ie社)、シリコーン、F−有機化合物。
ie社)、シリコーン、F−有機化合物。
【0042】f) 離型剤:シリコーン、F−有機化合
物、長鎖(>C16)カルボン酸塩、ワックス。
物、長鎖(>C16)カルボン酸塩、ワックス。
【0043】g) 定着剤:C−官能性アルコキシシラ
ン及びシラノール。
ン及びシラノール。
【0044】h) チキソトロピー剤:例えば、表面処
理したかまたは表面処理していないアエロジル(Aerosi
l 200 (Degussa))、微分散シリカ、微分散Al
2O3、TiO2など。
理したかまたは表面処理していないアエロジル(Aerosi
l 200 (Degussa))、微分散シリカ、微分散Al
2O3、TiO2など。
【0045】i) 分散体:CaF2、BaSO4、S
iO2、TiO2、Al2O3など。
iO2、TiO2、Al2O3など。
【0046】j) 蛍光増白剤:有機青色着色剤(例え
ばアントラキノンベース)及び相応する粒度の無機顔
料。
ばアントラキノンベース)及び相応する粒度の無機顔
料。
【0047】k) 着色剤:透明な着色されたプラスチ
ック用の、例えばアゾ−及びアントラキノン染料。
ック用の、例えばアゾ−及びアントラキノン染料。
【0048】プラスチックに対する他の安定化構想及び
上記の適用として、最大400nmまで、特に360〜
390nmのUV−領域において著しい光学吸光度を示
しかつ、吸収した放射線エネルギーをより長波長で放射
する無機蛍光体、例えば組成BaMgAl10O17:
Eu2+のユウロピウムドープした(Ba,Mg)−ア
ルミン酸塩(場合によりわずかにMg過剰量を有する)
が必要であり、この発光及び吸光を図2に示し(Eu割
合はカチオンに対して5〜35%)、特にBAMは付加
的にMnでドープされていてもよい。この蛍光体によっ
て、少量で(特に大量のドープの場合30%まで)色度
座標はLEDの場合にわずかにシフトし、並びにこの蛍
光体において他の吸光−発光作用が生じる。
上記の適用として、最大400nmまで、特に360〜
390nmのUV−領域において著しい光学吸光度を示
しかつ、吸収した放射線エネルギーをより長波長で放射
する無機蛍光体、例えば組成BaMgAl10O17:
Eu2+のユウロピウムドープした(Ba,Mg)−ア
ルミン酸塩(場合によりわずかにMg過剰量を有する)
が必要であり、この発光及び吸光を図2に示し(Eu割
合はカチオンに対して5〜35%)、特にBAMは付加
的にMnでドープされていてもよい。この蛍光体によっ
て、少量で(特に大量のドープの場合30%まで)色度
座標はLEDの場合にわずかにシフトし、並びにこの蛍
光体において他の吸光−発光作用が生じる。
【図1】白色光用の光源として利用する半導体デバイス
の断面図
の断面図
【図2】安定剤の発光スペクトル及び吸光スペクトルを
グラフで示す図
グラフで示す図
1 チップ、 2,3 コネクタ、 5 注型用材料、
6 蛍光体、 8ベースケーシング、 9 凹設部、
14 ボンドワイヤ
6 蛍光体、 8ベースケーシング、 9 凹設部、
14 ボンドワイヤ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クラウス ヘーン
ドイツ連邦共和国 タウフキルヒェン パ
ーター−ルーペルト−マイアー−ヴェーク
5
(72)発明者 ディーター マイス
ドイツ連邦共和国 アウグスブルク レン
トゲンシュトラーセ 11
Fターム(参考) 4M109 BA04 EB12 EB18 EC12 EC15
EE13 GA01
5F041 AA44 CA12 CA34 DA44 DB03
FF11
Claims (10)
- 【請求項1】 波長≧420nmで最大強度を示す波長
領域の電磁放射線を発する半導体ボディを備えた光電子
半導体デバイスであって、前記の半導体ボディが特にU
V−光安定剤も含有する注型用樹脂中に埋め込まれてい
る形式のものにおいて、このUV−光安定剤は無機材料
であり、少なくとも360〜400nmの領域内の放射
線を良好に吸収し、かつできる限り非放射性に不活性化
されているだけであり、この場合に前記の安定剤は半導
体ボディの放射の≦400nmのUV−成分を吸収する
ことを特徴とする、光電子半導体デバイス。 - 【請求項2】 安定剤が、ペロブスカイト構造を有する
アルミン酸塩のタイプの、特に発光性のドーパントを含
有しないアルミン酸セリウムのタイプの顔料である、請
求項1記載の光電子半導体デバイス。 - 【請求項3】 安定剤の割合が注型用樹脂に対して1〜
20質量%である、請求項1記載の光電子半導体デバイ
ス。 - 【請求項4】 注型用樹脂が他の成分として変換蛍光体
を含有する、請求項1記載の光電子半導体デバイス。 - 【請求項5】 安定剤:変換蛍光体の割合が1:4〜
1:30である、請求項1記載の光電子半導体デバイ
ス。 - 【請求項6】 唯一の成分として又は他の成分として、
ドープされた安定剤が添加されており、この安定剤は3
60〜400nmの領域内の放射線を吸収し、かつ42
0〜800nmの領域内の長波長で再発光する、請求項
1記載の光電子半導体デバイス。 - 【請求項7】 非ドープの安定剤とドープされた安定剤
との割合が少なくとも3:1である、請求項1記載の光
電子半導体デバイス。 - 【請求項8】 ドープされた安定剤としてBAM(Ba
−Mg−アルミン酸塩)タイプの顔料を使用する、請求
項1記載の光電子半導体デバイス。 - 【請求項9】 耐UV性ポリマーは透明であり、PMM
A、ポリカーボネート、光学ナイロン、オレフィンコポ
リマー、シリコーン材料及びエポキシ含有プラスチック
の材料のグループから選択されている、請求項1記載の
光電子半導体デバイス。 - 【請求項10】 エポキシ含有プラスチックがビスフェ
ノール又はノボラックのタイプのエポキシ樹脂である、
請求項9記載の光電子半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10213294.1 | 2002-03-25 | ||
DE2002113294 DE10213294B4 (de) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | Verwendung eines UV-beständigen Polymers in der Optoelektronik sowie im Außenanwendungsbereich, UV-beständiges Polymer sowie optisches Bauelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003309229A true JP2003309229A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=27815921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003082641A Pending JP2003309229A (ja) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | 光電子半導体デバイス |
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Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2003309229A (ja) |
DE (1) | DE10213294B4 (ja) |
TW (1) | TW200305598A (ja) |
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