DE10027199A1 - Lichtemittierende Halbleitervorrichtung - Google Patents

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung

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Abstract

Ein Beschichtungsmaterial (10), enthaltend ein Polymetalloxan oder einen keramischen Werkstoff und mit einer Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht und dergleichen, welches von einem lichtemittierenden Halbleiterelement (2) projiziert wird, überdeckt direkt das lichtemittierende Halbleiterelement (2). Das Beschichtungsmaterial (10) hat einen Widerstand gegenüber ultraviolettem Licht und gegen Wärme und verschlechtert sich auch in einer Hochtemperaturumgebung nicht, welche für eine lange Zeitdauer mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung wie zum Beispiel eine Leuchtdiodenvorrichtung, insbesondere eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung zur Abstrahlung von Licht mit Wellenlängen von 550 nm oder weniger, sowie eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, mit der das von einem lichtemittierenden Halbleiterelement projizierte Licht in der Wellenlänge konvertiert wird, bevor es nach außen abgegeben wird.
Die Verwendung eines lichtemittierenden Halbleiterelementes mit einer großen Energielücke (Bandabstand) ermöglicht den Bau einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung, welche Licht bei verhältnismäßig kurzen Wellenlängen vom sichtbaren Licht kurzer Wellenlänge bis zum ultravioletten Licht emittiert. Als lichtemittierendes Halbleiterelement zur Erzeugung von Licht derartiger Wellenlängen können Halbleiter aus Stickstoff-Gallium Verbindungen wie GaN, GaAlN, InGaN und InGaAlN verwendet werden, um eine neue ultraviolette Festkörperlichtquelle bereitzustellen, welche verschiedene Vorteile einschließlich einer geringen Größe, einem geringen Leistungsverbrauch und einer Langlebigkeit bietet.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt einer herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtung, die eine fluoreszierende Substanz 7a verwendet, um die Wellenlänge des von einem Leuchtdiodenchip projizierten Lichtes zu konvertieren. Bei der Leuchtdioden­ vorrichtung 1 gemäß Fig. 4 ist ein Leuchtdiodenchip 2 an der Bodenfläche 3b des konkaven Raumes 3a eines ersten äußeren Anschlusses 3 als Anschluss der Kathodenseite befestigt, und durch einen ersten Leitungsdraht 5 ist die Kathode 2g des Leuchtdiodenchips 2 mit der ersten Drahtanbindung 9a des ersten äußeren Anschlusses 3 verbunden. Weiterhin ist die Anode 2f des Leuchtdioden­ chips 2 durch einen zweiten Leitungsdraht 6 mit der zweiten Drahtanbindung 9b des zweiten äußeren Anschlusses 4 als Anschluss auf der Anodenseite verbunden. Der an dem konkaven Raum 3a befestigte Leuchtdiodenchip 2 wird von einem lichtdurchlässigen schützenden Kunststoff 7 überzogen, der in den konkaven Raum 3a gefüllt und mit einer fluoreszierenden Substanz 7a gemischt ist. Das Leuchtdiodenchip 2, der konkave Raum 3a, die erste Drahtanbindung 9a des ersten äußeren Anschlusses 3, die zweite Drahtanbindung 9b des zweiten äußeren Anschlusses 4 und die Leitungsdrähte 5, 6 sind ferner in einem lichtdurchlässigen Dichtungskunststoff 8 eingeschlossen.
Wenn über den ersten äußeren Anschluss 3 und den zweiten äußeren Anschluss 4 der Leuchtdiodenvorrichtung 1 eine Spannung angelegt wird, um das Leucht­ diodenchip 2 mit Energie zu versorgen, passiert das von dem Leuchtdiodenchip 2 projizierte Licht den schützenden Kunststoff 7 und wird an der Seitenwand 3c des konkaven Raumes 3a des ersten äußeren Anschlusses 3 reflektiert, bevor es durch den klaren Dichtungskunststoff 8 passiert und an das Äußere der Leuchtdioden­ vorrichtung 1 abgegeben wird. Ein Teil des Lichtes wird von der Oberseite des Leuchtdiodenchips 2 projiziert und passiert direkt den schützenden Kunststoff 7 und den Dichtungskunststoff 8 ohne an der Seitenwand 3c des konkaven Raumes 2a reflektiert zu werden, bevor es an das Äußere der Leuchtdiodenvorrichtung 1 abgegeben wird. Im Endabschnitt des Dichtungskunststoffes 8 ist ein Linsen­ abschnitt 8a ausgebildet, und das durch den Dichtungskunststoff 8 geleitete Licht wird von dem Linsenabschnitt 8a gebündelt, um eine erhöhte Richtungswirkung zu erzielen.
Bei der Lichtemission durch das Leuchtdiodenchip 2 wird das vom Leuchtdioden­ chip 2 projizierte Licht durch die fluoreszierende Substanz 7a, welche in den Dich­ tungskunststoff 7 gemischt ist, in Licht einer anderen Wellenlänge umgewandelt bevor es abgegeben wird. Aus diesem Grunde gibt die Leuchtdiodenvorrichtung 1 Licht mit einer Wellenlänge ab, die sich von derjenigen des vom Leuchtdiodenchip 2 projizierten Lichtes unterscheidet.
Es ist allgemein bekannt, dass ein lichtemittierendes Halbleiterelement mit einer Kunststoffdichtung bedeckt wird, welche eine organische Polymerverbindung enthält, durch welche Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff in Form eines Netzes verbunden sind. Wenn jedoch die Kunststoffdichtung, die eine Epoxidharzabdeckung bereitstellt, mit derartigem ultravioletten Licht oder dergleichen bestrahlt wird, werden die Bindungen des organischen Polymers getrennt, was dazu führt, dass sich die verschiedenen optischen und chemischen Charakteristiken verschlechtern. Zum Beispiel erzeugt ein GaN (Galliumnitrid) Leuchtdiodenchip ultraviolettes Licht mit Wellenlängen bis ca. 365 nm, und daher vergilbt/verfärbt die Kunststoffdichtung 8 schrittweise beginnend an der Peripherie des Leuchtdiodenchips 2, wo die Lichtintensität hoch ist. Das vom Leuchtdioden­ chip 2 erzeugte sichtbare Licht wird daher durch den verfärbten Bereich absorbiert, der sich zersetzt hat. Ferner wird bei der verschlechterten Kunststoff­ dichtung 8 der Widerstand gegenüber Feuchtigkeit verringert und die Ionen­ permeabilität erhöht. Daher verschlechtert sich auch das Leuchtdiodenchip 2 selbst durch die Kontaminations-Ionen, welche von außerhalb der Kunststoff­ dichtung 8 eingetreten sind, was dazu führt, dass die Intensität des Emissions­ lichtes von der Leuchtdiodenvorrichtung 1 synergistisch verringert wird.
Zusätzlich ist bei einem GaN (Galliumnitrid) Leuchtdiodenchip, welches eine hohe Vorwärtsspannung hat, der Leistungsverlust selbst bei einem verhältnismäßig geringen Vorwärtsstrom hoch, und die Chiptemperatur steigt im Betrieb beträchtlich an. Es ist allgemein bekannt, dass ein Kunststoff, der auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, schrittweise verschlechtert wird und vergilbt/verfärbt. Wenn daher ein GaN Leuchtdiodenchip in einer herkömmlichen Leuchtdioden­ vorrichtung verwendet wird, vergilbt/verfärbt der Kunststoff schrittweise beginnend in dem Bereich, welcher das Hochtemperatur-Leuchtdiodenchip kontaktiert, wenn Licht kurzer Wellenlängen vom Leuchtdiodenchip projiziert wird. Daher wird die Qualität des Aussehens und die Emissionslicht-Intensität der Leuchtdioden­ vorrichtung nach und nach verringert. Eine herkömmliche Leuchtdiodenvorrichtung bedingt daher eine begrenzte und reduzierte Anzahl auswählbarer Materialtypen, eine Verringerung der Verlässlichkeit, eine Unvollständigkeit der Lichtumwandlungsfunktion und eine Erhöhung des Produktpreises.
Das ultraviolette Licht bewirkt somit, dass die Kunststoffdichtung sich in kurzer Zeit verschlechtert, wobei sich die Lichtemissionseffizienz verringert. Daher wird bei bestimmten Lichtemissionsvorrichtungen eine hermetische Dichtungskonstruktion ausgebildet durch Verwendung eines Gehäusecontainers, um das licht­ emittierende Halbleiterelement hermetisch abzudichten und es vollständig von der äußeren Atmosphäre zu isolieren, und durch Einfüllen eines inaktiven oder stabilen Dichtungsgases wie Stickstoff in den Gehäusecontainer. Die hermetische Abdichtungskonstruktion, welche keine Verschlechterung der Kunststoffdichtung hervorruft, erfordert jedoch ein teures Material und bedingt einen verhältnismäßig komplizierten Herstellungsprozess, was zu einem teuren Endprodukt führt. Da ein inaktives Gas in den Gehäusecontainer gefüllt wird und das Gas einen Brechungs­ index hat, der sehr verschieden von demjenigen des Galliumnitrid-Halbleiters ist, wird an der Grenze zwischen dem Galliumnitrid-Halbleiter und dem inaktiven Gas zusätzlich eine Reflexionsebene ausgebildet. Dementsprechend entstand das Problem, dass das vom lichtemittierenden Halbleiterelement projizierte Licht sich abbaut, während es wiederholt an der Grenze zwischen dem Galliumnitrid- Halbleiter und dem inaktiven Gas reflektiert wird. Dies führt zu einer geringeren Lichtemissionseffizienz.
Weiterhin entstehen verschiedene Probleme beim praktischen Einsatz der herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtung 1, bei der das Leuchtdiodenchip 2 vom schützenden Kunststoff 7 umgeben wird, der die fluoreszierende Substanz 7a enthält, und bei dem Alles von dem Dichtungskunststoff 8 umgeben ist. Wenn der schützende Kunststoff 7 und der Dichtungskunststoff 8 nicht immer eine ausreichende Widerstandskraft gegenüber der Umgebung haben, ist zunächst die fluoreszierende Substanz 7a, welche in den schützenden Kunststoff 7 eingesetzt werden kann, auf einen speziellen Typ begrenzt. Mit anderen Worten ist der Kunststoff im allgemeinen feuchtigkeitsdurchlässig, und wenn er einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wird, dringt die Feuchtigkeit im Laufe der Zeit in den Kunststoff ein. In diesem Falle wird bei einigen fluoreszierenden Substanzen mit geringer Widerstandskraft gegenüber Feuchtigkeit durch die eindringende Feuchtigkeit eine Zersetzung oder eine Qualitätsänderung verursacht, was in einer verringerten oder verlorengehenden Fähigkeit zur Wellenlängenkonversion resultiert. Zum Beispiel kann die wohlbekannte typische fluoreszierende Substanz 7a Calciumsulfid, welche durch die Feuchtigkeit hydrolysiert wird, nicht mit herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtungen 1 verwendet werden.
Zusätzlich dringt nicht nur die Feuchtigkeit ein, sondern es durchdringen auch Fremdmaterialionen wie Natrium und Chlor den Kunststoff und üben einen schädlichen Effekt auf das Leuchtdiodenchip 2 aus. Daher tritt selbst bei einer in einer sauberen Umgebung hergestellten Leuchtdiodenvorrichtung 1 das Problem auf, dass, wenn sie einer Fremdmaterialionen enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt ist, diese Ionen schrittweise in das Innere des Kunststoffes eindringen, was dazu führt, dass die elektrischen Charakteristiken des Leuchtdiodenchips 2 verschlechtert werden. Insbesondere stellt es ein kritisches Problem dar, dass nicht wenige der verfügbaren organischen fluoreszierenden Substanzen chemisch instabil sind und schädliche Fremdmaterialionen freisetzen. Daher kann die herkömmliche Leuchtdiodenvorrichtung 1 solche organischen fluoreszierenden Substanzen nicht verwenden.
Ein anderes Problem besteht darin, dass der abdeckende Kunststoff durch das kurzwellige Licht wie zum Beispiel das ultraviolette Licht, das von dem Leucht­ diodenchip 2 erzeugt wird, verschlechtert wird. Wie oben erwähnt wurde ist es bekannt, dass bei dem schützenden Kunststoff 7 und bei der Kunststoffdichtung 8, die eine organische Polymerverbindung enthalten, mit der Elemente wie Wasser­ stoff, Sauerstoff und Stickstoff in Form eines Gitters zusammengebunden sind, die Bindungen des organischen Polymers getrennt werden, wenn ultraviolettes Licht auf sie projiziert wird. Dies führt dazu, dass die verschiedenen optischen und chemischen Charakteristiken verschlechtert werden. Zum Beispiel kann ein GaN (Galliumnitrid) Blau-Leuchtdiodenchip zusätzlich zur Komponente sichtbaren Lichts eine Lichtkomponente im Bereich des Ultraviolett haben, das eine Wellenlänge von 380 nm oder weniger hat. Daher vergilbt/verfärbt der abdeckende Kunststoff schrittweise beginnend an der Peripherie des Leucht­ diodenchips, wo die Lichtintensität hoch ist. Das vom Leuchtdiodenchip erzeugte sichtbare Licht wird daher vom verfärbten Bereich, der zersetzt ist, absorbiert. Bei der Verschlechterung des abdeckenden Kunststoffs wird ferner der Widerstand gegenüber Feuchtigkeit herabgesetzt und die Ionenpermeabilität erhöht. Daher wird das Leuchtdiodenchip 2 selbst verschlechtert, was dazu führt, dass die Intensität des Emissionslichtes für die Leuchtdiodenvorrichtung 1 synergistisch verringert wird.
Da ein ultraviolettes Licht emittierendes Leuchtdiodenchip nicht verwendet werden kann, wird ferner die Auswahl des fluoreszierenden Materials und der Licht­ emissionscharakteristiken der Leuchtdiodenvorrichtung erheblich eingeschränkt, was das dritte Problem darstellt. Fluoreszierende Substanz für ultraviolettes Licht zur Verwendung in der Fluoreszenzlampe einer Quecksilberlampe oder dergleichen, welche durch ultraviolettes Licht angeregt wird, ist seit langer Zeit entwickelt/verbessert worden. Derzeit befinden sich eine Reihe fluoreszierender Substanzen in praktischem Gebrauch, die eine Mehrzahl von Emissionslicht- Wellenlängenverteilungen haben, die kostengünstig sind und eine hohe Lichtkonversionseffizienz haben. Es kann erwartet werden, dass durch die Kombination eines ultraviolett-lichtemittierenden Diodenchips mit fluoreszierenden Substanzen, die durch ultraviolettes Licht angeregt werden, Leuchtdioden­ vorrichtungen erhalten werden können, die noch heller sind und stark im Farbton variieren. Mit der herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtung, bei der der Kunststoff durch ultraviolettes Licht verschlechtert wird, können jedoch keine ultravioletten Diodenchips verwendet werden, und es können keine fluoreszierenden Substanzen, die exzellent in ihrer Lichtkonversionseffizienz sind, verwendet werden.
Das vierte Problem besteht darin, dass das vom Leuchtdiodenchip projizierte Licht beim Passieren des abdeckenden Kunststoffs zerfällt, weil der abdeckende Kunststoff, der eine geringe Wärmeresistenz hat, vergilbt/verfärbt ist. Wie oben festgestellt wurde, ist zum Beispiel bei einem GaN (Galliumnitrid) Blau-Leucht­ diodenchip, der eine hohe Vorwärtsspannung hat, der Leistungsverlust selbst bei einem verhältnismäßig geringen Vorwärtsstrom hoch, und die Chiptemperatur steigt im Betrieb beträchtlich an. Es ist bekannt, dass ein Kunststoff schrittweise durch Vergilben/Verfärben verschlechtert wird, wenn er auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Wenn ein GaN Leuchtdiodenchip in einer herkömmlichen Leucht­ diodenvorrichtung verwendet wird, wird daher der Kunststoff schrittweise vergilbt/verfärbt, beginnend in einem Bereich, der das Hochtemperatur-Leucht­ diodenchip kontaktiert. Die Qualität des Aussehens und die Emissionslicht- Intensität der Leuchtdiodenvorrichtung 1 wird daher schrittweise herabgesetzt. Bei einer herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtung führt daher die Mischung einer fluoreszierenden Substanz in den Kunststoff zu den oben erwähnten Problemen, welche eine Reduzierung in der Anzahl der auswählbaren Materialarten, eine Verringerung der Zuverlässigkeit, eine Unvollständigkeit der Lichtkonversions­ funktion und eine Erhöhung des Produktpreises verursachen können.
Die lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis 3, 4, 11, ein an der Basis 3, 4, 11 befestigtes lichtemittierendes Halbleiterelement 2 und ein Beschichtungsmaterial 10, um das lichtemittierende Halbleiterelement 2 zu bedecken, wobei das Beschichtungsmaterial 10 ein Polymetalloxan oder ein keramischer Werkstoff ist, der aus einem Metall-Alkoxid, einem keramischen Precursor-Polymer oder dergleichen gebildet ist und eine hohe Lichtdurchlässigkeit hat. Anders als der organische Kunststoff verschlechtert sich das Beschichtungsmaterial 10, welches ein Polymetalloxan oder ein keramischer Werkstoff ist, die eine Widerstandsfähigkeit gegen ultraviolettes Licht und Hitze bieten, wenn sie mit kurzwelligem Licht wie ultraviolettem Licht bestrahlt werden, nicht in einer Hochtemperatur-Umgebung, in der ultraviolettes Licht während einer langen Zeitdauer projiziert wird.
Bei den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung befindet sich das Beschichtungsmaterial 10 im Zustand eines hochreinen Glases mit einer extrem geringen Menge an Verunreinigungen verglichen mit bei niedriger Temperatur schmelzendem Glas etc., welches Bor, Bleioxid etc. enthält, und hat keinen nachteiligen Effekt auf die Charakteristik des lichtemittierenden Halbleiter­ elements 2. Weiterhin ist das Beschichtungsmaterial 10 im Zustand eines hoch wärmeresistenten Glases. Daher wird hierdurch keine Verringerung in der Lichtdurchlässigkeit aufgrund eines Vergilbens oder dergleichen verursacht. Das Beschichtungsmaterial umfasst ein Glas, welches basierend auf der Metalloxanbindung geformt wird, oder einen keramischen Werkstoff, welcher aus einem keramischen Precursor gebildet wird.
Das lichtemittierende Halbleiterelement 2 wird an der Basis 3, 4, 11 befestigt; das aus dem Metall-Alkoxid oder dem keramischen Precursor-Polymer erhaltene Polymetalloxan-Sol wird hierauf aufgebracht; dann werden eine Trocknungs- und Erhitzungsbehandlung vorgenommen, um das Beschichtungsmaterial 10 zu bilden. Da das Beschichtungsmaterial 10 durch die Sol-Gel Technik aus Metall- Alkoxid oder aus einem keramischen Precursor-Polymer gebildet wird, verglast es bei geringer Temperatur, um ein klares, nicht kristallines Metalloxid bereit­ zustellen.
Bei der Sol-Gel Technik wird ein Metall-Alkoxid, welches eine Art organischer Metallverbindung ist, als Startsubstanz verwendet, und die Lösung wird hydrolysiert und kondensationspolymerisiert, um ein Sol zu bilden. Durch Feuchte etc. in der Luft wird die Reaktion dann weiter zum Gelieren vorangetrieben, so dass ein festes Metalloxid erhalten wird. Wenn zum Beispiel Tetraethoxysilan, welches ein Metall-Alkoxid von Silicium ist, in einem Verfahren zu Bildung einer Siliciumdioxid Glasmembran verwendet wird, wird das Tetraethoxysilan in einem Lösemittel wie zum Beispiel Alkohol gelöst, und nach Hinzufügen eines Katalysators wie einer Säure und einer kleinen Menge an Wasser wird die Lösung gründlich geschüttelt, um im flüssigen Zustand ein Polysiloxan-Sol gemäß der folgenden Reaktionsformel zu bilden:
Hydrolysereaktion: Si(OC2H5)4 + 4H2O → Si(OH)4 + 4C2H5OH
Dehydrations-Kondensationsreaktion: nSi(OH)4 → [SiO2]n + 2nH2O
Bei dem Polysiloxan-Sol werden eine Anzahl von SiO2 (Siliciumdioxid) Molekülen, die als Ergebnis der oben genannten Reaktionen erzeugt werden, aneinander gebunden, um ein Polymer zu bilden, und die feinen Partikel dieses Polymers werden in der alkoholischen Lösung dispergiert. Wenn das Polysiloxan-Sol auf die Basis 3, 4, 11 aufgebracht und getrocknet wird, zieht sich das Volumen des Sols zusammen, da das Lösemittel, der von der Reaktion erzeugte Ethylalkohol und das Wasser verdampfen. Dies führt dazu, dass restliche OH-Gruppen an den Enden benachbarter Polymere eine Dehydrations-Kondensationsreaktion verursachen, so dass sie aneinander gebunden werden, und dass die Beschichtung geliert (verfestigt) wird. Weiterhin kann durch Einbrennen der erhaltenen Gelbeschichtung, die die Bindungen der Polysiloxan-Partikel aneinander stärkt, eine Gelbeschichtung mit einer hohen Festigkeit erhalten werden.
Das Beschichtungsmaterial 10 hat eine Permeabilität gegenüber dem von dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projizierten Licht und enthält eine fluoreszierende Substanz 10a, welche vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht absorbiert und es in Licht konvertiert, das eine andere Emissionslicht-Wellenlänge hat. Das Beschichtungsmaterial 10 wird gebildet durch Einbrennen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung, die ein Metalloxid wie Tetramethoxysilan und Tetraethoxysilan oder ein keramisches Precursor- Polymer wie Pelhydropolysilazan enthält und dicht und fest an dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 und den äußeren Anschlüssen 3, 4 anhaftet. Das von dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 emittierte Licht kann mit Hilfe der fluoreszierenden Substanz 10a im Beschichtungsmaterial 10 in Licht einer gewünschten Emissionslicht-Wellenlänge umgewandelt und nach außen durch das Beschichtungsmaterial 10 abgegeben werden, welches das lichtemittierende Halbleiterelement 2 umgibt.
Das lichtemittierende Halbleiterelement 2 ist an der Basis 3, 4, 11 durch einen Kleber 12 befestigt, welcher aus einem organischen Harz oder einem Polymetalloxan gebildet ist. Speziell der aus einem Polymetalloxan gebildete Kleber ist kaum zu verschlechtern, wenn er mit kurzwelligem Licht wie zum Beispiel ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
Ein lichtemittierendes Galliumnitrid Halbleiterelement 2 erzeugt effizient Licht kurzer Wellenlänge von 365 nm bis 350 nm, was eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereitstellt, welche eine hohe Emissionslicht-Leuchtdichte und eine hohe Verlässlichkeit hat. Kurzwelliges Licht tendiert jedoch speziell dazu, das Beschichtungsmaterial 10 und den Kleber 12 zu verschlechtern. Der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Effekt ist daher groß. Die fluoreszierende Substanz 10a absorbiert ein Teil des Lichtes vom lichtemittierenden Halbleiter­ element 2 und wandelt die Wellenlänge mit einer hohen Lichtkonversionseffizienz von kurz in lang um. Die Basis 3, 4, 11 umfasst einen ersten äußeren Anschluss 3 und einen zweiten äußeren Anschluss 4, und das lichtemittierende Halbleiter­ element 2 umfasst die Elektroden 2f, 2g, welche elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4 verbunden sind.
Das Beschichtungsmaterial 10, welches für vom lichtemittierenden Halbleiter­ element 2 projiziertes Licht permeabel ist, bedeckt das lichtemittierende Halbleiter­ element 2 und die Endabschnitte des ersten äußeren Anschlusses 3 und des zweiten äußeren Anschlusses 4 auf der Seite des lichtemittierenden Halbleiter­ elements 2. Das Beschichtungsmaterial 10 wird gebildet durch Verfestigung einer ein Beschichtungsmaterial bildenden Lösung enthaltend eine Lösung, die durch Hydrolyse und Polymerisation eines Metall-Alkoxids durch die Sol-Gel Technik, einer Lösung enthaltend ein keramisches Precursor-Polymer, oder einer Kombination dieser beiden, hergestellt wird.
Durch Verwendung des Beschichtungsmaterials 10, welches eine Widerstands­ fähigkeit gegen ultraviolettes Licht und Wärme besitzt, wird ein Vergilben/Verfärben des Beschichtungsmaterials 10 selbst und der Abdeckung 8, welche es bedeckt, verhindert. So wird verhindert, dass die optischen Charakteristiken der lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen verschlechtert werden, und die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Umgebung kann durch ein doppeltes Abdeckungssystem umfassend die Abdeckung 8 und das Beschichtungsmaterial 10 aufrecht erhalten werden.
Bei den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird das Beschichtungs­ material 10 gebildet durch Trocknung und Einbrennen der das Beschichtungs­ material bildenden Lösung, und das Beschichtungsmaterial 10 haftet eng und fest an dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2. Im Endabschnitt entweder des ersten äußeren Anschlusses 3 oder des zweiten äußeren Anschlusses 4 ist ein konkaver Raum 3a ausgebildet, und am Boden des konkaven Raumes 3a ist das lichtemittierende Halbleiterelement 2 zusammen mit dem Beschichtungs­ material 10 befestigt. Das Metall-Alkoxid ist ausgewählt aus den Siliciumtetra- Alkoxiden wie Si(OCH3)4, Si(OC2H5)4, Si(i-OC3H7)4 und Si(t-OC4H9)4, den Einmetall-Alkoxiden wie ZrSi(OCH3)4, Zr(OC2H5)4, Zr(OC3H7)4, Si(OC4H9)4, Al(OCH3)3, Al(OC2H5)3, Al(iso-OC3H7)3, Al(OC4H9),3, Ti(OCH3)4, Ti(OC2H5)4, Ti(iso-OC3H7)4 und Ti(OC4H9)4, den Zweimetall-Alkoxiden wie La[Al(iso-OC3H7)4]3, Mg[Al(iso-OC3H7)4]2, Mg[Al(sec-OC4H9)4]2, Ni[Al(iso-OC3H7)4]2, Ba[Zr2(C2H5)9]2 und (OC3H7)2Zr[Al(OC3H7)4]2, und den Mehrmetall-Alkoxiden. Das keramische Precursor-Polymer ist Pelhydropolysilazan. Das Beschichtungsmaterial 10 wird gebildet durch Einbrennen des metallischen Alkoxids oder des keramischen Precursor-Polymers bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2. Das Beschichtungsmaterial 10 ist eine klare Beschichtung basierend auf der Metalloxanbindung, zum Beispiel eine feste Glasschicht. Das Metall-Alkoxid wird durch die allgemeine Formel M(OR)n beschrieben, wobei M wenigstens ein Metall aus der Gruppe umfassend Silicium (Si), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) ist, R eine homogene oder heterogene, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, und n die Anzahl ist, die der Valenz des Metalles entspricht.
Die an der Oberseite des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 ausgebildeten Elektroden 2f, 2g sind über den ersten Leitungsdraht 5 und den zweiten Leitungsdraht 6 elektrisch mit dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4 verbunden; das lichtemittierende Halbleiterelement 2, die Elektroden 2f, 2g und die Endabschnitte des ersten Leitungsdrahtes 5 und des zweiten Leitungsdrahtes 6, die mit den Elektroden 2f, 2g verbunden sind, werden mit dem Beschichtungsmaterial 10 abgedeckt; und das Beschichtungsmaterial 10 haftet dicht und fest an den Endabschnitten des ersten Leitungsdrahtes 5 und des zweiten Leitungsdrahtes 6, die mit dem lichtemittierenden Halbleiterelement verbunden sind.
Eine konkave Aussparung 3a wird an einer Hauptfläche des Isoliersubstrates 11 gebildet, welche eine Basis 3, 4, 11 konstituiert; der erste äußere Anschluss 3 und der zweite äußere Anschluss 4 werden gebildet, die sich entlang der einen Hauptfläche des Isoliersubstrates 11 in zueinander gegenläufige Richtungen erstrecken; und am Boden 3b des konkaven Raumes 3a wird das lichtemittierende Halbleiterelement 2 entweder am ersten äußeren Anschluss 3 oder am zweiten äußeren Anschluss 4 befestigt. Der erste äußere Anschluss 3 und der zweite äußere Anschluss 4 erstrecken sich entlang der Seiten von einer Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 zur anderen Hauptfläche.
Durch die derartige Bildung des Beschichtungsmaterials 10, dass es nicht am oberen Ende des konkaven Raumes 3a vorsteht, kann das Auftreten eines falschen Aufleuchtens (false lighting) einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung in Bezug auf eine angrenzende verhindert werden. Die Abdeckung 8 umfasst einen Kunststoff, und vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht wird durch das Beschichtungsmaterial 10 geleitet, bevor es zur Außenseite der Abdeckung 8 abgegeben wird. Das vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projizierte Licht erreicht die Glasschicht, und die Lichtkomponente, welche im Beschichtungsmaterial 10 Wellenlängen-konvertiert wird, wird mit der Lichtkomponente vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 gemischt, die nicht Wellenlängen-konvertiert ist, bevor sie durch die Kunststoffdichtung 8 an die Außenseite abgegeben wird.
Eine lichtabsorbierende Substanz, welche emittiertes Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbiert, eine Lichtstreusubstanz 10b zur Streuung des vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 emittierten Lichtes, oder ein Bindemittel 10b zur Verhinderung, dass das Beschichtungsmaterial 10 zerbricht, wird in das Beschichtungsmaterial 10 eingebunden.
Das Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Bildung eines konkaven Raumes in der Basis 3, 4, 11; die Fixierung des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 am Boden 3b des konkaven Raumes 3a und die elektrische Verbindung der Elektroden 2f, 2g, welche an dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 ausgebildet sind, mit dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4; das Gießen einer ein Beschichtungsmaterial bildenden Lösung mit einer Permeabilität für vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht und umfassend eine Lösung, die hergestellt wurde durch Hydrolyse und Polymerisation eines Metall-Alkoxids durch die Sol-Gel Technik, einer Lösung enthaltend ein keramisches Precursor-Polymer, oder eine Kombination dieser beiden, in den konkaven Raum 3a, um das lichtemittierende Halbleiterelement 2, die Elektroden 2f, 2g und die Endabschnitte des ersten Leitungsdrahtes 5 und des zweiten Leitungsdrahtes 6, die mit den Elektroden 2f, 2g verbunden sind, abzudecken; und das Einbrennen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung, um das Beschichtungsmaterial 10 zur Abdeckung des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 zu bilden.
Die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können die folgenden Schritte umfassen: Gießen der ein Metall-Alkoxid enthaltenden Lösung in den konkaven Raum 3a; Bildung der Basis 3, 4, 11 durch ein isolierendes Substrat 11; weiteres Abdichten des Beschichtungsmaterials 10 mit einer Abdeckung 8; Veranlassen, dass das Beschichtungsmaterial 10 dicht und fest an dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 und dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4 anhaftet; Bildung eines konkaven Raumes 3a im Endabschnitt entweder des ersten äußeren Anschlusses 3 oder des zweiten äußeren Anschlusses 4, die als Basis 3, 4, 11 verwendet werden; oder Einbrennen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung bei einer Temperatur, die kleiner ist als der Schmelzpunkt des lichtemittierenden Halbleiter­ elements 2, um das Beschichtungsmaterial 10 zu bilden. Ferner können die folgenden Schritte enthalten sein: Bildung eines konkaven Raumes 3a an einer Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 als Basis 3, 4, 11; und Bildung des ersten äußeren Anschlusses 3 und des zweiten äußeren Anschlusses 4, die sich entlang der einen Hauptfläche des isolierenden Substrates in zueinander gegenläufigen Richtungen erstrecken. Das Verfahren kann die elektrische Verbindung der Elektroden 2f, 2g des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 mit dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4 durch den ersten Leitungsdraht 5 und den zweiten Leitungsdraht 6 umfassen.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Bildung eines konkaven Raumes 3a im Endabschnitt entweder des ersten äußeren Anschlusses 3 oder des zweiten äußeren Anschlusses 4; die Fixierung des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 am Boden 3b des konkaven Raumes 3a; die elektrische Verbindung der Elektroden 2f, 2g, die auf dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 gebildet sind, mit dem ersten äußeren Anschluss 3 und dem zweiten äußeren Anschluss 4 durch Leitungsdrähte; das Gießen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung mit einer Durchlässigkeit für vom lichtemittierenden Halbleiterelement projizierten Licht, enthaltend eine fluoreszierende Substanz, welche vom lichtemittierenden Halbleiterelement projiziertes Licht absorbiert und dieses in Licht einer anderen Emissionslicht- Wellenlänge konvertiert, und welche ein Metall-Alkoxid oder ein keramisches Precursor-Polymer umfasst, in den konkaven Raum 3a, um das lichtemittierende Halbleiterelement 2, die Elektroden 2f, 2g und die Endabschnitte der Leitungsdrähte, die mit den Elektroden 2f, 2g verbunden sind, abzudecken; und das weitere Abdichten des Beschichtungsmaterials 10 mit der Abdeckung 8, wobei das Beschichtungsmaterial dicht und fest an dem lichtemittierenden Halbleiter­ element 2 und den äußeren Anschlüssen 3, 4 anhaftet.
Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Bildung eines konkaven Raumes 3a an einer Hauptfläche des isolierenden Substrates 11, welches eine Basis 3, 4, 11 konstituiert; die Bildung eines ersten äußeren Anschlusses 3 und eines zweiten äußeren Anschlusses 4, welche sich in einander gegenläufige Richtungen entlang der einen Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 erstrecken; die Fixierung des lichtemittierenden Halbleiter­ elementes 2 an entweder dem ersten äußeren Anschluss 3 oder dem zweiten äußeren Anschluss 4 am Boden 3b des konkaven Raumes 3a; die elektrische Verbindung der Elektroden 2f, 2g, die an dem lichtemittierenden Halbleiter­ element 2 ausgebildet sind, mit einem Paar äußerer Anschlüsse 3, 4; das Gießen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung, die für vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht durchlässig ist, die eine fluoreszierende Substanz enthält, welche vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht absorbiert und es in Licht einer anderen Emissionslicht-Wellenlänge konvertiert, und die ein Metall-Alkoxid oder ein keramisches Precursor-Polymer umfasst, in den konkaven Raum 3a, um das lichtemittierende Halbleiterelement 2, die Elektroden 2f, 2g und die Endabschnitte der Leitungsdrähte, die mit den Elektroden 2f, 2g verbunden sind, abzudecken; das Einbrennen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung, um das Beschichtungsmaterial 10 zu bilden; und die weitere Abdichtung des Beschichtungsmaterials 10 mit dem Dichtungskunststoff, wobei das Beschichtungsmaterial dicht und fest am lichtemittierenden Halbleiterelement und den äußeren Anschlüssen anhaftet. Das Beschichtungsmaterial 10 wird durch Einbrennen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung bei einer Temperatur gebildet, die kleiner als der Schmelzpunkt des lichtemittierenden Elementes 2 ist.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche gegen Umwelteinflüsse und gegen ultraviolettes Licht widerstandsfähig ist. Weiterhin beabsichtigt die Erfindung, eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche gegenüber Wärme widerstandsfähig ist.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der auf eine Leuchtdiodenvorrichtung angewendeten vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines lichtemittierenden Halbleiterelementes.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der auf eine chipartige Leuchtdioden­ vorrichtung angewendeten vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen Leuchtdiodenvorrichtung.
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 erläutert, in denen die Erfindung die auf eine Leuchtdioden­ vorrichtung mit einer Galliumnitridverbindung angewendet wird. In den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausgestaltungen wird jedes Teil, welches dasselbe Teil wie bei Fig. 4 ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenvorrichtung 20 folgende Elemente: einen ersten äußeren Anschluss 3, an dessen einem Endabschnitt ein konkaver Raum (eine schalenförmige Elektrode) 3a und eine erste Drahtanbindung 9a ausgebildet sind; einen zweiten äußeren Anschluss 4, in dessen einem Endabschnitt eine zweite Drahtanbindung 9b ausgebildet ist; ein Leuchtdiodenchip 2, welches an der Bodenfläche des konkaven Raumes 3a befestigt ist; erste und zweite Leitungsdrähte 5, 6, welche mit der ersten Drahtanbindung 9a und dem Leuchtdiodenchip 2 beziehungsweise mit der zweiten Drahtanbindung 9b und dem Leuchtdiodenchip 2 verbunden sind; ein Beschichtungsmaterial 10, welches in den konkaven Raum 3a gefüllt ist, um das Leuchtdiodenchip 2 abzudecken; und eine Abdeckung 8, welche die Außenseite des Beschichtungsmaterials 10 abdeckt. Der erste äußere Anschluss 3 und der zweite äußere Anschluss 4 werden aus einem wohlbekannten Leitungsrahmen (lead frame) als Basis konfiguriert, und der konkave Raum 3a wird durch Pressen des ersten äußeren Anschlusses 3 in Längsrichtung gebildet.
Das Leuchtdiodenchip 2 umfasst eine Galliumnitrid-Halbleiterverbindung, welche Licht mit Wellenlängen von 365 nm bis 550 nm emittiert. In der vorliegenden Ausgestaltung wird ein GaN Blau-Leuchtdiodenchip von näherungsweise 440 nm bis 470 nm Emissionslicht-Peak Wellenlänge verwendet. Ein Galliumnitrid- Halbleiter wird beschrieben als In(1-x)GaxN (mit 0 < x ≦ 1), welcher auf dem isolierenden Substrat 2 als aus Saphir oder dergleichen hergestellte Basis durch wohlbekannte Epitaxieverfahren oder dergleichen gebildet wird. Bei dem Leucht­ diodenchip 2 in der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung wird eine Pufferschicht 2b durch Verwendung von einem Galliumnitrid-Halbleiter enthaltend zum Beispiel GaN auf dem Saphir-Basismaterial 2a durch das wohlbekannte Epitaxieverfahren gebildet. Ein Halbleiterbereich 2c vom n-Typ wird auf der Pufferschicht 2b durch Verwendung eines Galliumnitrid-Halbleiters enthaltend zum Beispiel GaN gebildet. Durch das wohlbekannte Epitaxieverfahren wird auf dem Halbleiterbereich 2c vom n-Typ eine aktive Schicht 2d gebildet unter Verwendung eines Galliumnitrid- Halbleiters enthaltend zum Beispiel InGaN. Ein Halbleitersubstrat 2e, welches auf der aktiven Schicht 2d gebildet wird, ist ein Galliumnitrid-Halbleiter versehen mit einem Halbleiterbereich vom p-Typ, enthaltend zum Beispiel GaN. Eine auf dem Halbleitersubstrat 2e gebildete Anode 2f wird elektrisch mit dem Halbleiterbereich vom p-Typ verbunden, welcher an der Oberfläche des Halbleitersubstrates 2e ausgesetzt ist. In einem Teil des Halbleitersubstrates 2e, der einen Halbleiter­ bereich vom p-Typ und die aktive Schicht 2d umfasst, wird ein Ausschnitt 2h gebildet, in dem der Halbleiterbereich 2c vom n-Typ ausgesetzt ist. Eine im Halbleiterbereich 2c vom n-Typ gebildete Kathode 2g wird elektrisch mit dem Halbleiterbereich 2c vom n-Typ verbunden.
Bei der Leuchtdiodenvorrichtung 20 wird die Bodenfläche des Leuchtdioden­ chips 2 auf dem Boden des konkaven Raumes 3a durch einen Kleber 12, der ein Kleberharz enthaltend ein inorganisches Material umfasst, oder einen Kleber 12, der ein Polymetalloxan oder einen keramischen Werkstoff umfasst, befestigt. Als Kleberharz wird zum Beispiel ein Epoxidharz oder ein Siliciumharz bevorzugt. Als in den Kleberharz zu mischendes inorganisches Material werden Silber, Aluminium, Titanoxid, Siliciumdioxid oder dergleichen bevorzugt. Wenn ein Kleber 12 enthaltend ein Polymetalloxan oder einen keramischen Werkstoff verwendet wird, kann weiterhin die Verschlechterung/Entfärbung des Kleberharzes vermieden werden, welche aus einer Bestrahlung mit kurzwelligem Licht, das von dem Leuchtdiodenchip 2 emittiert wird, und aus der Lichtabsorption, die mit der Verschlechterung/Entfärbung verbunden ist, resultiert. Die Leucht­ diodenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung, mit der so die Entfärbung und die Lichtabsorption des Klebers 12 vermieden werden kann, kann zusätzlich zu der Verbesserung der Fähigkeiten des schützenden Kunststoffes für das Leuchtdiodenchip 2 die Leuchtdichte verbessern.
Der konkave Raum 3a hat eine Tiefe, die größer als die Höhe des Leuchtdioden­ chips 2 ist. Die Oberseite des Leuchtdiodenchips 2, welches an der Bodenfläche 3b des konkaven Raumes 3a befestigt ist, ist inmitten der Hauptfläche des konkaven Raumes 3a positioniert. Mit der Leuchtdioden­ vorrichtung 1 kann daher eine ausreichende Menge an Beschichtungsmaterial 10 innerhalb des konkaven Raumes 3a gebildet werden.
Die Anode 2f des Leuchtdiodenchips 2 ist durch einen ersten Leitungsdraht 5 elektrisch mit der ersten Drahtanbindung 9a verbunden, die auf dem ersten äußeren Anschluss 3 gebildet ist. Die Kathode des Leuchtdiodenchips 2 ist durch einen zweiten Leitungsdraht 6 mit der zweiten Drahtanbindung 9b verbunden, welche auf dem zweiten äußeren Anschluss 4 gebildet ist. Der erste äußere Anschluss 3 arbeitet daher als Anode, während der zweite äußere Anschluss als Kathode arbeitet. Die Verbindung des ersten Leitungsdrahtes 5 und des zweiten Leitungsdrahtes 6 kann leicht durch wohlbekannte Drahtanschlusstechnik ausgeführt werden. Die Oberseite und die Seiten des Leuchtdiodenchips 2 sind mit dem innerhalb des konkaven Raumes 3a angeordnetem Beschichtungs­ material 10 bedeckt. Das Beschichtungsmaterial umfasst eine ein Beschichtungs­ material bildende Lösung, deren Ausgangsmaterial eine Lösung ist, die durch Hydrolyse und Polymerisation eines Metall-Alkoxids durch die Sol-Gel Technik, einer Lösung enthaltend ein keramisches Precursor-Polymer, oder eine Kombination hiervon hergestellt wird. Die das Beschichtungsmaterial bildenden Lösungen haben eine exzellente Widerstandsfähigkeit gegen ultraviolettes Licht und gegenüber Wärme und vergilben/verfärben in einer Hochtemperatur­ umgebung oder bei ultraviolettem Licht praktisch nicht. Mit dem Beschichtungs­ material 10 wird daher kein die Lichtemission vom Leuchtdiodenchip 2 abbauendes Vergilben/Verfärben verursacht, wenn das Beschichtungsmaterial 10 mit kurzwelligem Licht bestrahlt wird, das von dem Leuchtdiodenchip 2 für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer emittiert wird und das zu einem Temperatur­ anstieg führt. Wie bei der Kunststoffdichtung für eine herkömmliche Leuchtdiode umfasst die Abdeckung 8 ein Epoxidharz, welches nicht so hervorragend widerstandsfähig gegenüber ultraviolettem Licht ist. Das gegenüber ultraviolettem Licht hervorragend widerstandsfähige Beschichtungsmaterial 10, welches zwischen dem Leuchtdiodenchip 2 und der Abdeckung 8 liegt, verhindert jedoch effektiv, dass die Abdeckung 8 durch das ultraviolette Licht vergilbt/verfärbt wird. Auf der Oberseite der Abdeckung 8 ist ein Linsenabschnitt 8a ausgebildet, welcher vom Leuchtdiodenchip 2 projiziertes oder an einer Fläche des konkaven Raumes 3a reflektiertes Licht bündelt.
Die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung, welche das Beschichtungs­ material 10 konstituiert, ist normalerweise in einem flüssigen Zustand. Wenn sie jedoch an Luft oder in der Sauerstoffatmosphäre erhitzt wird, erzeugt die Zersetzung der Bestandteile oder die Absorption des Sauerstoffs ein klares Beschichtungsmaterial, welches auf der Metalloxanbindung eines metallischen Oxides basiert. Durch Mischung der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung mit Pulver einer fluoreszierenden Substanz 10a, um diese auf die Peripherie des Leuchtdiodenchips 2 aufzubringen, kann ein Beschichtungsmaterial 10 mit einer fluoreszierenden Substanz 10a gebildet werden, die eine lichtkonvertierende Wirkung bereitstellt.
Beim Herstellen der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung nach Fig. 1 wird der konkave Raum 3a im Endabschnitt von einem der beiden äußeren Abschnitte 3, 4 gebildet. Dann wird das lichtemittierende Halbleiterelement 2 am Boden 3b des konkaven Raumes 3a befestigt. Als nächstes werden die Elektroden 2f, 2g durch die Leitungsdrähte 5, 6 elektrisch mit dem Paar äußerer Anschlüsse 3, 4 verbunden. Dann wird die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung enthaltend ein Metall-Alkoxid oder ein keramisches Precursor-Polymer in den konkaven Raum 3a gegossen, um das lichtemittierende Halbleiterelement 2, die Elektroden 2f, 2g und die Endabschnitte der Leitungsdrähte 5, 6, die mit den Elektroden 2f, 2g verbunden sind, abzudecken. Die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung enthält die fluoreszierende Substanz 10a, welche vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projiziertes Licht absorbiert, um es in Licht mit einer vom emittierten Licht unterschiedlichen Wellenlänge zu konvertieren. Danach wird die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung eingebrannt, um das Beschichtungsmaterial zu bilden, welches weiter mit dem Dichtungskunststoff 8 abgedichtet wird. Das Beschichtungsmaterial 10 haftet dicht und fest an dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 und den äußeren Anschlüssen 3, 4.
Bei der Leuchtdiodenvorrichtung 20 wird das Leuchtdiodenchip 2, welches in dem konkaven Raum 3a befestigt ist, mit dem Beschichtungsmaterial 10, welches die fluoreszierende Substanz 10a enthält, und darüber hinaus mit dem Abdichtungskunststoff 8 bedeckt. Bei der Herstellung wird die das Beschichtungs­ material bildende Lösung mit der fluoreszierenden Substanz 10a von oberhalb des Leuchtdiodenchips 2 in den konkaven Raum 3a gegossen und bei einer Temperatur von näherungsweise 150°C bis 200°C eingebrannt, um zu erstarren und das Beschichtungsmaterial 10 mit der fluoreszierenden Substanz 10a zu bilden. Dies wird gefolgt von der Abdichtung der gesamten Endabschnitte der äußeren Anschlüsse 3, 4 mit dem klaren Dichtungskunststoff 8. Die Einbrenn­ temperatur des Beschichtungsmaterials 10 liegt in ausreichendem Maße tiefer als der Schmelzpunkt des Leuchtdiodenchips 2.
Wenn über die äußeren Anschlüsse 3, 4 der Leuchtdiodenvorrichtung 20 eine Spannung angelegt wird, um das Leuchtdiodenchip 2 mit Energie zu versorgen, damit es Licht emittiert, konvertiert die fluoreszierende Substanz 10a im Beschichtungsmaterial 10 einen Teil des Lichts oder das gesamte Licht in Licht einer Wellenlänge, die von der des emittierten Lichtes unterschiedlich ist. Das Licht wird dann durch den Linsenabschnitt 8a gebündelt, der im Endabschnitt des Dichtungskunststoffes 8 ausgebildet ist, bevor es zur Außenseite der Leucht­ diodenvorrichtung 20 abgegeben wird. Beispielsweise wird ein GaN Blau-Leucht­ diodenchip 2 mit einem Lichtwellenlängen-Peak von näherungsweise 440 nm bis näherungsweise 470 nm als ein lichtemittierendes Halbleiterelement verwendet, und als fluoreszierende Substanz YAG 10a (Yttrium-Aluminium-Granat, welches die chemische Formel Y3Al5O12 hat und ein gelblich-grünes Licht mit einem Anregungswellenlängen Peak von näherungsweise 450 nm und einem Lichtwellenlängen Peak von näherungsweise 550 nm bereitstellt), zu dem Ce als ein Aktivator hinzu gegeben wird. Das Beschichtungsmaterial 10 wird erhalten durch: Vorbereitung einer flüssigen Mischung, die durch Mischen der richtigen Mengen feiner Kristallkörner der fluoreszierenden Substanz YAG 10a im Pulverzustand mit der Beschichtungsmaterial bildenden Lösung hergestellt wird; Gießen der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung in den konkaven Raum 3a; und dann Einbrennen hiervon.
Der Dichtungskunststoff 8 wird erhalten durch: Gießen eines klaren Epoxidharzes im flüssigen Zustand in eine Gussform; Eintauchen der Endabschnitte der äußeren Anschlüsse 3, 4, an denen das Leuchtdiodenchip 2, die Leitungsdrähte 5, 6 und das Beschichtungsmaterial 10 befestigt sind, in den Epoxidharz und deren Fixierung im Epoxidharz durch den Positionierungshalter; und Erwärmung und Trocknung des Epoxidharzes. Um den Winkel der Strahlaufweitung des von der Leuchtdiodenvorrichtung 20 emittierten Lichtes nach außen zu erweitern, kann ein Lichtstreuungsmaterial oder ein Bindemittel 10b wie pulverisiertes Siliciumdioxid nach Bedarf in den Dichtungskunststoff 8 gemischt werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist der maximale Wert der Wellenlängenkonversions-Effizienz für die fluoreszierende Substanz YAG 10a verhältnismäßig hoch, und die Emissionslicht-Wellenlänge des Leuchtdioden­ chips 2 koinzidiert praktisch mit der Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanz YAG 10a bei dem Peak von näherungsweise 450 nm. Daher kann eine helle Leuchtdiodenvorrichtung mit einer hohen effektiven Wellenlängen­ konversions-Effizienz erhalten werden. Da die Kristallkörper der fluoreszierenden Substanz YAG 10a in dem Beschichtungsmaterial 10 verstreut sind, enthält das von der Leuchtdiodenvorrichtung 20 nach außen emittierte Licht die ursprüngliche Komponente des Emissionslichtes, die nicht durch die Kristallkörner der fluoreszierenden Substanz 10a gedrungen ist und daher nicht Wellenlängen- konvertiert wurde, das heißt die Lichtkomponente, die so wie vom Leuchtdioden­ chip 2 projiziert vorliegt, zusätzlich zur Lichtkomponente, die durch die fluoreszierende Substanz 10a Wellenlängen-konvertiert wurde.
Als Ergebnis der Mischung der Lichtkomponente vom Leuchtdiodenchip 2, welches blaues Licht mit einem Lichtwellenlängen Peak von näherungsweise 440 nm bis näherungsweise 470 nm bereitstellt, mit der Lichtkomponente von der fluoreszierenden Substanz YAG, welche gelblich-grünes Licht mit einem Lichtwellenlängen Peak von näherungsweise 540 nm und eine breite Wellenlängenverteilung von 130 nm Gesamtbreite bei halbem Maximum bereitstellt, wird daher von der Leuchtdiodenvorrichtung 20 weißes Licht nach außen emittiert. In diesem Falle kann der Ton der Emissionslichtfarbe der Leucht­ diodenvorrichtung 20 angepasst werden durch Änderung Pulvermenge der fluoreszierenden Substanz YAG 10a, welche in die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung gemischt wird, um die Verteilungsdichte im Beschichtungs­ material 10 zu ändern. Durch Hinzufügung eines geeigneten Additivs in einer geeigneten Menge bei der Herstellung der fluoreszierenden Substanz YAG 10a, um zur Verschiebung der Emissionslicht-Wellenlängen-Verteilung teilweise die Kristallstruktur zu ändern, kann ferner die Emissionslichtfarbe der Leuchtdioden­ vorrichtung 20 weiter in Richtung eines verschiedenen Tones angepasst werden. Zum Beispiel kann die Wellenlängenverteilung zur kürzeren Wellenlängenseite durch Hinzufügung von Ga (Gallium) oder Lu (Lutetium) verschoben werden, während sie durch Hinzufügung von Gd (Gadolinium) zur Seite längerer Wellenlänge verschoben werden kann.
In der oben beschriebenen Ausgestaltung wird die fluoreszierende Substanz 10a in das Beschichtungsmaterial 10 gemischt. Es kann jedoch auch keine fluoreszierende Substanz in das Beschichtungsmaterial 10 gemischt werden. In diesem Falle wird das von dem Leuchtdiodenchip 2 projizierte Licht zur Außenseite der Abdeckung 8 abgegeben, ohne Wellenlängen-konvertiert worden zu sein. In diesem Falle kann das Licht von dem Leuchtdiodenchip 2 ohne Abbau nach außen abgegeben werden.
Mit der vorliegenden Erfindung können eine Mehrzahl von Verbesserungen verbunden werden, um die optischen Charakteristiken und die Verarbeitbarkeit weiter zu verbessern. Durch Mischung eines lichtstreuenden Materials in das Beschichtungsmaterial 10, um das Licht des Leuchtdiodenchips 2 zu streuen, kann zum Beispiel die Menge an Licht vom Leuchtdiodenchip 2, welche auf die fluoreszierende Substanz 10a trifft, erhöht werden, um die Wellenlängen­ konversions-Effizienz zu verbessern und den Winkel der Strahlaufweitung des von der Leuchtdiodenvorrichtung 20 nach außen abgegebenen Lichtes zu erweitern. Ein Binder kann zur Verhinderung von Rissansätzen im Beschichtungsmaterial 10 hinzugefügt werden. Die Viskosität der das Beschichtungsmaterial bildenden Lösung kann erhöht werden, und die verwendete Menge der das Beschichtungs­ material bildenden Lösung kann verringert werden. In einem solchen Falle wird empfohlen, Siliciumdioxid, Titanoxid oder ein anderes keramisches Pulver 10b in einer dem Zweck entsprechenden Menge zusammen mit Pulver der fluores­ zierenden Substanz 10a in die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung wie in Fig. 3 gezeigt zu mischen.
Das gebildete Beschichtungsmaterial 10 stellt nicht nur die Lichtkonversions­ wirkung bereit, sondern auch die folgenden hervorragenden Charakteristiken:
  • 1. Durch die Verwendung des Beschichtungsmaterials 10 kann verhindert werden, dass die Abdeckung 8 vergilbt/verfärbt.
  • 2. Ein verhältnismäßig preisgünstiges Material kann verwendet werden, um die Harzabdichtung durch das Einbettungsverfahren (potting method) oder das Transferpressverfahren (transfer mold method) auszuführen, was es erlaubt, die Herstellungskosten zu senken.
  • 3. Im Vergleich zu einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer hermetischen Dichtungsstruktur kann eine kostengünstige Kurzwellenlichtemissions-Halbleiter­ vorrichtung realisiert werden.
  • 4. Eine Kurzwellenlicht emittierende Halbleitervorrichtung, welche ausreichend gut für die praktische Anwendung ist, kann realisiert werden.
  • 5. Die Menge an Lichtabbau aufgrund des Beschichtungsmaterials 10 ist verhältnismäßig klein.
  • 6. Da die Differenz im Brechungsindex zwischen dem Leuchtdiodenchip 2 und dem Beschichtungsmaterial 10 verhältnismäßig klein ist, kann die Brechung an der Grenzfläche des Leuchtdiodenchips 2 im Vergleich zum Fall verringert werden, in dem eine hermetische Abdichtungsstruktur vorgesehen wird.
  • 7. Die Lichtentnahmeeffizienz für das vom Leuchtdiodenchip 2 emittierte Licht kann verbessert werden.
  • 8. Es ist hervorragend im Widerstand gegen Feuchte, lässt kein Eindringen von Feuchtigkeit ins Innere zu und verursacht keine Verschlechterung des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 und der fluoreszierenden Substanz 10a.
  • 9. Da der Ionenbarriere-Effekt hoch ist, welcher das Eindringen schädlicher Ionen verhindert, wird das lichtemittierende Halbleiterelement 2 nicht durch irgendwelche schädliche Ionen von außerhalb des lichtemittierenden Halbleiterelements oder der fluoreszierenden Substanz 10a verschlechtert.
  • 10. Da das Beschichtungsmaterial 10 und die Abdeckung 8 das lichtemittierende Halbleiterelement 2 doppelt bedecken, ist die Umweltwiderstandsfähigkeit der Leuchtdiodenvorrichtung 20 verbessert.
  • 11. Es hat eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen ultraviolettes Licht und gegen Hitze und es vergilbt/verfärbt nicht in einer Hochtemperaturumgebung oder in ultraviolettem Licht, so dass die Lichtemission des lichtemittierenden Halbleiterelementes 2 nicht abgebaut wird.
  • 12. Weil die metallischen Atome im Beschichtungsmaterial 10 fest mit den Sauerstoffatomen an der Oberflächenoxidschicht eines Metalles oder einer Keramik binden, bietet das Beschichtungsmaterial 10 eine gute Anhaftung am lichtemittierenden Halbleiterelement 2, an den äußeren Anschlüssen 3, 4 und der Oxid anorganischen fluoreszierenden Substanz 10a.
Durch Verwendung des Beschichtungsmaterials 10 können somit die verschiedenen Nachteile der herkömmlichen lichtemittierenden Halbleitervorrichtung überkommen werden, und eine kostengünstige und äußerst zuverlässige lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit einer Fähigkeit zur Wellenlängenkonversion kann erhalten werden.
Zusätzlich kann die das Beschichtungsmaterial bildende Lösung, die ein Metall- Alkoxid oder ein keramisches Precursor-Polymer umfasst, in den konkaven Raum 3a gegossen und bei einer Temperatur von etwa 150°C eingebrannt werden, welche geringer als der Schmelzpunkt des Leuchtdiodenchips 2 ist, was die Bildung des Beschichtungsmaterials 10 in einer tiefen Temperaturregion erlaubt. Das Beschichtungsmaterial 10 kann daher leicht gebildet werden durch Verwendung eines Träufelverfahrens oder eines anderen Verfahrens, um die flüssige, das Beschichtungsmaterial bildende Lösung in den konkaven Raum 3a, an dem das Leuchtdiodenchip 2 befestigt ist, zu bringen, und um dann eine Wärmebehandlung wie ein Einbrennen vorzusehen. Die Einbrenntemperatur für das Beschichtungsmaterial ist ausreichend niedriger als der Schmelzpunkt des Leuchtdiodenchips 2.
Das Beschichtungsmaterial 10, welches in den konkaven Raum 3a gefüllt wird, bedeckt die Peripherie des Leuchtdiodenchips 2 und die Verbindungen des ersten Leitungsdrahtes 5 und des zweiten Leitungsdrahtes 6 mit dem Leuchtdioden­ chip 2. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spitze des Leuchtdiodenchips 2 in der Hauptfläche des konkaven Raumes 3a positioniert. Das Leuchtdiodenchip 2 kann daher mit ausreichender Dicke des Beschichtungsmaterials 10 abgedichtet werden. Da die metallischen Atome im Beschichtungsmaterial 10 fest mit den Sauerstoffatomen in der Oberflächenoxidschicht des Metalls oder der Keramik binden, bietet das Beschichtungsmaterial 10 eine gute Anhaftung an das lichtemittierende Halbleiterelement 2, den ersten äußeren Anschluss 3 und den zweiten äußeren Anschluss 4.
Die Abdeckung 8 ist eine Kunststoffdichtung, welche einen lichtdurchlässigen Epoxidharz oder dergleichen enthält, und kann leicht durch wohlbekannte Einbettungsverfahren, Transferpressverfahren oder dergleichen gebildet werden. Die Abdeckung 8 umfasst ein Epoxidharz oder dergleichen, welcher durch das vom Leuchtdiodenchip 2 erzeugte ultraviolette Licht vergilben/verfärben kann. Zwischen dem Leuchtdiodenchip 2 und der Abdeckung 8 existiert jedoch das Beschichtungsmaterial 10, das durch ultraviolettes Licht schwer vergilbt/verfärbt werden kann, und daher vergilbt/verfärbt auch die Abdeckung 8 praktisch nicht. Dementsprechend kann das durch das Beschichtungsmaterial 10 emittierte ultraviolette Licht durch die Abdeckung 8 hindurch zur Außenseite der Abdeckung 8 geleitet werden, ohne so sehr abgebaut zu werden.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bei Anwendung auf eine chipartige Leuchtdiodenvorrichtung 20 und unter Verwendung eines isolierenden Substrates. Die chipartige Leuchtdioden­ vorrichtung 20 umfasst folgende Elemente: ein isolierendes Substrat 11, welches eine Basis bereitstellt, in deren einer Hauptfläche ein konkaver Raum 3a gebildet wird; einen ersten äußeren Anschluss 3 und einen zweiten äußeren Anschluss 4, welche in dem isolierenden Substrat 11 gebildet sind und voneinander getrennt sind; ein Leuchtdiodenchip 2, welches in dem konkaven Raum 3a des ersten äußeren Anschlusses durch einen Kleber 12 befestigt ist; einen ersten Leitungsdraht 5, welcher die Anode 2f des Leuchtdiodenchips 2 mit dem ersten äußeren Anschluss 3 elektrisch verbindet und einen zweiten Leitungsdraht 6, welcher die Kathode 2g des Leuchtdiodenchips 2 mit dem zweiten äußeren Anschluss 4 elektrisch verbindet; ein Beschichtungsmaterial 10, welches in den konkaven Raum 3a gefüllt wird, um das Leuchtdiodenchip 2, die Anode 2f, die Kathode 2g und die Endabschnitte der Leitungsdrähte 5, 6, die mit der Anode 2f und mit der Kathode 2g verbunden sind, abzudecken; und eine Abdeckung 8 mit einem trapezförmigen Querschnitt, welche an der Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 ausgebildet ist und die Außenseite des Beschichtungsmaterials 10 abdeckt. Ein Ende des ersten äußeren Anschlusses 3 und des zweiten äußeren Anschlusses 4 sind innerhalb des konkaven Raumes 3a angeordnet. Das Leucht­ diodenchip 2 ist am Boden 3b des konkaven Raumes 3a durch einen Kleber 12 an dem ersten äußeren Anschluss 3 befestigt. Das andere Ende des ersten äußeren Anschlusses 3 und dasjenige des zweiten äußeren Anschlusses 4 erstrecken sich zu den Seiten des isolierenden Substrates 11 und zu dessen anderer Hauptfläche. Das Beschichtungsmaterial 10 steht nicht vom oberen Ende 3d des konkaven Raumes 3a ab. Das Beschichtungsmaterial 10 ist weiterhin mit der Kunststoff­ dichtung 8 abgedichtet, und das vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projizierte Licht durchdringt das Beschichtungsmaterial 10, bevor es zur Außenseite der Kunststoffdichtung 8 abgegeben wird.
Das vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 projizierte Licht erreicht das Beschichtungsmaterial 10, und ein Teil hiervon wird in Licht einer anderen Wellenlänge konvertiert, welches mit einer Lichtkomponente vom lichtemittierenden Halbleiterelement 2 gemischt wird, die nicht Wellenlängen- konvertiert ist, bevor es durch die Kunststoffdichtung 8 zur Außenseite abgegeben wird. Eine lichtabsorbierende Substanz, welche emittiertes Licht mit einer spezifischen Wellenlänge absorbiert, eine lichtstreuende Substanz 10b, welche das von dem lichtemittierenden Halbleiterelement 2 emittierte Licht streut, oder ein Bindemittel 10b, welches ein Reißen des Beschichtungsmaterials 10 verhindert, können in das Beschichtungsmaterial 10 eingemischt sein. Bei der Leuchtdioden­ vorrichtung 1 verhindert das Beschichtungsmaterial 10, welches zwischen dem Leuchtdiodenchip 2 und der Abdeckung 8 liegt und gegen ultraviolettes Licht exzellent widerstandsfähig ist, effektiv, dass die Abdeckung 8 durch ultraviolettes Licht vergilbt/verfärbt wird.
Bei der Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung umfassend das isolierende Substrat 11 wird der konkave Raum 3a in einer Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 und dann das Paar der äußeren Anschlüsse 3, 4 gebildet, welche sich in zueinander gegenläufige Richtungen entlang der einen Hauptfläche des isolierenden Substrates 11 erstrecken. Danach wird am Boden 3b des konkaven Raumes 3a das lichtemittierende Halbleiterelement 2 an einem der äußeren Anschlüsse befestigt.
Wenn zum Beispiel ein GaN Leuchtdiodenchip 2, welches ultraviolettes Licht mit einem Lichtwellenlängen Peak von näherungsweise 365 nm bis näherungsweise 400 nm erzeugt, und eine fluoreszierende Substanz Y2SiO5 10a, welche einen Anregungswellenlängen Peak von näherungsweise 360 nm und einen Lichtwellenlängen Peak von näherungsweise 543 nm bereitstellt und welche durch Ga und Tb (Terbium) aktiviert wird, verwendet werden, kann eine grüne Leucht­ diodenvorrichtung 20 mit einer extrem scharfen Emissionslichtverteilung von näherungsweise 12 nm Gesamtbreite bei halbem Maximum erhalten werden.
Die oben erwähnte Kombination eines Leuchtdiodenchips mit der fluoreszierenden Substanz 10a ist nur ein Beispiel, und jede fluoreszierende Substanz 10a kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie eine Anregungswellenlängen­ verteilung hat, welche zu der Lichtwellenlänge des ultravioletten Leuchtdioden­ chips 2 passt, und dass sie eine hohe Wellenlängenkonversions-Effizienz bietet. Zum Beispiel können fluoreszierende Substanzen 10a mit den geeigneten Charakteristiken ausgewählt werden aus Halo-Calciumphosphat, Calciumphosphat, Siliciumdioxid, Aluminat und Wolframat.
Wie oben festgestellt wurde, ist beider vorliegenden Erfindung das lichtemittierende Halbleiterelement mit einem Beschichtungsmaterial bedeckt, welches ein Glasmaterial umfasst, das hervorragend im Widerstand gegen ultraviolettes Licht und gegen Wärme ist. Daher kann eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung erhalten werden, bei der die Verschlechterung des Beschichtungsmaterials unterdrückt ist und das Eindringen schädlicher Substanzen verhindert wird, und welche äußerst zuverlässig ist und eine gute Lichtentnahmeeffizienz bietet. Wenn ferner eine fluoreszierende Substanz in das Beschichtungsmaterial gemischt wird, kann durch die fluoreszierende Substanz effektiv die Lichtwellenlängenkonversionsfähigkeit erhalten werden, welche eine hoch zuverlässige und kostengünstige lichtemittierende Halbleitervorrichtung ermöglicht.

Claims (28)

1. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (20) umfassend eine Basis (3, 4, 11), ein an der Basis befestigtes lichtemittierendes Halbleiter­ element (2) und ein Beschichtungsmaterial (10) zur Abdeckung des lichtemittierenden Halbleiterelements, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Polymetalloxan oder ein keramischer Werkstoff mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit ist.
2. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial (10) ein Glas ist, welches überwiegend basierend auf einer Metalloxanbindung gebildet ist.
3. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Beschichtungsmaterial (10) ein Beschichtungselement im Gelzustand ist, welches überwiegend basierend auf der Siloxanbindung gebildet ist.
4. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beschichtungsmaterial (10) ein Polymetalloxan umfasst, welches aus einem Metall-Alkoxid gebildet ist.
5. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Beschichtungsmaterial (10) ein Polymetalloxan umfasst, welches durch Anwendung der Sol-Gel Technik auf ein Metall-Alkoxid gebildet ist.
6. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Beschichtungsmaterial (10) ein Polymetalloxan umfasst, welches durch Hydrolyse und Polymerisation eines Metall-Alkoxids oder einer ein Metall-Alkoxid enthaltenden Lösung gemäß der Sol-Gel Technik gebildet ist.
7. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Metall-Alkoxid ein Einmetall-Alkoxid, ein Zweimetall-Alkoxid und/oder ein Mehrmetall-Alkoxid ist.
8. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beschichtungsmaterial (10) einen keramischen Werkstoff umfasst, der aus einem keramischen Precursor gebildet ist.
9. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der keramische Precursor ein Polysilazan ist.
10. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, 8 und 9, wobei das Beschichtungsmaterial (10) einen keramischen Werkstoff umfasst, welcher durch Anwendung einer Wärmebehandlung auf einen keramischen Precursor gebildet wurde.
11. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beschichtungsmaterial (10) wenigstens die Oberseite des lichtemittierenden Halbleiterelements (2) bedeckt.
12. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Beschichtungsmaterial (10) alle Oberflächen des lichtemittierenden Halbleiterelementes (2) außer der Unterseite hiervon bedeckt.
13. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Basis (3, 4, 11) einen konkaven Raum (3a) aufweist, der mit dem Beschichtungsmaterial (10) gefüllt ist.
14. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Basis (3, 4, 11) ein isolierendes Substrat (11) ist.
15. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Basis ein Leitungsrahmen ist.
16. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das lichtemittierende Halbleiterelement (2) Licht einer Wellenlänge von 365 nm bis 550 nm emittiert.
17. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das lichtemittierende Halbleiterelement ein lichtemittierendes Galliumnitrid Halbleiterelement umfasst.
18. Lichtemittierendes Halbleiterelement gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das lichtemittierende Halbleiterelement an der Basis (3, 4, 11) durch einen Kleber (12) befestigt ist, welcher aus einem Polymetalloxan oder einem keramischen Werkstoff gebildet ist.
19. Lichtemittierendes Halbleiterelement gemäß Anspruch 16, wobei der Kleber (12) und das Beschichtungsmaterial (10) durch Verwendung desselben Materials gebildet werden.
20. Lichtemittierendes Halbleiterelement gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Beschichtungsmaterial (10) eine fluoreszierende Substanz (10a) enthält, die mindestens einen Teil des vom lichtemittierenden Halbleiterelement (2) projizierten Lichtes empfängt und eine Wellenlängenkonversion ausführt.
21. Lichtemittierendes Halbleiterelement gemäß Anspruch 20, wobei die fluoreszierende Substanz (10a) mindestens einen Teil des vom lichtemittierenden Halbleiterelement (2) projizierten Lichtes absorbiert und Licht mit einer längeren Wellenlänge als derjenigen des projizierten Lichtes emittiert.
22. Lichtemittierendes Halbleiterelement nach Anspruch 20 oder 21, wobei das vom lichtemittierenden Halbleiterelement projizierte Licht mit dem Licht gemischt wird, welches durch die fluoreszierende Substanz (10a) Wellenlängen-konvertiert wurde, bevor es an die Außenseite des Beschichtungsmaterials (10) abgegeben wird.
23. Lichtemittierendes Halbleiterelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das Beschichtungsmaterial (10) mit einer Abdeckung (8) bedeckt ist.
24. Lichtemittierendes Halbleiterelement nach Anspruch 23, wobei die Abdeckung (8) aus einem Kunststoff gebildet ist, in welchen ein lichtstreuendes Material (10b) oder ein Bindemittel eingemischt ist.
25. Lichtemittierendes Halbleiterelement nach Anspruch 24, wobei das von dem lichtemittierenden Halbleiterelement (2) projizierte Licht das Beschichtungsmaterial (10) durchläuft, bevor es zur Außenseite der Abdeckung (8) abgegeben wird.
26. Lichtemittierendes Halbleiterelement nach mindestens einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Abdeckung (8) an den konkaven Raum (3a) angepasst wird, und wobei das Beschichtungsmaterial (10) zwischen der Unterseite des konkaven Raumes und der Abdeckung (8) gebildet ist.
27. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
wobei ein konkaver Raum (3a) in einer Hauptfläche eines isolierenden Substrates (11), welches die Basis konstituiert, gebildet ist;
wobei das lichtemittierende Halbleiterelement (2) auf der Bodenfläche (3b) des konkaven Raumes befestigt ist; und
wobei ein Paar von Elektroden (2f, 2g) des lichtemittierende Halbleiter­ elementes (2) elektrisch mit einem Paar von äußeren Anschlüssen (3, 4) verbunden ist, welche auf der einen Hauptfläche des isolierenden Materials ausgebildet sind.
28. Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
wobei ein Leitungsrahmen, der eine Basis konstituiert, ein Paar von äußeren Anschlüssen (3, 4) aufweist;
wobei ein konkaver Raum (3a) in einem der beiden äußeren Anschlüsse gebildet ist;
wobei das lichtemittierende Halbleiterelement (2) am Boden (3b) des konkaven Raumes befestigt ist; und
wobei ein Paar von Elektroden (2f, 2g) des lichtemittierenden Halbleiter­ elementes (2) elektrisch mit dem Paar der äußeren Anschlüsse verbunden ist.
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