具有发光变换元件的发光半导体器件制造技术

发光半导体元件，具有发射射线的半导体主体（１）和一个发光变换元件（４，５）。半导体本体（１）发射光谱段在紫外、蓝和／或绿段的射线，发光变换元件（４，５）将这种射线的一部分变换成波长较长的射线。从而能够通过一个单个的发光半导体主体，将原来发射混合色的发光二极管制成专门发射白光的发光二极管。特别推荐将ＹＡＧ：Ｃｅ作为发光变换染料之用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人奥斯兰姆普托半导体股份有限两合公司的申请日为1997年6月26日的专利技术名称为“具有发光变换元件的发光半导体器件”的中国专利申请200310118179.2的分案申请。本专利技术涉及按照权利要求1前序部分的发光半导体器件。这种类型的半导体器件，例如从公开文件的DE 38 04 293中有所了解。文中介绍了一种电激发光二极管或激光二极管的结构。在此结构中，通过一个掺有发荧光的变光有机染料的塑料元件将二极管发射的全部发射光谱向波长较大的方向推移。通过这种措施，使这种结构发射出另一种不同于发光二极管发射的颜色的光。通过在塑料中掺入不同种类的染料，用同一种发光二极管就可以制成发射不同颜色的光的发光二极管结构。在DE-OS 2 347 289中发表了一种红外(IR)固体灯，其中，在一个IR二极管的边沿上涂布荧光剂，从而使该处所发射的IR射线转变成可见光。采用这种措施的目的在于，为了控制的目的，在尽可能小地降低二极管发射的IR射线强度的同时，将其中尽可能小的一部分射线转换成可见光。另外，在EP 486 052中发表了一种发光二极管，其中，在基片与一层有源电激发光层之间至少设置一层半导体光激发光层，将来自该有源层朝向基片发射的第一波长段的光变换成第二波长段的光，从而使该发光二极管总共发射各种不同波长段的光。在发光二极管的许多有发展前途的应用范围中，例如在Kfz仪表盘上的显示元件，飞机和汽车的内部照明，以及在能够发射全色光的发光二极管显示器中，都对发光二极管提出严格的要求，使其能够产生混合光，特别是白光。在JP-07 176 794-A中介绍了一种发射白光的平面光源，在其中的一块透明板的前端设置两个发射蓝光的发光二极管，向透明板的内部发射光。在透明板两个相向对面设置的两块主表面中的一个表面上涂有发光物质的涂层，当其受到二极管的蓝光激发之后便会发光。发光物质发射的光的波长与二极管所发射的蓝光的波长有所不同。采用这种已知结构的元件却难以采用这种方式涂布能以使光源发射均匀白光的荧光物质。除此以外，在大批量生产中的可再现性已经成为大问题，因为只要荧光层的厚度略有参差不齐，例如出于透明板表面不平的原因，就会导致发射光的白色色调发生变化。按照本专利技术的基本任务是给出一种按照在开头所述方式的半导体器件，能够均匀发射混合色，既能采用简单工艺方法进行大批量生产，又能在最大程度上保证器件的可再现性特征。按照权利要求1中的半导体器件就能够完成这项任务。按照本专利技术的其他有利结构如从属权利要求2至27中所列。在从属权利要求28至30中给出了按照本专利技术的半导体器件优先选用的用途。按照本专利技术的规定具有的发光半导体主体是一种多层结构，特别是由一种用GaxIn1-xN或者GaxAl1-xN制成的有源半导体多层结构，在半导体器件工作时，发射一种由紫外、蓝和/或绿光谱段构成的第一波长段的电磁射线。发光变换元件将来自第一波长段的一部分射线按照下列方式变换为一种第二波长段的射线，也就是由半导体器件发射混合射线、特别是由第一波长段的射线和第二波长段的射线构成的混合色光。这就是说，例如发光变换元件是从半导体主体发射的射线中仅只优先选取第一波长段中的一个光谱段进行选择吸收，然后在波长较长的波段(在第二波长段中)进行发射。优先选择的是在半导体主体发射的波长为λ≤520nm射线中的一个相对的强度最大值，而由发光变换元件选择吸收的光谱中的波长段则是处于这个强度最大值以外。采用按照本专利技术的另一个优点是，能够将若干(一个或多个)来自第一波长段的第一光谱段变换成多个第二波长段。从而还可能产生多重色混合和色温的优点。按照本专利技术的半导体器件具有的特别优点是通过发光变换产生的波长光谱以及由此发射的光色不受流过半导体主体的工作电流大小的约制。当半导体器件的环境温度发生变化的时候，以及由此造成众所周知的工作电流强度产生剧烈变化的时候，这个优点就会具有特别重大的意义。特别是一种以GaN为基的半导体主体的发光二极管在这方面甚为敏感。除此以外，按照本专利技术的半导体器件只能需要一个单独的控制电压，因而也只能需要一个单独的控制电压配置，于是使半导体器件的控制线路所需的设置费用停留在很小的程度。在按照本专利技术的特别优先选用的结构形式中，在半导体主体的上方或上面设置了一种部分透明的发光变换层，也就是供发射射线的半导体主体发射射线之用的部分透明的发光变换层。为了保证发射的光肯定能够有统一的颜色，优先选用的是将发光变换层做成具有这样的恒定透射路径的结构，这样就具有特别好的优点，使半导体主体发射的所有发射方向的光穿过发光变换层的路径长度几乎恒定。只有在半导体器件在所有的方向上发射的光都是同样的光的时候方才能够达到这样的要求。一种按照改进结构的、按照本专利技术的半导体器件的另一个特别好的优点在于，采用简单的方法就能达到高度的再现性，这对于一种有效率的大批量生产来说具有重要意义。可以作为发光变换层之用的是，例如掺有荧光剂的清漆层或者树脂层。按照本专利技术的另一种优先选用的结构形式是用部分透明发光变换包壳做的发光变换元件，这种包壳至少包住半导体主体的一部分(有时候还包住导电引线的一部分)，并且同时作为结构包壳(外壳)使用。按照这种结构形式的一种半导体器件的优点主要在于，在进行这种制造时能够因袭使用制造发光二极管(例如径向发光二极管)所惯用的生产线。包壳的结构构件是用发光变换包壳的材料取代普通二极管所用的透明塑料。采用按照本专利技术的半导体器件的其他有利结构形式以及上述两个优先选用的结构形式时，发光变换层或者发光变换包壳是用一种至少掺有一种荧光剂的透明材料，例如塑料，优先选用是环氧树脂(优先选用的塑料和荧光剂见以下所述)。采用这种方法时，以采用发光变换元件的制造成本最为经济。为此所用的制造工序与发光二极管的生产线相比不会另加大笔费用。采用本专利技术的或者上述结构形式的特别优先选用的改进结构预先需要考虑的是，本波长段或者第二波长段的波长要远远大于第一波长段的波长。特别要考虑的是，第一波长段的一个第二光谱段和一个第二波长段之间要彼此互补。采用这样的办法，可以从一个统一的有色光源，特别是从一个统一发蓝光的半导体主体产生混合光，特别是白光。例如为了使发蓝光的半导体主体产生白光，要将从半导体主体发射的兰色光谱段中的射线的一部分变换成兰色的补偿色的黄色光谱段。借此通过选用合适的发光变换元件、特别是通过选用合适的荧光剂、荧光剂的粒度、浓度，来改变白光的色温或者色位。除此以外，这种结构还有利于提供一种可能性，即采用混合荧光剂的可能性，从而能够有利于将色调调整到非常精确的程度。纵然如此，例如出于荧光剂不均匀分布的原因，仍然会使发光变换元件发生不均匀发射。通过上述措施，能够有利于对于光线穿过发光变换元件路径的不同长短进行补偿。通过按照本专利技术优先选用的半导体器件的结构形式，要使发光变换元件或者构件包壳中的其他构件能以与一种或多种染料适配，而又不会对波长变换产生影响。为此可以使用普通二极管惯用的染料，例如偶氮染料、蒽醌染料或者周萘酮(Perinon)染料。为了防止发光变换元件受到过高辐射剂量的影响，通过对于半导体器件的有利改造，或者通过上述优先选用的结构形式，至少将半导体主体的一部分表面采用，例如塑料制的透明外壳包住，在其表面上涂布发本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光半导体器件，具有一个半导体主体（１），其在半导体器件工作时发射电磁射线；具有至少一个第一引线和至少一个第二引线（２，３），其与半导体主体（１）作导电连接；还具有一个至少含有一种荧光剂的发光变换元件，　　　　其特征在于：半导体主体（１）含有一个半导体多层结构（７），其适合于在半导体器件工作时发射由紫外、蓝和／或绿色光谱段形成的第一波长段，　　　　发光变换元件将来自第一波长段发射的射线变换成与第一波长段不同的第二波长段的射线，从而使该半导体器件发射由第一波长段的射线和第二波长段的射线形成的混合射线。

【技术特征摘要】
DE 1996-6-26 19625622.4;DE 1996-9-20 19638667.51.发光半导体器件，具有一个半导体主体(1)，其在半导体器件工作时发射电磁射线；具有至少一个第一引线和至少一个第二引线(2，3)，其与半导体主体(1)作导电连接；还具有一个至少含有一种荧光剂的发光变换元件，其特征在于半导体主体(1)含有一个半导体多层结构(7)，其适合于在半导体器件工作时发射由紫外、蓝和/或绿色光谱段形成的第一波长段，发光变换元件将来自第一波长段发射的射线变换成与第一波长段不同的第二波长段的射线，从而使该半导体器件发射由第一波长段的射线和第二波长段的射线形成的混合射线。2.如权利要求1的发光半导体器件，其特征在于，发光变换元件将第一波长段的射线变换成由多种各不相同的光谱段形成的第二波长段的射线，从而使该半导体器件发射由第一波长段的射线和第二波长段形成的混合射线。3.如权利要求1的发光半导体器件，其特征在于，沿着从半导体器件的主发射方向观察，发光变换元件主要是沿着半导体主体(1)配置的。4.如权利要求1至3之一的发光半导体器件，其特征在于，在半导体主体(1)的上方或上面至少具有一层发光变换层(4)，作为发光变换元件之用。5.如权利要求1至3之一的发光半导体器件，其特征在于，具有一个发光变换包壳(5)，其至少包住半导体主体(1)的一部分以及导电引线(2，3)的部分线段，以此作为发光变换元件之用。6.如权利要求1至5之一的发光半导体器件，其特征在于，第二波长段至少包括一部分波长λ大于第一波长段的波长的部分。7.如权利要求1至6之一的发光半导体器件，其特征在于，半导体主体(1)在工作状态中发射紫外线，发光变换元件至少将该紫外线的一部分变换成可见光。8.如权利要求1至7之一的发光半导体器件，其特征在于，在混合射线中的第一波长段和第二波长段中至少有一部分是互补色，所以产生白光。9.如权利要求2以及权利要求2与权利要求3至7之一相结合的发光半导体器件，其特征在于，由半导体主体发射的第一波长段和两个第二波长段产生的叠加三重色，从而使半导体器件在工作中发射白色光。10.如权利要求1至9之一的发光半导体器件，其特征在于，由半导体主体(1)发射的射线中的兰色光谱段在λ＝430nm或在λ＝450nm处有一个发光强度最大值。11.如权利要求1至10之一的发光半导体器件，其特征在于，半导体主体(1)设置在一个透光底座(8)的一个缺口(9)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：U雷，K赫恩，N斯塔施，G韦特，P施洛特，R施米特，J施奈德，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]