DE102004034166B4 - Lichtemittierende Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Lichtemittierende Vorrichtung mit einem lichtemittierenden Element (3), das Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge emittiert, sowie einem Versiegelungsabschnitt (2), der das lichtemittierende Element versiegelt, wobei: das lichtemittierende Element mit Verspannungen reduzierenden Abschnitten (33) versehen ist, die eine interne Verspannung in dem Versiegelungsabschnitt reduzieren, wobei das lichtemittierende Element von einer Flipchipbauart ist, bei der eine Emissionsoberflächenseite eine erste Oberfläche eines Substrats (30) ist, die einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, auf der eine Lichtemissionsschicht (31) zum Emittieren des Lichts gebildet ist; Elektroden des lichtemittierenden Elements auf einer unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements gebildet sind, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt; die Verspannungen reduzierenden Abschnitte so ausgebildet sind, dass die Ecken auf der Emissionsoberflächenseite abgerundet sind, so dass runde Abschnitte bereitgestellt werden; und der Versiegelungsabschnitt aus Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, die eine lichtemittierende Diode (nachstehend als LED bezeichnet) als Lichtquelle verwendet, und die mit einem feuchtigkeitsundurchdringlichen Material wie etwa Glas versiegelt ist.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der von einem lichtemittierenden Element mit hoher Ausgabe erzeugte Wärme effektiv abgestrahlt werden kann.
  • Lichtemittierende Vorrichtungen unter Verwendung von LED als Lichtquelle sind bekannt. Ein Beispiel dafür ist eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der ein LED-Element mit Versiegelungsharz wie etwa Epoxidharz integriert versiegelt ist.
  • Das Epoxidharz ist weithin verfügbar und leicht zu gießen. Daher ist es als Versiegelungsmaterial für lichtemittierende Vorrichtungen weit verbreitet. Das Expoxidharz ist jedoch graduell verfärbt und wird gelb, wenn es durch von dem LED-Element emittiertes intensives Licht bestrahlt wird. Falls es auf diese Weise verfärbt ist, muss die Lichtausgabe der lichtemittierenden Vorrichtung reduziert werden, weil das von dem LED-Element emittierte Licht durch den verfärbten Abschnitt absorbiert wird.
  • Die Druckschrift JP-A-11-204838 (nachstehend mit Druckschrift 1 bezeichnet) offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der ein LED-Element mit einer feuchtigkeitsundurchdringlichen Glasschicht mit darin enthaltenem Leuchtstoff versiegelt ist.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht der in der Druckschrift 1 offenbarten lichtemittierenden Vorrichtung. Die lichtemittierende Vorrichtung 50 umfasst:
    Leiterbahnelemente 51, 52; einen in dem Leiterbahnelement 52 ausgebildeten Tassenabschnitt 53; ein am Grund 53a des Tassenabschnitts 53 verbundenes LED-Element 54; Drähte 55, 55, die jeweils zwischen einer Elektrode des LED-Elements und den Leiterbahnelementen 51, 52 verbunden sind; eine Glasschicht 56, die das innerhalb des Tassenabschnitts 53 angeordnete LED-Element 54 versiegelt; in der Glasschicht 56 enthaltener Leuchtstoff 56A; sowie ein leuchtenförmiges Versiegelungsharz 57, das transparent ist, und die vorstehend angeführten Elemente versiegelt.
  • Da bei diesem Aufbau das LED-Element 54 mit der in dem Tassenabschnitt 53 eingefüllten Glasschicht 56 versiegelt ist, kann eine Reduktion der Lichtausgabe aufgrund des verfärbten Versiegelungsmaterials vermieden werden. Zudem kann die Degradation des Leuchtstoffs vermieden werden, weil die Glasschicht das Durchdringen mit Feuchtigkeit blockiert.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der Druckschrift 1 weist jedoch die nachstehend aufgeführten Probleme auf:
    • (1) Da die Viskosität der Glasschicht bedeutend größer ist als die von Harz, sind notwendigerweise Luftblasen in der Glasschicht enthalten, wenn das LED-Element mit dem Glasmaterial versiegelt wird. Die einmal darin enthaltenen Luftblasen sind schwierig zu trennen. Daher verbleiben die Luftblasen in der Glasschicht.
    • (2) Bei der Versiegelung des LED-Elements mit Glas wird bei einer Höchsttemperatur von 300°C oder höher verarbeitet. Nach der Verarbeitung wird eine Restverspannung in dem Glasmaterial aufgrund einer Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem LED-Element und dem Glasmaterial erzeugt. Die Restverspannung kann einen Riss in dem Glasmaterial verursachen, wenn es einem Wärmeschock unterzogen wird.
  • In den vergangenen Jahren wurden leistungsstarke LED's entwickelt, und eine Hochleistungs-LED mit mehreren Wattausgabepegel wurde bereits hergestellt. Obwohl LED's durch eine geringe Wärmeabgabe gekennzeichnet sind, muss das (beleuchtungsstarke) Hochleistungs-LED-Element eine bedeutende Wärmemenge erzeugen, weil ein starker Strom hindurchfließt.
  • Die Druckschrift JP-A-2000-150967 (nachstehend als Druckschrift 2 bezeichnet) offenbart ein LED-Gehäuse, bei dem ein Metallstück als Wärmesenke unter einem LED-Element (LED-Chip) angeordnet ist.
  • Bei dem LED-Gehäuse gemäß der Druckschrift 2 ist das Metallstück in einen Anschlussrahmen eingefügt, der mit einem eingebetteten Plastikelement übergossen ist. Der LED-Chip ist direkt oder indirekt mit dem Metallstück über eine Unterbasis verbunden, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Da bei diesem Aufbau der LED-Chip mit dem Metallstück thermisch verbunden ist, kann der LED-Chip bei einer geringeren Verbindungstemperatur gehalten werden, als bei den vorbekannten Gehäusen. Augrund der geringeren Temperatur wird der LED-Chip keiner großen Wärmeverspannung unterworfen, und daher kann dessen Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit selbst bei einem Hochleistungsbetrieb sichergestellt werden.
  • Das LED-Gehäuse gemäß der Druckschrift 2 weist jedoch die nachstehend aufgeführten Probleme auf:
    • (1) Das sekundäre Stützelement (eingebettete Plastikelement) zum Übergießen des Anschlussrahmens ist erforderlich. Daher muss die Anzahl der Teile erhöht werden, und es ist schwierig, ein kompaktes Gehäuse bereitzustellen.
    • (2) Da zudem das sekundäre Stützelement aus Harz ausgebildet ist, weist das LED-Gehäuse keinen derartigen Wärmewiderstand auf, dass es bei einem bleifreien Rückflussvorgang angewendet werden kann.
  • Davon abgesehen offenbart die Druckschrift JP-A-11186596 eine Lichtemissionsdiode mit hoher Zuverlässigkeit, die gegenüber Verspannungen im Harz beständig ist, und die in der Praxis unter einer Niedertemperaturumgebung verwendet werden kann.
  • Ferner offenbart die Druckschrift DE 196 38 667 A1 ein mischfarbiges lichtabstrahlendes Halbleiterbauelement mit einem Lumineszenskonversionselement, welches einen anorganischen Leuchtstoff aufweist.
  • Schließlich offenbart die Druckschrift DE 199 62 765 A1 eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der auf einen lichtemittierenden Chip eine abgerundete Abstandsschicht angebracht ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, welche die Verringerung von Restblasen sowie die Verringerung einer internen Verspannung in ihrem Versiegelungsmaterial ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des beigefügten unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Da bei der derart angeordneten lichtemittierenden Vorrichtung die Form des LED-Elementes zur Reduktion einer Konzentration von innerer Verspannung in dem Versiegelungsabschnitt entworfen ist, kann eine Verringerung von Restblasen sowie eine Verringerung von innerer Verspannung erzielt werden.
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht der in der Druckschrift 1 offenbarten lichtemittierenden Vorrichtung;
  • 2A eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei einem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel;
  • 2B eine vergrößerte Seitenansicht eines LED-Elements gemäß 2A;
  • 3 eine vergrößerte Schnittansicht des LED-Elements gemäß 2A und seiner Umgebung;
  • 4 eine Draufsicht des LED-Elements und seine Umgebung gemäß 3 (Emissionsoberflächenseite);
  • 5 eine Seitenansicht eines LED-Elements bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 6 eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7 eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei einem zweiten nicht erfindungsgemäßen Beispiel;
  • 8A eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei einem dritten nicht erfindungsgemäßen Beispiel;
  • 8B eine vergrößerte Seitenansicht eines LED-Elements gemäß 8A; und
  • 9 einen lichtemittierenden Bereich sowie eine Lichtabstrahlung eines LED-Elements bei einem vierten nicht erfindungsgemäßen Beispiel.
  • 2A zeigt eine Schnittansicht entlang des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei dem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel. 2B zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des LED-Elements aus 2A.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 1 umfasst gemäß 2A: einen Glasversiegelungsabschnitt 2, der transparentes Glasmaterial aufweist; ein LED-Element 3, das Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge emittiert; einen Unterträger 4, auf der das LED-Element 3 befestigt ist; ein Anschlussrahmen 5, bei dem eine Leiterbahnzuleitung das LED-Element 3 mit Energie versorgt; sowie ein Glasversiegelungsabschnitt 6, der die untere Oberfläche des Anschlussrahmens 5 schützt.
  • Der Glasversiegelungsabschnitt 2 weist Glas mit niedrigem Schmelzpunkt und einem Brechungsindex von n = 1,5 sowie einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16·10–6°C–1 auf. Der Glasversiegelungsabschnitt 2 wird in eine kuppelartige optische Form gemäß einer gewünschten Lichtverteilungscharakteristik durch einen Heißpressvorgang gegossen und auf den Anschlussrahmen 5 zur Versiegelung des LED-Elementes 3 aufgeschmolzen und verbunden. Indessen kann der Glasversiegelungsabschnitt 2 nicht mit einer optischen Form gemäß der gewünschten Lichtverteilungscharakteristik versehen sein.
  • Das LED-Element 3 ist gemäß 2B ein lichtemittierendes Element in Flipchipbauart, das eine auf einem Substrat 30 aus Al2O3 ausgebildete lichtemittierende GaN-Schicht 31 aufweist. Sie zeigt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7·10–6°C–1 sowie eine Emissionswellenlänge von 380 nm. Das LED-Element 3 umfasst schräge Abschnitte 32, die an (vier) Ecken auf der Emissionsoberflächenseite schräg abgeschnitten sind. Die (nicht gezeigten) Elektroden des Elements sind durch ein (nicht gezeigts) Goldkügelchen mit einem auf dem Unterträger 4 ausgebildeten Leiterbahnmuster elektrisch verbunden. Die Größe des LED-Elements 3 beträgt 0,32 × 0,32 mm2.
  • Der Unterträger 4 ist aus Al2O3 und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 13·10–6°C–1 auf. Auf ihrer Oberfläche ist ein (nicht gezeigtes) Leiterbahnmuster aus Kupferfolie ausgebildet. Das Leiterbahnmuster ist mit der Elektrode des LED-Elements 3 elektrisch verbunden, und mit dem Anschlussrahmen 5 über ein Lötmittel verbunden.
  • Der Anschlussrahmen 5 ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16·10–6°C–1 sowie eine auf der Oberfläche ausgebildete Goldplattierung auf. Sein mit dem Unterträger 4 verbundener Abschnitt ist mit einem Stufenabschnitt 5A gemäß der Dicke des Unterträgers 4 derart versehen, dass die mit dem Stufenabschnitt 5A über ein Lötmittel verbundene obere Oberfläche des Unterträgers 4 eine nahezu ebene Oberfläche in Verbindung mit der oberen Oberfläche des Anschlussrahmens 5 definiert. Der Anschlussrahmen 5 kann aus einem von Kupfer verschiedenen Material (beispielsweise aus Eisenlegierungen) ausgebildet sein, falls seine Leitfähigkeit eine gewünschte Charakteristik erfüllt.
  • Der Glasversiegelungsabschnitt 6 ist aus demselben Glas mit niedrigem Schmelzpunkt wie der Glasversiegelungsabschnitt 2, und wird mit dem Glasversiegelungsabschnitt 2 durch einen Heißpressvorgang zum Schutz der unteren Oberfläche des Anschlussrahmens 5 integriert.
  • 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des LED-Elements aus 2A und seiner Umgebung.
  • Der Unterträger 4 umfasst: ein auf der Befestigungsseite des LED-Elements 3 ausgebildetes Leiterbahnmuster 40; ein auf der Verbindungsseite des Anschlussrahmens 5 ausgebildetes Leiterbahnmuster 41; sowie Durchverbindungen 42, die zwischen den Leiterbahnmustern 40 und 41 elektrische Verbindungen herstellen, wobei der Unterträger 4 durchdrungen wird. Das Leiterbahnmuster 41 ist durch ein zwischen dem Leiterbahnmuster 41 und dem Stufenabschnitt 5A bereitgestelltes Lötmittel 7 mit dem Anschlussrahmen 5 elektrisch verbunden. Das Leiterbahnmuster 40 ist durch die Goldkügelchen 3A mit einer (nicht gezeigten) Elektrode des LED-Elements 3 elektrisch verbunden.
  • 4 zeigt eine Draufsicht des LED-Elements und seiner Umgebung aus 3 (Emissionsoberflächenseite).
  • Das LED-Element 3 ist auf dem Zentrum des Unterträgers 4 befestigt, welches die Form eines Quadrats aufweist. Das auf dem Unterträger 4 ausgebildete Leiterbahnmuster weist eine ausgezeichnete Anhaftungseigenschaft mit dem Glaselement auf, und dadurch kann die Glasversiegelungseigenschaft um das LED-Element 3 verbessert werden. Das Leiterbahnmuster 40 ist nicht auf das gezeigte Muster beschränkt, und kann ein derartiges Muster sein, dass der freigelegte Abschnitt des Unterträgers 4 reduziert werden kann.
  • Bei der Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung 1 wird zunächst der Anschlussrahmen 5 durch Pressen und Stanzen eines Streifenmaterials aus Kupferlegierung ausgebildet. Sodann wird der Unterträger 4 auf dem Stufenabschnitt 5A des Anschlussrahmens 5 positioniert. Dann wird das Leiterbahnmuster 41 des Unterträgers 4 mit dem Anschlussrahmen 5 durch das Lötmittel 7 verbunden. Sodann wird die Elektrode des LED-Elements 3 zu dem Leiterbahnmuster 40 des Unterträgers 4 positioniert. Dann wird eine Elektrode des LED-Elements 3 durch den Goldkontaktierhügel 3A mit dem Leiterbahnmuster 40 des Unterrägers 4 elektrisch verbunden. Dann wird das plattenartige Glas mit niedrigem Schmelzpunkt auf und unter dem Anschlussrahmen 5 angeordnet. Als Nächstes wird das Glas mit niedrigem Schmelzpunkt mit der oberen und unteren Oberfläche des Anschlussrahmens 5 verbunden, während das Glas durch einen Heißpressvorgang unter reduziertem Druck in einer Stickstoffatmosphäre (N2) bei einer Temperatur gegossen wird, bei der dem LED-Element 3 kein Wärmeschaden zugefügt wird. Dadurch wird das aufgeweichte Glas mit niedrigem Schmelzpunkt eng mit der Oberfläche des LED-Elements 3, dem Unterträger 4 und dem Anschlussrahmen 5 verbunden. Somit sind die Glasversiegelungsabschnitte 2 und 6 unter Ausbildung einer vorbestimmten Form integriert, und überschüssiges Glas wird zur Formung der lichtemittierenden Vorrichtung 1 entfernt. Danach wird die lichtemittierende Vorrichtung 1 aus dem Anschlussrahmen 5 herausgeschnitten.
  • Da bei dem ersten Beispiel die Ecken des LED-Elements 3 schräg abgeschnitten sind, um die schrägen Abschnitte 32 bereitzustellen, kann eine Verwirbelung des Glases reduziert werden, wenn das bei etwa 107 bis 109 Pa·s aufgeweichte Glas mit niedrigem Schmelzpunkt integrierend gegossen wird. Dadurch kann die Homogenität des Glases aufrechterhalten werden, und der Einschluss von Luft kann vermieden werden. Daher kann eine lichtemittierende Vorrichtung 1 mit reduzierten Restblasen erhalten werden. Weil zudem die spitze Ecke abgeschnitten wird, welche wahrscheinlich die innere Verspannung konzentriert, kann das Auftreten eines Risses durch einen Wärmeschock in dem Glasversiegelungsabschnitt 2 verhindert werden. Der Schneidevorgang wird unter Verwendung eines geeigneten Schneidelementes beim Waferzuschnitt leicht durchgeführt.
  • Obwohl bei dem ersten Beispiel das LED-Element mit den schrägen Abschnitten 32 an vier Ecken auf der Emissionsoberflächenseite bereitgestellt wird, können auch die zwischen der Emissionsoberfläche und der Seitenfläche des LED-Elements 3 definierten Kanten abgeschnitten werden. Dadurch können die Restblasen um das LED-Element 3 weiter reduziert werden (was die Glashomogenität verbessert), und das Auftreten von Rissen kann noch stärker vermieden werden.
  • Obwohl bei dem ersten Beispiel der Glasversiegelungsabschnitt 2 aus transparentem Glas mit geringem Schmelzpunkt ist, kann es auch gefärbt sein.
  • Beim Verbinden des Unterträgers 4 kann anstelle des Lötmittels 7 ein Silberlötmittel verwendet werden, das bei der Temperatur zur Verarbeitung des Glases mit geringem Schmelzpunkt nicht schmilzt. Das LED-Element 3 kann auf dem Unterträger 4 befestigt werden, nachdem der Unterträger 4 mit dem Anschlussrahmen 5 verbunden wurde.
  • 5 zeigt eine Seitenansicht eines LED-Elements bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das LED-Element 3 ist derart aufgebaut, dass die vier Ecken auf der Emissionsoberflächenseite abgerundet sind, damit runde Abschnitte 33 anstelle von abgeschnittenen Ecken bereitgestellt werden.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann aufgrund der runden Abschnitte an den Ecken die Verwirbelung von Glas noch effektiver reduziert werden, wenn das aufgeweichte Glas mit niedrigem Schmelzpunkt durch einen Heißpressvorgang integriert gegossen wird. Dadurch können die Restblasen um das LED-Element 3 weiter reduziert werden (was die Glashomogenität verbessert), und das Auftreten von Rissen kann noch besser verhindert werden.
  • Zusätzlich zu den runden Abschnitten 33 an den vier Ecken der Emissionsoberflächenseite können auch die zwischen der Emissionsoberfläche und der Seitenfläche des LED-Elements 3 definierten Kanten abgeschnitten werden. Dadurch können die restlichen Blasen um das LED-Element 3 weiter reduziert werden (was die Glashomogenität verbessert), und das Auftreten von Rissen kann noch besser verhindert werden.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht des zentralen Abschnittes der lichtemittierenden Vorrichtung bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 1 ist als Wellenlängenwandlungsvorrichtung aus einem Wellenlängenwandlungsabschnitt 8 anstelle des Glasversiegelungsabschnitts 2 gemäß dem ersten Beispiel zusammengesetzt, die einen transparenten Glasversiegelungsabschnitt 8A; einen Glasversiegelungsabschnitt 8A mit Leuchtstoffkomplexen 801; sowie eine zwischen den Glasversiegelungsabschnitten 8A und 8B angeordnete Leuchtstoffschicht 8C aus Phosphor 800 umfasst.
  • Der Glasversiegelungsabschnitt 8B weist einen Leuchtstoffkomplex mit Glas auf, bei dem Erbium (Er3+) als Leuchtstoffkomplex 801 enthalten ist. Der Leuchtstoffkomplex 801 wird durch von dem LED-Element 3 emittiertes Licht angeregt, wodurch angeregtes Licht emittiert wird.
  • Die Dünnschichtleuchtstoffschicht 8C ist derart ausgebildet, dass sie auf den Glasversiegelungsabschnitt 8A zusammensetzendem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt in einem Rasterdruckvorgang aufgebracht wird und sodann durch einen Wärmevorgang getrocknet wird.
  • Der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 8 wird gemäß nachstehender Beschreibung hergestellt.
  • (1) Ablauf zur Ausbildung der Leuchtstoffschicht
  • Zunächst wird eine Schicht aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt bereitgestellt. Die Glasschicht weist vorzugsweise eine derartige Länge auf, dass eine Vielzahl von LED-Elementen 3 in Längsrichtung angeordnet werden kann. Sodann wird eine Phosphorlösung vorbereitet, in dem Phosphor 800 in n-Butylacetat mit etwa 1% Nitrozellulose zur Viskositätsverbesserung aufgelöst wird. Die Lösung wird mit einem Rasterdruckvorgang auf die Oberfläche einer Glasschicht mit einem Maß entsprechend den Intervallen zum Anordnen des LED-Elements 3 aufgebracht, wodurch eine darauf befindliche Dünnschicht bereitgestellt wird. Sodann wird die Glasschicht mit der darauf gedruckten Phosphorlösung erwärmt, um den löslichen Abschnitt zu entfernen, wodurch die Leuchtstoffschicht 8C erhalten wird. Der Wärmevorgang wird vorzugsweise unter reduziertem Druck durchgeführt.
  • (2) Ablauf zur Ausbildung eines Komplexglases
  • Danach wird eine Leuchtstoffkomplexglasschicht mit Er3+ bereitgestellt und auf der Glasschicht mit einer Leuchtstoffschicht angeordnet, die durch den Ablauf zur Ausbildung einer Leuchtstoffschicht vorbereitet wurde, wobei die Leuchtstoffschicht 8C sandwichartig umgeben wird. Obwohl die Glasschicht mit der Leuchtstoffschicht 8C vorzugsweise dieselbe Form wie die Leuchtstoffkomplexglasschicht aufweist, können diese auch eine voneinander verschiedene Form zeigen. Danach werden die Glasschicht mit der Leuchtstoffschicht 8C und die Leuchtstoffkomplexglasschicht geschmolzen und durch einen Heißpressvorgang unter reduziertem Druck verbunden. Die Leuchtstoffschicht 8C wird derart bereitgestellt, dass sie an der Grenze der beiden verbundenen Glasschichten angeordnet ist.
  • Das somit ausgebildete Kompositglas wird sodann mit dem LED-Element 3 und dem Anschlussrahmen 5 durch einen Heißpressvorgang integriert. Die Leuchtstoffschicht 8C wird entlang der Form des LED-Elements 3 deformiert und in einem bestimmten Abstand von dem LED-Element 3 angeordnet.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt zusätzlich zu den Wirkungen gemäß dem ersten Beispiel die Wirkung, dass die Dicke der Leuchtstoffschicht 8C und der Abstand von dem LED-Element 3 konstant gehalten werden kann, wodurch die lichtemittierende Vorrichtung 1 eine gute Wellenlängenumwandlungseigenschaft auf der Grundlage von angeregtem Licht zeigen kann, das von dem Glasversiegelungsabschnitt 8B durch Anregung des Leuchtstoffkomplexes abzustrahlen ist. Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 8 sowohl den in dem Glas enthaltenen Leuchtstoffkomplex als auch die Leuchtstoffschicht beinhaltet, kann er ebenso entweder den in dem Glas enthaltenen Leuchtstoffkomplex oder die Leuchtstoffschicht beinhalten.
  • 7 zeigt eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei dem zweiten Beispiel.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 1 verwendet ein Keramiksubstrat 9 anstelle des Anschlussrahmens 5 gemäß dem ersten Beispiel.
  • Das Keramiksubstrat 9 umfasst: ein Leiterbahnmuster 40, das auf der Befestigungsseite eines LED-Elements 3 ausgebildet ist; ein Leiterbahnmuster 41, das durch das Keramiksubstrat 9 auf der gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnmusters 40 ausgebildet ist; sowie Durchverbindungen 42, welche die Leiterbahnmuster 40 und 41 elektrisch verbinden, während sie das Keramiksubstrat 9 durchdringen. Das Leiterbahnmuster 40 ist durch die Goldkügelchen 3A mit einer (nicht gezeigten) Elektrode des LED-Elements 3 verbunden.
  • Bei dem zweiten Beispiel ist das LED-Element 3 gemäß dem ersten Beispiel auf dem Keramiksubstrat 9 befestigt. Daher kann die lichtemittierende Vorrichtung 1 mit einer höheren Dichte im Vergleich zu dem Fall hergestellt werden, bei dem der Anschlussrahmen 5 verwendet wird. Somit kann sie eine gute Produktivität zeigen, und die Herstellungskosten können reduziert werden. Zudem weist die derart aufgebaute lichtemittierende Vorrichtung 1 das Merkmal auf, dass das Auftreten eines Risses in dem Glasabschnitt selbst dann reduziert werden kann, wenn ein Separationsvorgang durch das Schneiden der Chips oder ähnliches erfolgt.
  • 8A zeigt eine Schnittansicht des zentralen Abschnitts einer lichtemittierenden Vorrichtung bei dem dritten Beispiel. 8B zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines LED-Elements aus 8A.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 1 verwendet ein LED-Element 3 nach Flip-Chip-Bauart, bei dem das Substrat 30 des LED-Elements 3 gemäß dem ersten Beispiel aus GaN sein kann.
  • Bei dem dritten Beispiel weist das Substrat 30 aus GaN einen großen Brechungsindex von n = 2,4 auf, weswegen die Lichtentnahmeeffizienz verbessert werden kann. Nicht abzustrahlendes Licht, wenn das Substrat 30 aus Al2O3 verwendet wird, kann von der lichtemittierenden Schicht 31 aus GaN extern abgestrahlt werden. Falls zudem das LED-Element 3 als rechteckiger Festkörper ausgebildet ist, wird einer den kritischen Winkel zu der Schnittstelle des LED-Elements 3 überschreitende Einfallsmode erzeugt. Der auf dem Substrat 30 ausgebildete schräge Abschnitt 32 erlaubt jedoch die Abstrahlung von Licht von der lichtemittierenden Schicht 31 aus GaN selbst bei einer derartigen Einfallsmode. Somit kann der Verlust bei der Lichtabstrahlung reduziert werden.
  • Das Material des Substrats 30 ist nicht auf GaN beschränkt und kann SiC oder ähnliches sein, das einen zu dem GaN-Substrat 30 ähnlichen Brechungsindex aufweist.
  • 9 zeigt einen lichtemittierenden Bereich sowie die Lichtabstrahlung eines LED-Elements bei dem vierten nicht erfindungsgemäßen Beispiel.
  • Gemäß der Darstellung weist das LED-Element 3 einen kleineren lichtemittierenden Bereich A als die Elementgröße auf, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer externen Abstrahlung von Primärlicht von der lichtemittierenden Schicht 31 aus GaN dem Ideal nahe kommen kann. Dadurch kann die Lichtentnahmeeffizienz des LED-Elementes 3 weiter verbessert werden. Ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein lichtemittierendes Element nach Flip-Chip-Bauart mit einer auf der unteren Oberfläche ausgebildeten Elektrode verwendet, und daher stört nichts außer der Elektrode auf der unteren Oberfläche die Lichtentnahme aus dem LED-Element 3.
  • Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Beispielen und Ausführungsbeispielen das LED-Element 3 mit dem Glas mit einem geringen Schmelzpunkt mit einem Brechungsindex von n = 1,5 versiegelt ist, kann es mit Glas mit einem höheren Brechungsindex von n = 1,9 versiegelt sein. Selbst wenn das LED-Element 3 einen nahezu der Elementgröße gleichen lichtemittierenden Bereich aufweist, wird kein Licht auf das LED-Element 3 beschränkt, und die Lichtentnahmeeffizienz kann verbessert werden. Da die Lichtausgabe nicht gesättigt ist, wenn der zugeführte Strom steigt, kann daher die Ausgabe der Lichtemittierenden Vorrichtung 1 erhöht werden.
  • Obwohl der Versiegelungsabschnitt des LED-Elements 3 aus Glas ist, kann die innere Verspannung offensichtlich reduziert werden, selbst wenn ein Versiegelungsabschnitt aus Harz verwendet wird. Dadurch kann das Reißen des Harzversiegelungsabschnitts vermieden werden.
  • Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Beispielen und Ausführungsbeispielen die lichtemittierende Schicht aus GaN ist, kann sie aus einem anderen Material sein wie etwa GaAs oder AlInGaP. Dabei werden dieselben Wirkungen erhalten, wie in Zusammenhang mit dem zweiten Beispiel beschrieben ist. Falls das Substrat einen Brechungsindex nahezu gleich dem der lichtemittierenden Schicht oder größer gleich dem des Glases mit hohem Brechungsindex aufweist, werden ferner dieselben Wirkungen erhalten, wie in Zusammenhang mit dem dritten und vierten Beispiel beschrieben ist.

Claims (5)

  1. Lichtemittierende Vorrichtung mit einem lichtemittierenden Element (3), das Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge emittiert, sowie einem Versiegelungsabschnitt (2), der das lichtemittierende Element versiegelt, wobei: das lichtemittierende Element mit Verspannungen reduzierenden Abschnitten (33) versehen ist, die eine interne Verspannung in dem Versiegelungsabschnitt reduzieren, wobei das lichtemittierende Element von einer Flipchipbauart ist, bei der eine Emissionsoberflächenseite eine erste Oberfläche eines Substrats (30) ist, die einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, auf der eine Lichtemissionsschicht (31) zum Emittieren des Lichts gebildet ist; Elektroden des lichtemittierenden Elements auf einer unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements gebildet sind, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt; die Verspannungen reduzierenden Abschnitte so ausgebildet sind, dass die Ecken auf der Emissionsoberflächenseite abgerundet sind, so dass runde Abschnitte bereitgestellt werden; und der Versiegelungsabschnitt aus Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt ist.
  2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Versiegelungsabschnitt eine optische Form zum Abstrahlen des Lichts in eine vorbestimmte Richtung aufweist.
  3. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei: der Versiegelungsabschnitt durch ein heißgepresstes Kompositglas aus zumindest zwei gestapelten Glasschichten integriert ist.
  4. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei: das Kompositglas eine durch das Licht zwischen den zumindest zwei Glasschichten anzuregende Dünnschichtleuchtstoffschicht beinhaltet.
  5. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei: das Kompositglas eine einen Leuchtstoffkomplex enthaltende Glasschicht mit einem durch das Licht anzuregenden Leuchtstoffkomplex beinhaltet.
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