LED-FILAMENT

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein LED-Filament und ein Verfahren zum Herstellen eines LED-Filaments .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 112 642.2, deren Offenbarungsge- halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Im Stand der Technik ist es bekannt, LED-Filamente herzustellen, wobei die LED-Filamente Leuchtdioden zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes LED-Filament und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines LED-Filamentes bereitzustellen. Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Ein Vorteil des vorgeschlagenen LED-Filamentes besteht darin, dass eine elektromagnetische Strahlung mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum auch über eine Unterseite des Halbleiterchips über den transparenten Träger abgebeben wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Strahlungsemittierende Halbleiterchip über eine transparente Klebeschicht mit dem Träger verbunden ist, wobei die Klebeschicht ein Konversionsmaterial aufweist. Das Konversionsmaterial der Klebeschicht ist ausgebildet, um wenigstens einen Teil der Strahlung des Halbleiterchips zu der gewünschten Wellenlänge zu verschieben, d.h. zu konvertieren. Zudem weisen die Halbleiterchips auf einer Oberseite eine Konversionsschicht auf, wobei die Konversionsschicht ebenfalls ausgebildet ist, um wenigstens einen Teil der Wellenlänge der Strahlung der Halbleiterchips zu verschieben. Die Halbleiterchips sind auf einem Träger an- - - geordnet, der transparent für die Strahlung der Halbleiterchips ausgebildet ist. Der Träger ist auch transparent für die Strahlung, deren Wellenlänge mithilfe der Konversionsschicht verschoben wurde. Durch die Anordnung auch des Kon- versionsmaterials auf der Unterseite der Halbleiterchips wird insgesamt eine homogenere Abstrahlung eines vorzugsweise ähnlichen oder gleichen Wellenlängenspektrums über die Oberseite und die Unterseite des Trägers erreicht. Die Halbleiterchips sind insbesondere als Leuchtdiodenchips ausgebildet.

Zudem bietet die Verwendung der Klebeschicht mit dem Konversionsmaterial eine einfache und schnelle Befestigung und Montage der Halbleiterchips auf dem Träger. Die Klebeschicht mit dem Konversionsmaterial kann präzise mit einer gewünschten Dicke und/oder Flächenform auf dem Träger aufgebracht werden. Anschließend werden die Halbleiterchips durch ein einfaches Auflegen auf die Klebeschicht und eine Verfestigung des Klebers mit dem Träger verbunden. Für eine Verbesserung der Klebeverbindung können die Halbleiterchips beim Auflegen und auch während der Verfestigung des Klebers mit einer definierten Kraft auf die Klebeschicht gedrückt werden.

In einer Ausführungsform sind die Halbleiterchips mit einem transparenten Matrixmaterial bedeckt, das gemischt mit Kon- versionsmaterial ist. Das Konversionsmaterial des Matrixmaterials ist als sedimentierte Konversionsschicht auf den Oberseiten und Seitenflächen der Halbleiterchips angeordnet. Das Matrixmaterial ist transparent für die vom Halbleiterchip und von der Konversionsschicht emittierte elektromagnetische Strahlung. Mithilfe des Matrixmaterials werden die Halbleiterchips gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Zudem kann durch Verwendung des Matrixmaterials gemischt mit dem Konversionsmaterial eine einfache und kostengünstige Herstellung des LED-Filaments erreicht werden. Weiterhin kann mithilfe des Sedimentationsprozesses, bei dem das im flüssigen oder pastösen Matrixmaterial angeordnete Konversionsmaterial sich als Konversionsschicht auf die Oberseiten und Seitenflächen des Halbleiterchips ablegt, eine sichere und zuverlässige Be- - - deckung der Oberseiten und Seitenflächen des Halbleiterchips mit einer Konversionsschicht erreicht werden.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform weist die Konversionsschicht, die Matrixmaterial und Konversionsmaterial aufweist, angrenzend an Oberseiten der Halbleiterchips eine hohe Konzentration von Konversionsmaterial auf, die beispielsweise bei über 1 Volumenprozent Konversionsmaterial liegen kann. Insbesondere kann die Konzentration des Konversionsmaterials auch über 5 % Volumenprozent angrenzend an die Oberseiten des Halbleiterchips aufweisen. Die Konzentration des Konversionsmaterials kann mit zunehmendem Abstand zur Oberseite des Halbleiterchips abnehmen. Insbesondere kann in einem vorgegebenen Abstand zur Oberseite des Halbleiterchips kaum oder kein Konversionsmaterial mehr im Matrixmaterial enthalten sein. Beispielsweise kann außerhalb der Konversionsschicht eine Konzentration von weniger als 1 Volumenprozent an Konversionsmaterial im Matrixmaterial enthalten sein. Die

Schichtdicke der Konversionsschicht mit einer hohen Konzentration an Konversionsmaterial kann im Bereich von kleiner 0 , 3 mm liegen .

In einer Ausführungsform weist der Träger Aufnahmebereiche auf, wobei die Aufnahmebereiche durch Seitenflächen und eine Bodenfläche begrenzt werden. Auf der Bodenfläche sind die Halbleiterchips angeordnet. Dabei kann abhängig von der gewählten Ausführungsform jeweils für einen Halbleiterchip ein Aufnahmebereich vorgesehen sein. Somit können die Halbleiterchips in voneinander durch Trennstege getrennte Aufnahmebereiche auf dem Träger angeordnet sein. Durch die Ausbildung der Aufnahmebereiche mit den Trennstegen kann eine geringe Schicht an Matrixmaterial mit Konversionsmaterial ausreichen, um die Halbleiterchips zu bedecken. Dabei ist nur ein kleiner Raum um jeden Halbleiterchip vorgesehen, der mit Matrixmaterial und Konversionsmaterial aufgefüllt werden muss, um den Halbleiterchip einzubetten. Zudem wird eine mechanische Stabilität des Trägers bei geringer Bauhöhe durch die Ausbildung von Aufnahmebereichen erhöht. - -

In einer Ausführungsform sind die Trennstege zwischen zwei Aufnahmebereichen niedriger ausgebildet als die Seitenwände des Trägers. Dadurch wird entlang der Längsrichtung des LED- Filamentes ein zusammenhängender streifenförmiger Aufnahmeraum ausgebildet, der über den Aufnahmebereichen angeordnet ist. Somit kann sichergestellt werden, dass beim Einfüllen des transparenten Matrixmaterials mit dem Konversionsmaterial alle Aufnahmebereiche des LED-Filamentes aufgefüllt werden, wenn die Füllhöhe über der Höhe der Trennstege ist. Somit kann eine schnelle und kostengünstige Fertigung bei gleichzeitig sicherer Abdeckung der Halbleiterchips mit dem Matrixmaterial erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform weisen die Trennstege zwischen zwei Aufnahmebereichen eine Höhe auf, die etwas oberhalb der Oberseite der Halbleiterchips liegt. Dadurch kann eine ausreichende Abdeckung der Halbleiterchips mit Matrixmaterial und Konversionsmaterial gewährleistet werden. Zudem ist durch die geringe Höhe der Trennstege zwischen zwei Aufnahmebereichen wenig Trägermaterial zwischen den Aufnahmebereichen ausgebildet. Dadurch kann eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung durch das Trägermaterial reduziert werden. Das Trägermaterial kann eine höhere Absorption der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips als das

Matrixmaterial aufweisen. Unter einem transparenten Matrixmaterial und unter einem transparenten Träger werden Materialien verstanden, die wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 80 % der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips und der von dem Konversionsmaterial in der Wellenlänge verschobenen elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips durchlassen .

In einer weiteren Ausführungsform sind die Seitenflächen der Aufnahmebereiche und die Trennstege nach außen geneigt angeordnet. Dadurch weisen die Aufnahmebereiche in Richtung Bodenfläche eine Trichterform auf. Somit kann eine kleine Fläche an Klebermaterial auf der Grundfläche ausreichen, um die - -

Halbleiterchips sicher mit dem Träger zu verbinden. Dadurch wird Klebermaterial eingespart. Zudem ist der Prozess zum Aufbringen des Klebermaterials auf die Bodenfläche aufgrund der kleinen Fläche schneller und einfacher auszuführen.

Weiterhin bietet die trichterförmige Ausbildung der Aufnahmebereiche den Vorteil, dass Konversionsmaterial, das sich im Matrixmaterial absetzt, durch die geneigt angeordneten Aufnahmebereiche in Richtung auf die Seitenfläche des Halb- leiterchips bewegt. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass die Seitenflächen des Halbleiterchips vollständig mit Konversionsmaterial bedeckt werden.

Eine Oberseite des Halbleiterchips kann einfacher durch ein Absinken des Konversionsmaterials bedeckt werden als die Seitenflächen des Halbleiterchips. Insbesondere untere Randbereiche der Seitenflächen des Halbleiterchips, die an die Bodenfläche angrenzen, können mithilfe der schräg nach außen angeordneten Seitenwände und Trennstege zuverlässig und mit einer ausreichend dicken Schicht mit einer Mindestkonzentra- tion an Konversionsmaterial bedeckt werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Konvertierung der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips sowohl bei einer Abstrahlung über die Unterseite als auch über die Seitenflächen als auch über die Oberseite erreicht. Dadurch kann über alle Seiten des Trägers, d.h. des LED-Filaments ein homogenes Wellenlängenspektrum an elektromagnetischer Strahlung abgegeben werden.

In einer Ausführungsform sind die Halbleiterchips über Bond- drähte elektrisch leitend mit den elektrischen Anschlüssen des Trägers verbunden. Die Bonddrähte sind mit Matrixmaterial bedeckt. Dadurch sind die Bonddrähte gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Bei dieser Ausführungsform ist eine geringe Höhe der Trennstege zwischen zwei Aufnahmebereichen von Vor- teil, da die Bonddrähte zwei benachbarte Halbleiterchips miteinander verbinden können, ohne dass ein hoher Trennsteg überspannt werden muss. - -

In einer Ausführungsform ist der Träger aus einem Formmaterial gebildet. Als Formmaterial kann beispielsweise Silikon, Kunststoff oder Epoxymaterial verwendet werden. Durch Ausbildung des Trägers aus einem Formmaterial kann die Form des Trägers relativ frei gestaltet werden. Zudem kann das Formmaterial entsprechend der gewünschten mechanischen, optischen und/oder chemischen Eigenschaften aus verschiedenen Materialien gemischt werden. Somit sind eine hohe Flexibilität und eine verbesserte Anpassung der mechanischen und optischen Eigenschaften des Trägers an gewünschte Eigenschaften des LED- Filamentes möglich.

In einer Ausführungsform sind die elektrischen Anschlüsse aus Metallstreifen gebildet, die mit dem Träger verbunden sind. Insbesondere können die Metallstreifen in das Formmaterial des Trägers eingebettet sein.

Eine homogene Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung insbesondere über 360° in Bezug auf die Halbleiterchips wird dadurch erreicht, dass die Halbleiterchips die elektromagnetische Strahlung in alle Richtungen abgeben und in allen Richtungen Konversionsmaterial vorgesehen ist.

Das vorgeschlagene Verfahren zum Herstellen eines LED-Fila- mentes bietet den Vorteil, dass das LED-Filament einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Dazu wird ein Träger mit wenigstens zwei elektrischen Anschlüssen bereitgestellt. Auf den Träger wird wenigstens in zwei Abschnitten eine Klebeschicht aufgebracht. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die zwei Abschnitte auch zusammenhängend ausgebildet sein. Die Klebeschicht weist ein Konversionsmaterial auf. Das Konversionsmaterial ist ausgebildet, um wenigstens einen Teil der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips in der Wellenlänge zu verschieben. Auf die Klebeschicht wird in den zwei Abschnitten jeweils ein Halbleiterchip aufgelegt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehrere Halbleiterchips nebeneinander in einem Abschnitt aufgelegt werden. - -

Der Träger ist aus einem für die elektromagnetische Strahlung der Halbleiterchips und die konvertierte elektromagnetische Strahlung transparenten Material gebildet. Die Unterseiten der Halbleiterchips werden über die Klebeschicht mit dem Träger fest verbunden. Da in der Klebeschicht Konversionsmaterial ausgebildet ist, wird auch die Strahlung, die über die Unterseite des Halbleiterchips abgegeben wird, in der Wellenlänge verschoben. Die Halbleiterchips werden über elektrische Leitungen mit den elektrischen Anschlüssen des Trägers verbunden. Anschließend wird ein mit Konversionsmaterial versehenes Matrixmaterial auf die Halbleiterchips aufgebracht. Das im Matrixmaterial befindliche Konversionsmaterial setzt sich in einem Sedimentationsprozess auf die Oberseiten der Halbleiterchips ab. Die Oberseiten und Seitenflächen der Halbleiterchips werden im Wesentlichen mit einer Konversionsschicht mit einer Mindestkonzentration von Konversionsmaterial bedeckt. Die Mindestkonzentration kann wenigstens 1 %, insbesondere 5% Volumen des Matrixmaterials darstellen.

In einer Ausführungsform wird der Träger aus einem Formmaterial gebildet. Als Formmaterial kann beispielsweise Silikon, Kunststoff oder Epoxymaterial verwendet werden. Der Träger wird aus Formmaterial an die elektrischen Anschlüsse geformt. Durch die Verwendung von Formmaterial zur Ausbildung des Trägers kann die Form des Trägers relativ frei gewählt werden. Zudem kann das Formmaterial entsprechend der gewünschten mechanischen, optischen und/oder chemischen Eigenschaften aus verschiedenen Materialien gemischt werden. Dadurch ist eine optimierte Ausbildung des Trägers an die vorliegenden Randbedingungen möglich.

In einer Ausführungsform wird das Formmaterial an Teilstücke eines Leiterrahmens geformt. Anschließend werden die Teilstücke von dem Leiterrahmen getrennt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann beim Trennvorgang auch ein Träger von einer geformten Trägerschicht getrennt werden. Auf diese Wei- se wird eine schnelle und kostengünstige Massenfertigung der LED-Träger möglich.

In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Abtrennen der Teilstücke vom Leiterrahmen eine Funktionsfähigkeit des LED- Filamentes zwischen zwei Teilstücken überprüft. Somit können nur die Träger von dem Leiterrahmen abgetrennt werden, deren Halbleiterchips funktionsfähig sind. Dadurch wird ein Abtren nen eines nicht funktionsfähigen LED-Filaments vermieden. So mit wird der Prozess vereinfacht.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt in Längsrich- tung durch ein LED-Filament ,

Fig. 2 einen weiteren Querschnitt senkrecht zur

Längsrichtung durch das LED-Filament, Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Trägers ,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt in Längsrichtung durch eine weitere Ausführungsform eines LED-Filaments,

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt senkrecht zur

Längsrichtung durch das LED-Filament der fig. 4,

Fig. 6 einen Teilausschnitt eines Leiterrahmens, - -

Fig. 7 eine Formplatte mit Ausnehmungen für Halbleiterchips, die an den Leiterrahmen geformt ist, Fig. 8 die mit Halbleiterchips bestückte Formplatte der Fig. 7,

Fig. 9 die Formplatte mit Halbleiterchips der Fig. 8 nach dem elektrischen Verbinden der Halb- leiterchips,

Fig. 10 die Formplatte der Fig. 9, wobei ein Matrixmaterial mit Konversionsmaterial in die Aufnahmebereiche eingefüllt ist,

Fig. 11 einen Querschnitt durch die Formplatte der

Fig. 10 kurz nach dem Auffüllen mit Matrixmaterial, und Fig. 12 einen Querschnitt durch die Formplatte der

Fig. 10 nach dem Absetzen des Konversionsmaterials auf die Oberseiten und Seitenflächen der Halbleiterchips . Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt in Längsrichtung entlang einer x-Achse durch ein LED-Filament 1, wobei das LED-Filament 1 einen Träger 2 aufweist. Auf dem Träger 2 sind fünf strahlungsemittierende Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 angeordnet. Die Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 sind über elekt- rische Leitungen 8 miteinander elektrisch in Serie zwischen zwei elektrische Anschlüsse 9, 10 in Serie geschaltet. Dabei ist der erste Halbleiterchip 3 über eine elektrische Leitung 8 mit dem ersten elektrischen Anschluss 9 des Trägers 2 elektrisch leitend verbunden. Der fünfte Halbleiterchip 7 ist über eine elektrische Leitung 8 mit dem zweiten Anschluss 10 des Trägers 2 verbunden. Die elektrischen Leitungen 8 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von Bonddrähten ausgebildet. Der erste und der zweite Anschluss 9, 10 sind - - beispielsweise in Form von Metallstreifen, insbesondere Metallstiften ausgebildet. Die Halbleiterchips sind insbesondere als Leuchtdiodenchips ausgebildet. Der Träger 2 ist aus einem für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Material gebildet. Beispielsweise kann der Träger 2 aus einem Formmaterial wie zum Beispiel Silikon, Kunststoff oder Epoxymaterial bestehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Anschlüsse 9, 10 in den Träger 2 eingebettet. Der Träger 2 weist in der dargestellten Ausführungsform eine längliche Form auf und erstreckt sich entlang einer x-Achse. Zudem weist der Träger 2 Aufnahmebereiche 11 zur Aufnahme wenigstens eines Halbleiterchips auf. Die Aufnahmebereiche 11 sind über Trennstege 12 voneinander getrennt. Jeder Aufnahmebereich 11 weist eine Bodenfläche 13 auf. Auf der Bodenfläche 13 ist eine Klebeschicht 14 angeordnet. Auf der Klebeschicht 14 ist jeweils ein Halbleiterchip 3, 4, 5, 6, 7 angeordnet. Die Halbleiterchips sind mithilfe der Klebeschicht 14 mit dem Träger 2 be- festigt. Die Klebeschicht 14 ist transparent für elektromagnetische Strahlung. Die Klebeschicht 14 weist Konversionsmaterial 15 auf. Das Konversionsmaterial 15 ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung der Halbleiterchips in der Wellenlänge wenigstens teilweise zu verschieben, d.h. die Wel- lenlänge der elektromagnetischen Strahlung der Halbleiterchips wenigstens teilweise in eine andere Wellenlänge zu konvertieren. Das Konversionsmaterial 15 kann beispielsweise in Form von Leuchtstoffpartikeln beispielsweise aus YAG-Phosphor gebildet, sein.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform weist die Bodenfläche 13 im Wesentlichen eine gleich große oder eine etwas größere Fläche als eine Unterseite der Halbleiterchips auf. Beispielsweise kann die Bodenfläche 13 eine Größe aufweisen, die bis zu 20 %, insbesondere zwischen 5 und 10 % größer ist als die Fläche der Unterseite der Halbleiterchips. Somit ist eine möglichst kleine Bodenfläche 13 vorgesehen, um die Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 aufzunehmen. Die Bodenfläche 13 - - kann eine ähnliche oder gleiche Flächenforra wie die Unterseite der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 aufweisen. Insbesondere kann die Bodenfläche 13 eine quadratische oder eine rechteck- förmige Fläche aufweisen.

Die Klebeschicht 14 weist eine Dicke auf, die beispielsweise kleiner als 0,5 mm ist. Weiterhin sind eine Oberseite 16 und Seitenflächen 17 der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 mit einer Konversionsschicht 18 bedeckt. Somit bedeckt die Konversions- schicht 18 alle Seiten der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7, die nicht auf der Klebeschicht 14 aufliegen. In der Konversionsschicht 18 ist ebenfalls Konversionsmaterial 15 angeordnet. Somit sind die Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 auf allen Außenflächen bis auf die Unterseite mit einer Konversionsschicht bedeckt. Dadurch wird elektromagnetische Strahlung, egal in welcher Richtung die Strahlung vom Halbleiterchip abgegeben wird, mithilfe des Konversionsmaterials wenigstens teilweise in der Wellenlänge verschoben, d.h. konvertiert. Auf diese Weise kann eine gute Gleichförmigkeit des abgegebenen Wellen- längenspektrums erzeugt werden, das relativ homogen über alle Abstrahlrichtungen ist.

Oberhalb der Aufnahmebereiche 11 ist ein streifenförmiger länglicher Aufnahmeraum 19 ausgebildet, der von Seitenwänden 20 bis 23 des Trägers 2 begrenzt wird. Der Aufnahmeraum 19 ist somit einteilig mit den Aufnahmebereichen 11 für die Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 ausgebildet. Die Trennstege 12 zwischen benachbarten Aufnahmebereichen 11 weisen eine geringere Höhe entlang einer y-Achse im Vergleich zu den Seiten- wänden 20 bis 23 auf. Beispielsweise können die Trennstege 12 eine Höhe aufweisen, die im Bereich einer Oberseite 16 der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 angeordnet ist. Die Aufnahmebereiche 11 und der Aufnahmeraum 19 sind mit einem für elektromagnetische Strahlung transparenten Matrixmaterial 24 ge- füllt. In der dargestellten Ausführungsform sind die elektrischen Leitungen 8 ebenfalls mit dem Matrixmaterial 24 bedeckt. Dadurch sind die Leitungen gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Das transparente Matrixmaterial weist das Konver- - - sionsmaterial 15 auf, das sich als sedimentierte Konversionsschicht 18 auf der Oberseite 16 und den Seitenflächen 17 abgesetzt hat. Somit weist die Konversionsschicht 18 eine erhöhte Konzentration an Konversionsmaterial 15 im Vergleich zu den anderen Bereichen des Matrixmaterials 24 auf. Beispielsweise können in der Konversionsschicht 18 wenigstens

1 Volumenprozent oder wenigstens 5 Volumenprozent aus Konversionsmaterial 15 bestehen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können in der Konversionsschicht 18 auch mehr als 5 Volumenprozente aus Konversionsmaterial bestehen. Die Konversionsschicht 18 kann eine Dicke aufweisen, die beispielsweise im Bereich von 0,5 mm oder kleiner ausgebildet ist. Im Bereich des transparenten Matrixmaterials 24 kann abhängig von dem verwendeten Sedimentationsprozess auch außerhalb der Konversionsschicht 18 noch Konversionsmaterial 15 in geringerer Konzentration als in der Konversionsschicht vorhanden sein. Als Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon, Kunststoff oder Epoxymaterial verwendet werden. Das Matrixmaterial 24 weist wenigstens eine Füllhöhe auf, die höher ist als eine Oberseite 16 der Trennstege 12. Auf diese Weise kann mithilfe eines einfachen Auffüllvorganges , bei dem Matrixmaterial in den Aufnahmeraum 19 gegossen wird, eine sichere Auffüllung der Aufnahmebereiche 11 erreicht werden.

An gegenüberliegenden Enden des Trägers 2 ist jeweils eine Kontaktausnehmung 25, 26 in den Träger 2 eingebracht. Die Kontaktausnehmungen 25, 26 sind ebenfalls mit dem Aufnahmeraum 19 verbunden und werden von Seitenwänden und von einem Trennsteg 12 des Trägers 2 begrenzt. Die elektrischen Anschlüsse 9, 10 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von Metallstreifen, insbesondere Metallstiften ausgebildet. Die Metallstreifen beziehungsweise Metallstifte eignen sich für einen Schweißprozess , mit dem elektrische Leitungen an die Kontaktstreifen angeschlossen werden können. Die Anschlüsse grenzen an die Kontaktausnehmungen 25, 26 an. Somit können die Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 beispielsweise mithilfe von Bonddrähten 8 an die elektrischen Anschlüsse 9, - -

10 angeschlossen werden, bevor das Matrixmaterial mit dem Konversionsmaterial in den Aufnahmeraum 19 eingefüllt wird.

Ein Aufnahmebereich 11 wird in der Längsrichtung von zwei ge- genüberliegenden Seitenflächen 27, 28 der Trennstege 12 begrenzt. Die Seitenflächen 27, 28 sind in dem Beispiel nach außen geneigt ausgerichtet. Beispielsweise können die Seitenflächen 27, 28 in einem Winkel zwischen 10° und 90° in Bezug auf eine Ebene der Bodenfläche 13 ausgerichtet sein.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des LED-Filaments durch einen Aufnahmebereich

11 des LED-Filaments 1 der Fig. 1. Der Aufnahmebereich 11 wird nicht nur in Längsrichtung von der ersten und der zwei- ten Seitenfläche der Trennstege, sondern auch in Querrichtung von einer dritten und vierten Seitenfläche 29, 30 der ersten und zweiten Seitenwand 20, 21 begrenzt. Auch die dritte und vierte Seitenfläche 29, 30 können in einem Winkel geneigt nach außen angeordnet sein. Beispielsweise sind die dritte und vierte Seitenwand 29, 30 in einem Winkel zwischen 10 und 90° gegenüber einer Ebene der Bodenfläche 13 angeordnet. Auch entlang der Querrichtung, das heißt der z-Achse weist die Bodenfläche 13 vorzugsweise eine Größe auf, die gleich groß o- der etwas größer als die Fläche der Unterseite der Halb- leiterchips 3, 4, 5, 6, 7 ist.

Durch die Anordnung der nach außen geneigt angeordneten Seitenflächen 27, 28, 29, 30 wird eine in Richtung der Bodenfläche 13 trichterförmige Ausbildung des Aufnahmebereiches 11 erreicht. Die trichterförmige Ausbildung des Aufnahmebereiches 11 weist den Vorteil auf, dass sich eine Querschnittsfläche ausgehend von einer Oberseite der äußeren Seitenwände des Trägers 2 bis in Richtung auf die Bodenfläche 13 verjüngt. Diese Trichterform des Aufnahmebereiches 11 ist von Vorteil für den Sedimentationsprozess , bei dem eine Abschei- dung des Konversionsmaterials 15 erfolgt, wobei das dem Matrixmaterial 24 gemischt mit dem konversionsmaterial 15 in den Aufnahmeraum 19 und die Aufnahmebereiche 11 eingefüllt wird. - -

Bei dem Sedimentationsprozess sinkt das Konversionsmaterial 15 beispielsweise aufgrund von Schwerkraft oder aufgrund von Zentrifugalkräften in Richtung auf die Bodenfläche 13 ab. Da bei werden die Oberseiten 16 mit der Konversionsschicht 18 bedeckt. Zugleich wird das Konversionsmaterial 15 beim Absin ken aufgrund der geneigt angeordneten Seitenflächen 27, 28, 29, 30 auch in Richtung auf die Seitenflächen 17 der Halbleiterchips mit einer erhöhten Konzentration bewegt. Dadurch kann eine gute Bedeckung der Seitenflächen 17 mit einer erhöhten Konzentration an Konversionsmaterial auch in einem un teren Bereich angrenzend an die Bodenfläche 13 erreicht werden. Somit unterstützen die geneigt angeordneten Seitenflächen 27 bis 30 eine in der Regel schwierige Bedeckung der Seitenflächen 17 der Halbleiterchips mit dem Konversionsmate rial mit einem Sedimentationsprozess. Auf diese Weise kann mit einer geringeren Konzentration von Konversionsmaterial 1 im Matrixmaterial 24 eine ausreichend dicke Konversionsschicht 18 und ausreichend hohen Konzentration an Konversionsmaterial 15 auf den Oberseiten und den Seitenflächen 17 der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 hergestellt werden.

Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt des Trägers 2 in perspekti vischer Darstellung. Bei dieser Darstellung kann die Form de Aufnahmebereiche 11 und die Form des Aufnahmeraumes 19 gut erkannt werden.

Die Bodenflächen 13 werden von der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Seitenfläche 27, 28, 29, 30 begrenzt Die erste und die zweite Seitenfläche 27, 28 werden durch di Trennstege 12 gebildet. Die dritte und die vierte Seitenfläche 29, 30 werden durch die erste und die zweite Seitenwand 20, 21 des Trägers 2 gebildet.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausfüh- rungsform eines LED-Filamentes 1, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 ausgebildet ist, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform kei e Trennstege 12 vorgesehen - - sind. Bei dieser Ausführung sind die Halbleiterchips 3, 6, 7 in einem zusammenhängenden Aufnahmeraum 19 angeordnet.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung des LED-Filamentes 1 der Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform entfallen die Trennstege. Zudem können die dritte und die vierte Seitenfläche 29, 30 der ersten und zweiten Seitenwand 20, 21 auch senkrecht zur Ebene der Bodenfläche 13 ausgebildet sein. Die Bodenfläche 13 ist aufgrund der fehlenden

Trennstege 12 als einheitliche Bodenfläche für alle Halbleiterchips ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Halbleiterchips 3, 4, 5 über eine Klebeschicht 14 mit Konversionsmaterial 15 mit der Bodenfläche 13 des Trägers 2 verbunden. Zudem sind die Oberseite 16 und die Seitenflächen 17 der Halbleiterchips 3 mit einer Konversionsschicht 18 bedeckt. Der Träger 2 ist aus einem transparenten Material wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 gebildet. Zudem sind die Halbleiterchips mit einem Matrixmaterial 24 bedeckt. Auch diese einfache Ausführungsform kann ein homogenes Strahlungs- Spektrum über alle Abstrahlrichtungen der Halbleiterchips ermöglichen .

Die Fig. 6 bis 12 zeigen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines LED-Filaments gemäß Fig. 1.

Fig. 6 zeigt einen schematischen Teilausschnitt eines Leiterrahmens 31, der mehrere elektrische Anschlüsse 9, 10 in Form von Metallstreifen aufweist. Die elektrischen Anschlüsse 9, 10 stehen jeweils paarweise gegenüber. Der Leiterrahmen 31 ist beispielsweise aus einer dünnen Kupferplatte gestanzt.

In einem folgenden Verfahrensschritt, der in Fig. 7 dargestellt ist, wird ein Formmaterial in Form einer Formplatte 32 an die elektrischen Anschlüsse 9, 10 angeformt. Die Formplat- te 32 kann mit mehreren Paaren von elektrischen Anschlüssen

9, 10 verbunden sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehrere voneinander getrennte Formkörper geformt werden, wobei jeweils in einen Formkörper ein Paar von - - zwei gegenüberliegenden elektrischen Anschlüssen 9, 10 eingebettet ist, wie schematisch durch gestrichelte Trennlinien 33 dargestellt ist. Konturen der elektrischen Anschlüsse 9, 10 sind in den Bereichen, in denen sie von Formmaterial bedeckt sind, als gestrichelte Linien dargestellt.

Das Formmaterial für die Formplatte 32 bzw. die Formkörper besteht beispielsweise aus Silikon, Kunststoff oder Epoxy. Das Formmaterial ist transparent für elektromagnetische

Strahlung insbesondere für elektromagnetische Strahlung der Strahlungsemittierenden Halbleiterchips und die konvertierte elektromagnetisch Strahlung der Halbleiterchips.

In der Formplatte 32 sind jeweils zwischen zwei gegenüber liegenden elektrischen Anschlüssen 9, 10 ein streifenförmiger Aufnahmeraum 19 ausgebildet. Die Aufnahmeräume 19 erstrecken sich parallel zu einer x-Achse. Ein Aufnahmeraum 19 wird durch Seitenwände 20, 21, 22, 23 aus Formmaterial begrenzt. Zudem weist jeder Aufnahmeraum 19 mehrere Aufnahmebereiche 11 auf. In Längsrichtung des Aufnahmeraumes 19 gesehen ist jeweils zwischen zwei Aufnahmebereichen 11 ein Trennsteg 12 ausgebildet. Weiterhin sind angrenzend an die elektrischen Anschlüsse 9, 10 jeweils eine Kontaktausnehmung 25, 26 als Teil des Aufnahmeraumes 19 ausgebildet.

Die Aufnahmebereiche 11 weisen jeweils eine Bodenfläche 13 auf. Die Bodenflächen 13 werden von geneigt angeordneten Seitenflächen 27, 28, 29, 30 begrenzt. Die erste und die zweite Seitenfläche 27, 28 werden jeweils von einem Trennsteg 12 ge- bildet. Die dritte und die vierte Seitenfläche 29, 30 werden von unteren Teilflächen einer ersten und einer zweiten Seitenwand 20, 21 gebildet. Der erste und der zweite elektrische Anschluss 9, 10 sind im Bereich der ersten und der zweiten Kontaktausnehmung 25, 26 freigelegt.

Anstelle des Leiterrahmens können auch einzelne elektrische Anschlüsse 9, 10 verwendet werden, die in Formmaterial eingebettet werden. _ _

Als Formverfahren kann jedes Moldverfahren, insbesondere z.B. ein Spritzgussverfahren oder ein Druckgussverfahren verwendet werden. Dabei sind Formwerkzeuge vorgesehen, die die Form der Formplatte 32 oder der Träger 2 und die Formen der Aufnahmeräume 19 und der Aufnahmebereiche 11 ausbilden. Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch ein folienunterstütztes Moldverfahren verwendet werden. In einem folgenden Verfahrensschritt, der in Fig. 8 dargestellt ist, wird auf die Bodenflächen 13 jeweils eine transparente Klebeschicht 14 mit Konversionsmaterial 15 aufgebracht .

Anschließend wird, wie in Fig. 9 dargestellt ist, auf die Klebeschichten 14 jeweils ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 3, 4, 5, 6 aufgebracht. Die Klebeschichten 14 sind transparent für die elektromagnetischen Strahlen der Halbleiterchips, wobei das Konversionsmaterial 15 die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlen der Halbleiterchips wenigstens teilweise zu einer anderen Wellenlänge konvertiert. Die Halbleiterchips stellen insbesondere Leuchtdiodenchips dar. Anschließend werden über elektrische Leitungen 8 in Form von Bonddrähten die elektrischen Halbleiterchips 3, 4, 5, 6 elektrisch leitend mit den elektrischen Anschlüssen 9, 10 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Halbleiterchips seriell zwischen den elektrischen Anschlüssen 9, 10 verschaltet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch eine serielle und/oder parallele elektrische Ver- schaltung der Halbleiterchips 3, 4, 5, 6, 7 zwischen den elektrischen Anschlüssen 9, 10 erfolgen.

In einem folgenden Verfahrensschritt, der schematisch in Fig. 10 dargestellt ist, werden die Aufnahmebereiche 11 und der Aufnahmeraum 19 mit Matrixmaterial 24 gemischt mit Konversionsmaterial 15 aufgefüllt. Dabei werden die Halbleiterchips und vorzugsweise auch die elektrischen Leitungen 8 mit dem Matrixmaterial bedeckt. - -

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch einen Aufnahmeraum 19 der Anordnung der Fig. 10. Kurz nach dem Einfüllen ist das Konversionsmaterial 15 verteilt im Matrixmaterial 24 angeord- net, wie schematisch in Form von Punkten dargestellt ist. Es erfolgt nun ein Sedimentationsprozess , bei dem sich das Konversionsmaterial 15 in Richtung auf die Bodenfläche 13 des Trägers 2 absetzt. Dabei wird eine Konversionsschicht 18 auf der Oberseite 16 und auf den Seitenflächen 17 der Halbleiter- chips 3, 4, 5 ausgebildet, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Im Matrixmaterial 24 außerhalb der Konversionsschicht 18 ist nur noch eine geringe Konzentration an Konversionsmaterial 15 vorgesehen . Beispielsweise ist die Konzentration an Konversionsmaterial 15 außerhalb der Konversionsschicht 18 kleiner als

10 Volumenprozente, insbesondere kleiner als 5 Volumenprozente oder kleiner als 1 Volumenprozent. Der Sedimentationsprozess wird, durch die geneigt angeordneten Seitenflächen 27, 28, 29, 30 der Aufnahmebereiche 11 unterstützt. Nach einer Aushärtezeit verfestigt sich das Matrixmaterial 24.

Die elektrische Verschaltung der Halbleiterchips 3, 4, 5, die zwischen zwei gegenüber liegenden elektrischen Anschlüssen 9, 10 ausgebildet ist, kann beispielsweise noch vor dem Abtrennen der elektrischen Anschlüsse 9, 10 vom Leiterrahmen 31 getestet werden. Ist eine Anordnung von Halbleiterchips nicht funktionsfähig, so kann auf ein Abtrennen der elektrischen Anschlüsse 9, 10 vom Leiterrahmen 31 verzichtet werden.

In einem folgenden Verfahrensschritt werden die elektrischen Anschlüsse 9, 10 vom Leiterrahmen 31 abgetrennt und, falls noch nicht geschehen, einzelne Träger 2 von der Formplatte 32 separiert, wie anhand der Trennlinien 33 angedeutet ist. Auf diese Weise kann mit einfachen Verfahren ein LED-Filament 1 gemäß Fig. 3 erhalten werden. - -

Die Verfahrensschritte der Fig. 6 bis 12 können auch verwendet werden, um ein einfach aufgebautes LED-Filament 1 gemäß den Fig. 4 und 5 herzustellen.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Matrixmaterial gemischt mit dem Konversionsmaterial beispielsweise in den Aufnahmeraum eingegossen, eingefüllt oder eingespritzt werden. Die elektrischen Anschlüsse 9, 10 können beispielsweise mithilfe eines Stanzverfahrens vom Leiterrahmen 31 getrennt werden. In analoger Weise kann beispielsweise auch mithilfe eines Stanzverfahrens die Formplatte 32 in die einzelnen Träger 2 aufgeteilt werden. Zudem können abhängig von der gewählten Ausführungsform bereits bei der Anformung des Formmaterials an die elektrischen Anschlüsse 9, 10 des Leiterrahmens 31 einzelne Träger 2 aus Formmaterial ausgebildet werden, wie in Fig. 7 anhand der Trennlinien 33 schematisch dargestellt ist. Als Materialien für das Konversionsmaterial 15 können beispielsweise Barium-Magnesium-Aluminate, die mit Europium dotiert sind, Cerium-Magnesium-Aluminate, die mit Terbium dotiert sind, Lanthanum-Cerium-Phosphate, die mit Terbium dotiert sind oder Yttrium-Europium-gemischte Oxide verwendet werden.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlas- sen. - -

BEZUGSZEICHENLISTE

1 LED-Filament

2 Träger

3 erster Halbleiterchip

4 zweiter Halbleiterchip

5 dritter Halbleiterchip

6 vierter Halbleiterchip

7 fünfter Halbleiterchip

8 elektrische Leitung

9 erster elektrischer Anschluss

10 zweiter elektrischer Anschluss

11 Aufnahmebereich

12 Trennsteg

13 Bodenfläche

14 Klebeschicht

15 Konversionsmaterial

16 Oberseite

17 Seitenfläche

18 Konversionsschicht

19 Aufnahmeraum

20 erste äußere Seitenwand

21 zweite äußere Seitenwand

22 dritte äußere Seitenwand

23 vierte äußere Seitenwand

24 Matrixmaterial

25 erste Kontaktausnehmung

26 zweite Kontaktausnehmung

27 erste Seitenfläche

28 zweite Seitenfläche

29 dritte Seitenfläche

30 vierte Seitenfläche

31 Leiterrahmen

32 Formplatte

33 Trennlinie