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Title:
SURFACE MOUNTABLE LIGHT DIODE LIGHT SOURCE AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT DIODE LIGHT SOURCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/050540
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a surface mountable light diode light source, whereby the curvature of the leadframe required for surface mounting faces the rear side of the housing inside a transparent plastic shaped body. The invention also concerns a method for the production of a mixed light source, preferably a white light source based on a UV or blue emitting semiconductor LED (1), wherein the LED (1) is mounted on a leadframe (10), a transparent plastic molding compound (3) is mixed with a conversion material (4) and optionally other filling materials with the purpose of forming a molded compound and the leadframe (10) is reshaped with the molded compound in an injection process in such a way that the light exit sides of the LED (1) are surrounded by the molded compound.

Inventors:
JAEGER HARALD (DE)
HOEHN KLAUS (DE)
BRUNNER REINHOLD (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/004660
Publication Date:
July 12, 2001
Filing Date:
December 28, 2000
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
JAEGER HARALD (DE)
HOEHN KLAUS (DE)
BRUNNER REINHOLD (DE)
International Classes:
H01L33/48; H01L33/50; (IPC1-7): H01L33/00
Domestic Patent References:
WO1998012757A11998-03-26
Foreign References:
EP0646971A1
DE29901093U11999-04-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 325 (E - 1384) 21 June 1993 (1993-06-21)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 07 31 July 1997 (1997-07-31)
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN & FISCHER (Postfach 12 10 26 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle, bei der auf einem Leadframe (10) ein LEDChip (1) montiert ist und der Leadframe (10) mit einem einstückigen transparenten KunststoffFormkörper (3) umformt ist, aus dem an mindestens zwei Seitenflächen je ein Leadframeanschluß (11,12) heraus ragt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des transparenten KunststoffFormkörpers (3) jeder der Leadframeanschlüsse (11, 12) eine Sartige Biegung (14,15) von einem Chipmontagebereich (16) zu einer Montageseite (13) der LeuchtdiodenLichtquelle hin aufweist.
2. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente KunststoffFormkörper (3) aus einer Kunst stoffPreßmasse gerfertigt ist.
3. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die KunststoffPreßmasse im wesentlichen vorreagiertes Epoxidharz, insbesondere Epoxynovolak oder Epoxykresolnovolak aufweist.
4. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz mit einem Phenolund/oder einem Anhydridhär ter vorreagiert ist.
5. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der KunststoffPreßmasse ein Entformungsoder Trennmittel beigemengt ist.
6. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entformungsmittel ein festes Entformungsmittel auf Wachs basis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbonsäuren, insbesondere Stearaten, ist.
7. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der KunststoffPreßmasse mindestens ein anorganischer Füll stoff wie TiO2, ZrO2 oder aAl203 beigemengt ist, durch die der Brechungsindex der Pressmasse gesteigert ist.
8. Oberflächenmontierbare LeuchtdiodenLichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der KunststoffPressmasse mindestens ein organischer oder an organischer Konversionsstoff beigemengt ist, der einen Teil der von dem LEDChip ausgesandten Strahlung absorbiert und eine gegenüber der absorbierten Strahlung längerwellige Strahlung emittiert, so dass die Lichtquelle mischfarbiges Licht aus Primärlicht des LEDChips und Sekundärlicht des Konversionsstoffes emittiert.
9. Verfahren zur Herstellung einer LeuchtdiodenLichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der LEDChip (1) in einem Chipmontagebereich (16) auf ei nem Leadframe (10) montiert und mit Leadframeanschlüssen (11,12) elektrisch leitend verbunden wird, die Leadframeanschlüsse (11,12) vor oder nach dem Montie ren der HalbleiterLED (1) mit Sartigen Biegungen (14,15) versehen wird und die HalbleiterLED (1) einschließlich der Sartigen Bie gungen (14,15) des Leadframes (10) mit einer transparenten Kunststoffpressmasse (3) umformt wird.
10. Verfahren zur Herstellung einer Weißlichtquelle auf der Basis einer HalbleiterLED (1), welche Lichtstrahlung im ul travioletten oder blauen Spektralbereich emittiert, bei wel chem die LED (1) auf einem Leadframe (10) montiert wird, eine transparente KunststoffPreßmasse (3) mit einem Kon versionsstoff (4) und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen zu einer Pressmasse vermengt wird, und der Leadframe (10) mit der Pressmasse umformt wird, daß die LED (1) an ihren Licht austrittsseiten von der Pressmasse umgeben ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine KunststoffPreßmasse (3) auf Harzbasis verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die KunststoffPreßmasse (3) im wesentlichen aus einem vor reagierten Epoxidharz, insbesondere einem Epoxynovolak oder Epoxykresolnovolak besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharz mit einem Phenolund/oder einem Anhydrid härter vorreagiert ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Konversionsstoff (4) ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder eine Mischung davon ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Konversionsstoff (4) ein anorganischer Leuchtstoff ist und ein Leuchtstoffmetallzentrum M in einem Wirtsgitter auf der Basis der allgemeinen Formel A3B5Xl2 oder eines Sulfids, Oxysulfids, Borats, Aluminats oder von Metallchelatkomplexen enthält.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorzugsweise vorgetrocknetem Konversionsstoff (4) vor dem Vermengen der KunststoffPreßmasse (3) ein Haftvermitt ler vorzugsweise in flüssiger Form beigemengt wird, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes (4) mit der Kunst stoffPreßmasse (3) zu verbessern.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftvermittler 3Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder weitere Derivate auf TrialkoxysilanBasis verwendet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversionsstoff (4) vor dem Vermengen der KunststoffPreßmasse (3) ein Oberflächen modifikator vorzugsweise in flüssiger Form beigement wird, um die Oberflächen des Konversionsstoffes (4) zu modifizie ren.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenmodifikator Diethylenglycolmonomethylether verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der KunststoffPreßmasse vor dem Vermengen mit dem Konver sionsstoff (4) ein Entformungsoder Trennmittel beigemengt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Entformungsmittel ein festes Entformungsmittel auf Wachsbasis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbon säuren, insbesondere Stearaten, ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressmasse zusätzlich anorganische Füllstoffe wie TiO2, Zr02 oder aAl203 beigemengt werden, durch die der Bre chungsindex der Pressmasse gesteigert wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die KunststoffPreßmasse (3) und der Konversionsstoff (4) und gegebenenfalls die weiteren Füllstoffe dadurch vermengt werden, indem sie zunächst grob gemischt werden und dann das Gemisch in einer Mühle wie einer Kugelmühle gemahlen wird, wodurch ein sehr feines, homogenes Pulver gewonnen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die KunststoffPreßmasse (3) vor dem Mischen mit dem Kon versionsstoff (4) und gegebenenfalls den weiteren Füllstof fen in einer Mühle wie einer Kaffemühle gemahlen wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die vermengte Pressmasse die folgenden Bestandteile ent hält : a) KunststoffPreßmasse 2 60% b) Konversionsstoff > 0 und s 40% c) Haftvermittler 2 0 und s 3% d) Entformungsmittel 2 0 und s 2% e) Oberflächenmodifikator 0 und < 5% f) Oxidationsstabilisator 2 0 und < 5% (z. B. auf Phosphitbasis oder auf Basis sterisch gehinder ter Phenole) g) WLichtstabilisator s 0 und s 2%.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle insbesondere dadurch als oberflächenmon tierbares Bauelement hergestellt wird, indem die Pressmasse derart geformt ist, daß auf einer Montageseite der fertig gestellten Weißlichtquelle Leadframeanschlüse (11,12) seitlich unter Bildung horizontaler Montageflächen (11A, 12A) aus der Pressmasse herausgeführt werden.
Description:
Beschreibung Oberflächenmontierbare Leuchtdioden-Lichtquelle und Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdioden-Lichtquelle Die Erfindung betrifft eine oberflächenmontierbare Leucht- dioden-Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1..

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstel- lung einer Lichtquelle auf der Basis einer Halbleiter- Leuchtdiode (im Folgenden kurz Halbleiter-LED genannt), ins- besondere einer oberflächenmontierbaren Halbleiter-LED, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9. Sie betrifft im Beson- deren eine Halbleiter-LED-Mischlichtquelle, insbesondere eine Weißlichtquelle. Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Halbleiter-LED mit einem Emissionsspektrum im ultravioletten oder blauen Spektralbereich verwendet und die Halbleiter-LED wird an ihren Lichtaustrittsseiten von einer Pressmasse umgeben, die einen Konversionsstoff enthalt, durch den das von der Halbleiter-LED emittierte Lichtspektrum min- destens teilweise in Licht anderer Wellenlängen umgewandelt wird, so daß der optische Eindruck einer Weißlichtquelle ent- steht, das heißt, daß die Lichtquelle insgesamt weißes Licht aussendet.

Ein oberflächenmontierbares LED-Bauelement mit vom Gehäuse abstehenden Lötanschlußteilen ist in der WO 98/12757 be- schrieben. Bei diesem sind die Lötanschlußstreifen eines Leadframes ausgehend von der Chip-Montagefläche geradlinig in der Ebene der Montagefläche aus einem Kunststoffgehäuse her- ausgeführt und außerhalb des Kunststoffgehäuses zur Bauele- ment-Montageseite hin S-förmig gebogen, so daß im Anschluß an die S-Biegung Lötanschlußflächen entstehen. Mit den Lötan- schlußflächen kann das Bauelement auf eine Leiterplatte mon- tiert werden.

In der WO 98/12757 ist weiterhin eine wellenlängenkonvertie- rende Pressmasse für ein elektrolumineszierendes Bauelement mit einem ultraviolettes, blaues, oder grünes Licht aussen- denden Körper auf der Basis eines transparenten Epoxidharzes beschrieben, das mit einem Leuchtstoff, insbesondere mit ei- nem anorganischen Leuchtstoffpigmentpulver mit Leuchtstoff- pigmenten aus der Gruppe der Phosphore, versetzt ist. Als be- vorzugtes Ausführungsform wird eine Weißlichtquelle beschrie- ben, bei welcher eine strahlungsemittierende Halbleiter-LED auf der Basis von GaAlN mit einem Emissionsmaximum zwischen 420 nm und 460 nm zusammen mit einem Leuchtstoff verwendet wird, der so gewählt ist, daß eine von dem Halbleiterkörper ausgesandte blaue Strahlung in komplementäre Wellenlängenbe- reiche, insbesondere blau und gelb, oder zu additiven Farb- tripeln, z. B. blau, grün und rot, umgewandelt wird. Hierbei wird das gelbe bzw. das grüne und das rote Licht von den Leuchtstoffen erzeugt. Der Farbton (Farbort in der CIE- Farbtafel) des solchermaßen erzeugten weißen Lichts kann da- bei durch geeignete Wahl des oder der Leuchtstoffe hinsicht- lich Mischung und Konzentration variiert werden.

Ebenso offenbart die WO 98/54929 ein sichtbares Licht emit- tierendes Halbleiterbauelement mit einer UV-/blau-LED, welche in einer Vertiefung eines Trägerkörpers angeordnet ist, deren Oberfläche eine lichtreflektierende Schicht aufweist und mit einem transparenten Material gefüllt ist, welches die LED an ihren Lichtaustrittsseiten umgibt. Zur Verbesserung der Lichtauskopplung weist das transparente Material einen Bre- chungsindex auf, der niedriger als der Brechungsindex der lichtaktiven Region der LED ist.

In der DE 196 04 492 Cl ist eine sogenannte Radial-Bauform von LED-Bauelementen beschrieben. Eine derartige Bauform eig- net sich nicht zu Oberflächenmontage, sondern ausschließlich zur Durchsteckmontage auf einer Leiterplatte. Der Kunststoff- Gehäuseverguß, der die Radialbauform im Wesentlichen defi-

niert, besteht aus Polycarbonat.

In der JP-10093146 A ist ein Radial-LED-Bauelement beschrie- ben, bei dem zur Verbesserung der Strahlungsstärke und Hel- ligkeit in den Kunststoff-Gehäuseverguß ein Leuchtstoff ein- gebunden ist, der von der Strahlung des Halbleiter-LED-Chips angeregt wird und bei größerer Wellenlänge emittiert.

Eine Radial-LED-Bauform ist auch in der U. S. 5, 777, 433 be- schrieben. Bei dieser sind in den Radial-Kunststoffverguß, der beispielsweise aus Epoxy oder einem anderen geeigneten transparenten organischen Vergußmaterial besteht, zur Erhö- hung des Brechungsindex des Kunststoffmaterials Nanopartikel eingebunden, die einen größeren Brechungsindex aufweisen als das transparente Vergußmaterial.

Aus der Offenlegungsschrift DE 38 04 293 ist eine Weißlicht- quelle auf der Basis einer Halbleiter-LED bekannt. Darin ist eine Anordnung mit einer Elektrolumineszenz-oder Laserdiode beschrieben, bei der das von der Diode abgestrahlte Emissi- onsspektrum mittels eines mit einem phosphoreszierenden, lichtwandelnden organischen Farbstoff versetzten Elements aus Kunststoff zu größeren Wellenlängen hin verschoben wird. Das von der Anordnung abgestrahlte Licht weist dadurch eine ande- re Farbe auf als das von der Leuchtdiode ausgesandte Licht.

Abhängig von der Art des im Kunststoff beigefügten Farbstof- fes lassen sich mit ein und demselben Leuchtdiodentyp Leucht- diodenanordnungen herstellen, die in unterschiedlichen Farben leuchten.

In vielen potentiellen Anwendungsgebieten für Leuchtdioden wie z. B. bei Anzeigeelementen im Kfz-Armaturenbereich, Be- leuchtung in Flugzeugen und Autos und bei vollfarbtauglichen LED-Displays sowie in tragbaren Geräten mit Displayelementen oder hinterleuchteten Teilen (wie z. B. bei Mobiltelefonen), tritt verstärkt die Forderung nach besonders platzsparenden Leuchtdiodenanordnungen auf. Es werden insbesondere entspre-

chende LED-Bauelemente benötigt, mit denen sich mischfarbiges Licht, insbesondere weißes Licht, erzeugen läßt.

Bei den oben beschriebenen vorbekannten oberflächenmontierba- ren Bauformen wird zunächst ein vorgehäustes Bauteil dadurch hergestellt, daß ein vorgefertigter Leiterrahmen (Leadframe) mit einem geeigneten Kunststoffmaterial umspritzt wird, wel- ches das Gehäuse des Bauteils bildet. Dieses Bauteil weist an der Oberseite eine Vertiefung auf, in die von zwei gegenüber- liegenden Seiten Leadframeanschlüsse eingeführt sind, auf dessen einem eine Halbleiter-LED aufgeklebt und elektrisch kontaktiert wird. In diese Vertiefung wird dann eine mit dem Leuchtstoff versetzte Vergußmasse, in der Regel ein transpa- rentes Epoxidharz eingefüllt.

Der Vorteil dieser bekannten oberflächenmontierbaren Baufor- men liegt darin, daß eine sehr gerichtete Abstrahlung dadurch erreicht werden kann, indem die durch das Kunststoffgehäuse gebildeten Seitenwände als schräggestellte Reflektoren ausge- bildet werden können. In den Anwendungsfällen, in denen je- doch eine derart gerichtete Abstrahlung nicht unbedingt er- forderlich ist oder auf andere Weise erzielbar ist, stellt sich das Herstellungsverfahren als relativ aufwendig und mehrstufig dar, da der Gehäusekunststoff und die Vergußmasse aus zwei verschiedenen Materialien gebildet werden und in ge- trennten Verfahrensschritten angeformt werden müssen. Zudem muß stets das Problem einer ausreichenden und temperatursta- bilen Haftung zwischen der Vergußmasse und dem Gehäusekunst- stoff gelöst werden. In der Praxis führt dies insbesondere bei Verwendung hoher Lichtleistungen immer wieder zu Proble- men. Überdies ist die Miniaturisierbarkeit aufgrund des zwei- teilig ausgebildeten Gehäuses begrenzt.

Die Miniaturisierbarkeit der oben beschriebenen Radialbaufor- men ist wegen der erforderlichen Durchsteckmontage ebenfalls stark eingeschränkt. Weiterhin stellt die Durchsteckmontage bei den heutzutage in der Regel in Oberflächenmontage herge-

stellten Schaltungsanordnungen einen separaten und gegenüber der Oberflächenmontage technisch anders gestalteten Montage- schritt dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zu- grunde, eine oberflächenmontierbare Leuchtdioden-Lichtquelle zur Verfügung zu stellen, die geringen Platzbedarf aufweist.

Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquel- le, insbesondere einer oberflächenmontierbaren Lichtquelle auf der Basis einer Halbleiter-LED angegeben werden, welches mit einer geringeren Anzahl von Herstellungsschritten aus- kommt, die gegenüber den bekannten Anordnungen verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Temperaturfestigkeit im Gebrauch aufweist. Es soll weiterhin insbesondere die Herstellung ei- ner mischfarbigen LED-Lichtquelle, besonders einer Weißlicht- quelle angegeben werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch eine oberflächenmontier- bare Leuchtdioden-Lichtquelle mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 1 gelöst.

Bei der oberflächenmontierbaren Leuchtdioden-Lichtquelle der eingangs genannten Art weist gemäß der Erfindung jeder der Leadframeanschlüsse innerhalb des transparenten Kunststoff- Formkörpers eine S-artige Biegung auf, durch die dieser von einem Chipmontagebereich zu einer Montageseite der Leucht- dioden-Lichtquelle geführt ist.

Bei diesem Bauelement sind die Leadframeanschlüsse also be- reits in dessen Montageebene aus dem Kunststoff-Gehäuse oder -Formkörper herausgeführt. Die Unterseiten der Leadframean- schlüsse führen folglich bereits in der Ebene der Unterseite des Kunststoff-Formkörpers aus diesem heraus und müssen au- ßerhalb keine Biegung mehr aufweisen, die einerseits einen erhöhten Platzbedarf und andererseits eine mechanische Bela- stung des Kunststoff-Formkörpers während des Biegeverfahrens verursacht. Letztere birgt die Gefahr einer Delamination zwi-

schen dem Kunststoff-Formkörper und dem Leadframe, was in der Regel zu einer verminderten Feuchtestabilität führt.

Bevorzugte Ausführungsformen der oberflächenmontierbaren Leuchtdioden-Lichtquelle sind Gegenstand der abhängigen Pa- tentansprüche 2 bis 8.

Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 gelöst. Ein Verfahren zum Herstellen einer Mischlichtquelle, insbesondere einer Weiß- lichtquelle ist in Patentanspruch 10 angegeben.

Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteran- sprüche 11 bis 26.

Das Verfahren wird besonders bevorzugt zur Herstellung einer Weißlichtquelle auf der Basis einer Halbleiter-LED einge- setzt, welche Lichtstrahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich emittiert, bei welchem Verfahren die LED auf einem Leadframe montiert und elektrisch kontaktiert wird, ei- ne transparente Kunststoff-Preßmasse mit einem Konversions- stoff vermengt wird, und der Leadframe vorzugsweise im Spritzpressverfahren derart mit der Preßmasse umformt wird, daß die LED an ihren Lichtaustrittsseiten von der Preßmasse umgeben ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren verzichtet somit auf die For- mung einer Vertiefung und den Einsatz zweier unterschiedli- cher Materialien und sieht statt dessen die Verwendung einer einzigen transparenten Kunststoff-Preßmasse vor, die zunächst mit dem Konversionsstoff vermengt wird und dann um den Lead- frame geformt, vorzugsweise gespritzt wird. Die ausgehärtete Pressmasse dient somit gleichzeitig als Bauteilgehäuse als auch als transparente Konversionsstoffmatrix. Dadurch wird zum einen das Herstellungsverfahren erheblich vereinfacht, da in einem einzigen Anformprozeß, insbesondere Spritzpresspro- zeß, sowohl das Gehäuse gebildet als auch der Konversions-

stoff bereitgestellt wird. Weiterhin wird ein Bauelement her- gestellt, das verbesserte Stabilitatseigenschaften aufweist, da daß Problem der Haftung zwischen zwei Materialien, die zu- dem verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufwei- sen können, nicht mehr auftritt.

Es wird eine reproduzierbare und gezielte Einstellung der Farborte in engen Grenzen dadurch erreicht, daß die Sedimen- tation der Konversionsstoffe bei der Lagerung und Verarbei- tung insbesondere durch schnelle Anhärteschritte weitestge- hend ausgeschlossen wird. Die Qualität der Konversionsstoffe wird durch einfache Verfahrensschritte mit einfacheren Do- siermöglichkeiten und Minimierung der Abrasion bei der Harz- aufbereitung, Mischung und Dosierung gesteigert.

Durch die Verarbeitung von Leuchtstoffen mit transparenten Festharzen mittels Pressmassenprozessen für Lumineszenzkon- versionselemente wird das Sedimentationsverhalten der anorga- nischen Leuchtstoffe bei der Herstellung, Lagerung und Verar- beitung der Konverterharze entscheidend verbessert. Damit un- terliegen die x, y-Farborte der Weißlichtquellen nur geringen Schwankungen und das Leuchtbild der Lumineszenzdioden wird verbessert. Langwieriges Eindispergieren des Leuchtstoffes für agglomeratfreie Konvertergießharze und zum Einstellen stabiler Viskositäten auchwährend der Gießharzlagerung ent- fällt genauso wie eine aufwendige Verpackung in Form von Spritzen. Im vorliegenden Fall werden transparente Pressma- ssen beispielsweise als Tabletten oder als Granulat zusammen mit dem Leuchtstoff durch Mahlen und ggf. Sieben miteinander vermischt. Sedimentation des Leuchtstoffes bei der Herstel- lung und Lagerung kann damit weitestgehend verhindert werden.

Durch die Verwendung nur noch eines einzigen Pressmassen- Formkörpers für die Gehäuseform und die Konversionsstoffma- trix ergibt sich Spielraum für eine weitere Miniaturisierung.

Dieses zusätzliche Miniaturisierungspotential kann für die Anwendung dieser Weißlichtquellen in mobilen elektronischen

Produktsystemen genutzt werden. Erhöhte Lichtausbeuten durch verstärktes Ausnutzen der Seitenstrahlung in speziellen Ein- bausituationen mit weiteren Gestaltungsfreiheitsgraden oder reine Seitenlichtauskopplungsmöglichkeiten erweitern die Funktionalität.

Die Kunststoff-Preßmasse kann als Ausgangsmaterial eine kom- merziell erhältliche Preßmasse sein und besteht beispielswei- se im wesentlichen aus einem Epoxykresolnovolak oder Epoxid- harzsystemen mit einem Anhydrid-oder einem Phenolhärter- System.

Der Konversionsstoff kann ein anorganisches Leuchtstoffpig- mentpulver mit Leuchtstoffpigmenten aus der Gruppe der Phos- phore mit der allgemeinen Formel A3B5X12 : M sein, welche in der Kunststoff-Preßmasse dispergiert sind. Insbesondere kön- nen als Leuchtstoffpigmente Partikel aus der Gruppe der Ce- dotierten Granate verwendet werden, wobei insbesondere Ce- dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5O12 : Ce) zu nennen ist. Weitere denkbare Konversionsstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid-und Oxysulfidbasis, Aluminate, Borate, etc. mit ent- sprechend im kurzwelligen Bereich anregbaren Metallzentren.

Auch metallorganische Leuchtstoffsysteme sind zu berücksich- tigen.

Der Leuchtstoff kann ebenso durch lösliche und schwer lösli- che organische Farbstoffe und Leuchtstoffabmischungen gebil- det werden.

Weiterhin kann dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversions- stoff ein Haftvermittler vorzugsweise in flüssiger Form bei- gemengt werden, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes mit der Kunststoff-Preßmasse zu verbessern. Insbesondere bei der Verwendung von anorganischen Leuchtstoffpigmenten kann als Haftvermittler 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder wei- tere Derivate auf Trialkoxysilan-Basis verwendet werden.

Zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen können einfach- und mehrfachfunktionelle polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether-und Alkoholgruppen, wie beispiels- weise Diethylenglykolmonomethylether eingesetzt werden. Damit wird die Benetzbarkeit der hochenergetischen Leuchtstoffober- flächen und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Pressmasse verbessert.

Weiterhin kann der Kunststoff-Preßmasse vor dem Vermengen mit dem Konversionsstoff ein Entformungs-oder Trennmittel beige- mengt werden. Derartige Entformungsmittel erleichtern das Herauslösen der ausgehärteten Pressmasse aus der Pressform.

Als derartiges Entformungsmittel kann ein festes Entformungs- mittel auf Wachsbasis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbonsäuren, insbesondere Stearaten verwendet werden.

Als weitere Füllstoffe können beispielsweise anorganische Füllstoffe beigemengt werden, durch die der Brechungsindex der Pressmasse gesteigert werden kann, wodurch die Lichtaus- beute der Weißlichtquelle erhöht werden kann. Als derartige Füllstoffe können beispielsweise TiO2, Zr02, a-Al203, etc. eingesetzt werden.

Bevorzugterweise wird der Konversionsstoff und gegebenenfalls die weiteren Füllstoffe dadurch vermengt, indem sie zunächst grob gemischt werden und dann das Gemisch in einer Mühle ge- mahlen wird, wodurch ein sehr feines, homogenes Pulver gewon- nen wird.

Die vermengte Pressmasse kann somit die folgenden Bestand- teile (in Gew.-%) enthalten : a) Kunststoff-Preßmasse 2 60% b) Konversionsstoff > 0 und < 40% c) Haftvermittler > 0 und s 3% d) Entformungsmittel 0 und s 2% e) Oberflächenmodifikator 2 0 und <

f) Oxidationsstabilisator > 0 und < 5% (z. B. auf Phosphitbasis oder auf Basis sterisch gehinder- ter Phenole) g) W-Lichtstabilisator 2 0 und s 2% In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren der- art durchgeführt werden, daß dabei ein oberflächenmontierba- res Bauteil hergestellt wird.

In der Figur der vorliegenden Anmeldung ist ein Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Weißlichtquelle in einem Querschnitt entlang einer Längsachse eines Leadframes dargestellt.

In einem ursprünglich einstückigen und zusammenhängenden Lei- terrahmen oder Leadframe 10 sind zwei Leadframeanschlüsse 11 und 12 ausgebildet, die in an sich bekannter Weise anfänglich noch durch schmale Verbindungsstege zusammengehalten werden, jedoch im Laufe einer im allgemeinen mehrstufigen Kunststoff- umspritzung durch Auftrennnen der Verbindungsstege voneinan- der isoliert werden. Auf einem Leadframeanschluß 12 wird auf dessen innenseitigem Endabschnitt eine fertigprozessierte Halbleiter-LED 1 mit einem elektrisch leitenden Verbindungs- mittel wie Leitsilber oder dergleichen aufgeklebt, so daß die n-oder p-Seite der Halbleiter-LED 1 mit dem Leadframean- schluß 12 verbunden ist. Die gegenüberliegende n-oder p- leitende Kontaktseite wird durch einen Bonddraht 2 mit dem Endabschnitt des anderen Leadframeanschlusses 11 verbunden.

Das Leadframe 10, auf dem in einem Chipmontagebereich 16 der LED-Chip 1 montiert ist, ist mit einer transparenten Kunst- stoff-Preßmasse 3 umformt, aus der an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen je ein Leadframeanschluß 11,12 herausragt. In- nerhalb der transparenten Kunststoff-Preßmasse 3 weist jeder der Leadframeanschlüsse 11,12 eine S-artige Biegung 14,15 von einem Chipmontagebereich 16 zu einer Montageseite 13 der Leuchtdioden-Lichtquelle hin auf. Bevorzugt ist beispielswei-

se eine Kunststoff-Preßmasse 3 auf Harzbasis verwendet und besteht im wesentlichen aus einem vorreagierten Epoxidharz, insbesondere einem Epoxynovolak oder Epoxykresolnovolak be- steht. Das Epoxidharz ist insbesondere mit einem Phenol- und/oder einem Anhydridhärter vorreagiert. Vorzugsweise ist der Kunststoff-Preßmasse ein Entformungs-oder Trennmittel beigemengt. Das Entformungsmittel ist beispielsweise ein fe- stes Entformungsmittel auf Wachsbasis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbonsäuren, insbesondere Stearaten.

Der Kunststoff-Preßmasse kann zur Erhöhung des Brechungsindex mindestens ein anorganischer Füllstoff wie TiO2, Zr02 oder a- A1203 beigemengt sein.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdioden- Lichtquelle gemäß der Figur wird der LED-Chip 1 im Chipmonta- gebereich 16 auf dem Leadframe 10 montiert und mit den Lead- frameanschlüssen 11,12 elektrisch leitend verbunden. Die Leadframeanschlüsse 11,12 werden vor oder nach dem Montieren des Halbleiter-LED-Chips 1 mit S-artigen Biegungen 14,15 ver- sehen. Der Halbleiter-LED-Chip 1 einschließlich der S-artigen Biegungen 14,15 des Leadframes 10 werden vorzugsweise im Pressverfahren mit einer transparenten Kunststoffpressmasse 3 umformt.

Bei einer Weißlichtquelle weist die Halbleiter-LED 1 ein Emissionsspektrum auf, das im ultravioletten oder blauen Spektralbereich liegt. Vorzugsweise ist die Halbleiter-LED 1 auf der Basis von GaN oder InGaN aufgebaut. Sie kann jedoch alternativ auch aus dem Materialsystem ZnS/ZnSe oder aus ei- nem anderen für diesen Spektralbereich geeigneten Materialsy- stem bestehen.

Nach dem Aufbringen und Kontaktieren der Halbleiter-LED 1 wird in einer geeigneten Spritzpressapparatur eine transpa- rente Kunststoff-Preßmasse 3 an die Leadframeanschlüsse 11 und 12 angespritzt. In diese Kunststoff-Preßmasse 3 sind

Leuchtstoffpartikel 4 eingebettet, die aus einem Konversions- stoff bestehen, mit dem eine mindestens teilweise Wellenlän- genkonversion der von der Halbleiter-LED 1 emittierten Licht- strahlung herbeigeführt wird. Durch diese Wellenlängenkonver- sion wird ein Emissionsspektrum erzeugt, daß den optischen Eindruck einer Weißlichtquelle hervorruft. Die Vorfertigung des Leadframes 10 und die Umspritzung durch die aus der Kunststoff-Preßmasse 3, gegebenenfalls den Leuchtstoffparti- keln 4 und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen bestehende Pressmasse erfolgt derart, daß die Leadframeabschnitte 11 und 12 horizontal aus der Pressmasse herausgeführt werden, und zwar derart, dass deren Löt-Anschlussflächen 11A und 12A im Wesentlichen in derselben Ebene liegen wie die Rückseite 13 des Vergusses, die in der Regel die Auflagefläche des Bauele- ments auf einer Leiterplatte darstellt. Die Leadframean- schlüsse 11 und 12 sind hierzu vor dem Umspritzen bereits in die endgültige Form gebogen. Sie weisen also die S-artigen Biegungen 14,15 vom Chipanschlußbereich 16 zur Montagefläche (gebildet von der Rückseite 13 und den Löt-Anschlussflächen 11A und 12A) hin bereits vor dem umformen mit Kunststoff- Pressmasse auf, so daß nach dem Herstellen des Kunststoff- Formkörpers kein Biegestress mehr auf das Bauelement ausgeübt wird. Dies ist insbesondere bei stark miniaturisierten Bau- elementen mit kleinvolumigem Kunststoffgehäuse von besonderem Vorteil, denn gerade hier besteht bei einer Delamination zwi- schen Pressmasse und Leadframe, ausgelöst beispielsweise durch Biegestress, eine sehr große Gefahr, daß keine hermeti- sche Dichtigkeit des fertigen Bauteils erreicht wird.

Das fertige Bauteil kann vorteilhafterweise an den ebenen ho- rizontalen Anschlußflächen 11A und 12A auf einer Leiterplatte (Platine) im Reflow-Verfahren aufgelötet werden. Dadurch wird ein für die SMT- (Surface Mounting Technology) Montage geeig- netes Bauelement hergestellt.

Die Herstellung der durch die Kunststoff-Preßmasse 3, die Leuchtstoffpartikel 4 und gegebenenfalls weitere Füllstoffe

gebildeten Pressmasse stellt ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung dar.

Als Ausgangsstoffe für die Kunststoff-Preßmasse werden vor- zugsweise vorreagierte, lager-und strahlungsstabile transpa- rente Preßmassen aus Epoxykresolnovolaken mit phenolischen Härtern verwendet, deren Gesamtchlorgehalt unterhalb 1500 ppm liegt. Vorzugsweise enthalten diese Preßmassen ein internes Entformungs-oder Trennmittel, durch welches das Herauslösen der ausgehärteten Pressmasse aus der Spritzpressform erleich- tert wird. Das Vorhandensein eines derartigen internen Ent- formungsmittels stellt jedoch keine zwingende Notwendigkeit dar. Es können beispielsweise somit die folgenden kommerziell erhältlichen Preßmassen der Firmen Nitto und Sumitomo verwen- det werden : Nitto NT-600 (ohne internes Entformungsmittel) Nitto NT-30OH-10. 000 (mit internem Entformungsmittel) Nitto NT. 300S-10. 000 (mit internem Entformungsmittel) Nitto NT 360-10.000 (mit internem Entformungsmittel) Sumitomo EME 700L (ohne internes Entformungsmittel) Diese Preßmassen werden standardmäßig in Stab-oder Tablet- tenform geliefert.

Als Konversionsstoffe können sämtliche Leuchtstoffe verwendet werden, die in den bereits genannten Druckschriften WO 97/ 50132 und WO 98/12757 beschrieben wurden. Darüber hinaus kön- nen auch Wirtsgitter auf Sulfid-und Oxysulfidbasis sowie Aluminate, Borate, etc. mit entsprechend im kurzwelligen Be- reich anregbaren Metallzentren oder metallorganischen Leucht- stoffsysteme verwendet werden. Weiterhin können als Konver- sionsstoffe lösliche und schwer lösliche organische Farbstof- fe und Leuchtstoffabmischungen eingesetzt werden. Insbesonde- re kann als Leuchtstoff ein anorganisches Leuchtstoffpigment- pulver mit Leuchtstoffpigmenten aus der Gruppe der Phosphore mit der allgemeinen Formel A3B5X12 : M verwendet werden, wobei

besonders die Gruppe der Ce-dotierten Granate zu nennen ist.

Insbesondere Partikel aus dem Leuchtstoffpigment YAG : Ce zeichnen sich durch besondere Konversionseffizienz aus. Die- ser Konversionsstoff ist unter der Produktbezeichnung L175 der Fa. Osram bekannt. Mit diesem Konversionsstoff wurde ein Versuch zur Verengung mit einer Preßmasse durchgeführt, wo- bei eine Preßmasse vom Typ Nitto NT-300 H10.000 mit internem Entformungsmittel zum Einsatz kam. Als Versuchsvorbereitung wurde der Konversionsstoff L175 bei 200°C für ca. 8h vorge- trocknet. Danach wurde ein Oberflächenmodifikator mit der Be- zeichnung Diethylenglycolmonomethylether in Flüssigform dem vorgetrockneten Konverter beigemengt (0,1 Gew.-% bezogen auf Preßmassengewicht). Diese Mischung wurde in einem Glasgefäß luftdicht verschlossen und über Nacht stehengelassen. Direkt vor der Verarbeitung wurde der Konversionsstoff der Preßmasse des oben genannten Typs beigemengt. Die Preßmasse war vorher in einer Mühle (beispielsweise Kugelmühle) in Pulverform ge- mahlen worden. Das Mischungverhältnis betrug 20 Gew.-% Kon- versionsstoff/DEGME-Mischung und 80 Gew.-% Nitto NT 300H- 10.000. Nach dem groben Vermengen der Mischung durch Umrühren wurde das Gemisch erneut in einer Mühle (beispielsweise Ku- gelmühle) durchgemischt und gemahlen und somit sehr feines Pulver erzeugt.

Dann wurde mit dieser Pressmasse ein Spritzversuch auf der Apparatur vom Typ FICO Brilliant 100 durchgeführt. Die be- reits entsprechend vorgefertigten Leadframes 10 wurden vor dem Umspritzen bei 150°C vorgewärmt und bei dem Umspritzen wurden die folgenden Maschinenparameter eingestellt : Werkzeugtemperatur : 150°C Spritzzeit : 22,4s Spritzdruck : 73-82 bar (u. a. abhängig von der eingestellten Materialmenge) Aushärtezeit (curing time : 120s)

Als Ergebnis konnte eine sehr homogene, ausgehärtete Press- masse erzielt werden, die sich durch exzellente Blasen-und Lunkerfreiheit auszeichnete. Generell wurde festgestellt, daß das Vermahlen der Preßmasse zu sehr feinem Pulver vor der Verengung bessere Ergebnisse hinsichtlich Blasen-und Lunkerfreiheit hervorbrachte als bei Verwendung eines grob- körnigeren Restmassenpulvers.

Zusätzlich kann auch noch ein Haftvermittler wie 3-Glyci- doxypropyltrimethoxysilan, beispielsweise mit der Produktbe- zeichnung A-187 der Fa. Hüls AG, verwendet werden. Dieser Haftvermittler kann direkt nach dem Trockenprozeß dem Leucht- stoff in Konzentrationen bis 3 Gew.-% zugegeben werden und über Nacht bei Raumtemperatur mit diesem vermischt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gemäß Ausführungsbeispiel anhand einer SMD (surface mounted design)-Bauform beschrie- ben worden, wobei es jedoch ebenso bei einer sogenannten Ra- dialdiode verwirklicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso zur Herstellung eines in seitlicher Richtung, d. h. mit einer Hauptabstrahl- richtung parallel zur Ebene der Platine abstrahlenden LED- Bauelements angewandt werden.