Verfahren zur Herstellung eines optischen und eines strah- lungsemittierenden Bauelementes und optisches sowie strah- lungsemittierendes Bauelement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen und eines Strahlungsemittierenden Bauelements mittels eines Formgebungsprozesses (Molding Prozess) und ein optisches sowie ein Strahlungsemittierendes Bauelement.

In der GB 1 423 013 ist eine Leuchtdiode beschrieben, deren Halbleiterchip unter Verwendung eines Transfer-Molding- Prozesses in transparente Harze eingebettet ist. Unter anderem wird dort die Möglichkeit erwähnt, den Chip mit Silikonharz zu umgießen.

In der US 4,198,131 wird die Herstellung von optischen Elementen aus Silikonharzen für Kontaktlinsen beschrieben. Dort wird der erhöhte Tragekomfort durch die Verwendung von Silikonharzen hervorgehoben.

In der EP 1 424 363 Al wird die Verwendung verschiedener Silikonharze mit einer Viskosität unterhalb von einer Pascal- Sekunde in Verbindung mit Leuchtdioden beschrieben.

In der WO 01/50540 Al ist eine oberflächenmontierbare Leuchtdiodenquelle beschrieben, bei der ein strahlungsemittierender Halbleiterchip auf einem Leiterrahmen (Lead-Frame) durch einen Transfer-Molding-Prozess mit einem Kunstharz umspritzt ist. Die Kunstharzmasse bildet dabei das Gehäuse der Leucht- diodenlichtquelle .

Optische Bauelemente zeigen häufig eine Materialdegradation, wenn sie sich im Strahlengang strahlungsemittierender elektronischer Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden (LED) die im ultravioletten oder blauen Spektralbereich emittieren, befinden. Eine solche Materialdegradation, hervorgerufen durch den Einfluss der energiereichen ultravioletten oder blauen Strahlung bewirkt, dass solche optischen Bauelemente eine begrenzte Lebensdauer aufweisen, wobei die Lebensdauer durch die Zeit gegeben ist, nach der die Intensität der durch das optische Bauelement transmittierten Strahlung auf die Hälfte ihres anfänglichen Wertes abgesunken ist. Die Materialdegradation kann sich beispielsweise durch eine Verfärbung, insbesondere durch eine Vergilbung oder Braunfärbung, sowie durch eine Versprödung und Rissbildung der Bereiche des optischen Bauelements zeigen, die sich im Strahlengang des strahlungs- emittierenden, elektronischen Bauelements befinden. Durch Temperaturerhöhung und/oder zusätzliche Feuchtigkeitseinwirkung kann die Materialdegradation noch beschleunigt werden. Infolge einer fortschreitenden technischen Weiterentwicklung der LED-Halbleitermaterialien im Sinne einer Steigerung der Abstrahlleistung der LED-Halbleitermaterialien wird dabei die Lebensdauer der optischen Bauelemente zusätzlich herabgesetzt .

Bisher wurden bei der Herstellung von Strahlungsemittierenden Bauelementen bzw. optischen Bauelementen transparente Thermoplaste, Harze oder Glas verwendet.

Thermoplaste zeichnen sich durch kostengünstige und einfache Verarbeitung aus. Allerdings weisen sie eine geringe Strahlungsbeständigkeit für kurzwellige Strahlung auf und haben eine eingeschränkte Betriebstemperatur.

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Duroplaste hingegen zeichnen sich durch relativ hohe Temperaturbeständigkeit und gute Abformeigenschaften sowie Formtreue aus. Die Duroplaste weisen aber ebenso eine geringe Strahlungsbeständigkeit für kurzwellige Strahlung auf. Der Verar- beitungsprozess ist teuer und es fallen vergleichsweise hohe Materialkosten an.

Glas zeichnet sich durch gute Alterungs- sowie gute Temperaturstabilität aus, jedoch entstehen hohe Kosten für das Material und die Bearbeitungsprozesse.

Die Verwendung von Silikonharzen ist bisher nur eingeschränkt möglich. Silikonharze sind zwar strahlungs- beziehungsweise alterungsstabil, allerdings sind die Formungs-Prozesse (Spritzgussprozesse bzw. Molding) für Silikonharze vergleichsweise zeit- und kostenaufwendig. Die nach bekannten bisherigen Verfahren hergestellten Bauelemente weisen eine für die praktische Nutzung zu geringe Formstabilität auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement sowie ein Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, bei denen unter der Verwendung von Silikonharz und eines Moldingprozesses eine Verbesserung entsteht.

Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement sowie ein Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei in einem Formprozess ein Epoxidharz verwendet wird.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement sowie ein Strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei ein Hyb-

ridmaterial aus Silikonharzen mit einer Beimischung von geeigneten weiteren Harzen verwendet wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin optische Bauelemente und Strahlungsemittierende Bauelemente, die durch ein erfindungs- gemäßes Verfahren hergestellt werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Bauelements sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines optischen sowie eines Strahlungsemittierenden Bauelements unter Einsatz eines Spritzgussverfahrens (Injection Molding) weist insbesondere das Merkmal auf, dass als Formmasse ein Silikonharz mit einer Viskosität in einem Bereich von 4,5 bis 20 Pascal-Sekunden (Pa s) , gemessen bei Raumtemperatur, verwendet wird. Als vorteilhaft erweist sich dabei eine Viskosität von 10 Pa s bei Raumtemperatur.

Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens erweist sich als besonders vorteilhaft bei der Verwendung eines bei Raumtemperatur flüssigen Silikonharzes als Formmasse.

Bevorzugt werden klare Silikonharze verwendet, beispielsweise Silikone, die kommerziell von Dow-Corning erhältlich sind, um eine geeignete Transparenz des optischen sowie des strah- lungsemittierenden Bauelements für Strahlung zu gewährleisten.

Insbesondere ist das verwendete Silikonharz so an den Formge- bungsprozess angepasst, dass durch kurze Maschinenzykluszei-

ten effektive und kostengünstige Herstellungsverfahren für alterungsstabile Bauelemente ermöglicht werden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn durch höhere Viskositäten die Bildung von so genanntem Flash verringert wird. Unter Flash versteht der Fachmann einen unerwünschten Effekt, bei dem die Formmasse Bereiche benetzt, beispielsweise durch Kriechprozesse, die von der Formmasse vorteilhafterweise frei zu bleiben sind.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden für das Spritzgussverfahren (Injection Molding) Prozesstemperaturen zwischen 100 und 220 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 130 und 180 Grad Celsius angewendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Prozesstemperatur 150 Grad Celsius.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Spritzdrücke bis zu 1000 bar, insbesondere zwischen 50 und 100 bar aufgewendet.

Es ist weiterhin vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Formmasse Beimischungen zur Entformung oder Trennung enthält. Besonders vorteilhaft hierfür sind Materialien auf Wachsbasis oder Metallseifen mit langkettigen Carbonsäuren. Solche Beimischungen zur Entformung oder Trennung können nicht nur in Verbindung mit Silikonharzen sondern auch in Verbindung mit anderen Formmassen, insbesondere auch aushärtenden Formmassen, die beispielsweise Epoxide oder Hybridmaterialien aufweisen, verwendet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die verwendete Formmasse einen Konversionsstoff auf. Der in der Formmasse dispergierte Konversionsstoff kann ein anorgani-

sches Leuchtstoffpigmentpulver sein, das Leuchtstoffe mit der allgemeinen Formel A ₃ B ₅ X ₁₂ :M enthält. Insbesondere können als Leuchtstoffpigmente Partikel aus der Gruppe der Cer-dotierten Granate verwendet werden, dabei insbesondere Cer-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ =Ce, YAG: Ce) , Cer-dotiertes Terbiumaluminiumgranat (TAG: Ce), Cer-dotiertes Terbium- Yttriumaluminiumgranat (TbYAG:Ce), Cer-dotiertes Gadolinium- Yttriumaluminiumgranant (GdYAG:Ce) und Cer-dotiertes Gadolinium-Terbium-Yttriumaluminiumgranat (GdTbYAGiCe) . Weitere mögliche Leuchtstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxy- sulfidbasis, Aluminate und Borate mit entsprechend im kurzwelligen Bereich anregbaren MetallZentren. Auch metallorganische LeuchtstoffSysteme sind verwendbar. Die Leuchtstoffpig- mente können dabei auch eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffe und der Konversionsstoff kann eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffpigmente enthalten. Weiterhin kann der Konversionsstoff lösliche und schwer lösliche organische Farbstoffe und Leuchtstoffmischungen enthalten.

Es kann vorteilhaft sein, wenn dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversionsstoff ein Haftvermittler, vorzugsweise in flüssiger Form, beigemengt wird, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes mit der Formmasse zu verbessern. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn bei der Verwendung von anorganischen Leuchtstoffpigmenten der Haftvermittler 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilan und/oder weitere Derivate auf Trialkoxysilan-Basis aufweist. Die Verwendung eines Haftvermittlers ist dabei nicht auf die Verwendung in Verbindung mit Silikonharzen beschränkt. Insbesondere können solche Haftvermittler auch zur Verbesserung der Haftfähigkeit eines Konversionsstoffs mit aushärtbaren Formmassen, die beispielsweise Epoxide oder Hybridmaterialien aufweisen, verwendet werden.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen einfach- und/oder mehrfachfunktionelle

polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und/oder Alkoholgruppen einzusetzen. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, Diethylenglykolmonoraethylether einzusetzen. Durch eine solche Modifizierung kann die Benetzbarkeit der hochenergetischen Leuchtstoffoberflächen erhöht werden und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Formmasse verbessert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht, wenn der Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Brechungsindex beigemengt werden. Füllstoffe können insbesondere Glaspartikel, TiO ₂ , ZrO ₂ , CtAl ₂ O ₃ , oder andere Metalloxide enthalten. Weiterhin können Füllstoffe mit nicht-oxidischen Materialien mit hohem Brechungsindex beigemengt werden, beispielsweise etwa Galliumnitrid.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens liegen die Zykluszeiten des Formprozesses (Molding-Prozess) zwischen 30 Sekunden und zwei Minuten. Dabei beinhaltet die Zykluszeit die Einspritzzeit und die Aushärtezeit der Formmasse im Formwerkzeug. Insbesondere können die Einspritzzeiten in einem Bereich von bis zu 25 Sekunden, bevorzugt weniger als 25 Sekunden, liegen, so dass so genannter Wire Sweep, wie er bei einer zu hohen Transfergeschwindigkeit oder großer Viskosität auftritt, vermieden wird.

Unter Wire Sweep versteht der Fachmann in einem Formprozess, beispielsweise einem Spritzgussverfahren, einem Spritzpressverfahren oder einem Formpressverfahren, einen unerwünschten Effekt einer Formmasse insbesondere auf die elektrische Kon- taktierung von elektronischen Bauelementen, beispielsweise auf Bonddrähte, über die beispielsweise die elektrische Kon- taktierung von strahlungsemittierenden, elektronischen Bau-

elementen erfolgt. Eine hohe Transfergeschwindigkeit der Formmasse, beispielsweise hervorgerufen durch einen hohen Spritzdruck oder eine hohe Pressgeschwindigkeit, und eine hohe Viskosität der Formmasse kann eine nachteilige Verformung eines Bonddrahtes bis hin zu einer Dekontaktierung des elektronischen Bauelements durch eine Unterbrechung der elektrischen Leitung über den Bonddraht bewirken.

Bei einer Ausführungsform eines optischen Bauelements ist das optische Bauelemente nach einem der vorgenannten Verfahren hergestellt .

Ein weiteres Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Strahlungsemittierenden Bauelements ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spritzpressverfahren (Transfer Molding) Epoxidharze mit einer Viskosität von 4 bis 35 Pa s, gemessen bei 150 Grad Celsius, oder Silikonharze mit einer Beimischung von Epoxidharzen (Hybridmaterial) zwischen 30 und 80% und einer Viskosität zwischen 0,9 und 12 Pa s, gemessen bei Raumtemperatur, verwendet werden.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn bei dem Spritzpressverfahren feste Materialien verwendet werden, insbesondere tab- lettenfδrmige Materialien.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden mittels des Spritzpressverfahrens vorgefertigte Bauelemente, beispielsweise elektronische Bauelemente, zumindest in Teilbereichen mit einer Formmasse versehen und/oder umspritzt.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine klare Formmasse (Moldcompound) auf Epoxidbasis verwendet, vorzugsweise wird ein Epoxidharz verwendet mit der Zusammensetzung

10-20% Tris- (2, 3-epoxypropyl) -1,3 , 5-Triglycidyl-Isocyanurat, 20-35% Tetrahydrophthalsäureanhydrid, 45-S0% Bisphenol-A- Epoxidharz und 2-3% Quarzglas, erhältlich beispielsweise unter dem Markennamen Nitto NT 300H-10025.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Epoxidharz eine Viskosität von 10 Pa s, gemessen bei 150 Grad Celsius, auf. Dadurch ist eine gute Verarbeitbarkeit der Formmasse unter gleichzeitig reduzierter Beeinträchtigung eines zu umspritzenden elektronischen Bauelements gegeben, insbesondere dadurch, als dass insbesondere ab einer Viskosität von 50 Pa s, gemessen bei 150 Grad Celsius, ein Wire Sweep auftreten kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridmaterial ein Silikonharz mit einer 50-prozentigen Beimischung von Epoxidharzen auf .

Bei einer Ausführungsform der Verfahrens liegt die Prozesstemperatur bei dem Spritzpressverfahren (Transfer Molding) zwischen 100 und 220 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 130 und 180 Grad Celsius. Es kann dabei besonders vorteilhaft sein, wenn die Prozesstemperatur bei 150 Grad Celsius liegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Spritzpressverfahren Spritzdrücke zwischen 50 und 100 bar aufgewendet .

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen enthält die verwendete Formmasse eine Beimischung zur Entfor- mung oder Trennung, insbesondere Materialien auf Wachsbasis oder Metallseifen mit langkettigen Carbonsäuren .

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen weist die verwendete Formmasse einen KonversionsStoff auf. Der in der Formmasse dispergierte Konversionsstoff kann ein anorganisches Leuchtstoffpigmentpulver sein, das Leuchtstoffe mit der allgemeinen Formel A ₃ B ₅ Xi ₂ :M enthält. Insbesondere können als Leuchtstoffpigmente Partikel aus der Gruppe der Cer-dotierten Granate verwendet werden, dabei insbesondere Cer-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y ₃ Al ₅ Oi ₂ : Ce, YAG: Ce), Cer-dotiertes Terbiumaluminiumgranat (TAG:Ce), Cer-dotiertes Terbium-Yttriumaluminiumgranat (TbYAG:Ce), Cer-dotiertes Gadolinium-Yttriumaluminiumgranant (GdYAG: Ce) und Cer-dotiertes Gadolinium-Terbium-Yttriumaluminiumgranat (GdTbYAG: Ce) . Weitere mögliche Leuchtstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxysulfidbasis, Aluminate und Borate mit entsprechend im kurzwelligen Bereich anregbaren Metallzentren. Auch metallorganische LeuchtstoffSysteme sind verwendbar. Die Leuchtstoff- pigmente können dabei auch eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffe und der Konversionsstoff kann eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffpigmente enthalten. Weiterhin kann der Konversionsstoff lösliche und schwer lösliche organische Farbstoffe und Leuchtstoffmischungen enthalten.

Es kann vorteilhaft sein, wenn dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversionsstoff ein Haftvermittler vorzugsweise in flüssiger Form beigemengt wird, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes mit der Kunststoff-Pressmasse zu verbessern. Insbesondere ist es vorteilhaft, bei der Verwendung von anorganischen Leuchtstoffpigmenten als Haftvermittler 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder weitere Derivate auf Tri- alkoxysilan-Basis zu verwenden.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen einfach- und/oder mehrfachfunktionelle polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und/oder Alkoholgruppen einzusetzen. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, Diethylenglykolmonomethylether einzusetzen. Durch die Verwendung solcher Zusätze kann die Benetzbarkeit der hochenergetischen LeuchtstoffOberflächen und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Formmasse verbessert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht, wenn der Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Brechungsindex beigemengt werden. Füllstoffe können insbesondere Glaspartikel, TiO ₂ , ZrO ₂ , (XAl ₂ O ₃ oder andere Metalloxide enthalten. Weiterhin können Füllstoffe mit nicht-oxidischen Materialien mit hohem Brechungsindex beigemengt werden, beispielsweise etwa Galliumnitrid.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Spritzpressverfahren Zykluszeiten zwischen zwei und acht Minuten auf, insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn das Verfahren eine Zykluszeit von fünf Minuten aufweist, weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Verfahren eine Zykluszeit von bis zu drei Minuten, insbesondere weniger als drei Minuten, aufweist, da längere Zykluszeiten generell die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vermindern. Dabei beinhaltet die Zykluszeit die Einspritzzeit und die Aushärtezeit der Formmasse im Formwerkzeug. Insbesondere können die Einspritzzeiten in einem Bereich von bis zu 25 Sekunden, bevorzugt weniger als 25 Sekunden, liegen.

Es kann vorteilhaft sein, wenn im Spritzpressverfähren Aushärtzeiten zwischen drei und fünf Minuten angewendet werden,

da die Anpassung der Formmasse an den automatisierten Verarbeitungsprozeß mit kurzen Verweil- bzw. Aushärtzeiten im formgebenden Werkzeug ein wirtschaftliches Verfahren ermöglicht.

Kurze Aushärtezeiten und kurze Prozesszeiten sind vorteilhaft für das Herstellungsverfahren, damit die Ausbringungsmenge, also die Produktionsmenge, nicht zu gering ist, so dass die Herstellungskosten der Bauelemente im Rahmen der Wirtschaftlichkeit bleiben.

Bei einer Ausführungsform eines Strahlungsemittierenden Bauelements ist ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.

Bei einer Ausführungsform eines Strahlungsemittierenden Bauelements wird ein Strahlungsemittierendes Bauelement hergestellt, das ein optisches Bauelement aufweist, welches nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Bei einer Ausführungsform eines Strahlungsemittierenden Bauelements ist einem optoelektronischen Halbleiterbauelement ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes optisches Bauelement nachgeordnet.

Dabei bedeutet „nachgeordnet" hier und im folgenden, dass sich das optische Bauelement im Strahlengang des strahlungs- emittierenden Halbleiterbauelements befindet.

Bei einer Ausführungsform eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weist ein vorgeformtes Gehäuse (Premolded

Package) eine Umspritzung eines Halbleiterchips nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren auf.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines strahlungsemittie- renden Halbleiterbauelements weist ein vorgeformtes Gehäuse eine Umspritzung eines Halbleiterchips innerhalb des vorgeformten Gehäuses nach einem erfindungsgemäßen Verfahren auf sowie ein dem Halbleiterchip nachgeordnetes optisches Bauelement .

Bei einer Ausführungsform eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist ein Halbleiterchip auf einem Grundkörper (Basis-Package) mit einer Silikonharzmischung nach einem erfindungsgemäßen Verfahren umspritzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines strahlungsemittie- renden Halbleiterbauelements ist einem umspritzten Halbleiterchip in Abstrahlrichtung ein optisches Bauelement nachgeordnet, wobei das optische Bauelement nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines strahlungsemittie- renden Halbleiterbauelements, weist die Silikonmischung der Umspritzung des Halbleiterbauelements eine geringere Formstabilität auf als jene Silikonmischung des nachgeordneten optischen Bauelements. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Leistungsbauformen vorteilhaft.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, wobei das optische Bauelement aus einem Material hergestellt wird, das ein Hybridmaterial umfasst, wobei das Hybridmaterial

- als erste Komponente zumindest eine Siloxangruppen- enthaltende Verbindung aufweist und

- als zweite Komponente Verbindungen aufweist, deren funktionelle Gruppen ausgewählt sind aus Epoxidgruppen, Imidgruppen und Acrylatgruppen.

Die Verwendung eines Hybridmaterials zur Herstellung eines optischen Bauelements ermöglicht es, für das optische Bauelement vorteilhafte Eigenschaften von Siloxangruppen- enthaltenden Verbindungen, beispielsweise Silikonen, mit für das optische Bauelement vorteilhaften Eigenschaften von Verbindungen mit Epoxid- , Imid-, und Acrylatgruppen, insbesondere Duroplasten, beispielsweise Epoxidharzen, Polyimidharzen und Acrylharzen, zu verbinden. Vorteilhafte Eigenschaften von Siloxangruppen-enthaltenden Verbindungen sind beispielsweise Temperaturbeständigkeit und Alterungsstabilität. Vorteilhafte Eigenschaften von Verbindungen mit Epoxid- , Imid- und Acrylatgruppen, wie sie optisch transparente Polymeren aufweisen, sind beispielsweise kurze Aushärtzeiten und eine gute Haftung des Materials an Oberflächen, die beispielsweise Kupfer, Silber oder Silizium aufweisen. Weiterhin können Hybridmaterialien vorteilhafte Eigenschaften wie etwa eine hohe Härte und eine hohe Elastizität und insbesondere auch eine niedrigere Sprödigkeit und Brüchigkeit aufweisen im Vergleich zu Silikonen, die im ausgehärteten Zustand eine hohe Härte aufweisen. Insbesondere können Hybridmaterialien gute optische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Transparenz für elektromagnetische Strahlung zumindest eines Wellenlängenbereichs, aufweisen und können somit vorteilhafterweise für die Herstellung eines optischen Bauelements eingesetzt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das optische Bauelement aus dem Hybridmaterial ausgeformt.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weisen die erste und die zweite Komponente des Hybridmaterials Monomere auf. Bei einer Vernetzung der Monomere im Rahmen eines Polymerisationsprozesses bilden die Monomere der ersten und der zweiten Komponente ein Copolymer.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weisen die erste Komponente und die zweite Komponente des Hybridmaterials Polymere auf . Insbesondere weisen die erste Komponente Polysiloxane und die zweite Komponente Polymere auf, die ausgewählt sind aus Epoxidharzen, Polyimiden und Polyacrylaten. Bei einer Vernetzung der Polymere untereinander im Rahmen eines Aushärteprozesses bilden die Polymere eine Polymermischung bei der die einzelnen Polymere miteinander vernetzt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die zweite Komponente des Hybridmaterials zusätzlich Siloxangrup- pen auf .

Das Hybridmaterial weist bei weiteren Ausführungsformen einen Siloxananteil in einem Bereich von 10 bis 90 Gew% auf. Vorzugsweise weist das Hybridmaterial einen Siloxananteil in einem Bereich von 40 bis 60 Gew% auf, insbesondere 40 Gew% oder 50 Gew%.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Hybridmaterial vor dem Aushärten, also unvernetzt, eine Viskosität von 0,5 bis 200 Pa s, gemessen bei Raumtemperatur, auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Hybridmaterial zu einem bei Raumtemperatur festen Vorprodukt vorgehärtet. Dabei wird das unvernetzte Hybridmaterial geeig-

neten Bedingungen ausgesetzt, beispielsweise einer Temperatur, einem Druck, elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Strahlung im ultravioletten oder infraroten wellenlän- genbereich, oder einer Kombination davon, so dass eine Vernetzungsreaktion zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente des Hybridmaterials beginnt. Durch entsprechende Einstellung der Bedingungen der Vernetzung, beispielsweise vorzeitige Druckänderung oder Temperaturänderung bzw. vorzeitiges Abstellen der elektromagnetischen Strahlung, kann die Vernetzungsreaktion zum Erliegen kommen und das Hybridmaterial, das nun teilweise Vernetzungen der ersten Komponente und der zweiten Komponente aufweist, bildet ein bei Raumtemperatur festes Vorprodukt. Das so erhältliche Vorprodukt kann in jedweder festen Form, beispielsweise in Platten- oder Blockform vorliegen. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn das so erhältliche Vorprodukt zerkleinert wird, beispielsweise durch Mahlen oder Zerstoßen und dabei beispielsweise in eine Granulatform oder eine Pulverform überführt wird. Die Pulverform des Vorprodukts ist besonders geeignet, um weitere, pulverförmige Materialien, beispielsweise Füllstoffe oder Wellenlängenkonversionsstoffe, dem Vorprodukt zuzusetzen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, das zerkleinerte Vorprodukt in eine Form zu bringen, beispielsweise durch Agglomerieren, Kompaktieren oder Stückigmachen, vorteilhafterweise durch Pressen. Vorteilhafterweise wird ein in Pulverform vorliegendes Vorprodukt in eine Form gepresst, beispielsweise in eine Tabletten- oder Pelletform. Dadurch kann vorteilhafterweise eine genaue Dosierung des Vorprodukts hinsichtlich des Gewichts und eine genaue geometrische Anpassung, beispielsweise hinsichtlich der Abmessungen der Form, erfolgen. Somit kann das Vorprodukt für das weitere Verfahren in geeigneten Mengen und Maßen bereitstellt werden.

Weiterhin kann das Hybridmaterial durch einen Formprozess, beispielsweise durch Vergießen und anschließendes teilweises Aushärten, in eine stückige Form, etwa eine Pellet- oder Tablettenform, gebracht werden.

Weiterhin können die erste Komponente und die zweite Komponente des Vorprodukts nach dem Vorhärten zum Vorprodukt und dem Bringen in eine Form weiter vernetzt werden, d.h. das Vorprodukt wird weiter ausgehärtet . Die Bedingungen dabei können die gleichen oder andere sein wie bei der Herstellung des Vorprodukts .

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das optische Bauelement aus dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt als Formkörper gebildet. Der Formkörper wird vorteil- hafterweise in einer Kavität eines Formwerkzeugs gebildet, wobei das optische Bauelement mit einer der Form der Kavität entsprechenden Form erzeugt wird. Dabei kann insbesondere ein Formpress-, ein Spritzpress-, oder ein Spritzgussverfahren zum Einsatz kommen. Der Formkörper kann dabei jedwede für das optische Bauelement geeignete Form aufweisen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Formkörper aus dem Vorprodukt in einem Spritzpressverfahren gebildet. Dabei wird das Vorprodukt in fester Form, beispielsweise in zu Tabletten gepresstem Pulver, der Spritzpressmaschine zugeführt. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Spritzpressverfahren bei einer Temperatur zwischen 100 und 220 Grad Celsius, bevorzugt in einem Bereich von 130 bis 180 Grad Celsius durchgeführt wird, wobei sich das Vorprodukt vorzugsweise wieder verflüssigt. Das so verflüssigte Vorprodukt wird dabei mittels eines Angusssystems in die Kavität

des Formwerkzeugs gespritzt, wobei ein Druck von 50 bis 100 bar herrschen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Vorprodukt eine Viskosität in einem Bereich von 1 mPa s bis 30 Pa s bei einer Temperatur von 150 Grad Celsius auf. Vorzugsweise weist das Vorprodukt bei 150 Grad Celsius eine vergleichbare oder höhere Viskosität als Formmassen auf Epoxidbasis auf, insbesondere bevorzugt Viskositäten von mehr als 4 Pa s, besonders bevorzugt von mehr als 10 Pa s. Dadurch kann das Vorprodukt in herkömmlichen Spritzpressmaschinen verarbeitet werden, wobei keine oder nur geringe Anpassungen der Spritzwerkzeuge notwendig sind, insbesondere hinsichtlich Entlüftungen der Kavi- tät oder das Angusssystems, hinsichtlich Anspritzpunkte und hinsichtlich Entformschrägen. Darüber hinaus verringert eine höhere Viskosität die Neigung zur Gratbildung, dem so genannten Flash. Im Falle der Ausformung eines optischen Bauelements an oder um ein Substrat, insbesondere ein Substrat, auf dem ein optoelektronisches Bauelement angeordnet ist, kann die Anfälligkeit des Verfahrens gegenüber Dicketoleranzen und Unebenheiten des Substrats durch eine höhere Viskosität verringert werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Hybridmaterial oder das Vorprodukt mittels Härten zu einem gehärteten Hybridmaterial verarbeitet. Das Härten des Hybridmaterials geschieht durch eine Vernetzungsreaktion der ersten Komponente und der zweiten Komponente bei geeigneten Bedingungen, beispielsweise einer Temperatur, einem Druck, einer elektromagnetischen Strahlung oder einer Kombination davon. Das Härten des Vorprodukts geschieht durch eine Fortsetzung der Vernetzungsreaktion bei geeigneten Bedingungen, beispielsweise einer Temperatur, einem Druck, einer elektromagnetischen Strah-

lung oder einer Kombination davon. Die Bedingungen bei Härten des Vorprodukts können dabei die gleichen oder andere sein wie bei der Herstellung des Vorprodukts aus dem Hybridmaterial.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform geschieht das Härten des Hybridmaterials oder des Vorprodukts zu einem gehärteten Hybridmaterial als Formkörper zumindest teilweise in der Ka- vität eines Formwerkzeugs. Eine vollständige Aushärtung des Hybridmaterials oder des Vorprodukts zu einem ausgehärteten Hybridmaterial kann ebenfalls in der Kavität des Formwerkzeugs erfolgen oder alternativ außerhalb der Kavität des Formwerkzeugs. Dabei können die Bedingungen während der Aushärtung konstant gehalten werden oder variiert werden. Vorzugsweise bedeutet eine vollständige Aushärtung eine möglichst weitgehende Vernetzung der ersten Komponente und der zweiten Komponente .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hybridmaterial oder das Vorprodukt eine Aushärtezeit von weniger als 5 Minuten auf. Kurze Aushärtezeiten können vorteilhaft für kurze Maschinentaktzeiten sein, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirken kann.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weist das ausgehärtete Hybridmaterial eine Härte in einem Bereich von 80 Shore A bis 80 Shore D, bevorzugt mehr als 60 Shore D auf. Verbindungen mit Epoxid-, Imid- und Acrylatgruppen im ausgehärteten Zustand können eine hohe Härte erreichen, was vorteilhaft für die Stabilität und die Weiterverarbeitbarkeit eines Bauelements sein kann. Im Gegensatz zu reinen Silikonharzen kann ein Hybridmaterial damit eine höhere Härte und eine geringere Sprödigkeit aufweisen. Eine hohe Härte kann in

Verbindung mit einer hohen Steifigkeit des Formkörpers vorteilhaft sein, beispielsweise in Bezug auf ein leichteres Abtrennen des Angusssystems des Formwerkzeugs nach dem Einspritzen des Hybridmaterials oder des Vorprodukts in die Ka- vität des Formwerkzeugs. Dadurch kann vorteilhafterweise eine reduzierte Werkzeugverschmutzung durch ein definiertes Abbrechen des Angusssystems ermöglicht werden. Insbesondere ergibt sich dadurch ein geringerer Reinigungsaufwand, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirken kann. Weiterhin kann das optische Bauelement vorteilhafterweise bei einer hohen Härte des ausgehärteten Hybridmaterials eine hohe Festigkeit gegenüber mechanischen Einflüssen aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine hohe Härte bei einer weiteren mechanischen Bearbeitung des optischen Bauelements, beispielsweise durch Sägen. Durch eine zu geringe Härte kann das optische Bauelement dabei hingegen während der mechanischen Bearbeitung unter Auftreten von Verspannungen deformiert werden und sich nach der mechanischen Bearbeitung aufgrund der Verspannung wieder verformen, was zu einer nachteiligen und unerwünschten Formabweichung des optischen Bauelements führen kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, bei dem das optische Bauelement aus einem Material hergestellt wird, das ein Hybridmaterial umfasst, folgende Verfahrens- schritte :

A) Überführen eines aus dem Hybridmaterial mittels Vorhärtens erhaltenes Vorprodukts in einen flüssigen oder teigigen Zustand,

B) Einbringen des Vorprodukts aus dem Verfahrenschritt A) in eine Kavität eines Formwerkzeugs, wobei die Kavität eine bestimmte Form aufweist, und

C) Aushärten des Vorprodukts zu einem festen Hybridmaterial, wobei das optische Bauelement mit einer der Form der Kavität weitgehend entsprechenden Form erzeugt wird.

Die Überführung des aus dem Hybridmaterial mittels Vorhärtens erhaltenen Vorprodukts in einen flüssigen oder teigigen Zustand kann dabei durch Wärmeeinwirkung und/oder Druckbeaufschlagung erfolgen. Insbesondere kann die Überführung des Vorprodukts in einen flüssigen oder teigigen Zustand in einem Angusssystem eines Spritzpress- oder Spritzgusswerkzeugs erfolgen. Durch das Angusssystem kann das Vorprodukt in dem flüssigen oder festen Zustand in die Kavität des Formwerkzeugs eingebracht werden. Dabei kann das Vorprodukt zumindest teilweise den Hohlraum in der Kavität ausfüllen und so eine entsprechende Form einnehmen. Durch das Aushärten des Vorprodukts zu einem gehärteten Hybridmaterial kann die der Form der Kavität weitgehend entsprechende Form für das gehärtete Hybridmaterial erhalten werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements die zusätzlichen, vor dem Verfahrensschritt A) auszuführenden Verfahrensschritte: Al) Vorhärten des Hybridmaterials zu einem bei Raumtemperatur festen Vorprodukt,

A2) Zerkleinern des festen Vorprodukts zu einem pulver- oder granulatförmigen Zustand, und

A3) Überführen des zerkleinerten Vorprodukts in eine kompakte Form.

Das Überführen des zerkleinerten, beispielsweise in Pulveroder Granulatform vorliegenden Vorprodukts kann durch Agglomerieren oder Kompaktieren, vorteilhafterweise durch Pressen erfolgen. Die kompakte Form kann dabei eine Tabletten- oder eine Pelletform sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Zugeben des Hybridmaterials oder des Vorprodukts in die Kavität des Formwerkzeugs auf der Innenwand der Kavität zumindest teilweise eine Folie angebracht (Folienmolding) . Da-

bei wird die Folie so angebracht, dass sie sich im folgenden Formprozess zwischen dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt und der Innenwand der Kavität befindet, wodurch eine Benetzung der Innenwand der Kavität und ein damit verbundenes Anhaften des Hybridmaterials oder des Vorprodukts an der Innenwand der Kavität vermieden werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer hitzeresistenten Folie, die sich unter Temperatureinwirkung ausdehnt. Die Verwendung einer Folie kann insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung von einem Hybridmaterial oder einem Vorprodukt mit niedriger Viskosität sein. Dadurch kann die Notwendigkeit hinsichtlich eines nach dem Formprozess folgenden erforderlichen Reinigungsprozesses des Formwerkzeugs vermindert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Folie die Formgebung der Kavität nicht beeinflusst, beispielsweise wenn die Folie sehr dünn ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Folie nicht dicker als 40 Mikrometer ist.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Folie gänzlich an der Innenwand der Kavität anliegt und sich so der Form der Innenwand der Kavität angleicht. Dies kann beispielsweise durch das Ansaugen der Folie an die Innenwand der Kavität mittels einer geeigneten Struktur der Innenwand der Kavität erfolgen. Eine geeignete Struktur der Innenwand kann beispielsweise eine Vielzahl von Öffnungen und/oder Bereiche mit einem porösen Material aufweisen, durch die die Folie ü- ber ein Vakuumsystem, das einen Unterdruck zumindest in der Nähe der Innenwand erzeugt, angesaugt werden kann. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn sich die Folie unter zusätzlicher Temperatureinwirkung ausdehnt. Dadurch kann ein gänzliches Anliegen der Folie an der Innenwand der Kavität günstig beeinflusst werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Hybridmaterial oder das Vorprodukt nicht oder nur wenig an der Folie haftet, so dass nach dem Formprozess eine leichte Entfernung der Folie unter einer geringen Beeinflussung der Oberfläche des zumindest teilweise ausgehärteten Hybridmaterials erfolgen kann.

Weiterhin kann durch die Verwendung der Folie eine verbesserte Abdichtung der Kavität und/oder des zu umformenden Bereichs erfolgen. Bei der Verwendung eines Hybridmaterials o- der eines Vorprodukts mit einer geringen Viskosität kann daher die Verwendung einer Folie vorteilhaft sein, da die Be- netzung von Bereichen, beispielsweise des Formwerkzeugs, die frei von dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt bleiben sollen, wesentlich reduziert werden kann und somit weniger Grat- bildung (Flash) auftritt. Dadurch kann vorteilhafterweise ein nachgeschalteter Reinigungsprozess vermieden werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt zusätzlich ein Formtrennmittel beigegeben. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Formtrennmittel die optischen Eigenschaften des herzustellenden optischen Bauelements nicht signifikant beeinflusst und zusätzlich alterungsstabil ist. Die Verwendung eines Formtrennmittels kann sich bei der Herstellung des optischen Bauelements als besonders vorteilhaft erweisen, da bei Verwendung des Formtrennmittels das Ablösen des zumindest teilweise ausgehärteten Hybridmaterials aus dem Formwerkzeug erleichtert wird. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn durch spezielle Eigenschaften des zu fertigenden optischen Bauelements, insbesondere, wenn das zu fertigende optische Bauelements sehr kleine Strukturen enthält, keine anderen Möglichkeiten der erleichterten Entformung möglich sind, beispiels-

weise durch die Anbringung einer Folie auf der Innenwand der Kavität des Formerkzeugs .

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt ein Wellenlängenkonversionsstoff beigemischt. Wellenlängenkonversionsstoffe sind geeignet, zumindest einen Teil einer Strahlung, die durch das optische Bauelement durchtritt, in einem ersten Wellenlängenbereiσh zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten, vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich zu emittieren. Diesbezüglich kann ein Wellenlängenkonversionsstoff insbesondere anorganische Leuchtstoffpul- ver, die Nitride und/oder Silikate aufweisen, sowie beispielhaft Cer-dotierte Yttriumaluminiumgranat- und Cer-dotierte Terbiumaluminiumgranatpulver sowie Kombinationen daraus aufweisen. Geeignete organische und anorganische Leuchtstoffe sind beispielsweise in den Druckschriften WO 01/50540 Al und WO 98/12757 Al aufgeführt, deren Offenbarungsgehalt die Leuchtstoffe betreffend hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Wellenlängenkonversionsstoff dem Hybridmaterial beigemengt. Anschließend wird das Hybridmaterial zu einem Vorprodukt vorgehärtet, wodurch eine Mischung aus dem Vorprodukt und dem Wellenlängenkonversionsstoff erhalten wird, die beispielsweise in Form von Platten vorliegt. Die so erhältliche Mischung aus dem Vorprodukt und dem Wellenlängenkonyersionsstoff kann zerkleinert werden, dabei vorzugsweise zu einem Pulver gemahlen werden, und die so gewonnene Pulvermischung kann in eine kompakte Form gebracht werden, dabei vorzugsweise zu Tabletten ge- presst werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Wellenlängenkonversionsstoff dem Vorprodukt beigegeben, das beispielsweise als zusammenhängender Festkörper vorliegt, insbesondere als Platte oder als Block. Alternativ kann das Vorprodukt als Granulat vorliegen. Das Vorprodukt wird zusammen mit dem beigegebenen Wellenkonversionsstoff zu Pulver zerkleinert und die so gewonnene Pulvermischung wird in eine Form gebracht, vorzugsweise zu Tabletten gepresst. Dadurch kann vorteilhafterweise eine homogene Mischung von Vorprodukt und Wellenlängenkonversionsstoff erreicht werden

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der vorzugsweise in Pulverform vorliegende Wellenlängen- konversionsstof ^' f einem in Pulverform vorliegenden Vorprodukt beigegeben und die so gewonnene Pulvermischung wird in eine Form gebracht, vorzugsweise zu Tabletten gepresst.

Eine genaue Einstellung des Farbortes und der Sättigung der Austrittsstrahlung des optischen Bauelements kann durch die Möglichkeit einer genauen Abmischung des Wellenlängenkonversionsstoffs ermöglicht werden. Ein homogener Farbeindruck der Austrittsstrahlung kann durch die Vermeidung von Sedimentation des Wellenlängenkonversionsstoffs durch kurze AushärtZeiten des Hybridmaterials ermöglicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Wellenlängenkonversionsstoff derart ausgewählt, dass zumindest ein Teil der in das optische Bauelement eintretenden Strahlung zu einer anderen Wellenlänge konvertiert wird. Dabei kann die in das optische Bauelement eintretende Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von ultravioletter bis grüner Strahlung aufweisen und die konvertierte Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von grüner bis roter Strahlung. Wird nur

ein Teil der in das optische Bauelement eintretenden Strahlung zu einer anderen Wellenlänge konvertiert und/oder wird zumindest ein Teil der in das optische Bauelement eintretenden Strahlung zu mindestens zwei Wellenlängen konvertiert, kann ein mischfarbiges Austrittsspektrum der Austrittsstrahlung erzeugt werden. Die Auswahl des Wellenlängenkonversions- stoffs erfolgt dabei abhängig vom Wellenlängenspektrum der in das optische Bauelement eintretenden Strahlung und vom gewünschten Austrittsspektrum.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Wellenlängenkonversionsstoff derart ausgewählt, dass die in das optische Bauelement eintretende Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von blauer Strahlung aufweist und die aus dem optischen Bauelement austretende Strahlung eine Mischung mehrerer Wellenlängenbereiche aufweist, so dass der Eindruck eines weißen Lichts entsteht.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens des Verfahrens wird dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt ein Material zur Erhöhung des Brechungsindex beigefügt . Eine Erhöhung des Brechungsindex kann beispielsweise vorteilhaft sein für die Herstellung von Linsen oder anderen lichtbrechenden optischen Bauelementen. Dabei kann das Material zur Erhöhung des Brechungsindex chemisch an das Hybridmaterial gebunden sein, insbesondere kann es chemisch gebundenes Titan, Zirkon und/oder Schwefel aufweisen. Darüber hinaus kann das Material zur Erhöhung des Brechungsindex in Form eines Oxids dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt beigemischt sein, dabei kann es sich insbesondere um ein Metalloxid handeln, beispielsweise TiO ₂ , ZrO ₂ , QfAl ₂ O ₃ . Des Weiteren können als Material zur Erhöhung des Brechungsindex dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt Partikel beigemischt werden, insbesondere Glasparti-

kel . Weiterhin können Materialien mit nicht-oxidischen Materialien mit hohem Brechungsindex beigemengt werden, beispielsweise etwa Galliumnitrid.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein optoelektronisches Bauelement durch ein das gehärtete Hybridmaterial bzw. Vorprodukt umfassendes optisches Bauelement verkapselt, wobei das optische Bauelement und das optoelektronische Bauelement derart zueinander angeordnet werden, dass das optische Bauelement das optoelektronische Bauelement umschließt. Dabei kann das optoelektronische Bauelement auf einem Substrat angeordnet sein oder nicht .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das optische Bauelement so ausgeführt, das es zumindest teilweise an das optoelektronische Bauelement derart angeformt wird, dass das optoelektronische Bauelement in Kontakt mit dem optischen Bauelement steht. Besonders bevorzugt umhüllt das optische Bauelement das optoelektronische Bauelement zumindest teilweise formschlüssig.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein optoelektronisches Bauelement durch ein optisches Bauelement verkapselt, wobei das optoelektronische Bauelement auf einem Substrat angeordnet ist und das optische Bauelement so über dem optoelektronischen Bauelement angeordnet wird, dass das optoelektronische Bauelement von dem Substrat und dem optischen Bauelement umschlossen ist. Somit kann das optische Bauelement auch Teil einer Verkapselung eines optoelektronischen Bauelements sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein optoelektronisches Bauelement auf einem Substrat während des

Aushärtens des Hybridmaterials oder des Vorprodukts zumindest teilweise von diesem umschlossen. Dabei kann das Hybridmaterial oder das Vorprodukt zumindest teilweise oder vollständig ausgehärtet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das optoelektronische Bauelement auf einem Substrat derart in der Kavität des Formwerkzeugs angebracht, dass das Hybridmaterial oder das Vorprodukt beim Einspritzen in die Kavität zumindest teilweise an das optoelektronische Bauelement angeformt wird. Dabei kann das Hybridmaterial oder das Vorprodukt das optoelektronische Bauelement und das Substrat vollständig oder zumindest teilweise umschließen. Eine geeignete Geometrie des Substrats kann sich vorteilhaft erweisen, wenn das ausgehärtete Hybridmaterial eine geringe Härte aufweist. Insbesondere kann dadurch die Formstabilität des optischen Bauelements vorteilhaftig beeinflusst, insbesondere etwa erhöht werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird als ein optoelektronisches Bauelement ein Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement verwendet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip z. B. einen Lumineszenzdiodenchip wie etwa einen Leuchtdiodenchip, einen Halbleiterchip, einen Dünnfilm- Leuchtdiodenchip, oder einen organischen, elektrolumineszie- renden Leuchtdiodenchip (OLED) .

Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus: an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer Strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxie-

schichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert; die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.

Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al . , Appl . Phys . Lett . 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

OLEDs bestehen im Prinzip aus elektrolumineszierenden, organischen Schichten, die zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Wird ein elektrisches Potential an die Elektroden angelegt, so kommt es auf Grund von Rekombinationen zwischen E- lektronen und "Löchern" , die in die organischen Schichten injiziert werden, zur Emission von Licht.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird als ein optoelektronisches Bauelement ein strahlungsempfangendes optoelektronisches Bauelement verwendet, beispielsweise eine Fotodiode, ein Fototransistor oder ein Foto-IC.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip als optoelektronisches Bauelement verwendet, der im Betrieb Strahlung mit einer WeI-

lenlänge aus einem Wellenlängenbereich von ultraviolett bis grün aussenden kann. Bevorzugt wird ein strahlungsemittieren- der Halbleiterchip verwendet, der im Betrieb Strahlung im blauen Wellenlängenbereich aussenden kann.

Weiterhin kann das optoelektronische Bauelement auf einem Substrat angeordnet werden, wobei das Substrat einen Leiterrahmen, eine Leiterplatte, eine flexmatarialbasierte Bauform oder eine keramikbasierte Bauform aufweist .

Weiterhin können zumindest Teile des Substrats und/oder des optoelektronischen Bauelements, die sich in Kontakt mit dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt befinden, mit einem Material beschichtet werden, das geeignet ist, eine Haftung zwischen dem Substrat und/oder dem optoelektronischen Bauelement und dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt zu verbessern. Bevorzugt weist das Material ein Silikat auf, wobei insbesondere durch Flammenpyrolyse einer siliziumorganischen Verbindung eine dünne, sehr dichte und fest haftende SilikatSchicht auf dem Substrat aufgebracht wird. Die Silikatschicht weist eine hohe Oberflächenenergie auf und ist dadurch insbesondere geeignet, die Haftung des Hybridmaterials oder des Vorprodukts am Substrat zu erhöhen. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, wenn das optische Bauelement keine mechanische Verankerung mit dem Substrat oder dem optoelektronischen Bauelement aufweist, sondern nur am Substrat und/oder am elektronischen Bauelement haftet.

Weiterhin kann eine Haftung zwischen dem Substrat und/oder dem optoelektronischen Bauelement und dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt durch eine Plasmavorbehandlung des Substrats und/oder des optoelektronischen Bauelements erhöht werden.

Weiterhin kann die Kavität des Formzeugs derart ausgebildet werden, dass in einem Formprozess eine Vielzahl optischer Bauelemente hergestellt wird. Dabei wird die Vielzahl der optischen Bauelemente in einem Stück hergestellt, also derart, dass die optischen Bauelemente nach dem Formprozess zumindest in Teilbereichen zusammenhängen. Die Herstellung einer Vielzahl von optischen Bauelementen in einer Kavität erleichtert den Herstellungsprozess derart, dass im Rahmen des Formprozesses nur eine Kavität evakuiert werden muss. Eine solche Evakuierung kann für mehrere oder alle Bereiche der Kavität, in denen ein optisches Bauelement ausgeformt wird, über eine gemeinsame Öffnung in der Kavität erfolgen. Ebenso kann die Befüllung, also beispielsweise das Einspritzen der Formmasse in die Kavität über ein gemeinsames Angusssystem für mehrere oder alle Bereiche erfolgen, in denen ein optisches Bauelement ausgeformt wird. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn die optischen Bauelemente eine sehr kleine Größe aufweisen, da eine Einzelkavität, in der nur ein optisches Bauelement ausgeformt werden kann, ebenfalls eine Öffnung zur Evakuierung der Kavität und ein Angusssystem aufweisen muss.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Kavität derart geformt, dass die Vielzahl optischer Bauelemente in einer Zeile nebeneinander angeordnet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Kavität derart geformt, dass die Vielzahl optischer Bauelemente flächig angeordnet ist, das heißt, dass die optischen Bauelemente nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von Bauelementen, die in einer gemeinsamen Kavität ausgeformt worden sind, nach dem Formprozess vereinzelt. Das

Vereinzeln kann dabei durch Schneiden, Sägen, Ritzen, Brechen, Schleifen, Lasertrennen oder Kombinationen daraus erfolgen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Kavität zwischen den Bereichen, in denen die optischen Bauelemente ausgeformt werden, Bereiche aufweist, in denen Verbindungsbereiche zwischen den optischen Bauelementen ausgeformt werden, in denen die Vereinzelung vorgenommen werden kann. Solche Verbindungsbereiche können vorteilhafterweise dünner als die optischen Bauelemente ausgeführt sein und können beispielsweise Sollbruchstellen aufweisen.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen in einer gemeinsamen Kavität angebracht. Dadurch kann in einem gemeinsamen Formprozess die Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen durch Ausformung der Vielzahl der optischen Bauelemente umformt und/oder verkapselt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist jedes optoelektronische Bauelement auf einem eigenen Substrat angebracht und die Vielzahl von Substraten mit optoelektronischen Bauelementen wird vor dem Formprozess in der Kavität des Formwerkzeugs angebracht .

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente auf einem gemeinsamen Substrat angebracht und das gemeinsame Substrat mit der Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterbauelemente wird vor dem Formprozess in der Kavität des Formwerkzeugs angebracht.

Gegenstand einer Ausführungsform der Erfindung ist auch ein optisches Bauelement, das durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform befindet sich das optische Bauelement im Strahlengang einer elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere befinden sich zumindest Teile des optischen Bauelements im Strahlengang einer elektromagnetischen Strahlung. Die elektromagnetische Strahlung kann dabei von einem Strahlungsemittierenden Bauelement ausgesandt werden. Insbesondere weist das optische Bauelement zumindest Bereiche auf, in denen das optische Bauelement zumindest teilweise transparent für die elektromagnetische Strahlung ist. Bevorzugt ist die Transparenz so ausgelegt, dass eine Verringerung der Intensität der durch das optische Bauelement transmit- tierten Strahlung durch Reflexions- oder Absorptionsprozess im optischen Bauelement oder an den Grenzflächen des optischen Bauelements vermindert werden kann.

Weiterhin weist das optische Bauelement bei einer Ausführungsform mindestens eine erste Oberfläche auf, in die die elektromagnetische Strahlung eintritt und die als Eintrittsfläche bezeichnet wird. Weiterhin weist das optische Bauelement mindestens eine zweite Oberfläche auf, aus der die e- lektromagnetische Strahlung nach der Ausbreitung durch zumindest einzelne Bereiche des optischen Bauelements wieder austritt und die als Austrittsfläche bezeichnet wird. Dabei können die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche des optischen Bauelements beliebig geformt sein und beliebig zueinander o- rientiert sein. Darüber hinaus können sich die in das optische Bauelement eintretende elektromagnetische Strahlung und die aus dem optischen Bauelement austretende elektromagnetische Strahlung in ihren Eigenschaften unterscheiden, beispielsweise hinsichtlich Intensität, Richtung, Wellenlänge, Polarisation und Kohärenz1änge .

Bei einer weiteren Ausführungsform des optischen Bauelements, ist das optische Bauelement insbesondere ein strahlungsbeu- gendes optisches Bauelement, ein strahlungsbrechendes optisches Bauelement, ein Reflektor, ein Wellenlängenkonverter, ein Gehäuse, ein Teil eines Gehäuses, eine Verkapselung, ein Teil einer Verkapselung oder eine Kombination daraus.

Bei einer weiteren Ausführungsform des optischen Bauelements ist das strahlungsbrechende optische Bauelement eine Linse, insbesondere eine sphärische Linse, eine asphärische Linse, eine Zylinderlinse oder eine Fresnellinse.

Gegenstand einer Ausführungsform der Erfindung ist auch eine Anordnung, die ein optisches Bauelement, das durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich ist, und ein optoelektronisches Bauelement umfasst. Insbesondere ist das optische Bauelement über einem optoelektronischen Bauelement so angeordnet, dass sich zumindest ein Teil des optischen Bauelements im Strahlengang des optoelektronischen Bauelements befindet. Dabei weist das optische Bauelement eine solche Form auf, dass es das optoelektronische Bauelement zumindest teilweise umschließt. Insbesondere kann das optische Bauelement dadurch das optoelektronische Bauelement zumindest teilweise verkapseln. Das optoelektronische Bauelement kann dabei auf einem Substrat angeordnet sein, wobei das optische Bauelement so ausgeformt sein kann, dass es zumindest einen Teil des Substrats umschließt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Anordnung weist die Anordnung eine solche Form auf, dass sie oberflächenmontier- bar ist.

Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich im Folgenden in Verbindung mit den in den Figuren 1 bis 8 erläuterten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Figur 1, eine schematische Darstellung eines strahlungsemit- tierenden Halbleiterbauelements mit einem erfindungsgemäßen optischen Bauelement,

Figur 2, eine weitere schematische Darstellung eines strah- lungsemittierenden Halbleiterbauelements erfindungsgemäßen optischen Bauelement,

Figuren 3a und 3b, weitere schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen,

Figuren 4a und 4b, weitere schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen,

Figur 5, eine weitere schematische Darstellung eines strah- lungsemittierenden Halbleiterbauelements ,

Figur 6, eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung mit einem optischen Bauelement,

Figuren 7a bis Ie, weitere schematische Darstellungen eines Herstellungsverfahren einer Anordnung mit einem optischen Bauelement,

Figur 8, eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung mit einem optischen Bauelement.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als

maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dimensioniert dargestellt sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes optisches Bauelement 1 auf einem Halbleiterchip 2 angeordnet, der auf einem Substrat 3 angebracht ist . Bei dem optischen Bauelement 1 handelt es sich um einen so genannten parabolischen Kon- zentrator (Compound parabolic concentrator, CPC)

Erfindungsgemäße Ausführungsformen schließen allerdings auch optische Bauelemente wie Linsen, diffraktive Optiken, Reflektoren oder generell alle Arten von optischen Bauelementen ein.

Durch die Herstellung der optischen Bauelemente in einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Silikonharze für die Herstellung aller üblichen optischen Bauelemente zu verwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, optische Bauelemente herzustellen, welche die Vorteile der Alterungsstabilität von Silikonharzen mit einer deutlich verbesserten Formstabilität verbinden.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements handelt es sich um eine so genannte Chip-On-Board-Montage (COB) .

Der Halbleiterchip 2 kann hierbei ein konventioneller Leuchtdiodenchip sein oder auch ein Dünnfilmleuchtdiodenchip. Das optische Bauelement 1 kann mehrere Funktionen übernehmen. Es kann zur Strahlformung dienen, aber auch zur Umwandlung des Emissionsspektrums des Halbleiterchips. Dazu wird der Form-

masse des optischen Bauelements 1 ein so genannter Konversionsstoff beigemischt. Der Konversionsstoff kann ein Leucht- stoffpigmentpulver sein, welches zum Beispiel einen gewissen Anteil kurzwelliges Licht in langwelligere Strahlung überführt, damit der Eindruck einer mehrfarbigen Lichtquelle, insbesondere einer Weißlichtquelle entsteht.

Weitere optische Bauelemente können elliptische- ( Compound elliptic concentrator, CEC) - oder hyperbolische Konzentrato- ren (Compound hyperbolic concentrator, CHC) sein. Diese Bauelemente können mit reflektierenden Seitenwänden versehen sein. Die Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen der Kon- zentratoren können dabei beliebige geometrische Formen aufweisen, insbesondere Ellipsen, Kreise, Quadrate und Vielecke regelmäßiger und unregelmäßiger Art .

Bevorzugt ist der Konzentrator dem Halbleiterσhip und dessen Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet, d.h. er befindet sich im optischen Strahlengang des Halbleiterchips.

Der Halbleiterchip 2 kann zusätzlich von einem Rahmen umgeben sein, an oder in dem das optische Bauelement 1 angebracht ist. Der Rahmen kann das optische Bauelement 1 fixieren und/oder dieses relativ zur Chipauskoppelfläche justieren.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements. Bei dem Halbleiterbauelement ist ein Halbleiterchip 2 auf einem Substrat 3 angeordnet . Dem Halbleiterchip 2 ist ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement 12 nachgeordnet. Bei dem optischen Bauelement 12 handelt es sich hierbei um eine Optik, welche in ihrer Wirkung einer CPC-Optik ähnlich ist. Sie weist eine vergleichbare Effizienz auf und zeichnet sich

durch eine vereinfachte Herstellung aus. Die gewünschten optischen Eigenschaften werden durch gerade Seitenflächen in Kombination mit einer gewölbten Austrittsfläche erreicht . Das Ausführungsbeispiel in Figur 2 bezieht sich ebenfalls wie das Ausführungsbeispiel in Figur 1 auf eine so genannte Chip-On- Board-Einheit .

Figur 3 zeigt in den beiden Bildteilen a und b schematische Darstellungen zweier erfindungsgemäßer Ausführungsformen von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen. Den beiden Bildteilen a und b ist gemeinsam, dass ein Halbleiterchip 2 innerhalb eines vorgeformten Gehäuses 4 angeordnet und von einem umspritzten Bereich 5 umgeben ist. Das Umspritzen des Bereiches 5 kann nach einem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Oberhalb des umspritzten Bereiches 5 ist eine Optik 8 bzw. 81 angeordnet. Die Optik 8 bzw. 81 kann in einem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt gemeinsam mit dem umspritzten Bereich 5 hergestellt werden oder getrennt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und danach auf dem umspritzten Bereich 5 angeordnet werden. Mögliche Beispiele für Optiken 8 bzw. 81 sind Fresnellinsen, sphärische Linsen, asphärische Linsen oder diffraktive Optiken.

Figur 4 zeigt in den Bildteilen a und b zwei weitere bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Strahlungsemittie- render Halbleiterbauelemente. Bei der Herstellung wird ein Halbleiterchip 2, der auf einem Leiterrahmen 6 angeordnet ist, in einen Spritzpressverfahren mit Spritzmasse umgössen und es entsteht ein Spritzgussgehäuse (molded package) 7. Diese Technik ist bereits bekannt, beispielsweise vertreibt die Firma Osram Produkte nach dieser Technik unter den Handelsnamen SmartLED oder Firefly. Bisher konnte dieses Herstellungsverfahren für silikonfreie Harze angewendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verwendung von Silikonharzen in diesen Bereich. Auf dem Spritzgussgehäuse 7 kann eine Optik 82 bzw. 83 angeordnet sein. Diese Optik 82 bzw. 83 kann entweder zusammen mit dem Spritzgussgehäuse 7 in einem Spritzpressverfahren hergestellt werden, oder aber auch getrennt in einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und danach auf dem Spritzgussgehäuse 7 angeordnet werden. Die Mischung der Silikonharze mit Epoxydharzen zu Hybridmaterialien ermöglicht eine hohe Formstabilität und eine gute Haftung der Formmasse am Leiterrahmen 6 oder am Substrat . Der freie An- schluss des Leiterrahmens 6 ist mittels der Kontaktierung 13 mit dem Chip 2 elektrisch verbunden. Der andere elektrische Kontakt ist an der Chipunterseite .

Sowohl das Spritzgussgehäuse 7 als auch die Optik 82 bzw.83 können Konversions- oder Leuchtstoffe enthalten.

Der Leiterrahmen (lead frame) 6 kann auch eine S-förmige Biegung aufweisen, damit ein oberflächenmontierbares, strah- lungsemittierendes Halbleiterbauelement entsteht.

Bildteil a in Figur 4 zeigt eine Ausführungsform mit einer diffraktiven Optik und Bildteil b in Figur 4 eine Ausführungsform mit einer sphärischen Linse.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine so genannte Leistungsbauform, dabei wird ein Halbleiterchip 2 auf einem Basis-Package 9 angeordnet. Der Halbleiterchip 2 wird mit einer Umspritzung 10 versehen, der eine Optik 11 nachgeordnet ist. Bei einer Leistungsbauform ist die Umspritzung 10 des Halbleiterchips 2 einer hohen Strahlungsin-

tensität ausgesetzt. Daher ist es wichtig, für die Umsprit- zung 10 ein alterungsstabiles beziehungsweise strahlungsbe- ständiges Material zu verwenden. Deshalb besteht die Umsprit- zung 10 vorteilhafterweise aus einer Formmasse mit einem hohen Silikonharzanteil. Silikonharz erfüllt die Anforderungen an Alterung und Strahlungsstabilität. Der Mangel an Formstabilität des Silikonharzes wird in dieser Ausführungsform durch Nachordnung einer formstabilen Optik 11 kompensiert. Die Optik 11 umschließt daher die Umspritzung 10 und gewährleistet deren Formstabilität. Da die Optik 11 selbst einen Anteil an Silikonharzen aufweist, ist deren Alterungsstabilität und Strahlungsbeständigkeit ebenfalls erhöht und es entsteht eine gute Verbindung zwischen der Optik 11 und der Umspritzung 10.

Da die Umspritzung 10 aus Silikonharz und die Optik 11 aus dem Silikon/Epoxydharz-Hybridmaterial gebildet werden kann, ist in dieser Ausführungsform der Unterschied der Brechungs- indices der Umspritzung und der Optik verringert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist ein optisches Bauteil 21 aus einem Vorprodukt mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Spritzpressverfahren so ausgeformt, dass es ein optoelektronisches Bauelement 2, das auf einem Leiterrahmen 6 angeordnet ist, umschließt. Durch die S- förmigen Biegungen des Leiterrahmens 6, die von dem optischen Bauelement 21 umschlossen sich, entsteht eine mechanische Verankerung des Leiterrahmens 6 mit dem optischen Bauelement 21. Die Anordnung bildet ein oberflächen-montierbares Bauelement .

Dem Vorprodukt kann vor dem Ausformen zu dem optischen Bauelement 21 in dem Spritzpressverfahren ein internes Form-

trennmittel beigemischt sein, wodurch sich eine erleichterte Entformung nach dem Formprozess ergibt.

Das optische Bauteil weist beispielsweise ein Länge von ungefähr 1,3 mm +/- 0,1 mm, eine Breite von ungefähr 0,8 mm +/- 0 , 1 mm und eine Höhe von ungefähr 0,3 mm +/- 0,1 mm auf. Alternativ weist das optische Bauteil beispielsweise eine Länge von ungefähr 1,7 mm +/- 0,1 mm, eine Breite von ungefähr 0,8 mm +/- 0,1 mm und eine Höhe von ungefähr 0,65 +/- 0,05 mm auf. Das optische Bauteil kann beispielsweise auch Anschrä- gungen an den Seitenflächen 22, 23 aufweisen mit Winkeln 31, 32 zu einer Vertikalen 30 von 5 bis 7 Grad. Die Anschrägungen können beispielsweise eine Entformung nach dem Spritzpressverfahren erleichtern. Alternativ können die Winkel auch 0 Grad sein.

Bei dem optoelektronischen Bauelement handelt es sich um ein LED-Chip, der von der dem Substrat abgewandten Seite mittels eines Bonddrahts 13 kontaktiert wird. Beispielsweise handelt es sich um einen LED-Chip auf InGaN-Basis, der ein Emissionsmaximum bei 470 nm aufweist. Durch Beimischung eines Wellenlängenkonversionsstoffs zum Hybridmaterial oder zum Vorprodukt, beispielsweise auf YAG: Ce-Basis, kann ein kalt- bis warmweißer Leuchteindruck erziehlt werden. Insbesondere kann die aus dem optischen Bauelement austretende Strahlung der Anordnung beispielsweise einen weißen Farbeindruck mit den Farbortkoordinaten x=0,30, y=0.28 gemäß CIE 1931 aufweisen. Alternativ weist die aus dem optischen Bauelement austretende Strahlung der Anordnung beispielsweise einen weißen Farbeindruck mit den Farbortkoordinaten x=0, 32, y=0,31 gemäß CIE 1931 auf.

Alternativ ist dem Hybridmaterial oder dem Vorprodukt kein Wellenlängenkonversionsstoff beigemischt. Dabei weist die aus

dem optischen Bauelement austretende Strahlung beispielsweise die von dem LED-Chip emittierte blaue Strahlung bei 470 nm auf. Weiterhin weist die Anordnung beispielsweise einen Abstrahlwinkel im Bereich von 130 bis 170 Grad auf der vom Substrat abgewandten Seite des optischen Bauteils auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 7a bis 7d wird innerhalb eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein optisches Bauelement über einem Substrat mit optoelektronischen Bauelementen angeordnet .

Dabei zeigt Figur 7a ein Substrat 6, auf dem eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 2 entlang einer Richtung 100 zellenförmig nebeneinander angeordnet ist. Bei dem Substrat 6 handelt es sich beispielsweise um einen Leiterrahmen. Bei den optoelektronischen Bauelementen 2 handelt es sich um LED- Chips, die auf dem Leiterrahmen 6 beispielsweise mit einem Abstand 101 von 0,6 mm regelmäßig beabstandet angebracht sind. Die Leuchtdioden weisen beispielsweise eine Kantenlänge 102 in Zeilenrichtung 100 von weniger als ungefähr 0,4 mm auf. Die Anzahl der angeordneten LED-Chips auf einem Substrat kann ist abhängig vom Verwendeten Formwerkzeug und kann bei- pielsweise 26 sein (nicht gezeigt) . Der Leiterrahmen weist beispielsweise eine Breite von ungefähr 2,3 mm senkrecht zur Zeilenrichtung 100 auf.

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur 7b wird der Leiterrahmen 6 mit den Leuchtdioden 2 in einer Kavitat 40 eines Spritzpresswerkzeugs angebracht. Das Spritzpresswerkzeug weist dabei beispielsweise mindestens zwei Teile 41, 42 auf, die die Kavität 40 umschließen. Die Kavität weist die Form des zu formenden optischen Bauteils auf, insbesondere auch Bereiche 43, die auf der dem Substrat 6 abgewandten Seite der

Kavität oberhalb der LED-Chips 2 angeordnet sind. Die Bereiche 43 sind beispielsweise gemäß der Form eines der Länge nach aufgeschnittenen Zylinders ausgebildet und weisen beispielsweise einen Radius von ungefähr 0,225 mm auf. Über ein Angusssystem 45 wird ein verflüssigtes Vorprodukt in die Kavität 40 eingebracht. Das Vorprodukt wird in der Kavität 40 zumindest teilweise gehärtet, vorteilhafterweise wird das Vorprodukt zu einem gehärteten Hybridmaterial ausgehärtet, wobei das optische Bauelement gebildet wird. Das Vorprodukt enthält ein internes Formtrennmittel. Durch das interne Formtrennmittel wird eine erleichterte Entformung des optischen Bauteils aus den Teilen 41, 42 des Spritzpresswerkzeugs nach dem Härten erreicht .

Durch Öffnen des Spritzpresswerkzeugs an der Verbindungsfläche 44 zwischen den Teilen 41, 42 des Spritzpresswerkzeugs kann die Anordnung aus dem optischen Bauelement 21, das dem Leiterrahmen 6 mit den LED-Chips 2 gemäß Figur 7c umformt ist, nach der Härtung des Hybridmaterial oder des Vorpordukts entnommen werden. Die Anordnung weist dabei Bereiche 51 auf, in denen sich kein LED-Chip 2 befindet, und Bereich 54, in denen sich jeweils ein LED-Chip befindet. Das optische Bauteil 21 weist dabei Bereiche 50 gemäß der Form eines der Länge nach aufgeschnittenen Zylinders in den Bereichen 54 der Anordnung auf der dem Substrat abgewandten Seite oberhalb der LEDs 2 auf. In den Bereichen 51 kann eine Vereinzelung der Bereiche 54 vorgenommen werden. Durch das Vereinzeln erhält jeder Bereich 54 Seitenflächen 52. Beispielsweise kann eine Vereinzelung durch Sägen in den Bereichen 51 mit einer Sägebreite von 0,2 mm vorgenommen werden.

Durch das Vereinzeln ergeben sich aus den vereinzelten Bereichen 54 Anordnungen gemäß der Figuren 7d und 7e, die einen

LED-Chip 2 auf einem Leiterrahmen 6 umformt mit einem optischen Bauteil 21 aufweisen. Figur 7d zeigt dabei eine Frontansicht der Anordnung, Figur 7e eine Seitenansicht dazu. Die Anordnung weist beispielsweise eine Grundfläche von ungefähr 0,4 mm mal 2,3 mm und eine Höhe von ungefähr 0,5 bis 0,7 mm auf. Das optische Bauteil weist Seitenflächen 52 auf, die durch das Vereinzeln entstanden sind, und einen gekrümmten Bereich 50 gemäß der Form eines der Länge nach aufgeschnittenen Zylinders. Durch den gekrümmten Bereich 50 kann beispielsweise die verbesserte Auskopplung oder eine Fokussie- rung der vom LED-Chip 2 erzeugten Strahlung erreicht werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist ein optisches Bauelement 21 an ein Substrat 60 mit einem LED-Chip 2 angeformt. Bei dem Substrat 2 handelt es sich um eine Leiterplatte (Printed Circuit Board, pcb) . Das optische Bauelement kann durch ein Spritzpressverfahren unter Verwendung einer Folie zur erleichterten Entformung (Foil Molding) an das Substrat 60 und den LED-Chip angeformt werden. Die Anformung des optischen Bauelements kann an eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von LED-Chips erfolgen. Zur Verbesserung der Haftung des optischen Bauelements 21 an die Oberfläche 61 der Leiterplatte 60 kann die Oberfläche vor dem Spritzpressverfahren mittels Flammsilikatisierung vorbehandelt werden. Nach der Anformung des optischen Bauelements kann die Anordnung vereinzelt werden in Anordnungen, die ein optisches Bauelement angeformt an eine Leiterplatte mit einem LED-Chip aufweisen. Das optische Bauelement weist nach dem Vereinzeln beispielsweise eine Länge von 1,1 mm bis 1,3 mm, eine Breite von 0,55 mm bis 0,65 mm und eine Höhe von 0,3 mm bis 0,7 mm auf.

Beispielsweise handelt es sich bei dem LED-Chip um einen LED- Chip auf InGaN-Basis, der ein Emissionsmaximum bei 470 nm

aufweist. Durch Beimischung eines Wellenlängenkonversionsstoffs zum Hybridmaterial oder zum Vorprodukt, beispielsweise auf YAG:Ce-Basis, kann die aus dem optischen Bauelement austretende Strahlung der Anordnung beispielsweise einen weißen Farbeindruck mit den Farbortkoordinaten x=0,30, y=0.28 gemäß CIE 1931 mit einer Leuchtstärke von 200 med aufweisen. Dabei kann der LED-Chip so gewählt werden, dass die Strahlungsemission parallel zur Oberfläche 61 erfolgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 sind Messungen zur Alterungsstabilität einiger Materialien für optische Bauelemente gezeigt . Dazu wurde die Lichtintensität eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 405 nm, einem Strahldurchmesser von 20 Mikrometer und einer Ausgangsleistung von 25 mW nach der Transmission durch optische Bauelemente mit einer Dicke von 1 mm mittels eines Fotodetektors gemessen. Auf der horizontalen Achse des Graphen ist die Zeit in Minuten aufgetragen, auf der vertikalen Achse die gemessene transmittierte Lichtintensität in Einheiten des Fotostroms. Für die Messungen 91, 92 wurden optische Bauelemente mit handelsüblichen Epoxidharzen verwendet, während für die Messungen 93, 94, 95 optische Bauelemente, die aus einem erfindungsgemäßen Hybridmaterial hergestellt wurden, verwendet wurden. Durch die Strahlungseinwirkung des Lasers erfolgt eine stetige Alterung beispielsweise in Form einer Vergilbung der optischen Bauelemente, die sich in einer geringeren transmittierten Lichtintensität niederschlägt. Ein vollständig transparentes optisches Bauelement wurde für eine Lichtintensität von 300 Mikroampere angenommen, eine vollständige Vergilbung für eine Lichtintensität von weniger als 50 Mikroampere. Die optischen Bauelemente gemäß der Messungen 93 , 94 , 95 zeigen eine etwa zwei Größenordnungen größere Alterungsstabilität hinsichtlich strahlungsinduzierter Alterung als die optischen Bauelemente

gemäß der Messungen 91, 92