DE102005009066A1 - Verfahren zur Herstellung eines optischen und eines strahlungsemittierenden Bauelementes und optisches sowie strahlungsemittierendes Bauelement - Google Patents

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Jörg Erich SORG
Harald JÄGER
Bert Dr. Braune
Herbert Brunner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen und eines strahlungsemittierenden Bauelements mittels eines Molding-Prozesses und ein optisches sowie ein strahlungsemittierendes Bauelement mit definierter Viskosität.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen und eines strahlungsemittierenden Bauelements mittels eines Molding-Prozesses 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 A1 wird die Verwendung verschiedener Silikonharze mit einer Viskosität unterhalb von einer Pascal-Sekunde in Verbindung mit Leuchtdioden beschrieben.
  • In der WO 01/50540 A1 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 Leuchtdiodenlichtquelle.
  • 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.
  • 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 Verarbeitungsprozess 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.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß sind die verwendeten Silikonharze an den Formgebungsprozess angepasst, damit durch kurze Maschinenzykluszeiten effektive und kostengünstige Herstellungsverfahren für alterungsstabile Optiken bereit gestellt sind. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Viskositäten für das Spritzgussverfahren (Injection-molding) von 4,5 bis 20 Pascal-Sekunden herausgestellt. Verwendet werden können klare Silikonharze, wie zum Beispiel Dow-Corning-Silicone. Ein typischer Wert für die Viskosität bei einem Injection-molding-Prozeß liegt bei zehn Pascal-Sekunden. Höhere Viskositäten verringern ebenfalls die Bildung von sogenanntem Flash. Flash ist ein unerwünschter Effekt, bei welchem die Formmasse in einem Kriechprozeß nicht dafür vorgesehene Bereiche benetzt.
  • Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden Prozesstemperaturen für das Injection-molding zwischen 130 Grad und 180 Grad Celsius angewendet. Bevorzugt wird eine Prozesstemperatur von 150 Grad Celsius.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden Spritzdrücke zwischen 50 und 100 Tonnen aufgewendet.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann die Formmasse Beimischungen zur Entformung oder Trennung enthalten. Geeignet hierfür sind Materialien auf Wachsbasis oder Metallseifen mit langkettigen Karbonsäuren.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gegeben, dass die verwendete Formmasse einen Konversionstoff enthält. Der in der Formmasse dispergierte Konversionsstoff kann ein anorganisches Leuchtstoffpigmentpulver sein, das Leuchtstoffe mit der allgemeinen Formel A3B5X12:M enthält. Insbesondere können als Leuchtstoffpigmente Partikel aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate verwendet werden, wobei insbesondere Ce-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5O12:Ce) zu nennen ist. Weitere mögliche Leuchtstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxysulfidbasis, Aluminate, Borate, etc. mit entsprechend im kurzwelligen Bereich anregbaren Metallzentren. Auch metallorganische Leuchtstoffsysteme sind verwendbar. Die Leuchtstoffpigmente können dabei auch eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffe und der Konversionsstoff kann eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffpigmente enthalten.
  • Der Leuchtstoff kann ebenso durch lösliche und schwer lösliche organische Farbstoffe und Leuchtstoffmischungen gebildet werden.
  • Weiterhin kann dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversionsstoff ein Haftvermittler vorzugsweise in flüssiger Form beigemengt werden, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes mit der Kunststoff-Preßmasse zu verbessern. Insbesondere bei der Verwendung von anorganischen Leuchtstoffpigmenten können als Haftvermittler 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder weitere Derivate auf Trialkoxysilan-Basis verwendet werden.
  • Zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen können einfach- und mehrfachfunktionelle polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und Alkoholgruppen, wie beispielsweise Diethylenglykolmonomethylether eingesetzt werden. Damit wird die Benetzbarkeit der hochenergetischen Leuchtstoffober flächen und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Formmasse verbessert.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht, wenn der Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Brechungsindex beigemengt werden. Füllstoffe können insbesondere Glaspartikel, TiO2, ZrO2, αAl2O3, oder andere Metalloxide enthalten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht, wenn die Zykluszeiten des Molding-Prozesses zwischen 30 Sekunden und zwei Minuten so liegen, dass sogenannter Wire-Sweep (in etwa „Fäden ziehen"), wie er bei einer zu hohen Transfergeschwindigkeit oder großer Viskosität auftritt, vermieden wird.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere optische Bauelemente, welche nach den vorgenannten Verfahren hergestellt werden.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn in einem Transfer-molding-Prozeß Epoxydharze mit einer Viskosität zwischen 4 und 35 Pas (typisch 10 Pas) oder Hybridmaterialien wie Silikonharze mit einer Beimischung von Epoxydharzen zwischen 30 und 80 Prozent verwendet werden, wobei die Silikonharze mit Epoxydharzbeimischung eine Viskosität zwischen 0,9 und 12 Pascal-Sekunden aufweisen. Ein Tranfer-molding-Prozeß ist ein Spritzgussverfahren, bei dem vorgefertigte Elemente in einem Spritzgussprozess zummindest in Teilbereichen mit einer Formmasse versehen werden. Eine typische Mischung für Hybridmaterialien sind Silikonharze mit einer 50%igen Beimischung von Epoxidharzen (z.B. von Shin Etsu/Transfer Molding). Bei der Verwendung einer klaren Form masse (Moldcompound) auf Epoxidbasis (z.B. Nitte NT 300 Compound) tritt ab einer Viskosität von 50 Pas ein sogenannter Wire-Sweep auf.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn die Prozesstemperatur bei dem Tranfer-molding-Prozeß vorteilhaft zwischen 130 und 180 Grad Celsius liegt.
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn beim Transfer-molding-Prozeß Spritzdrücke zwischen 50 und 100 Tonnen aufgewendet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn die verwendete Formmasse eine Beimischung zur Entformung oder Trennung wie Materialien auf Wachsbasis oder Metallseifen mit langkettigen Karbonsäuren enthält.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn die verwendete Formmasse einen Konversionstoff enthält. Der in der Formmasse dispergierte Konversionsstoff kann ein anorganisches Leuchtstoffpigmentpulver sein, das Leuchtstoffe mit der allgemeinen Formel A3B5X12:M enthält. Insbesondere können als Leuchtstoffpigmente Partikel aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate verwendet werden, wobei insbesondere Ce-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5O12:Ce) zu nennen ist. Weitere mögliche Leuchtstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxysulfidbasis, Aluminate, Borate, etc. mit entsprechend im kurzwelligen Bereich anreg baren Metallzentren. Auch metallorganische Leuchtstoffsysteme sind verwendbar. Die Leuchtstoffpigmente können dabei auch eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffe und der Konversionsstoff kann eine Mehrzahl verschiedener Leuchtstoffpigmente enthalten.
  • Der Leuchtstoff kann ebenso durch lösliche und schwer lösliche organische Farbstoffe und Leuchtstoffabmischungen gebildet werden.
  • Weiterhin kann dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversionsstoff ein Haftvermittler vorzugsweise in flüssiger Form beigemengt 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 weitere Derivate auf Trialkoxysilan-Basis verwendet werden.
  • Zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen können einfach- und mehrfachfunktionelle polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und Alkoholgruppen, wie beispielsweise Diethylenglykolmonomethylether eingesetzt werden. Damit wird die Benetzbarkeit der hochenergetischen Leuchtstoffoberflächen und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Formmasse verbessert.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn die Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Brechungsindex enthält. Füllstoffe können insbesondere Glaspartikel, TiO2, ZrO2, αAl2O3, oder andere Metalloxide enthalten.
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn der Transfermolding-Prozeß Zykluszeiten zwischen zwei und acht Minuten aufweist. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens weist eine Zykluszeit von fünf Minuten auf. Längere Zykluszeiten vermindern generell die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen ist gegeben, wenn im Transfer-molding-Prozess Aushärtzeiten zwischen drei und fünf Minuten angewendet werden. Die Anpassung der Silikonharze an den automatisierten Verarbeitungsprozeß mit kurzen Verweil- bzw. Aushärtzeiten im formgebenden Werkzeug ermöglicht ein wirtschaftliches Verfahren. Die Ausbringungsmenge darf nicht zu gering sein, damit die Herstellungskosten der Bauelemente im Rahmen der Wirtschaftlichkeit bleiben.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, welches nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
  • Ebenfalls betrifft die Erfindung strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, welche ein optisches Bauelement enthalten das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
  • Die Erfindung betrifft auch strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, denen ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes optisches Bauelement nachgeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, bei denen innerhalb eines vorgeformten Gehäuses (Premolded-Package) eine Umspritzung des Halbleiterchips nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsformen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen sieht vor, dass der Halbleiterchip innerhalb eines vorgeformten Gehäuses nach einem erfindungsgemäßen Verfahren umspritzt wurde und ihm ein optisches Bauelement nachgeordnet ist.
  • Erfindungsgemäße strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente können in einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch gebildet werden, dass ein Halbleiterchip auf einem Grundkörper (Basis-Package) mit einer Silikonharzmischung nach einem erfindungsgemäßen Verfahren umspritzt wird.
  • Erfindungsgemäße, vorteilhafte Ausführungsformen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen sehen vor, dass einem umspritzten Halbleiterchip in Abstrahlrichtung ein optisches Bauelement nachgeordnet ist, wobei das optische Bauelement nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist gegeben, wenn die Silikonmischung der Umspritzung des Halbleiterbauelements eine geringere Formstabilität aufweist, als jene Silikonmischung des nachgeordneten optischen Bauelements. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Leistungsbauformen vorteilhaft.
  • Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich im Folgenden in Verbindung mit den in den 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 1 die Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit einem erfindungsgemäßen optischen Bauelement,
  • 2 eine weitere schematische Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements erfindungsgemäßen optischen Bauelement,
  • 3 schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen,
  • 4 weitere schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen,
  • 5 eine Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.
  • 1 zeigt die schematische Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements. Dabei ist auf einem Substrat 3 ein Halbleiterchip 2 angeordnet, dem ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement 1 nachgeordnet ist. Bei dem optischen Bauelement 1 handelt es sich um eine sogenannte CPC-Optik (parabolischer Koncentrator). CPC steht für compound-parabolic-concentrator.
  • 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 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements handelt es sich um eine sogenannte COB, eine Chip on board Montage.
  • 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 Formmasse des optischen Bauelements 1 ein sogenannter Konversionsstoff beigemischt. Der Konversionsstoff kann ein Leuchtstoffpigmentpulver sein, welches zum Beispiel kurzwelliges Licht in langerwelligere Strahlung überführt, damit der Eindruck einer mehrfarbigen Lichtquelle, insbesondere einer Weißlichtquelle entsteht.
  • Weitere optische Bauelemente können elliptische-(CEC = compound-elliptic-concentrator)- oder hyperbolische Konzentratoren (CHC = compound-hyperbolic-concentrator) sein. Diese Bauelemente können mit reflektierenden Seitenwänden versehen sein. Die Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen der Konzentratoren können dabei beliebige geometrische Figuren aufweisen, unter anderen Ellipsen, Kreise, Quadrate, Vielecke regelmäßiger und unregelmäßiger Art.
  • Bevorzugt ist der Konzentrator dem Halbleiterchip und dessen Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet, d.h. er befindet sich im optischen Strahlengang.
  • Der Halbleiterchip 2 kann beispielhafterweise 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.
  • 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 2 bezieht sich ebenfalls wie das Ausführungsbeispiel in 1 auf eine sogenannte Chip on board Einheit.
  • 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-, asphärische Linsen oder diffraktive Optiken.
  • 4 zeigt in den Bildteilen a und b zwei weitere bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente. Bei der Herstellung wird ein Halbleiterchip 2, der auf einem Lead-Frame 6 angeordnet ist, in einen Transfer-molding-Prozeß mit Spritzmasse umgossen 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 auf silikonfreie Harze angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verwendung von Silikonharzen in diesen Bereich. Auf der Molded-Package 7 kann eine Optik 82 bzw. 83 angeordnet sein. Diese Optik 82 bzw. 83 kann entweder zusammen mit der Molded-Package 7 in einem Transfer molding-Prozess 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 lead frame 6 oder am Substrat. Der freie Anschluss des lead frame 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 eine S-förmige Biegung aufweisen, damit ein oberflächenmontierbares, strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement entsteht. Bildteil a zeigt eine Ausführungsform mit einer diffraktiven Optik und Bildteil b eine Ausführungsform mit einer sphärischen Linse.
  • In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine sogenannte Leistungsbauform, dabei wird ein Halbleiterchip 2 auf einer Basis-Package 9 angeordnet. Der Halbleiterchip 2 wird mit einer Umspritzung 10 versehen und der Umspritzung 10 selbst eine Optik 11 nachgeordnet. Bei einer Leistungsbauform ist die Umspritzung 10 des Halbleiterchips 2 einer hohen Strahlungsintensität ausgesetzt. Daher ist es wichtig für die Umspritzung 10, ein alterungsstabiles, beziehungsweise strahlungsbeständiges Material zu verwenden. Deshalb kann die Umspritzung 10 vorteilhafterweise aus einer Formmasse mit einem hohen Silikonharzanteil bestehen. 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 Brechungsindices der Umspritzung und der Optik verringert.
    •

Claims (26)

  1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes unter Einsatz eines Injection Molding Prozesses, dadurch gekennzeichnet, dass ein Silikonharz als Formmasse mit einer Viskosität von 4,5 bis 20 Pas verwendet wird.
  2. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prozesstemperatur zwischen 130 und 180° angewendet wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spritzdrücke zwischen 50 und 100 t aufgewendet werden.
  4. Verfahren zur Herstellung von optischen Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse eine Beimischung zur Entformung oder Trennung, insbesondere wie Materialien auf Wachsbasis oder Metallseifen mit langkettigen Karbonsäuren enthält.
  5. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens einen Konversionsstoff enthält, wobei der Konversionstoff einen organischen oder anorganischen Leuchtstoff oder eine Mischung davon enthält.
  6. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens einen Konversionsstoff enthält, wobei der Leuchtstoff YAG:Ce, TAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce, GdTbYAG:Ce oder ein daraus gebildetes Gemisch enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Flächungsindex beigemengt werden, wobei die Füllstoffe, Glaspartikel TiO2, ZrO2, αAl2O3, oder andere Metalloxide enthalten.
  8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelementes nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Zykluszeiten zwischen 30 Sekunden und 2 Minuten liegen.
  9. Optisches Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementesn, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Transfermoldingprozess Epoxydharze mit einer Viskosität von 4 bis 35 Pa s oder Silikonharze mit einer Beimischung von Epoxydharzen zwischen 30 und 80 % und einer Viskosität zwischen 0,9 und 12 Pas verwendet werden.
  11. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur zwischen 130 und 180° C liegt.
  12. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdrücke im Verfahren zwischen 50 und 100 t liegen.
  13. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmasse eine Beimischung zur Entformung oder Trennung wie Materialien auf Wachsbasis, Metallseife mit langkettigen Karbonsäuren beigemischt sind.
  14. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens einen Konversionsstoff enthält, wobei der Konversionsstoff einen organischen oder anorganischen Leuchtstoff oder ein Gemisch daraus enthält.
  15. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens einen Leuchtstoff enthält, wobei der Leuchtstoff YAG:Ce, TAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce, GdTbYAG:Ce oder ein hieraus gebildetes Gemisch ist.
  16. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmasse Füllstoffe zur Erhöhung des Brechungsindex beigemengt werden, wobei die Füllstoffe Glaspartikel TiO2, ZrO2, αAl2O3, oder andere Metalloxide enthalten.
  17. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Zykluszeiten zwischen 2 Minuten und 8 Minuten liegen.
  18. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementes gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtzeiten zwischen 3 Minuten und 5 Minuten liegen.
  19. Strahlungsemittierendes Bauelement gefertigt nach einem der Verfahren 10 bis 18.
  20. Strahlungsemittierendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass einem optoelektrischen Halbleiter ein optisches Bauelement gemäß Anspruch 9 nachgeordnet ist.
  21. Strahlungsemittierendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass einem optoelektronischen Halbleiterbauelement ein optisches Bauelement gemäß Anspruch 9 nachgeordnet ist.
  22. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Premolded LED Package eine Umspritzung des Halbleiterchips nach einem der Verfahren 10 bis 18 erfolgt.
  23. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Umspritzung ein optisches Bauelement nachgeordnet ist.
  24. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip auf einer Basispackage mit einer Silikonharzmischung gemäß einem der Verfahren 10 bis 18 umspritzt wird.
  25. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Umspritzung ein optisches Bauelement nach einem der Verfahren 1 bis 8 nachgeordnet ist.
  26. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonmischung der Umspritzung eine höhere Viskosität als die Silikonmischung des optischen Bauelements aufweist.
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