DE102006002539A1 - Leuchtdiodenbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Leuchtdiodenbauteils (110), bei dem an einem Trägerelement (60) oder einem an diesem ausgebildeten Sockel (62) mindestens eine Leuchtdiode (74) bzw. ein Leuchtdiodenplättchen montiert und anschließend mit einer Abdeckung (100) versehen wird. Um ein Leuchtdiodenbauteil (110) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtdiodenbauteils (74) anzugeben, womit ein besonders wirksamer Halt der Abdeckung (110) über der LED (74) und somit ein zuverlässiger Schutz der Leuchtdiode (74) erreicht wird, wird die Abdeckung (100) am Trägerelement (60) oder am Sockel (62) angeformt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leuchtdiodenbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenbauteils, wobei eine Leuchtdiode an einem Trägerelement oder einem daran angeordneten Sockel angeordnet ist und von einer schützenden Abdeckung überdeckt ist.
  • Ein Leuchtdiodenbauteil, wie es Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weist im Allgemeinen einen Sockel, eine am Sockel angeordnete Leuchtdiode und eine Abdeckung über der Leuchtdiode auf. Die Leuchtdiode ist normalerweise ein Stück Halbleitermaterial mit von diesem ausgehenden Anschlussdrähten zur Stromversorgung der Leuchtdiode. Die Abdeckung ist im Allgemeinen ein im wesentlichen transparentes oder durchscheinendes Material, das eine Kuppelform aufweisen kann und somit für das vom der Leuchtdiode ausgestrahlte Licht wie eine Linse wirkt. Gemeinsam dienen die Abdeckung und der Sockel dazu, die Leuchtdiode vor widrigen Umgebungseinflüssen abzukapseln und zu schützen. Die lichtdurchlässige Abdeckung dient zusätzlich dazu, die Lichtemission von der Leuchtdiode zu verstärken und das externe Strahlungs- oder Leuchtmuster der Leuchtdiode zu steuern.
  • Zur Herstellung des Leuchtdiodenbauteils wird im Allgemeinen ein kontinuierlicher Streifen eines Kontaktrahmenmaterials verwendet, das das Trägerelement bildet. Das Kontaktrahmenmaterial weist dabei üblicherweise definierte Kontaktbereiche auf, an denen jeweils ein Sockel angeordnet wird bzw. ist. Der Sockel kann an seiner Oberseite eine Vertiefung und eine Anlagefläche innerhalb der Vertiefung aufweisen. Der Sockel weist auch häufig eine ringförmige Haltenut für die Linse bzw. Abdeckung auf, die umlaufend in einer Umfangswand der Vertiefung angeordnet ist. Der zusammenhängende Kontaktrahmenstreifen mit den an den Kontaktbereichen angeordneten Sockeln wird normalerweise entlang einer Fertigungsstrecke bewegt. An einer Bearbeitungsstation wird je ein Leuchtdiodenplättchen an den einzelnen So ckeln montiert. Vorzugsweise wird das jeweilige Leuchtdiodenplättchen an dem dafür vorgesehenen Sockel befestigt und die vom Leuchtdiodenplättchen ausgehenden Anschlußdrähte werden mit dem Kontaktrahmen verbunden.
  • Der offene Sockel am Kontaktrahmen oder Trägerelement, an dem die Leuchtdiode aufgenommen ist, wird manchmal als offene Baugruppe bezeichnet. Die offene Baugruppe(n) wird/werden zweckmäßig weiter entlang der Fertigungsstrecke bewegt und mit je einer Abdeckung oder Linse versehen, um die Leuchtdiode abzudecken bzw. zu schützen. Hierzu wurde in der Vergangenheit normalerweise die bevorzugt kuppelförmig ausgestaltete Linse bzw. Abdeckung mit einem ringförmigen Halteabschnitt an dem Sockel über der Leuchtdiode mittels eines Schnappverschlusses befestigt. Der Halteabschnitt der Abdeckung griff dabei in die ringförmige Haltevertiefung am Sockel für die Linse ein, um die Linse an dem Sockel zu arretieren.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leuchtdiodenbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtdiodenbauteils anzugeben, womit ein besonders wirksamer Halt der Abdeckung über der an einem Trägerelement, einem Sockel oder dgl. montierten LED und somit ein zuverlässiger Schutz der Leuchtdiode erreicht wird. Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung wird an einem Trägerelement, einem Sockel oder dgl. eine Leuchtdiode montiert und anschließend erfindungsgemäß eingekapselt, indem das Trägerelement und/oder der Sockel ggf. zunächst vorbehandelt wird und dann mit einer Abdeckung über der Leuchtdiode versehen wird, die am Trägerelement bzw. dem Sockel angegossen oder angespritzt wird, um die Leuchtdiode zu verkapseln.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird für das Leuchtdiodenbauteil und das Verfahren ein flüssiges Silikonkautschukmaterial (LSR) verwendet, um die angegossene oder angespritzte Abdeckung herzustellen. Es kann eine Kaltplasmabehandlung erfolgen, um das Trägerelement bzw. den Sockel vor dem Anformen der Abdeckung oder der Linse zu behandeln und die Erfindung wird insbesondere unter Anwendung dieses Verfahrensschrittes beschrieben werden. Es sei jedoch bereits hier klargestellt, dass die Erfindung auf den Einsatz dieses Verfahrensschrittes nicht beschränkt ist und dass das Leuchtdiodenbauteil und das Verfahren bei einer Vielzahl anderer ähnlicher Umgebungen und Anwendungen Verwendung finden kann.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Leuchtdiodenbauteils wird ein Trägerelement wie z.B ein Kontaktrahmen mit einem Sockel versehen, an dem eine Leuchtdiode montiert werden kann. Das Trägerelement bzw. der Kontaktrahmen mit dem daran angeordneten Sockel wird vorzugsweise vorbehandelt, um das Anformen der Linse oder der Abdeckung vorzubereiten. Nach der Behandlung und dem Montieren der Leuchtdiode kann die Abdeckung an dem mit dem Sockel versehenen Trägerelement angegossen oder -gespritzt werden, um die Leuchtdiode einzukapseln.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtdiodenbauteils wird der Sockel an dem Trägerelement bzw. dem dieses bildenden Kontaktrahmen angeformt, beispielsweise angegossen oder angespritzt. Die Leuchtdiode wird zweckmäßig am Sockel angeschlossen. Vorzugsweise wird zumindest einer der Sockel und/oder der Kontaktrahmen oberflächenbehandelt. Die Linse oder Abdeckung kann im Spritzgussverfahren am Sockel bzw. an dem Kontaktrahmen angeformt werden, um die Leuchtdiode zu verkapseln.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses eingesetzt werden, um eine Vielzahl von Leuchtdiodenbauteilen herzustellen. Vorzugsweise wird dabei ein kontinuierlicher bzw. zusammenhängender Kontaktrahmen mit einer Mehrzahl von Kontaktbereichen verwendet. Um die einzelnen Kontaktbereiche herum werden offene Baugruppen hergestellt, indem die Sockel an den Kontaktbereichen angegossen oder -gespritzt und Leuchtdiodenplättchen an dem Kontaktrahmen angebracht werden. Die offene Baugruppe wird vorzugsweise einer Kaltplasmabehandlung unterworfen. Eine Linse wird vorzugsweise an der offenen Baugruppe angegossen, um das Leuchtdiodenbauteil fertigzustellen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtdiodenbauteils wird ein umspritzter Kontaktrahmen verwendet und ein bzw. mehrere Leuchtdiodenplättchen wird/werden zweckmäßig an dem umspritzten Kontaktrahmen angebracht. Der umspritzte Kontaktrahmen mit dem/den montierten Leuchtdiodenplättchen kann dann oberflächenbehandelt werden, um den umspritzten Kontaktrahmen für das folgende Einkapseln des/der Leuchtdiodenplättchen(s) vorzubereiten.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Leuchtdiodenbauteilen wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein Kontaktrahmen bereitgestellt, an dem eine Mehrzahl von Sockelelementen befestigt ist. An jedem der Sockelelemente wird vorzugsweise eine Leuchtdiode montiert. Die jeweilige Leuchtdiode wird dann mit dem Kontaktrahmen über einen Drahtanschluss verbunden. Der Kontaktrahmen mit der vormontierten und angeschlossenen Leuchtdiode wird zweckmäßig oberflächenbehandelt, bevor über die Leuchtdiode eine Abdeckung am Kontaktrahmen angeformt wird.
  • Mit der Erfindung wird ein Leuchtdiodenbauteil geschaffen, das einen an einem Trägerelement wie beispielsweise einem Kontaktrahmen oder einer Leiterplatte angeordneten Sockel aufweist, an dem eine Leuchtdiode angeordnet und elektrisch leitend mit dem Trägerelement verbunden ist. Am Sockel und/oder dem Trägerelement ist eine Abdeckung, beispielsweise in Form einer Linse angegossen oder angespritzt, um die Leuchtdiode zu verkapseln. Um das Anspritzen bzw. -gießen der Abdeckung zu begünstigen und/oder eine besonders haltbare Verbindung zu gewährleisten, kann zumindest der Sockel und/oder der Kontaktrahmen einer Kaltplasmabehandlung oder einer sonstigen geeigneten Vorbehandlung unterzogen werden.
    •
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin der Stand der Technik und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Beispielen näher erläutert werden. Es zeigt:
  • 1 einen fortlaufenden Kontaktrahmen mit Sockeln nach dem Stand der Technik im Längsschnitt;
  • 2 den Kontaktrahmen nach 1, bei dem an einem der Sockel eine Leuchtdiode montiert wird, um eine offene Baugruppe zu bilden, ebenfalls im Längsschnitt;
  • 3 den Kontaktrahmen nach 2 im Stadium der Montage einer an einer der offenen Baugruppen angebrachten Abdeckung;
  • 4 einen fortlaufenden Kontaktrahmen mit daran angeformten Sockeln nach der Erfindung im Längsschnitt;
  • 5 eine schematische Schnittansicht des Kontaktrahmens nach 4 mit an den Sockeln montierten Leuchtdioden, womit offene Baugruppen gebildet sind, ebenfalls im Längsschnitt;
  • 6 den Kontaktrahmen gemäß 5 im Stadium einer auf die offenen Baugruppen angewendeten Oberflächenbehandlung;
  • 7 den Kontaktrahmen gemäß 6 in einem Stadium, in welchem eine Abdeckung an einer der offenen Baugruppen angeformt wird, ebenfalls im Schnitt;
  • 8 ein Leuchtdiodenbauteil nach der Erfindung, teilweise im Schnitt; und
  • 9 eine graphische Darstellung der Oberflächenenergie des oberflächenbehandelten Kontaktrahmens in Abhängigkeit von der Zeit.
  • 1 zeigt einen fortlaufenden Kontaktrahmen 10 mit mehreren Sockeln 12. Jeder der Sockel 12 besteht im Allgemeinen aus einem Duroplast oder einem thermoplastischen Material und wird auf dem Kontaktrahmen 10 an den hierfür vorgesehenen gewünschten Positionen an geformt, beispielsweise angespritzt oder angegossen. Jeder Sockel weist eine Vertiefung 14 in seiner Oberseite 16 auf. Der Boden der Vertiefung bildet eine Anlagefläche 18. Die Anlagefläche 18 wird an ihrem Rand von einer Seitenwand der Vertiefung begrenzt, welche sich nach oben konisch erweitert. Anlagefläche und Seitenwand bilden zusammen einen Leuchtdioden-Aufnahmebereich 22. In einem Abstand oberhalb der Anlagefläche 18 ist in einem zylindrischen Wandabschnitt 28 eine ringförmige Haltenut 26 ausgebildet. Wie im Einzelnen weiter unten beschrieben wird, bilden die Haltenut 26 und der zylindrische Wandabschnitt 28 zusammen eine Anordnung zur Aufnahme einer Abdeckung.
  • Der Kontaktrahmen 10 mit den daran angeordneten Sockeln 12 kann in Richtung des Pfeils 30 zu einer Station oder einem Ort befördert werden, wo ein Leuchtdiodenplättchen an jedem Sockel montiert wird. 2 zeigt, wie das Leuchtdiodenplättchen 32 an dem Sockel 12 montiert wird, dies ist durch den Pfeil 34 angedeutet. Im einzelnen wird das Leuchtdiodenplättchen 32 an der Anlagefläche positioniert und mit dem Plättchen 32 verbundene Drähte 36 werden mit dem Kontaktrahmen 10 leitend verbunden. In der beschriebenen Ausführungsform kann die Anlagefläche 18 ein freiliegender Bereich des Kontaktrahmens 10 sein, der hier als Kontaktbereich 38 bezeichnet ist. Das Leuchtdiodenplättchen 32 wird auf dem Kontaktbereich 38 positioniert oder angeordnet und die Drähte 36 der Leuchtdiode werden mit benachbarten Abschnitten 40 des Kontaktbereiches 38 des Kontaktrahmens 10 leitend verbunden, wie dies an sich bekannt ist.
  • Mit der Montage des Leuchtdiodenplättchens 32 in oder am Sockel 12 wird eine offene Baugruppe gebildet, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist. Die offene Baugruppe 42 wird, wie durch Pfeil 44 angedeutet ist, weiter zu einer Abdeckungsmontagestation oder -position bewegt. 3 zeigt, dass die offene oder freiliegende Baugruppe 42 mit einer Abdeckung 46 versehen wird, die mittels eines Schnappverschlusses mit dem Sockel 12 verbunden wird, um das Leuchtdiodenplättchen 32 und die leitenden Verbindungsdrähte 36, wie durch Pfeil 48 angedeutet ist, einzukapseln. Hierzu wird ein an der Abdeckung 46 vorgesehener Halteringabschnitt 50 in der ringför migen Haltenut 26 am Sockel 12 aufgenommen, womit ein Schnappverschluss gebildet wird. Ein Kuppelabschnitt 52 der Abdeckung faßt teilweise in die Vertiefung 14 ein und liegt am zylindrischen Bereich der Seitenwand 28 an.
  • Anhand der 4 bis 8 wird eine Ausführung eines verbesserten, erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Leuchtdiodenbauteils beschrieben. Im Detail zeigt 4 einen kontinuierlichen Kontaktrahmen 60 mit einer Reihe daran angeordneter Sockel 62, von denen jeder in bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens an dem Kontaktrahmen in einen Kontaktbereich 64 (5) des Kontaktrahmens angeformt bzw. anmodelliert wird. Der Sockel 62 wird also an dem Kontaktrahmen 60 rings um die Kontaktbereiche 64 angeformt. Der Sockel 62 weist eine Vertiefung 66 auf, die einen Zugang zu dem Kontaktbereich 64 schafft. Die Vertiefung 66 bildet mit ihrem Boden eine Anlagefläche 68, die in der beschriebenen Ausführungsform die Oberseite des Kontaktbereiches 64 ist. Randseitig wird die Vertiefung durch eine Seitenwand 70 begrenzt, die sich ausgehend vom Boden 68 der Vertiefung 66 nach oben zur Oberfläche 68a des Sockels 62 konisch erweitert.
  • Um den Kontaktrahmen 60 mit den daran befestigten Sockeln 62 weiterzubearbeiten, wird der Kontaktrahmen 60 in der Richtung der Pfeils 72 zu einer Station oder Stelle bewegt, an der ein Leuchtdiodenplättchen montiert wird. 5 zeigt, dass jeder der auf dem Kontaktrahmen 60 geformten Sockel 62 mit einem Leuchtdiodenplättchen 74 innerhalb der Vertiefung des Sockels versehen wird. Bei der Montage des Leuchtdiodenplättchens 74 wird dieses an dem Sockel 72 befestigt, wie dies durch den Pfeil 76 angedeutet ist, und die Anschlußdrähte 78 des Leuchtdiodenplättchens 74 werden mit dem Kontaktrahmen 60 verbunden. Das Leuchtdiodenplättchen wird also an der Anlagefläche 68 angebracht oder befestigt und die Drähte 78 werden leitend mit nebeneinanderliegenden Kontaktabschnitten 80 des Kontaktrahmens 60 verbunden. Die Anlagefläche 68 kann vom Sockel 62 selbst, dem Kontaktbereich 64 oder dem Kontaktrahmen 60 oder irgendeiner Kombination von diesen gebildet werden.
  • Im Allgemeinen wird eine Plättchenbefestigungs- und Drahtanschlußvorrichtung (die attach and wire bonder assembly, nicht dargestellt) zum Anbringen des Leuchtdiodenplättchens und Verbinden der Drähte verwendet, um das Leuchtdiodenplättchen 74 am Sockel 62 festzumachen und die Drähte 78 des Leuchtdiodenplättchens 74 elektrisch leitend mit dem Kontaktrahmen 60 zu verbinden. Alternativ dazu kann das Leuchtdiodenplättchen 74 innerhalb des Sockels 62 auch unter Verwendung einer Kugelrasterfeldanordnung (Ball-Grid-Array-Assembly (BGA), nicht dargestellt) installiert werden, mittels der die Leuchtdiode 74 auf dem Sockel, insbesondere dessen Oberfläche, angebracht wird und die Drähte oder Leitungen 78 des Leuchtdiodenplättchens 74 mit dem Kontaktrahmen 60 verbunden werden. BGA-Vorrichtungen und Wire-Bonder-Vorrichtungen zum Anbringen von Leuchtdiodenplättchen sowie zum Verbinden von Drähten sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier in ihren Einzelheiten keiner weiteren Beschreibung. Nach der Montage des Leuchtdiodenplättchens 74 bilden der Kontaktrahmen 60, der Sockel 62 und das daran befestigte sowie elektrisch leitend verbundene Leuchtdiodenplättchen 74 eine offene Baugruppe 82. Die offene Baugruppe 82 kann dann weiter entlang der Fertigungsstrecke bewegt werden, wie dies durch den Pfeil 84 angedeutet ist, um – wie unten beschrieben – weiterverarbeitet zu werden.
  • Jede aus dem Kontaktrahmen 60, dem Sockel 62 und der Leuchtdiode 74 bestehende Baugruppe 82 wird als nächstes für ein Angießen oder Anspritzen vorbereitet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die offene Baugruppe 82 durch einen Tunnel 90 bewegt, in dem sie einer durch die Pfeile 92 angedeuteten Behandlung unterworfen wird. Die Behandlung ist dabei eine Oberflächenbehandlung, bei der der Kontaktrahmen 60 mit den daran angeordneten Sockeln 62 und mit den Leuchtdioden 74 an den Sockeln 62 einem Plasma ausgesetzt werden. Wie an sich bekannt ist, werden bei einer Plasmabehandlung die zu behandelnden Teile, vorliegend also der Kontaktrahmen 60 mit dem darauf befindlichen Sockel 62 (und mit dem Leuchtdiodenplättchen 74 auf dem Sockel 62 in der beschriebenen Ausführungsform), mit einem Strahl von hochenergetischen Ionen, Atomen, Molekülen und/oder Elektronen bestrahlt oder beschossen, um eine dünne Oberflächenschicht von Fremdkörpern vom Kontaktrahmen 60 und/oder vom Sockel 62 zu entfernen. Bei dem Ausführungsbeispiel wird hierfür mit Hilfe eines Plasmagenerators ein durch die Pfeile 92 angedeuteter Strahl auf die offene Baugruppe 82 innerhalb des Tunnels 90 gerichtet. Ein für diesen Zweck geeigneter Plasmagenerator ist in der US 6,764,658 offenbart, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Alternativ kann anstatt der oben beschriebenen Kaltplasmabehandlung auch ein Verbindungs- bzw. Klebstoffmaterial zur Verbindung von Grenzflächen zum Einsatz kommen. Auch andere Vorbehandlungsverfahren wie beispielsweise ein Beflämmen oder ein chemisches Ätzverfahren sind möglich. In jedem Fall bewirkt die Oberflächenbehandlung, dass die Oberflächenenergie von dem Kontaktrahmen 60 und/oder dem Sockel erhöht wird, wie dies im Folgenden noch näher beschrieben wird. Durch Erhöhung der Oberflächenenergie einer Fläche wird diese für ein Zusammenfügen mit einer weiteren, insbesondere behandelten, Fläche vorbereitet. Es ist auch ohne weiteres möglich, den Kontaktrahmen 60 und/oder den Sockel bereits vor der Montage des Leuchtdiodenplättchens 74 vorzubehandeln.
  • 7 zeigt, dass die oberflächenbehandelte offene Baugruppe als nächstes mit einer angeformten Abdeckung 100 versehen wird, um die Leuchtdiode 74 einzukapseln. Mehr im Detail wird die Abdeckung 100 am Kontaktrahmen 60 bzw. dem darauf befindlichen Sockel 62 angegossen oder angespritzt, um das Leuchtdiodenplättchen 74 zwischen dem Sockel und der angegossenen Abdeckung 100 hermetisch dicht einzuschließen. In einer Ausführungsvariante wird ein flüssiges Silikongummi (LSR) bzw. Kunststoffmaterial verwendet, um die Abdeckung 100 an der offenen Baugruppe 82 herzustellen. Die offene Baugruppe wird in bevorzugter Ausgestaltung unter einer kuppelförmigen Gießform 102 in Position gebracht bzw. in diese ein Stück weit eingesetzt. Eine Formvorrichtung 104, beispielsweise eine Spritzgussvorrichtung, eine Druckgußvorrichtung oder ähnliches, fördert ein viskoses Material wie beispielsweise flüssigen Silikonkunststoff durch einen Eingießabschnitt 106 in die Form 102, um die Abdeckung 100 herzustellen.
  • Das Gießen oder Spritzen der Abdeckung 100 geschieht unter niedrigem Druck bzw. Unterdruck. Dabei wird eine Linse über der Leuchtdiodeausgeformt. Der (zunächst) flüssige Silikonkunststoff deckt nicht nur die Leuchtdiode ab, sondern schafft darüber hinaus eine lichtdurchlässige Oberfläche. Das angegossene, viskose Material kühlt ab bzw. härtet aus oder vernetzt, um eine stabile Abdeckung über der offenen Baugruppe auszubilden. In der beschriebenen Ausführungsform verbindet sich die Abdeckung bzw. Linse 100 mit dem Sockel 62 und jedem freiliegenden Bereich 68 des Kontaktrahmens beidseitig der offenen Baugruppe 82 und im Speziellen mit den Flächen 68, 68a und 70 der offenen Baugruppe. Alternativ kann die Gießform auch so ausgestaltet sein, dass die Abdeckung 100 am Außenumfang des Sockels 62 angeformt wird, die Abdeckung dann also an den Seitenwänden des Sockels und einer Oberfläche 60a des Kontaktrahmens 60 anhaften würde. Die durch die Oberflächenbehandlung verursachte, erhöhte Oberflächenenergie verbessert die Bindungseigenschaften des Gießmaterials mit dem Kontaktrahmen und dem Sockel. Dadurch wird die Linse 100 sicher mit der offenen Baugruppe 82 verbunden.
  • 8 zeigt ein Leuchtdiodenbauteil 110, wie es durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt ist. Das Leuchtdiodenbauteil 110 besteht im wesentlichen aus dem Sockel 62, einem Bereich des Kontaktrahmens 60 und der Leuchtdiode 74, die von dem Sockel getragen wird und elektrisch mit dem Kontaktrahmen über Drähte 78 verbunden ist. Wie oben beschrieben ist an dem Sockel 62 die Abdeckung 100 angegossen, um die Leuchtdiode 74 einzukapseln und somit vor Beschädigung und widrigen Umwelteinflüssen zu schützen.
  • 9 zeigt, dass die Kaltplasmabehandlung der Oberfläche des Kontaktrahmens und/oder des Sockels zu einer erhöhten Oberflächenenergie der behandelten Oberfläche führt, die eine erhebliche Zeit lang aufrechterhalten bleibt. Die Oberflächenenergie des Sockels 62 kann beispielsweise nach der Kaltplasmabehandlung 72 mN/m erreichen und behält diesen Wert mehr als 24 Stunden. Dies ist die am meisten angestrebte Zeitspanne zum Vergießen des Sockels mit der LSR-Abdeckung 100, um die Leuchtdiode 74 zu verkapseln, da die Abdeckung 100 dann eine sehr feste Verbindung mit dem Sockel 62 eingeht. Nach der Kalt plasmabehandlung bleibt die Oberflächenenergie des Sockels 72 oberhalb von 70 mN/m für eine Zeitspanne X, die zu 72 Stunden gemessen wurde. Dies ist ebenfalls eine bevorzugte Zeitspanne zum Vergießen des Sockels 62, da immer noch eine starke Verbindung zwischen der Abdeckung 100 und dem 62 erreicht werden kann. Die Oberflächenenergie des Sockels 62 bleibt oberhalb von 50 mN/m für eine Dauer Y, die zu zwölf Wochen oder mehr gemessen wurde. Nachdem Ablauf dieses Zeitraums Y kehrt die Oberflächenenergie des Sockels 62 auf ein nominellen Wert von unter 50 mN/m zurück und bleibt im Allgemeinen zwischen ungefähr 20 mN/m und 40 mN/m. Nach Ablauf der Zeitspanne X ist ein Anformen der Linse 100 immer noch während der Dauer der Zeitspanne Y unter verbesserten Bedingungen möglich.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind viele Änderungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, einen kontinuierlichen Kontaktrahmen mit einer Vielzahl von daran angeformten Sockeln zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtdiodenbauteile zu verwenden, sondern es kann auch für jedes einzelne LED-Bauteil ein separates Trägerelement zum Einsatz kommen. Als Material für die angegossene bzw. angespritzte Abdeckung kommt grundsätzlich jedes spritz- bzw. gießbare material in Frage, wobei man die Auswahl des Materials vom späteren Einsatzzweck des LED-Bauteils abhängig machen kann. Insbesondere für Einsatzzwecke in vergleichsweise rauer Umgebung kann sich ein elastisch aushärtender Silikongummi oder dgl. als besonders vorteilhaft erweisen, dort wo ein besonders helles Licht des LED-Bauteils gefordert ist, kann auch ein besonders gut lichtdurchlässiger Kunststoff oder sogar Glas zum Einsatz kommen, insbesondere wenn keine besonders hohen Anforderungen an die Bruchempfindlichkeit gestellt werden.

Claims (31)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtdiodenbauteils (110), bei dem an einem Trägerelement (60) oder einem an diesem ausgebildeten Sockel (62) mindestens eine Leuchtdiode (74) bzw. ein Leuchtdiodenplättchen montiert und anschließend mit einer Abdeckung (100) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (100) am Trägerelement (60) oder am Sockel (62) angeformt wird, um die Leuchtdiode (74) bzw. das Leuchtdiodenplättchen zu überdecken.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (62) oder das Trägerelement (60) vor dem Anformen der Abdeckung (100) vorbehandelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anformen der Abdeckung (100) am Sockel (62) und/oder am Trägerelement (60) durch Angießen oder Anspritzen eines geeigneten Gieß- oder Spritzgußmaterials erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode bzw. das Leuchtdiodenplättchen mit einer zum Trägerelement (60) bzw. zum daran ausgebildeten Sockel (62) hin offenen Guß- bzw. Spritzgußform (102) überdeckt wird und dass die Form (102) anschließend mit Gieß- bzw. Spritzgießmaterial ausgefüllt wird, das fest am Trägerelement (60) bzw. dem Sockel (62) anbindet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (62) am Trägerelement (60) angeformt, insbesondere angespritzt oder angegossen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (74) zwischen dem Sockel (62) und der angeformten Abdeckung (100) dicht eingeschlossen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Bildung der Abdeckung (100) verwendete Material ein Silikonkautschukmaterial ist, das in flüssigem bzw. nicht ausgehärteten Zustand an dem Trägerelement (60) und/oder dem Sockel (62) angeformt wird, um die Leuchtdiode (74) abzukapseln.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Bildung der Abdeckung (100) verwendete Material unter Einsatz von Unterdruck am Trägerelement (60) und/oder am Sockel (62) angeformt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (100) in Form einer Linse angeformt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (60) von einem Kontaktrahmen (60) gebildet wird und der Sockel (62) an dem Kontaktrahmen (60) angeordnet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (62) am Kontaktrahmen (60) an einem daran angeordneten Kontaktbereich (80) angeformt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (74) bzw. das Leuchtdiodenplättchen am Sockel (62) oder am Trägerelement (60) befestigt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (74) mit dem Kontaktrahmen (60) über elektrische Leitungen (78) verbunden wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (74) am Sockel (62) mittels ei ner Kugelrasterfeldanordnung (ball-grid-array-assembly) montiert und/oder am Kontaktrahmen (60) angeschlossen wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (74) am Sockel (62) mittels einer Plättchenbefestigungs- und Drahtanschlußvorrichtung (die attach and wire bonder assembly) montiert und/oder am Kontaktrahmen (60) angeschlossen wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (60) und/oder der Sockel (62) mit einem Plasma vorbehandelt wird, insbesondere durch eine Kaltplasmabehandlung.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (60) und/oder der Sockel (62) mit einem Strahl (92) von hochenergetischen Ionen, Atomen, Molekülen und/oder Elektronen bestrahlt wird, um zumindest eine dünne Schicht von Fremdkörpern, Verunreinigungen oder dgl. von der bestrahlten Oberfläche (68a, 68, 70) zu entfernen.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung ein Auftragen eines Grenzschichtverbindungsmaterial am Trägerelement und/oder am Sockel einschließt, um das Trägerelement und/oder den Sockel für das anschließende Anformen der Abdeckung vorzubereiten.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung mit dem Trägerelement und/oder dem Sockel verklebt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorbehandlung die Oberflächenenergie des Sockels (62) für eine Zeitspanne von ungefähr 24 Stunden bis auf circa 72 mN/m erhöht wird und die Abdeckung (100) vorzugsweise innerhalb dieser Zeitspanne angeformt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung der Oberfläche vom Sockel und/oder vom Trägerelement eine chemische oder mechanische Vorbehandlung und/oder eine Beflämmung einschließt.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen mehrerer Leuchtdiodenbauteile (110) ein zusammenhängender Kontaktrahmen (60) mit mehreren Kontaktbereichen (80) verwendet wird, dass an den einzelnen Kontaktbereichen (80) je ein Sockel (62) angeformt und ein Leuchtdiodenplättchen (74) befestigt wird, um offene Baugruppen (82) für Leuchtdiodenbauteile (110) zu bilden, dass die offenen Baugruppen (82) vorzugsweise mit einem kalten Plasma vorbehandelt werden und dass je eine Abdeckung (100) an den einzelnen offenen Baugruppen (82) angeformt werden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zusammenhängende Kontaktrahmen nach dem Anformen der Abdeckungen zwischen den Baugruppen getrennt wird, um einzelne Leuchtdiodenbauteile zu bilden.
  24. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtdiodenbauteils (110) mit einem Trägerelement (60), an dem mindestens ein Leuchtdiodenplättchen (74) befestigt wird, wobei das mit dem Leuchtdiodenplättchen (74) versehene Trägerelement (60) anschließend oberflächenbehandelt wird, um ein nachfolgendes Anformen einer Abdeckung (100) des Leuchtdiodenplättchens (74) vorzubereiten.
  25. Verfahren nach Anspruche 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung vorzugsweise als Linse am Anschlußrahmen angeformt wird, um die Leuchtdiode zu umschließen.
  26. Leuchtdiodenbauteil mit einem Trägerelement (60, 62) und einer daran angeordneten Leuchtdiode (74), die mit einer Abdeckung (100) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (100) zum Abkapseln der Leuchtdiode (74) am Trägerelement (60) angeformt, insbesondere angespritzt oder angegossen ist.
  27. Leuchtdiodenbauteil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (60, 62) im wesentlichen aus einem Kontaktrahmen (60) und einem daran angeformten Sockel (62) besteht und dass die Abdeckung (100) am Sockel (62) und/oder am Kontaktrahmen (60) angeformt ist.
  28. Leuchtdiodenbauteil nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (100) aus einer vorzugsweise elastisch aushärtenden Guß- bzw. Spritzgußmasse besteht.
  29. Leuchtdiodenbauteil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Guß- bzw. Spritzgußmasse ein Flüssigsilikongummi ist.
  30. Leuchtdiodenbauteil nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (100) den Sockel (62) an dessen Oberseite (68, 68a, 70) im wesentlichen vollständig abdeckt.
  31. Leuchtdiodenbauteil nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung den Sockel an dessen Außenwandungen wenigstens teilweise umschließt.
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