DE19963806C2 - Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdioden-Weißlichtquelle, Verwendung einer Kunststoff-Preßmasse zum Herstellen einer Leuchtioden-Weißlichtquelle und oberflächenmontierbare Leuchtdioden-Weißlichtquelle - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdioden-Weißlichtquelle, Verwendung einer Kunststoff-Preßmasse zum Herstellen einer Leuchtioden-Weißlichtquelle und oberflächenmontierbare Leuchtdioden-Weißlichtquelle

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdioden(LED)-Weißlichtquelle, die Verwendung einer Kunststoff-Pressmasse zur Herstellung einer Leucht­ dioden(LED)-Weißlichtquelle und eine oberflächenmontierbare Leuchtdioden(LED)-Weißlichtquelle.
Eine Weißlichtquelle auf der Basis einer Halbleiter-LED und deren Herstellverfahren ist beispielsweise aus der Offenle­ gungsschrift DE 38 04 293 A1 bekannt. Darin ist eine Anord­ nung mit einer Elektrolumineszenz- oder Laserdiode beschrie­ ben, bei der das von der Diode abgestrahlte Emissionsspektrum mittels eines mit einem fluoreszierenden, lichtwandelnden organischen Farbstoff versetzten Elements aus Kunststoff zu größeren Wellenlängen hin verschoben wird. Das von der Anord­ nung abgestrahlte Licht weist dadurch eine andere Farbe auf als das von der Leuchtdiode ausgesandte Licht. Abhängig von der Art des im Kunststoff beigefügten Farbstoffes lassen sich mit ein und demselben Leuchtdiodentyp Leuchtdiodenanordnungen herstellen, die in unterschiedlichen Farben leuchten.
In vielen potentiellen Anwendungsgebieten für Leuchtdioden wie z. B. bei Anzeigeelementen im Kfz-Armaturenbereich, Be­ leuchtung in Flugzeugen und Autos und bei vollfarbtauglichen LED-Displays, tritt verstärkt die Forderung nach Leucht­ diodenanordnungen auf, mit denen sich mischfarbiges Licht, insbesondere weißes Licht, erzeugen läßt.
In der WO 98/12757 A1 ist eine wellenlängenkonvertierende Ver­ gußmasse für ein elektrolumineszierendes Bauelement mit einem ultraviolettes, blaues, oder grünes Licht aussendenden Körper auf der Basis eines transparenten Epoxidharzes beschrieben, das mit einem Leuchtstoff, insbesondere mit einem anorgani­ schen Leuchtstoffpigmentpulver, versetzt ist. Zur Herstellung der Vergußmasse ist beispielsweise beschrieben, dass zunächst ein unreagiertes viskoses Epoxidharz mit dem Leuchtstoffpig­ mentpulver versetzt wird. Der Licht aussendende Körper wird nachfolgend mit diesem nach wie vor viskosen, mit Leuchtstoff versetzten Epoxidharz vergossen.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird in der WO 98/12757 A1 eine Weißlichtquelle beschrieben, bei welcher eine strah­ lungsemittierende Halbleiter-LED auf der Basis von GaAlN mit einem Emissionsmaximum zwischen 420 nm und 460 nm zusammen mit einem Leuchtstoff verwendet wird, der so gewählt ist, daß eine von dem Halbleiterkörper ausgesandte blaue Strahlung in komplementäre Wellenlängenbereiche, insbesondere blau und gelb, oder zu additiven Farbtripeln, z. B. blau, grün und rot, umgewandelt wird. Hierbei wird das gelbe bzw. das grüne und das rote Licht von den Leuchtstoffen erzeugt. Der Farbton (Farbort in der CIE-Farbtafel) des solchermaßen erzeugten weißen Lichts kann dabei durch geeignete Wahl des oder der Leuchtstoffe hinsichtlich Mischung und Konzentration variiert werden.
Die DE 196 38 667 A1 beschreibt ein mischfarbiges Licht ab­ strahlendes Halbleiterbauelement, bei dem einem Leuchtdioden­ chip in Abstrahlrichtung ein Lumineszenzkonversionselement nachgeordnet ist. Das Lumineszenzkonversionselement ist hier­ bei aus einem Vergußharz gebildet, in dem beispielsweise an­ organische oder organische Leuchtstoffpigmente enthalten sind.
Die WO 98/54929 A2 offenbart ein sichtbares Licht emittie­ rendes Halbleiterbauelement mit einer UV-/blauen-LED, welche in einer Vertiefung eines Trägerkörpers angeordnet ist, deren Oberfläche eine lichtreflektierende Schicht aufweist und mit einem transparenten Material gefüllt ist, welches die LED an ihren Lichtaustrittsseiten umgibt. Zur Verbesserung der Lichtaus­ kopplung weist das transparente Material einen Brechungsindex auf, der niedriger als der Brechungsindex der lichtaktiven Region der LED ist.
Bei diesen vorbekannten Bauformen wird zunächst ein vorgehäu­ stes Bauteil dadurch hergestellt, daß ein vorgefertigter Lei­ terrahmen (Leadframe) mit einem geeigneten Kunststoffmaterial umspritzt wird, welches das Gehäuse des Bauteils bildet. Die­ ses Bauteil weist an der Oberseite eine Vertiefung auf, in die von zwei gegenüberliegenden Seiten Leadframeanschlüsse eingeführt sind, auf dessen einem eine Halbleiter-LED aufge­ klebt und elektrisch kontaktiert wird. In diese Vertiefung wird dann eine mit dem Leuchtstoff versetzte Vergußmasse, in der Regel ein transparentes Epoxidharz eingefüllt.
Der Vorteil dieser bekannten Bauformen liegt darin, daß eine sehr gerichtete Abstrahlung dadurch erreicht werden kann, in­ dem die durch das Kunststoffgehäuse gebildeten Seitenwände als schräggestellte Reflektoren ausgebildet werden können. In den Anwendungsfällen, in denen jedoch eine derart gerichtete Abstrahlung nicht unbedingt erforderlich ist oder auf andere Weise erzielbar ist, stellt sich das Herstellungsverfahren als relativ aufwendig und mehrstufig dar, da der Gehäuse­ kunststoff und die Vergußmasse aus zwei verschiedenen Mate­ rialien gebildet werden und in getrennten Verfahrensschritten angeformt werden müssen. Zudem muß stets das Problem einer ausreichenden und temperaturstabilen Haftung zwischen der Vergußmasse und dem Gehäusekunststoff gelöst werden. In der Praxis führt dies insbesondere bei Verwendung hoher Lichtlei­ stungen immer wieder zu Problemen.
Ergänzend sei noch auf folgende aus dem Stand der Technik be­ kannte Verfahren und Erzeugnisse hingewiesen:
Aus der DE 196 04 492 C1 ist ein Spritzgießwerkzeug zur Her­ stellung von Leuchtdioden bekannt. Bei dem diesem Werkzeug zugrundeliegenden Verfahren wird ein Leuchtdiodenchip, der auf einem Leadframe befestigt ist, in einen Formhohlraum ein­ gelegt, in den nachfolgend Polycarbonat eingespritzt wird.
In der JP 10093146 A ist eine sogenannte Radial-LED-Bauform beschrieben, bei der sich in dem Radialverguß ein Leuchtstoff befindet.
Aus der US 5,777,433 A ist wiederum eine Radial-LED-Bauform bekannt, bei dem der Radialverguß aus einem zweikomponentigen Epoxidharz besteht und vor dem Vergießen der LED in eine der beiden oder in beide Komponenten des Epoxidharzes Nanoparti­ kel eingemischt werden, die den Brechungsindex des Vergusses erhöhen.
In der JP 60101141 A ist ein Farbstoff für Epoxidharz und dessen Herstellung beschrieben.
Schließlich ist aus der DE 31 53 142 C2 eine gratbildende Epoxidharz-Einkapselungsmasse und deren Herstellungsverfahren bekannt, die Pigmente oder Farbstoffe aufweisen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdioden-Weißlichtquelle anzugeben, welches mit einer geringeren Anzahl von Herstel­ lungsschritten auskommt und die Herstellung einer Weißlicht­ quelle ermöglicht, die gegenüber den bekannten Anordnungen verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Temperaturfestigkeit im Gebrauch aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Verwendung einer Kunststoff- Preßmasse gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 20. Eine bevorzugte Leuchtdioden-Weißlichtquelle, die mit einer erfindungsgemäßen Kunststoff-Preßmasse versehen ist, ist Gegenstand des Patentanspruches 24.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung einer Weiß­ lichtquelle auf der Basis einer Halbleiter-LED, welche Licht­ strahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich emit­ tiert, wird die LED auf ein Leadframe montiert und elektrisch kontaktiert, eine transparente Kunststoff-Preßmasse mit einem Konversionsstoff vermengt, und der Leadframe im Spritzguß derart mit der Preßmasse umformt, daß die LED an ihren Licht­ austrittsseiten von der Preßmasse umgeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren verzichtet somit auf die For­ mung einer Vertiefung und den Einsatz zweier unterschiedli­ cher Materialien und sieht statt dessen die Verwendung einer einzigen transparenten Kunststoff-Preßmasse vor, die zunächst mit dem Konversionsstoff vermengt wird und dann um den Lead­ frame geformt, vorzugsweise gespritzt wird. Die ausgehärtete Preßmasse dient somit gleichzeitig sowohl als Bauteilgehäuse als auch als transparente Konversionsstoffmatrix. Dadurch wird zum einen das Herstellungsverfahren erheblich ver­ einfacht, da in einem einzigen Anformprozeß, insbesondere Spritzgußprozeß, sowohl das Gehäuse gebildet als auch der Konversionsstoff bereitgestellt wird. Weiterhin wird ein Bau­ element hergestellt, das verbesserte Stabilitätseigenschaften aufweist, da daß Problem der Haftung zwischen zwei Materia­ lien, die zudem verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizi­ enten aufweisen können, nicht mehr auftritt.
Es wird eine reproduzierbare und gezielte Einstellung der Farborte in engen Grenzen dadurch erreicht, daß die Sedimen­ tation der Konversionsstoffe bei der Lagerung und Verarbei­ tung insbesondere durch schnelle Anhärteschritte weitestge­ hend ausgeschlossen wird. Die Qualität der Konversionsstoffe wird durch einfache Verfahrensschritte mit einfacheren Do­ siermöglichkeiten und Minimierung der Abrasion bei der Har­ zaufbereitung, Mischung und Dosierung gesteigert.
Durch die Verwendung nur noch eines einzigen Vergußmaterials für die Gehäuseform und die Konversionsstoffmatrix ergibt sich Spielraum für eine weitere Miniaturisierung. Dieses zu­ sätzliche Miniaturisierungspotential kann für die Anwendung dieser Weißlichtquellen in mobilen elektronischen Produktsystemen genutzt werden. Erhöhte Lichtausbeuten durch verstärk­ tes Ausnutzen der Seitenstrahlung in speziellen Einbausitua­ tionen mit weiteren Gestaltungsfreiheitsgraden oder reine Seitenlichtauskopplungsmöglichkeiten erweitern die Funktiona­ lität.
Die Kunststoff-Preßmasse kann als Ausgangsmaterial eine kom­ merziell erhältliche Preßmasse sein und besteht beispielswei­ se im wesentlichen aus einem Epoxykresolnovolak oder gängigen Epoxidharzsystemen mit einem Anhydrid- oder einem üblichen Phenolhärter-System.
Der Konversionsstoff kann ein anorganisches Leuchtstoffpig­ mentpulver mit Leuchtstoffpigmenten der allgemeinen Formel A3B5X12:M sein, welche in der Kunststoff-Preßmasse disper­ giert sind. Insbesondere können als Leuchtstoffpigmente Par­ tikel aus der Gruppe der Ce- dotierten Granate verwendet werden, wobei insbesondere Ce- dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5O12:Ce) zu nennen ist. Weitere denkbare Konversionsstoffe sind Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxysulfidbasis, Aluminate, Borate, etc. mit ent­ sprechend im kurzwelligen Bereich anregbaren Metallzentren. Auch metallorganische Leuchtstoffsysteme sind zu berücksich­ tigen.
Der Leuchtstoff kann ebenso durch lösliche und schwer lösli­ che organische Farbstoffe und Leuchtstoffabmischungen gebil­ det werden.
Weiterhin kann dem vorzugsweise vorgetrockneten Konversions­ stoff ein Haftvermittler vorzugsweise in flüssiger Form bei­ gemengt werden, um die Haftfähigkeit des Konversionsstoffes mit der Kunststoff-Preßmasse zu verbessern. Insbesondere bei der Verwendung von anorganischen Leuchtstoffpigmenten kann als Haftvermittler 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder wei­ tere Derivate auf Trialkoxysilan-Basis verwendet werden.
Zur Modifizierung der Leuchtstoffoberflächen können einfach- und mehrfachfunktionelle polare Agentien mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und Alkoholgruppen, wie beispiels­ weise Diethylenglykolmonomethylether eingesetzt werden. Damit wird die Benetzbarkeit der hochenergetischen Leuchtstoffober­ flächen und damit die Verträglichkeit und Dispergierung bei der Verarbeitung mit der Vergußmasse verbessert.
Weiterhin kann der Kunststoff-Preßmasse vor dem Vermengen mit dem Konversionsstoff ein Entformungs- oder Trennmittel beige­ mengt werden. Derartige Entformungsmittel erleichtern das Herauslösen der ausgehärteten Vergußmasse aus der Gußform. Als derartiges Entformungsmittel kann ein festes Entformungs­ mittel auf Wachsbasis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbonsäuren, insbesondere Stearaten verwendet werden.
Als weitere Füllstoffe können beispielsweise anorganische Füllstoffe beigemengt werden, durch die der Brechungsindex der Vergußmasse gesteigert werden kann, wodurch die Lichtaus­ beute der Weißlichtquelle erhöht werden kann. Als derartige Füllstoffe können beispielsweise TiO2, ZrO2, α-Al2O3, etc. eingesetzt werden.
Bevorzugterweise wird der Konversionsstoff und gegebenenfalls die weiteren Füllstoffe dadurch vermengt, indem sie zunächst grob gemischt werden und dann das Gemisch in einer Mühle ge­ mahlen wird, wodurch ein sehr feines, homogenes Pulver gewon­ nen wird.
Die vermengte Vergußmasse kann somit die folgenden Bestand­ teile (in Gew.-%) enthalten:
  • a) Kunststoff-Preßmasse ≧ 60%
  • b) Konversionsstoff < 0 und ≦ 40%
  • c) Haftvermittler ≧ 0 und ≦ 3%
  • d) Entformungsmittel ≧ 0 und ≦ 2%
  • e) Oberflächenmodifikator ≧ 0 und ≦ 5%
  • f) Oxidationsstabilisator ≧ 0 und ≦ 5% (z. B. auf Phosphitbasis oder auf Basis sterisch gehinder­ ter Phenole)
  • g) UV-Lichtstabilisator ≧ 0 und ≦ 2%
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren der­ art durchgeführt werden, daß dabei ein oberflächenmontierba­ res Bauteil hergestellt wird.
In der einzigen Figur der vorliegenden Anmeldung ist ein Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Weiß­ lichtquelle in einem Querschnitt entlang einer Längsachse eines Leadframes dargestellt.
In einem ursprünglich einstückigen und zusammenhängenden Lei­ terrahmen oder Leadframe 10 sind zwei Leadframeanschlüsse 11 und 12 ausgebildet, die in an sich bekannter Weise anfänglich noch durch schmale Verbindungsstege zusammengehalten werden, jedoch im Laufe einer im allgemeinen mehrstufigen Kunststoff umspritzung durch Auftrennnen der Verbindungsstege voneinan­ der isoliert werden. Auf einem Leadframeanschluß 12 wird auf dessen innenseitigem Endabschnitt eine fertigprozessierte Halbleiter-LED 1 mit einem elektrisch leitenden Verbindungs­ mittel wie Leitsilber oder dergleichen aufgeklebt, so daß die n- oder p-Seite der Halbleiter-LED 1 mit dem Leadframean­ schluß 12 verbunden ist. Die gegenüberliegende n- oder p- leitende Kontaktseite wird durch einen Bonddraht 2 mit dem Endabschnitt des anderen Leadframeanschlusses 11 verbunden.
Die Halbleiter-LED 1 weist ein Emissionsspektrum auf, daß im ultravioletten oder blauen Spektralbereich liegt. Vorzugswei­ se ist die Halbleiter-LED 1 auf der Basis von GaN oder InGaN aufgebaut. Sie kann jedoch alternativ auch aus dem Material­ system ZnS/ZnSe oder aus einem anderen für diesen Spektralbe­ reich geeigneten Materialsystem bestehen.
Nach dem Aufbringen und Kontaktieren der Halbleiter-LED 1 wird in einer geeigneten Spritzgußapparatur eine transparente Kunststoff-Preßmasse 3 an die Leadframeanschlüsse 11 und 12 angespritzt. In diese Kunststoff-Preßmasse 3 sind Leucht­ stoffpartikel 4 eingebettet, die aus einem Konversionsstoff bestehen, mit dem eine mindestens teilweise Wellenlängenkon­ version der von der Halbleiter-LED 1 emittierten Lichtstrah­ lung herbeigeführt wird. Durch diese Wellenlängenkonversion wird ein Emissionsspektrum erzeugt, daß den optischen Ein­ druck einer Weißlichtquelle hervorruft. Die Vorfertigung des Leadframes 10 und die Umspritzung durch die aus der Kunst­ stoff-Preßmasse 3, den Leuchtstoffpartikeln 4 und gegebenen­ falls weiteren Füllstoffen bestehende Vergußmasse erfolgt derart, daß die Leadframeabschnitte 11 und 12 horizontal aus der Vergußmasse herausgeführt werden. Das fertige Bauteil kann somit an den ebenen horizontalen Anschlußflächen 11A und 12A auf einer Platine im Reflow-Verfahren aufgelötet werden. Dadurch wird ein für die SMT-(Surface Mounting Technology) Montage geeignetes Bauelement hergestellt.
Die Herstellung der durch die Kunststoff-Preßmasse 3, die Leuchtstoffpartikel 4 und gegebenenfalls weitere Füllstoffe gebildeten Vergußmasse stellt ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung dar.
Als Ausgangsstoffe für die Kunststoff-Preßmasse können vor­ reagierte, lager- und strahlungsstabile transparente Preß­ massen aus handelsüblichen Epoxykresolnovolaken mit phenoli­ schen Härtern verwendet werden, deren Gesamtchlorgehalt un­ terhalb 1500 ppm liegt. Vorzugsweise enthalten diese Preß­ massen ein internes Entformungs- oder Trennmittel, durch wel­ ches das Herauslösen der ausgehärteten Vergußmasse aus der Spritzgußform erleichtert wird. Das Vorhandensein eines der­ artigen internen Entformungsmittels stellt jedoch keine zwin­ gende Notwendigkeit dar. Es können beispielsweise somit die folgenden kommerziell erhältlichen Preßmassen der Firmen Nit­ to und Sumitomo verwendet werden:
Nitto NT-600 (ohne internes Entformungsmittel)
Nitto NT-300H-10.000 (mit internem Entformungsmittel)
Nitto NT.300S-10.000 (mit internem Entformungsmittel)
Nitto NT 360-10.000 (mit internem Entformungsmittel)
Sumitomo EME 700L (ohne internes Entformungsmittel)
Diese Preßmassen werden standardmäßig in Stab- oder Tablet­ tenform geliefert.
Als Konversionsstoffe können sämtliche Leuchtstoffe verwendet werden, die in den Druckschriften WO 97/50132 A1 und WO 98/12757 A1 beschrieben wurden. Darüber hinaus können auch Wirtsgitter auf Sulfid- und Oxysulfidbasis sowie Aluminate, Borate, etc. mit entsprechend im kurzwelligen Bereich anreg­ baren Metallzentren oder metallorganischen Leuchtstoffsysteme verwendet werden. Weiterhin können als Konversionsstoffe lös­ liche und schwer lösliche organische Farbstoffe und Leucht­ stoffabmischungen eingesetzt werden. Insbesondere kann als Leuchtstoff ein anorganisches Leuchtstoffpigmentpulver mit Leuchtstoffpigmenten der allgemeinen Formel A3B5X12:M verwen­ det werden, wobei besonders die Gruppe der Ce-dotierten Gra­ nate zu nennen ist. Insbesondere Partikel aus dem Leucht­ stoffpigment YAG:Ce zeichnen sich durch besondere Konver­ sionseffizienz aus. Dieser Konversionsstoff ist unter der Produktbezeichnung L175 der Fa. Osram bekannt. Mit diesem Konversionsstoff wurde ein Versuch zur Vermengung mit einer Preßmasse durchgeführt, wobei eine Preßmasse vom Typ Nitto NT-300 H10.000 mit internem Entformungsmittel zum Einsatz kam. Als Versuchsvorbereitung wurde der Konversionsstoff L175 bei 200°C für ca. 8 h vorgetrocknet. Danach wurde ein Oberflä­ chenmodifikator mit der Bezeichnung Diethylenglycolmonomethy­ lether in Flüssigform dem vorgetrockneten Konverter beige­ mengt (0,1 Gew.-% bezogen auf Preßmassengewicht). Diese Mi­ schung wurde in einem Glasgefäß luftdicht verschlossen und über Nacht stehengelassen. Direkt vor der Verarbeitung wurde der Konversionsstoff der Preßmasse des oben genannten Typs beigemengt. Die Preßmasse war vorher in einer Mühle (beispielsweise Kugelmühle) in Pulverform ge­ mahlen worden. Das Mischungverhältnis betrug 20 Gew.-% Kon­ versionsstoff/DEGME-Mischung und 80 Gew.-% Nitto NT 300H- 10.000. Nach dem groben Vermengen der Mischung durch Umrühren wurde das Gemisch erneut in einer Mühle (beispielsweise Ku­ gelmühle) durchgemischt und gemahlen und somit sehr feines Pulver erzeugt.
Dann wurde mit dieser Vergußmasse ein Spritzgußversuch auf der Apparatur vom Typ FICO Brilliant 100 durchgeführt. Die bereits entsprechend vorgefertigten Leadframes 10 wurden vor dem Umspritzen bei 150°C vorgewärmt und bei dem Spritzguß wurden die folgenden Maschinenparameter eingestellt:
Werkzeugtemperatur: 150°C
Spritzzeit: 22,4 s
Spritzdruck: 73-82 bar (u. a. abhängig von der eingestellten Materialmenge)
Aushärtezeit: 120 s
Als Ergebnis konnte eine sehr homogene, ausgehärtete Verguß­ masse erzielt werden, die sich durch exzellente Blasen- und Lunkerfreiheit auszeichnete. Generell wurde festgestellt, daß das Vermahlen der Preßmasse zu sehr feinem Pulver vor der Vermengung bessere Ergebnisse hinsichtlich Blasen- und Lunkerfreiheit hervorbrachte als bei Verwendung eines grob­ körnigeren Restmassenpulvers.
Zusätzlich kann auch noch ein Haftvermittler wie 3-Glyci­ doxypropyltrimethoxysilan, beispielsweise mit der Produktbe­ zeichnung A-187 der Fa. Hüls AG, verwendet werden. Dieser Haftvermittler kann direkt nach dem Trockenprozeß dem Leucht­ stoff in Konzentrationen bis 3 Gew.-% zugegeben werden und über Nacht bei Raumtemperatur mit diesem vermischt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gemäß Ausführungsbeispiel anhand einer SMD(surface mounted design)-Bauform beschrie­ ben worden, wobei es jedoch ebenso bei einer sogenannten Ra­ dialdiode verwirklicht werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso zur Herstellung eines in seitlicher Richtung, d. h. mit einer Hauptabstrahl­ richtung parallel zur Ebene der Platine abstrahlenden LED- Bauelements angewandt werden.

Claims (27)

1. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdioden- Weißlichtquelle mit den Verfahrensschritten:
  • a) Herstellen einer Kunststoff-Preßmasse, indem ein mit Härter vorreagiertes Harzpulver mit einem Leuchtstoffpig­ mentpulver gemischt und zu einem homogenen Pulvergemisch vermengt werden, und
  • b) Einkapseln eines Leuchtdiodenchips (1) mit der Kunststoff-Preßmasse.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das vorreagierte Harz­ pulver aus Epoxynovolak oder Epoxykresolnovolak besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Epoxidharz mit ei­ nem Phenol- und/oder einem Anhydridhärter vorreagiert ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem das Leuchtstoffpigmentpulver (4) ein anorga­ nischer Leuchtstoff ist und ein Leuchtstoffmetallzentrum M in einem Wirtsgitter auf der Basis der allgemeinen For­ mel A3B5X12 oder eines Sulfids, Oxysulfids, Borats, Alumi­ nats oder von Metallchelatkomplexen enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Leuchtstoffpig­ mentpulver vor dem Vermengen mit dem Harzpulver vorge­ trocknet wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem das Harz zunächst in Stab- oder Tabletten­ form vorliegt und vor dem Vermengen mit dem Leuchtstoff­ pigmentpulver gemahlen wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, bei dem dem Leuchtstoffpigmentpulver ein Haftver­ mittler beigemengt wird, der die Haftfähigkeit des Leuchtstoffpigmentpulvers an dem Harz verbessert.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Haftvermittler flüssige Form aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem als Haftver­ mittler Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder weitere Deri­ vate auf Trialkoxysilan-Basis verwendet werden.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche, bei dem zur Modifizierung der Leuchtstoffober­ flächen mindestens eine einfach- und mehrfachfunktionelle polare Agentie mit Carbonsäure-, Carbonsäureester-, Ether- und Alkoholgruppen zugesetzt wird, die die Benetz­ barkeit der Leuchtstoffoberflächen verbessert.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei dem dem Harzpulver vor dem Vermengen mit dem Leuchtstoffpigmentpulver (4) ein Entformungs- oder Trenn­ mittel beigemengt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Entformungsmit­ tel ein festes Entformungsmittel auf Wachsbasis oder eine Metallseife mit langkettigen Carbonsäuren, insbesondere Stearaten, ist.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem anorganische Füllstoffe, insbesondere aus TiO2, ZrO2 oder α-Al2O3, beigemengt werden, durch die der Bre­ chungsindex der Kunststoff-Preßmasse erhöht wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche, bei dem ein Oxidationsstabilisator beigemengt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Oxidationsstabi­ lisator auf Phosphitbasis oder auf Basis sterisch gehinderter Phenole dargestellt ist.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein UV-Lichtstabilisator beigemengt wird.
17. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden An­ sprüche, bei dem die Vergußmasse die folgenden Bestand­ teile enthält:
  • a) Harzpulver ≧ 60%
  • b) Leuchtstoffpigmentpulver < 0 und ≦ 40%
  • c) Haftvermittler ≧ 0 und ≦ 3%
  • d) Entformungsmittel ≧ 0 und ≦ 2%
  • e) Oberflächenmodifikator ≧ 0 und ≦ 5%
  • f) Oxidationsstabilisator ≧ 0 und ≦ 5%
  • g) UV-Lichtstabilisator ≧ 0 und ≦ 2%
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem der Leuchtdiodenchip (1) auf einem Leadframe (10) montiert wird, der Leuchtdiodenchip (1) und ein Teilbe­ reich des Leadframes (10) in eine Spritzform eingebracht werden und die Kunststoff-Preßmasse (3) verflüssigt und in die Spritzform eingespritzt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Leadframe (10) vor dem Umspritzen vorgewärmt wird.
20. Verwendung einer nach folgendem Verfahren hergestellten Kunststoff-Preßmasse zur Herstellung einer Leuchtdioden- Weißlichtquelle:
  • a) grobes Mischen eines mit Härter vorreagierten Harz­ pulvers mit einem Leuchtstoffpigmentpulver
  • b) Vermengen des groben Gemisches zu einem homogenen Pulvergemisch.
21. Verwendung nach Anspruch 20, bei der die Leuchtdioden- Weißlichtquelle eine Halbleiter-Leuchtdiode (1) aufweist, die Lichtstrahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich emittiert.
22. Verwendung nach Anspruch 21, bei der das Leuchtstoffpig­ mentpulver (4) ein anorganischer Leuchtstoff ist und ein Leuchtstoffmetallzentrum M in einem Wirtsgitter auf der Basis der allgemeinen Formel A3B5X12 oder eines Sulfids, Oxysulfids, Borats, Aluminats oder von Metallchelatkom­ plexen enthält.
23. Verwendung nach Anspruch 22, bei der das Leuchtstoffpig­ mentpulver (4) Partikel aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate, insbesondere aus Ce-dotiertem Yttriumaluminium­ granat (Y3Al5O12:Ce) enthält.
24. Oberflächenmontierbare Leuchtdioden(LED)- Weißlichtquelle, bei der ein Leuchdiodenchip mit einer Kunststoff-Preßmasse eingekapselt ist, die nach einem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt ist.
25. Oberflächenmontierbare Leuchtdioden(LED)-Weißlichtquelle nach Anspruch 24 mit einer Halbleiter-Leuchtdiode (1), die Lichtstrahlung im ultravioletten oder blauen Spek­ tralbereich emittiert.
26. Oberflächenmontierbare Leuchtdioden(LED)-Weißlichtquelle nach Anspruch 25, bei der das Leuchtstoffpigmentpulver (4) ein anorganischer Leuchtstoff ist und ein Leucht­ stoffmetallzentrum M in einem Wirtsgitter auf der Basis der allgemeinen Formel A3B5X12 oder eines Sulfids, Oxysul­ fids, Borats, Aluminats oder von Metallchelatkomplexen enthält.
27. Oberflächenmontierbare Leuchtdioden(LED)-Weißlichtquelle nach Anspruch 26, bei der das Leuchtstoffpigmentpulver (4) Partikel aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate, insbesondere aus Ce-dotiertem Yttriumaluminiumgranat (Y3Al5O12:Ce) enthält.
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