DE102005034122A1

DE102005034122A1 - Siliconharzverguss of LEDs

Info

Publication number: DE102005034122A1
Application number: DE102005034122A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. Dipl.-Chem. Staiger
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-08
Also published as: WO2007009528A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft lichtemittierende oder empfangende Vorrichtungen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The The present invention relates to light emitting or receiving Devices and a method for their preparation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft lichtemittierende oder -empfangende Vorrichtungen sowie ein Verfahren zu Ihrer Herstellung.The The present invention relates to light-emitting or -empfangende Devices and a method for their production.

Leuchtdioden, als LEDs „light emmitting device" bezeichnet, finden aufgrund der Fortschritte der Halbleitertechnologie in verstärktem Maß Eingang in Beleuchtungsanwendungen, die früher den leuchtkräftigeren Systemen wie Glüh- und Fluoreszenzlampen vorbehalten waren. Mit der Erfindung der AlGaN-basierten LEDs ist es seit einigen Jahren auch möglich, energiereiches kurzwelliges Licht zu erzeugen. Die höhere Leuchtkraft und kürzeren Wellenlängen sowie die damit verbundene höhere Temperaturbelastung führen dazu, dass die bis dahin verwendeten Vergussmaterialien, beispielsweise Epoxyharze, diesen Anforderungen nicht mehr genügen können.LEDs, as LEDs "light emmitting device ", are increasingly being used due to advances in semiconductor technology in lighting applications that used to be the more luminous systems like incandescent and fluorescent lamps were reserved. With the invention of AlGaN-based LEDs it is also possible for some years, high-energy short-wave To generate light. The higher one Luminosity and shorter wavelength as well as the associated higher Temperature stress lead to the fact that the potting materials used until then, for example Epoxy resins that can no longer meet these requirements.

Die Offenlegungsschrift DE 102 12 119 A1 zeigt, dass Vergussmaterialien aus Siliconharz überlegene Temperatur- und Lichtbeständigkeit aufweisen. Ein weiteres Merkmal ist die hohe Flexibilität und Weichheit dieser Massen, so dass sie wesentlich geringere Spannungen beziehungsweise geringeren Druck auf die vergossenen Bauteile ausüben. Nachteilig ist jedoch, dass sie nur für so genannte oberflächenmontierte Bauteile als SMD „surface mounted design", verwendet werden können. Standard-LEDs benötigen jedoch für ihre Bauart einen starren, formstabilen Verguss mit einer harten, kratzfesten Oberfläche. Die Formstabilität ist zudem eine wichtige Voraussetzung, mittels einer Linse das Licht in eine bestimmte Richtung zu bündeln.The publication DE 102 12 119 A1 shows that silicone resin potting materials have superior temperature and light resistance. Another feature is the high flexibility and softness of these masses, so that they exercise much lower voltages or lower pressure on the molded components. A disadvantage, however, is that they can only be used for so-called surface-mounted components as SMD "surface mounted design." However, standard LEDs require a rigid, dimensionally stable potting compound with a hard, scratch-resistant surface for their design Prerequisite for using a lens to focus the light in a certain direction.

In EP 1 249 875 A2 werden gummiartige Siliconvergussmassen mit einer Oberflächenhärte von 50 bis 90 JISA beschrieben. Diese Massen lassen sich sowohl für den Verguss von SMD- wie auch von Standard-LEDs verwenden. Nachteilig ist jedoch, dass die Oberflächenhärte trotzdem für die meisten Anwendungen nicht ausreichend hoch ist. Deshalb wird in dieser Offenlegungsschrift auch ein zweifacher Verguss beschrieben, bei dem über dem inneren Verguss aus Silicon, der gegebenenfalls auch Wellenlänge-Konvertierende Pigmente enthält, ein zweiter Verguss aus Silicon oder Epoxid erfolgt. Die bessere Formstabilität des äußeren Vergusses erlaubt eine gezielte Formgebung und somit auch eine gezieltere Festlegung der optischen Eigenschaften. Dieser „Doppelverguss" wird neben dem Standard-LED-Design unter anderem auch für die SMD-Bauweise und weitere Designs beansprucht.In EP 1 249 875 A2 describes rubbery silicone potting compounds with a surface hardness of 50 to 90 JISA. These compounds can be used both for the encapsulation of SMD and standard LEDs. The disadvantage, however, that the surface hardness is still not high enough for most applications. Therefore, in this publication, a double potting is described in which above the inner casting of silicone, which optionally also contains wavelength-converting pigments, a second potting of silicone or epoxy takes place. The better dimensional stability of the external encapsulation allows a targeted shaping and thus also a more targeted definition of the optical properties. This "double potting" is claimed in addition to the standard LED design, among other things, for the SMD design and other designs.

In der Japanischen Offenlegungsschrift JP 2004-140220 A wird ein transparentes, addtionsvernetzendes Siliconharz mit einer Härte von mehr als 60 Shore D zum Verguss von Leuchtdioden beziehungsweise Photodetektoren beansprucht. Bei einem derartigen Harz, das die wünschenswerten Oberflächeneigenschaften der Epoxidharze erreicht, stellt allerdings die geringe Flexibilität ein Problem dar. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Siliconharz und Leiterrahmen ergeben sich erhebliche Spannungen bei den industriell geforderten Temperaturcyclentests. Aus diesem Grund wird hier auch eine Zwischenschicht zwischen Metallleiter und Vergussharz verwendet, was wiederum zusätzliche Arbeitschritte bei der Herstellung verursacht.In Japanese Laid-Open Patent Publication JP 2004-140220 A discloses a transparent, addtionsvernetzendes silicone resin having a hardness of more than 60 Shore D. claimed for potting of light-emitting diodes or photodetectors. In such a resin, the desirable surface properties reached the epoxy resins, but the low flexibility is a problem Because of the different thermal expansion of silicone resin and lead frame, there are significant tensions in the industrial required temperature cycle tests. For this reason, here too uses an intermediate layer between metal conductor and potting resin, which in turn is additional Steps in the production caused.

In der Europäischen Patentschrift EP 0 420 629 B1 wird eine Beschichtung, mit einer Schichtdicke 1–10 μm, durch Siliconelastomere beschrieben. Die äußere Umhüllung besteht aus organischen Polymeren wie beispielsweise Polycarbonaten. Auch bei dieser Patentschrift handelt es sich um einen „Doppelverguss" bei der eine zusätzliche Beschichtungsphase, vor der eigentlichen Verkapselung ausgehärtet werden muss.In the European patent specification EP 0 420 629 B1 describes a coating, with a layer thickness 1-10 microns, by silicone elastomers. The outer cover is made of organic polymers such as polycarbonates. Also in this patent is a "double potting" in which an additional coating phase, must be cured before the actual encapsulation.

Alle gemäß dem Stand der Technik bisher bekannten Verfahren zeigen eine Reihe von Nachteilen. So lässt sich beispielsweise die notwendige Oberflächenhärte nur durch Aufbau einer inneren flexiblen Phase mit der erforderlichen Rissbeständigkeit in Einklang bringen. Dies verdoppelt jedoch praktisch die Zahl der für den Verguss erforderlichen Arbeitsschritte, was zu einem erhöhten Bedarf an Zeit und Kosten führt. Ein weiteres Problem stellt die Anhaftung der zweiten Phase an die Siliconphase dar. Vor allem im Laufe von Temperaturcyclen kann es zu einer Ablösung kommen. Dies ist zum einen optisch sehr ungünstig, da Lichtverluste aufgrund von Lichtstreuung sowie -reflexionen auftreten, zum anderen kann Feuchtigkeit in derartige Hohlräume diffundieren. Ein grundsätzliches, unerwünschtes Problem stellt der Lichtübergang von der inneren zur äußeren Phase dar, da es materialabhängig zu sprunghaften Änderungen der optischen Brechungsindices kommen kann, was zu Reflexionen des emittierten Lichts und damit Reduktion der Lichtausbeute führt.All according to the state The technique known so far show a number of disadvantages. So lets For example, the necessary surface hardness only by building a inner flexible phase with the required crack resistance harmonize. However, this practically doubles the number of for the casting required work steps, resulting in an increased need for time and costs leads. Another problem is the attachment of the second phase to the Silicon phase dar. Especially in the course of temperature cycles it can to a replacement come. This is on the one hand optically very unfavorable, since light losses due to Light scattering and reflections occur, on the other hand, moisture in such cavities diffuse. A fundamental, undesirable Problem is the light transition from the inner to the outer phase because it is material dependent to leaps and bounds the optical refractive indices may come, leading to reflections of the emitted light and thus reducing the light output leads.

Aufgabe dieser Erfindung war es daher, einphasig vergossene Licht-Remittierende oder -empfangende Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, wobei das verwendete Material sowohl eine geeignete Oberflächenhärte als auch geeignete Licht- und Thermostabilität aufweisen muss, und somit genügend hohe formgebende als auch flexible Eigenschaften gleichzeitig trägt. Eine weitere Aufgabe war es, ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtungen zu entwickeln.task It was therefore an object of this invention to provide single-phase potted removers or -empfangende devices to provide, the material used has both a suitable surface hardness and suitable light and thermal stability must have, and thus sufficient carries high shaping as well as flexible properties at the same time. A Another object was to provide a method of making these devices to develop.

Diese Aufgabe konnte überraschenderweise durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gelöst werden. Die Licht-Emittierende oder -empfangende Vorrichtung bestehend aus einem Licht-Emittierenden oder -empfangenden Element und einer einphasigen Ummantelung, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial ein Siliconharz mit einer Oberflächenhärte von mehr als 50 Shore D ist. Bevorzugt ist die Oberflächenhärte mehr als 60 Shore D.These Task could surprisingly by the devices according to the invention solved become. The light emitter or receiving device consisting of a light emitter or receiving element and a single-phase cladding characterized in that the potting material is a silicone resin with a surface hardness of is more than 50 Shore D. Preferably, the surface hardness is more as 60 Shore D.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispielhaft in 1 dargestellt. Die Vorrichtung enthält einen Leiterrahmen (1), eine Ummantelung (2), ein Bond-Drähtchen (3) sowie einen elektronischen Halbleiterchip (5) und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen Raumbereich (4) mit spezifisch angepasster Härte und Flexibilität enthält, mit der Maßgabe, dass zwischen den Bereichen (2) und (4) keine Phasengrenze besteht.The device according to the invention is exemplified in 1 shown. The device contains a lead frame ( 1 ), a sheath ( 2 ), a bonding wire ( 3 ) and an electronic semiconductor chip ( 5 ) and is characterized in that it additionally comprises a spatial area ( 4 ) with specifically adapted hardness and flexibility, with the proviso that between the areas ( 2 ) and ( 4 ) there is no phase boundary.

Die Schichtdicke des Raumbereichs (4) liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 500 μm.The layer thickness of the spatial area ( 4 ) is preferably in the range of 1 to 500 μm.

Diese örtlich differenzierte Flexibilisierung lässt sich auch bei anderen Bauformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nutzen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist das SMD-Design, wie in 2 dargestellt, wobei (1) bis (5) die oben genannte Bedeutung haben.This locally differentiated flexibility can also be used in other designs of the device according to the invention. Another preferred embodiment is the SMD design as in 2 represented, wherein ( 1 ) to ( 5 ) have the abovementioned meaning.

Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen handelt es sich bevorzugt um Leuchtdioden oder Photodetektoren.at the devices according to the invention these are preferably light-emitting diodes or photodetectors.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch die spezifische Anpassung der Härte und Flexibilität im Raumbereich (4) keine Spannungen auftreten können und somit auch keine Risse mehr auftreten. Dadurch wird auch die Gefahr, dass das Bond-Drähtchen (3) bei der Aushärtung oder den Temperaturcyclen reisst, vermindert.The device according to the invention has the advantage that by the specific adaptation of the hardness and flexibility in the spatial area ( 4 ) no tensions can occur and thus no more cracks occur. This also increases the risk that the bonding wire ( 3 ) breaks during curing or the temperature cycles, reduced.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt zum großen Teil entsprechend dem Stand der Technik bekannten Fertigungsschritten, wie beispielsweise in DE 102 14 119 A1 beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung auch Gegenstand dieser Anmeldung sein soll.The process for producing the device according to the invention is largely carried out according to the prior art manufacturing steps, such as in DE 102 14 119 A1 described, the related disclosure should also be the subject of this application.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach Verklebung und Kontaktierung des Halbleiterchips auf dem Leiterrahmen und vor der Umformung mit hochvernetzendem Siliconharz als weiterer Applikationsschritt eine Beschichtung aufgebracht wird, die die Vernetzungsdichte der Ummantelung (2) in der Umgebung des Leiterrahmens (1) reduziert.The inventive method is characterized in that after bonding and contacting of the semiconductor chip on the lead frame and before forming with hochvernetzendem silicone resin as a further application step, a coating is applied, the crosslinking density of the sheath ( 2 ) in the vicinity of the lead frame ( 1 ) reduced.

Die Applikation dieser Beschichtung kann durch Tauchen oder Sprühen erfolgen. Die Schichtdicke beziehungsweise Auftragsmenge wird durch die Wahl der Viskosität oder mit Hilfe eines Verdünnungsmittels eingestellt. Gegebenenfalls erfolgt zur besseren Einstellung der Zusatz eines thixotropierenden Additivs.The Application of this coating can be done by dipping or spraying. The layer thickness or order quantity is determined by the choice the viscosity or with the help of a diluent set. Optionally, to better adjust the Addition of a thixotropic additive.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Siliconöle a), Vernetzungsinhibitoren b) sowie Mischungen von a) und b).The Coating compositions of the invention are selected from the group containing silicone oils a), crosslinking inhibitors b) and mixtures of a) and b).

Bevorzugt werden Siliconöle a), die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung mit dem Siliconharz mischbar sind. Besonders bevorzugt sind dabei Siliconöle, die solche chemische Funktionalitäten aufweisen, dass sie in das Harznetzwerk einvernetzen.Prefers become silicone oils a), due to their chemical composition with the silicone resin are miscible. Particularly preferred are silicone oils, the such chemical functionalities have that they crosslink in the resin network.

Bevorzugte Siliconöle a) bestehen aus Polysiloxanen der allgemeinen Formel (I) oder deren Mischungen,

wobei
m ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 500,
n ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 500 und
o ganze Zahl im Bereich von 0 bis 500
bedeuten.Preferred silicone oils a) consist of polysiloxanes of the general formula (I) or mixtures thereof,

in which
m integers ranging from 1 to 500,
n integers ranging from 1 to 500 and
o integer in the range of 0 to 500
mean.

Bevorzugt sind Siliconöle entsprechend Formel (I), bei denen o eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 500 ist. Besonders bevorzugt sind Siliconöle entsprechend Formel (I), bei denen unabhängig voneinander m und n ganze Zahlen im Bereich von 1 bis 50 und o eine ganze Zahl im Bereich von 3 bis 500 ist.Prefers are silicone oils according to formula (I), in which o is an integer in the range from 1 to 500 is. Particular preference is given to silicone oils correspondingly Formula (I) where independent from each other m and n integers ranging from 1 to 50 and o one integer in the range of 3 to 500 is.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Siliconöle a) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Siliconöle a) aus Polysiloxanen der allgemeinen Formel (II) oder deren Mischungen bestehen

wobei m, n und o hier unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 500 bedeuten. Besonders bevorzugt sind Öle entsprechend Formel (II) wobei m, n und o unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 50 bedeuten.A further preferred embodiment of the silicone oils a) is characterized in that the silicone oils a) consist of polysiloxanes of the general formula (II) or mixtures thereof

where m, n and o here independently of one another denote an integer in the range from 1 to 500. Particular preference is given to oils corresponding to formula (II) where m, n and o independently of one another denote an integer from 1 to 50.

Erfindungsgemäße Siliconöle a) bestehen in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform aus Mischungen von mindestens 2 Siliconölen gemäß Formel (I) und/oder Formel (II).Inventive silicone oils a) exist in a further particularly preferred embodiment of mixtures of at least 2 silicone oils according to formula (I) and / or formula (II).

Da die beanspruchten Siliconöle im Allgemeinen Polymermischungen unterschiedlichen Molekulargewichts darstellen, nehmen die Koeffizienten m, n, o im Sinne einer Summenformel auch Bruchwerte an. Diese liegen ebenfalls innerhalb der genannten Bereiche.There the claimed silicone oils generally polymer blends of different molecular weight represent, take the coefficients m, n, o in terms of a molecular formula also fractional values. These are also within the mentioned Areas.

Die erfindungsgemäßen Siliconöle a) können beispielsweise durch die nachfolgend beschriebene Umsetzung hergestellt werden.The Silicone oils of the invention a) can be, for example be prepared by the reaction described below.

Das Hydrolyseprodukt von Methylphenyldichlorsilan, entsprechend Formel (III) mit einer Kettenlänge von n = 6, wird mit einer Mischung aus Me₃SiCl/(Me₃Si)₂NH = 3/1 zu einem vinylendständigen Oligophenylmethylsiloxan (A) der allgemeinen Formel (IV) umgesetzt.

The hydrolysis product of methylphenyldichlorosilane, corresponding to formula (III) with a chain length of n = 6, is reacted with a mixture of Me ₃ SiCl / (Me ₃ Si) ₂ NH = 3/1 to give a vinyl-terminated oligophenylmethylsiloxane (A) of the general formula (IV ) implemented.

Das vinylendständige Oligophenylmethylsiloxan (A) wird mit einem Hydrogen-Endständigen Polydiorganosiloxan (B) entsprechend der allgemeinen Formel (V) Pt-katalysiert zu einem Blockcopolymer oligomerisiert.

The vinyl-terminated oligophenylmethylsiloxane (A) is oligomerized with a hydrogen-terminated polydiorganosiloxane (B) according to the general formula (V) Pt-catalyzed to a block copolymer.

Durch Wahl des Verhältnisses von (A) zu (B) lässt sich die Kettenlänge beziehungsweise Endviskosität einstellen. Hohe Molekulargewichte werden bei einem Molverhältnis (A) zu (B) von ungefähr 1:1 erhalten. Bei einem stöchiometrischen Überschuss an (A) erhält man Polymere entsprechend Formel (I), bei einem stöchiometrischen Überschuss an (B) erhält man Copolymere entsprechend Formel (II). Da es sich bei den Ausgangsprodukten (III) und (IV) um Polymerengemische handelt, die auch Cyclen enthalten, wird das optimale Mischungsverhältnis empirisch ermittelt.By Choice of relationship from (A) to (B) the chain length or adjust the final viscosity. High molecular weights are obtained at a molar ratio (A) to (B) of about 1: 1. At a stoichiometric excess at (A) receives polymers according to formula (I), at a stoichiometric excess at (B) one copolymers according to formula (II). Since it is the starting materials (III) and (IV) are polymer mixtures which also contain cyclics, will be the optimal mixing ratio determined empirically.

Durch Wahl des Verhältnisses n/m lässt sich das Verhältnis von Aryl- zu Alkyl-Substituenten und damit die Verträglichkeit des Siliconöls mit dem Verguss sowie der Brechungsindex einstellen.By Choice of relationship n / m the relationship of aryl to alkyl substituents and thus the compatibility of the silicone oil set with the potting and the refractive index.

Bevorzugte erfindungsgemäße Vernetzungsinhibitoren b), sind dadurch gekennzeichnet, dass sie unter den gewählten Vernetzungs- und Betriebsbedingungen eine vollständige Vernetzung in der Nähe der Oberfläche des Leiterrahmens (1) verhindern.Preferred crosslinking inhibitors b) according to the invention are characterized in that, under the selected crosslinking and operating conditions, they exhibit complete crosslinking in the vicinity of the surface of the leadframe (FIG. 1 ) prevent.

Beispiele für erfindungsgemäße Vernetzungsinhibitoren b) sind Benzotriazol, Dialkylformamid, Alkylthiaharnstoffe, 1-Ethinylcyclohexan-1-ol, Diallylmaleat, Dehydrolinalool, Tetramethylthiurammonosulfid und Tetramethylthiuramdisulfide.Examples for crosslinking inhibitors according to the invention b) are benzotriazole, dialkylformamide, alkylthioureas, 1-ethynylcyclohexan-1-ol, Diallyl maleate, Dehydrolinalool, Tetramethylthiurammonosulfid and Tetramethylthiuramdisulfide.

Bevorzugt erfolgt die Beschichtung der Leiterrahmen mit den erfindungsgemäßen Siliconölen a) oder Vernetzungsinhibitoren b) oder Mischungen von a) und b).Prefers the coating of the lead frames is carried out with the silicone oils a) or crosslinking inhibitors according to the invention b) or mixtures of a) and b).

Der nachfolgende Verguss erfolgt mit additionsvernetzenden Phenylharzen. Für den erfindungsgemäßen Verguss geeignete additionsvernetzende Phenylharze sind beispielsweise in WO 2004/107458 A3 beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung auch Gegenstand dieser Anmeldung sein sollOf the subsequent encapsulation is carried out with addition-curing phenyl resins. For the casting according to the invention suitable addition-crosslinking phenyl resins are, for example, in WO 2004/107458 A3, the disclosure of which is also subject matter this application should be

Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die prinzipielle Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung, ohne jedoch diese auf die darin offenbarten Inhalte zu beschränken. In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.The The following examples describe the basic feasibility of the present invention, but without the disclosures disclosed therein Restrict content. In the following examples, unless stated otherwise, all quantities and percentages are by weight.

Beispiel 1: Herstellung eines zur Beschichtung des LED-Leiterrahmens geeigneten, erfindungsgemäßen SiliconölsExample 1: Preparation one for coating the LED lead frame suitable, inventive silicone oil

Das vinylendständige Oligophenylmethylsiloxan (A) mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von n = 6 lässt sich entsprechend dem Stand der Technik aus dem verfügbaren OH-endständigen Polymer (WACKER Hydrolysat PM 2816, Wacker-Chemie GmbH, München, Deutschland) mit einem Gemisch aus Dimethylvinylchlorsilan und Divinyltetramethyldisilazan einfach herstellen. Hydrogen-Endständige Polydiorganosiloxane (B) sind entsprechend dem Stand der Technik mit unterschiedlichen Kettenlängen verfügbar; für das aktuelle Beispiel wird Tetramethyldisiloxan verwendet.The vinyl terminated Oligophenylmethylsiloxane (A) with an average chain length of n = 6 leaves according to the prior art from the available OH-terminated polymer (WACKER hydrolyzate PM 2816, Wacker-Chemie GmbH, Munich, Germany) with a mixture of dimethylvinylchlorosilane and divinyltetramethyldisilazane easy to make. Hydrogen-terminated polydiorganosiloxanes (B) are different according to the prior art chain lengths available; for the current example is Tetramethyldisiloxan used.

Zu 100 g Vinyldimethylsilyl-Endständiges Polyphenylmethylsiloxan (A) mit Kettenlänge n = 6 werden 40 ppm Platin in Farm des Bis(divinyltetramethyldisiloxy)-Platin-Komplexes gegeben. Dazu tropft man die in Tabelle 1 angegeben Menge Tetramethyldisiloxan so langsam zu, dass die entstehende Reaktionswärme die Reaktionsmischung nicht über 80°C erhitzt. Wie in Tabelle 1 dargestellt, erhält man abhängig von der zugegebenen Menge Tetramethylsiloxan Copolymere mit unterschiedlicher Viskosität, durch das jeweilige Molekulargewicht bedingt, mit einem Brechungsindex von n_D ²⁰ 1,515. Tabelle 1:

To 100 g of vinyldimethylsilyl-terminated polyphenylmethylsiloxane (A) of chain length n = 6 is added 40 ppm of platinum in the bis (divinyltetramethyldisiloxy) -platinum complex. To this is added dropwise the amount of tetramethyldisiloxane indicated in Table 1 so slowly that the resulting heat of reaction does not heat the reaction mixture above 80 ° C. As shown in Table 1, depending on the added amount of tetramethylsiloxane, copolymers having different viscosity, due to the particular molecular weight, having a refractive index of n _D ^{20 of} 1.515 are obtained. Table 1:

Beispiel 2: Erfindungsgemäße Herstellung einer LeuchtdiodeExample 2: Production According to the Invention a light emitting diode

Der Leiterrahmen wird zusammen mit den darauf angebrachten weiteren Bauelementen wie Halbleiterchip (5) und Bonddrähtchen (3) in einem Siloxancopolymeren entsprechend Beispiel 1, Versuch Nr. 4, mittels Tauchen benetzt, danach lässt man 10 min abtropfen. Anschließend wird der so vorbehandelte Leiterrahmen in eine mit einer aushärtbaren Harzformulierung gefüllten Form getaucht und bei 150°C im Laufe von 2 Stunden ausgehärtet. Die aushärtbare Harzformulierung besteht aus einem Siliconharz mit einer Zusammensetzung gemäß Formel (VI) sowie 50 ppm eines Platin-Komplexes, Bis(divinyltetramethyldisiloxan)-Pt(0). Das Siliconharz gemäß Formel (VI) ist Stand der Technik und käuflich verfügbar. Das vernetzte Siliconharz wies eine Härte von 67 Shore D auf

The lead frame, together with the further components mounted thereon, such as a semiconductor chip ( 5 ) and bonding wires ( 3 ) in a Siloxancopolymeren according to Example 1, Experiment No. 4, wetted by immersion, then allowed to drain for 10 min. Subsequently, the thus-pretreated lead frame is dipped in a mold filled with a thermosetting resin formulation and cured at 150 ° C in the course of 2 hours. The curable resin formulation consists of a silicone resin having a composition according to formula (VI) and 50 ppm of a platinum complex, bis (divinyltetramethyldisiloxane) -Pt (0). The silicone resin according to formula (VI) is state of the art and commercially available. The crosslinked silicone resin had a hardness of 67 Shore D.

Beispiel 3Example 3

Erfindungsgemäße Herstellung einer LeuchtdiodeProduction according to the invention a light emitting diode

Der Leiterrahmen wird zusammen mit den darauf angebrachten weiteren Bauelementen wie Halbleiterchip (5) und Bonddrähtchen (3) in einem Siloxancopolymeren entsprechend Beispiel 1, Versuch Nr. 1, mittels Tauchen benetzt, danach lässt man 10 min abtropfen. Anschließend wird der so vorbehandelte Leiterrahmen in eine mit einer Siliconharzformulierung entsprechend Beispiel 2 gefüllte Form getaucht und bei 150°C im Laufe von 2 Stunden ausgehärtet.The lead frame, together with the further components mounted thereon, such as a semiconductor chip ( 5 ) and bonding wires ( 3 ) in a Siloxancopolymeren according to Example 1, Experiment No. 1, wetted by immersion, then allowed to drain for 10 min. Subsequently, the thus-pretreated lead frame is dipped in a mold filled with a silicone resin formulation according to Example 2 and cured at 150 ° C in the course of 2 hours.

Das vernetzte Siliconharz wies eine Härte von 70 Shore D auf.The Crosslinked silicone resin had a hardness of 70 Shore D.

Beispiel 4Example 4

In eine 50%ige Lösung von Siloxancopolymer entsprechend Beispiel 1, Versuch Nr. 1, in Toluol, werden 2 Gew% hydrophobierter, pyrogener Kieselsäure (WACKER HDK H30, Wacker-Chemie GmbH, München, Deutschland) eingerührt. In diese Lösung wird dann ein LED-Leiterrahmen zusammen mit den darauf angebrachten weiteren Bauelementen wie Halbleiterchip (5) und Bonddrähtchen (3) getaucht, danach lässt man 10 min abtropfen und das Lösungsmittel bei Raumtemperatur abdampfen. Anschließend wird der so vorbehandelte Leiterrahmen in eine mit einer Siliconharzformulierung entsprechend Beispiel 2 gefüllte Form getaucht und bei 150°C im Laufe von 2 Stunden ausgehärtet. Das vernetzte Siliconharz wies eine Härte von 64 Shore D auf.In a 50% strength solution of siloxane copolymer according to Example 1, Experiment No. 1, in toluene, 2% by weight of hydrophobized, pyrogenic silica (WACKER HDK H30, Wacker-Chemie GmbH, Munich, Germany). In this solution is then an LED lead frame together with the mounted thereon other components such as semiconductor chip ( 5 ) and bonding wires ( 3 ) is immersed, then allowed to drain for 10 min and evaporate the solvent at room temperature. Subsequently, the thus-pretreated lead frame is dipped in a mold filled with a silicone resin formulation according to Example 2 and cured at 150 ° C in the course of 2 hours. The crosslinked silicone resin had a hardness of 64 Shore D.

Beispiel 5Example 5

Der Leiterrahmen wird zusammen mit den darauf angebrachten weiteren Bauelementen wie Halbleiterchip (5) und Bonddrähtchen (3) in eine 0,02%ige Lösung von Tetramethylthiurammonosulfid in Toluol getaucht, danach lässt man das Lösungsmittel 10 min bei Raumtemperatur abdampfen. Anschließend wird der so vorbehandelte Leiterrahmen in eine mit einer Siliconharzformulierung entsprechend Beispiel 2 gefüllte Form getaucht und bei 150°C im Laufe von 2 Stunden ausgehärtet. Das vernetzte Siliconharz wies eine Härte von 65 Shore D auf.The lead frame, together with the further components mounted thereon, such as a semiconductor chip ( 5 ) and bonding wires ( 3 ) is immersed in a 0.02% solution of tetramethylthiuram monosulfide in toluene, then the solvent is allowed to evaporate at room temperature for 10 minutes. Subsequently, the thus-pretreated lead frame is dipped in a mold filled with a silicone resin formulation according to Example 2 and cured at 150 ° C in the course of 2 hours. The crosslinked silicone resin had a hardness of 65 Shore D.

VergleichsbeispielComparative example

Herstellung einer Leuchtdiode gemäß Stand der TechnikProduction of a light-emitting diode as per stand of the technique

Der Leiterrahmen wird zusammen mit den darauf angebrachten weiteren Bauelementen wie Halbleiterchip (5) und Bonddrähtchen (3) in eine mit einer Siliconharzformulierung entsprechend Beispiel 2 gefüllte Form getaucht und bei 150°C im Laufe von 2 Stunden ausgehärtet.The lead frame, together with the further components mounted thereon, such as a semiconductor chip ( 5 ) and bonding wires ( 3 ) were immersed in a mold filled with a silicone resin formulation according to Example 2 and cured at 150 ° C for 2 hours.

Das vernetzte Siliconharz wies eine Härte von 66 Shore D auf.The Crosslinked silicone resin had a hardness of 66 Shore D.

Beispiel 6Example 6

TemperaturcyclentestTemperature Cycle Test

Die in den Beispielen 2 bis 5 sowie im Vergleichsbeispiel beschriebenen, verkapselten Leuchtdioden wurden einem Temperaturcyclentest unterworfen. Dazu wurden pro genanntes Beispiel jeweils 10 Prüflinge wiederholt auf 110°C aufgeheizt und anschließend auf –40°C abgekühlt. Der Versuch wurde abgebrochen, wenn bei mehr als einem Prüfling der Serie (Mikro-) Risse auftraten beziehungsweise mehr als 100 Cyclen bestanden wurden. Die Ergebnisse des Temperaturzyklentests sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2:

The encapsulated LEDs described in Examples 2 to 5 and Comparative Example were subjected to a temperature cycle test. For this purpose, 10 specimens were repeatedly heated to 110 ° C per example mentioned and then cooled to -40 ° C. The experiment was stopped when more than one specimen of the series had (micro) cracks or more than 100 cycles. The results of the temperature cycle test are summarized in Table 2. Table 2:

Die Oberflächenhärte lag bei allen Beispielen im vergleichbaren Bereich von 64–70 Shore D. Trotzdem zeigte nur das Vergleichsbeispiel bereits während des ersten Cyclus eine Rissbildung. Lediglich bei Beispiel 3 trat erst nach 60 Cyclen eine Rissbildung auf, die anderen Beispiele 2, 4 und 5 zeigten auch nach 100 Cyclen noch keine Rissbildung. Damit konnte nachgewiesen werden, dass die erfindungsgemäßen Leuchtdioden eine stark verbesserte Haltbarkeit hinsichtlich der Belastung durch Temperaturcyclen gegenüber dem Stand der Technik aufweisen.The Surface hardness was in all examples in the comparable range of 64-70 Shore D. Nevertheless, only the comparative example already showed during the first cycle a cracking. Only in example 3 occurred only cracking after 60 cycles, the other examples 2, 4 and 5 showed no cracking even after 100 cycles. In order to could be demonstrated that the light-emitting diodes according to the invention a greatly improved durability in terms of load through Temperature cycles opposite the prior art.

Claims

A light emitting or receiving device comprising a light emitting or receiving element and a single phase cladding, characterized in that the potting material is a silicone resin having a surface hardness greater than 50 Shore D.

A device according to claim 1, characterized that the surface hardness more is 60 Shore D.

An apparatus according to claim 1 or 2, comprising a leadframe ( 1 ), a sheath ( 2 ), a bonding wire ( 3 ) and an electronic semiconductor chip ( 5 ), characterized in that it additionally comprises a spatial area ( 4 ) with specifically adapted hardness and flexibility, with the proviso that between the areas ( 2 ) and ( 4 ) there is no phase boundary.

A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the layer thickness of the spatial area ( 4 ) is in the range of 1 to 500 μm.

A method for producing a device according to claims 1 to 4, characterized in that after bonding and contacting of the semiconductor chip on the lead frame and before forming with highly crosslinking silicone resin as a further application step, a coating is applied, the crosslinking density of the sheath ( 2 ) in the vicinity of the lead frame ( 1 ) reduced.

Method according to claim 6, characterized in that the coating is carried out by dipping or spraying.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the coating agents are selected from the group containing silicone oils a), crosslinking inhibitors b) and mixtures of a) and b).

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the silicone oils a) consist of polysiloxanes of the general formula (I) or mixtures thereof,

where m is an integer in the range of 1 to 500, n is an integer in the range of 1 to 500, and o is an integer in the range of 0 to 500.

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the silicone oils a) consist of polysiloxanes of the general formula (II) or mixtures thereof

where m, n and o here independently of one another denote an integer in the range from 1 to 500.

Method according to one the claims 5 to 7, characterized in that the silicone oils a) from mixtures of at least 2 silicone oils according to formula (I) and / or formula (II).

A method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the crosslinking inhibitors b) under the selected crosslinking and operating conditions, a complete crosslinking in the Near the surface of the lead frame ( 1 ) prevent.