CN102630346A - 用于光电子构件的壳体和用于制造壳体的方法 - Google Patents
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Abstract
说明了一种用于光电子器件（7）的壳体（1），所述壳体具有-壳体基体（2），其具有凹槽（4），-覆层（3），其至少在凹槽（4）的区域中至少局部地与壳体基体（2）连接并且与壳体基体（2）直接接触，其中-壳体基体（2）以第一塑料材料形成，-覆层（3）以第二塑料材料形成，-第一塑料材料不同于第二塑料材料，并且-第一塑料材料和第二塑料材料关于至少下述材料特性中的至少一个而彼此不同：温度稳定性、相对于电磁辐射的稳定性。
Description
待实现的目的在于，提出光电子器件的一种壳体，所述壳体以提供提高的老化稳定性和同时改进的光学特性为特征。
提出一种用于光电子器件的壳体。光电子器件例如为光电子半导体芯片。光电子半导体芯片能够是接收辐射或者发射辐射的。例如，壳体能够为用于至少一个发光二极管芯片、至少一个激光二极管芯片和/或至少一个光电二极管芯片的壳体。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体包括具有凹槽的壳体基体。壳体基体的凹槽构成为，使得所述凹槽适合用于容纳至少一个光电子器件。凹槽例如能够具有侧向地界定该凹槽的侧壁，所述侧壁侧向地围绕设置在壳体中的光电子器件。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体包括下述覆层，所述覆层至少在凹槽的区域中至少局部地与壳体基体连接并且与壳体基体直接接触。覆层因此为壳体的例如直接施加到壳体基体的外表面上的部分。在此，覆层至少存在于凹槽的区域中。例如，壳体基体在凹槽的区域中完全地由覆层所覆盖。还可能的是，仅壳体基体的凹槽的侧面或者侧面的一些部分由覆层所覆盖，并且凹槽的其他区域、例如其底面没有覆层或者基本没有覆层。基本没有覆层例如表示，借助覆层最多覆盖凹槽底面20%面积比例，尤其最多10%面积比例。
覆层尤其具有均匀的厚度。也就是说，特别地，覆层的厚度在制造公差的范围内在整个覆层上没有变化。
覆层优选以机械方式与壳体基体牢固连接，使得覆层与壳体基体的分离导致覆层和/或壳体基体的损毁。换而言之，壳体基体和覆层形成不可无损毁地分离的单元。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体基体以第一塑料材料形成并且覆层以第二塑料材料形成，其中第一塑料材料不同于第二塑料材料，也就是说，壳体基体和覆层由不同的材料形成。壳体基体和覆层优选由不同的塑料材料形成，其中壳体基体和覆层的塑料材料能够具有相同的组分，但是至少在一种组分中彼此不同。
根据壳体的至少一个实施形式，第一塑料材料和第二塑料材料关于下述材料特性中的至少一个而彼此不同：
关于变色的温度稳定性；
关于变形的温度稳定性；
关于损毁的温度稳定性；
相对于电磁辐射的稳定性。
在此，温度稳定性尤其理解为：具有较高的温度稳定性的塑料材料的特征尤其在于，所述塑料材料与具有较低温度稳定性的塑料材料相比从较高的临界温度起才开始变色、变形或者损毁。替选地或者附加地，在给定温度时，具有较高的温度稳定性的塑料材料与具有较低的温度稳定性的材料相比能够在较长时间中抵抗变形、变色或者损毁。在此，塑料材料例如能够为下述材料：所述材料与其他的塑料材料相比更长时间地抵抗变色，而关于变形却较不稳定。
相对于电磁辐射的稳定性尤其理解为：当两种塑料材料暴露于通过电磁辐射进行的相同照射时，具有相对于电磁辐射较高的稳定性的材料与具有相对于电磁较低的稳定性的塑料材料相比较晚地变形或者变色。电磁辐射例如为出自UV辐射或者蓝光的波长范围的电磁辐射。特别地，因此，具有相对于电磁辐射的较大的稳定性的塑料材料的变色与具有相对于电磁辐射的较小的稳定性的材料相比推迟地出现。
根据用于光电子器件的壳体的至少一个实施形式，壳体包括具有凹槽的壳体基体和覆层，所述覆层至少在凹槽的区域中至少局部地与壳体基体连接并且与壳体基体直接接触，其中壳体基体以第一塑料材料形成，覆层以第二塑料材料形成，第一塑料材料不同于第二塑料材料，并且第一塑料材料和第二塑料材料关于至少下述材料特性中的至少一个而彼此不同：关于变色的温度稳定性、关于变形的温度稳定性、关于损毁的温度稳定性、相对于电磁辐射的稳定性。
在此，在此处所描述的壳体中尤其可能的是，具有较高的温度稳定性的塑料材料具有相对于电磁辐射的较低的稳定性。理论上，还能够使用相同的塑料材料，并且通过在塑料材料中的填充材料来设置壳体基体和覆层的不同的特性，此外，尤其可以对于基体使用再循环塑料，所述再循环塑料可以是不太稳定的并且可以具有对于在壳体中的使用实际上无用的颜色。因此，在此所描述的壳体能够尤其低成本地制造并且尤其是环保的。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体的基体和覆层鉴于其光学特性彼此不同。在此，不必需的是，壳体基体和覆层的塑料材料关于其光学特性而彼此不同。在这种情况下，能够通过在第一和/或第二塑料材料中的填充材料来目的明确地设置壳体基体和/或覆层的光学特性。例如，覆层能够设置为对于出自确定波长范围的电磁辐射是反射的，而壳体基体能够对于相同的或者不同的波长范围是吸收辐射的。然而，还可能的是，塑料材料、即第一和第二塑料材料具有彼此不同的光学特性。在此，因此能够可能的是，用于形成壳体基体和覆层的第一塑料材料和第二塑料材料都不设有填充材料。因此，壳体基体能由第一塑料材料制成并且覆层能够由第二塑料材料制成。
根据壳体的至少一个实施形式，覆层对于UV辐射具有大于80%的反射率。这就是说，覆层对于出自UV辐射范围中的至少一个波长的反射率大于80%。覆层的反射率优选能够大于90%，尤其优选大于95%。
根据壳体的至少一个实施形式，覆层对于可见辐射具有大于80%的反射率。这就是说，覆层对于出自可见范围中的至少一个波长的反射率大于80%。在此，覆层能够对于所述波长具有大于90%的反射率，优选大于95%。还可能的是，覆层对于UV辐射和可见辐射具有所述反射率。
根据壳体的至少一个实施形式，覆层包括第二塑料材料和白色颜料。白色颜料例如能够以颗粒的形式和/或以纤维的形式引入到第二塑料材料中。因此，覆层尤其能够由第二塑料材料和白色颜料组成。白色颜料例如为具有优选大于1.45、尤其大于1.75的高折射率的无色彩的无机颜料。在此，白色颜料能够包括下述材料中的至少一个：在锐钛矿构造中的和或在金红石构造中的二氧化钛、锌钡白、硫酸钡、氧化锌、硫化锌、氧化锆、氮化硼、氧化铝（例如Al2O3）、氮化铝。由于白色颜料而尤其可能的是，覆层对于观察者而言显得是白色的。
根据壳体的至少一个实施形式，第二塑料材料与第一塑料材料相比具有例如关于变色、例如变黄而较小的温度稳定性。第二塑料材料可能地与其他的填充材料一起形成壳体的覆层。在此可能的是，第二塑料材料与下述位置间隔，在壳体中的所述位置上出现升高的温度。例如可能的是，覆层与壳体基体相比在装配壳体时较不强地通过焊接而加热。因此，对于第二塑料材料能够选择在变色方面较不温度稳定的塑料材料。但是同时，第二塑料材料与第一塑料材料相比能够具有关于变形而较大的温度稳定性。于是，在施加第二塑料材料时，第一塑料材料变软，即例如稍微熔融，由此改进在两种塑料材料之间的附着性。因此第一塑料材料与第二塑料材料相比具有较低的熔点。
根据壳体的至少一个实施形式，第一塑料材料与第二塑料材料相比具有相对于电磁辐射而较小的稳定性。壳体基体以第一塑料材料形成。壳体基体能够至少局部地通过覆层来屏蔽例如在壳体器件中的或者壳体之外产生的电磁辐射。因此，足够的是对于第二塑料材料选择辐射稳定的材料并且对于第一塑料材料使用较不辐射稳定的材料。
根据壳体的至少一个实施形式，第一塑料材料选自包含下述材料中的至少一种的组：聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚亚苯基砜、聚邻苯二甲酰胺、聚醚醚酮。所述材料单独地或者在与其他的材料的混合物中证实为尤其是温度稳定的，使得所述材料例如在焊接过程中的要求方面有所改进。
根据壳体的至少一个实施形式，第二塑料材料选自包括下述材料中的至少一个的组：聚酯、氟聚合物、聚醚酮、液态晶体聚合物、硅树脂、聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺。所述材料证实为相对于电磁辐射、例如出自UV区域和/或可见辐射的区域的辐射是尤其稳定的，使得所述材料单独地或者在与其他材料的混合物中尤其良好地适合于形成覆层。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体具有另一覆层，所述覆层至少局部地与壳体基体连接并且与壳体基体直接接触，其中另一覆层施加到壳体基体的外表面上，并且另一覆层关于其光学特性而不同于壳体基体和覆层。在此，另一覆层能够以第一塑料材料、第二塑料材料或者另一塑料材料来形成。例如，另一覆层以与覆层相同的塑料材料形成，然而在其光学特性中不同于该覆层。因此，另一覆层能够例如包含如炭黑颗粒的吸收辐射的材料，由此该另一覆层吸收辐射地构成。例如，壳体基体的围绕凹槽的外表面设有另一覆层。如果另一覆层吸收辐射地、例如黑色地构成，则在覆层和另一覆层之间的反差在俯视到壳体时尤其大。
还可能的是，另一覆层由与壳体相同的塑料材料组成，然而在光学特性方面却与壳体不同。因此，另一覆层例如吸收辐射地构成。这还能够通过将例如炭黑的填充材料掺杂至第一塑料材料来实现。
根据壳体的至少一个实施形式，壳体基体、覆层和可能存在的另一覆层分别注塑而成。在此，相对于其他的制造方法，注塑方法可以通过对于该制造方法典型的残留如在制成的壳体上的接合缝或者喷嘴轮廓来证明。因此，注塑的特征为能够将其与其他制造方法区分的实质性特征。换而言之，壳体借助于例如双组分注塑方法或者三组分注塑方法的多组分浇注方法来制造。壳体基体、覆层和可能存在的另一覆层能够无接合剂地以机械方式彼此连接。换而言之，壳体的如壳体基体和覆层的部件形成固定的、不可无损毁地分离的连接，其并不通过结合剂、如粘合剂来在部件之间建立。尤其由于以多组分注塑方法制造的壳体使得在壳体的部件之间的这种无接合剂的连接是可能的。
此外，说明一种用于制造壳体的方法，如在此处所实施的实施形式和实施例中所描述的一样。这就是说，所有对于壳体所公开的特征对于用于制造壳体的方法也是公开的。根据用于制造壳体的方法，壳体基体、覆层和可能存在的另一覆层借助于多组分注塑来彼此连接。
替选于多组分注塑还可能的是，仅仅喷注第一塑料材料。因此，第二塑料材料能够作为例如具有反射的填充材料的膜存在。于是，这尤其在如下情况下是可能的：第二塑料材料包括下述材料或者由下述材料制成，所述材料很难或者完全不能够注塑-如例如一些类型的PTFE（聚四氟乙烯）。因此，膜插入到空的浇注模具中并且以第一塑料材料反喷注，或者膜以接近熔点的温度压制到已经制成的壳体基体上，以便产生附着。因此，膜的厚度能够在0.1mm和0.5mm之间，其中包括边界值，并且优选具有对于UV辐射和/或可见光大于90%的反射率。
还说明了一种光电子构件。所述光电子构件包括如在此处所描述的实施形式的至少一个中说明的或者在此处所描述的实施例中的至少一个中所说明的那样的壳体。这就是说，所有对于壳体所描述的特征还对于光电子构件也是公开的。光电子构件还包括至少一个发射辐射的半导体芯片，如例如发光二极管芯片或者激光二极管芯片。至少一个发射辐射的半导体芯片设置在壳体基体的凹槽中。至少一个发射辐射的半导体芯片例如能够固定并且电连接在凹槽的底面处。为此，壳体除了壳体基体和覆层之外例如能够具有导电的连接处，所述连接处例如通过多组分注塑与壳体的至少一个其他部件机械固定地连接。
下面，借助实施例的与此相关联的附图详细描述在此所描述的壳体、在此所描述的光电子构件和在此所描述的用于制造壳体的方法。
图1至3示出在此所描述的光电子构件的实施例与在此所描述的壳体的实施例的侧视图，所述壳体能够借助于在此所描述的方法来制造。
相同的、同类的或者起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件彼此间的大小关系不能够示为是按照比例的。相反地，为了更好的可示出性和/或为了更好的理解能够夸张大地示出各个元件。
图1示出在此所描述的光电子构件的第一实施例的示意剖面图。光电子构件包括壳体1。壳体1具有壳体基体2。壳体基体2以第一塑料材料形成。在此，壳体基体2能够包含下述塑料材料中的至少一种或者由下述塑料材料之一制成：高温聚酰胺、聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亚胺（PEI）和/或聚亚苯基砜（PPSU）、聚醚醚酮或LCP。还能够使用再循环类型，如回收材料。
对于壳体基体2优选使用低成本的、焊接稳定的热塑性材料。用于壳体基体2的第一塑料材料因此例如以尤其高的温度稳定性为特征。
壳体基体2还具有凹槽4，在所述凹槽中局部地不存在壳体基体的材料。凹槽4例如通过倾斜的侧壁4a和底面4b来界定。凹槽4的尺寸确定为使得所述凹槽适合用于容纳至少一个光电子半导体芯片。
壳体基体2在其背离凹槽4的底面4b的上侧具有围绕凹槽4的外表面2a。
壳体基体1还包括覆层3。覆层3以不同于壳体基体2的第一塑料材料的第二塑料材料形成。例如，下面的第二塑料材料之一适合于覆层3：如Amodel、Grivory、Genestar、Zytel HTN、Stanyl、PA4T的高温聚酰胺，其为了改进老化稳定性能够包含如玻璃纤维的其他矿质填充物或其他的填充材料；和/或如PBT（Pocan）、PET（Impet）、PEN、PCT的聚酯，其可能具有如玻璃纤维的矿质填充物或其他填充材料；和/或如PFA、Modflon、FEP的可喷注的氟聚合物，其可能具有如玻璃纤维的矿质填充物或其他填充材料；和/或可能具有如玻璃纤维的矿质填充物或其他填充材料的PEEK、LCP；和/或在液态硅树脂-注塑物中的硅树脂。
覆层3的外表面3a例如用于反射电磁辐射并且为此以白色颜料来填充。覆层3例如由第二塑料材料和能够以颗粒的形式存在的白色颜料制成。例如，二氧化钛用作为白色颜料。
白色颜料例如存在于10%至35%的浓度中，其中包括边界值。
在图1的实施例中，将覆层3在凹槽4的区域中施加到壳体基体2外表面上。在此，壳体基体2和覆层3借助于双组分注塑来彼此连接。
壳体1还具有连接处9，所述连接处在凹槽4的区域中形成用于电接触光电子器件的端子区域8a、8b。壳体基体2和可能的覆层3能够借助于多组分注塑来与连接处9的部分连接。
光电子构件还具有光电子器件、例如光电子半导体芯片7，其中其优选为如发光二激光芯片或激光二极管芯片的发射辐射的光电子半导体芯片。
光电子半导体芯片7导电地与第一端子区域8a和第二端子区域8b连接。例如，光电子半导体芯片7能够借助于接触线6与第二端子区域8a导电地连接。凹槽4当前以透射辐射地构成的浇注材料5来填充。能够将散射辐射的和/或发光转换的颗粒引入到所述浇注材料5中。浇注材料5例如与覆层3的外表面3a直接接触。
为了选择第一塑料材料和第二塑料材料尤其良好地适用下面的组合：
当首先喷注第一塑料材料时，第一塑料材料与第二塑料材料相比具有较低一些的熔点。例如，第一塑料材料的熔点比在第二塑料材料的熔点低10°至30°，其中包括边界值。对于第一塑料材料例如能够使用下述材料之一：PA4T、PA8T、PA10T/PA66、PBT、PET。对于第二塑料材料例如能够使用下述材料之一：PA6T/61、PA6T/66、PEEK、LCP。
例如，覆层3的第二塑料材料能够为以例如为二氧化钛颗粒的白色颜料来填充的硅树脂。在该情况下证明为特别有利的是：浇注材料5同样包含硅树脂或者由硅树脂制成。在该情况下，在壳体1和浇注材料5之间的附着性尤其高，使得降低在半导体芯片7工作期间浇注材料5剥离的可能性。
结合图2根据示意的剖面图详细阐明在此所描述的光电子构件的另一实施例。不同于图1的实施例，覆层3不仅在凹槽4的区域中覆盖壳体基体2，而且基体2的外表面2a还至少局部地被覆层3覆盖。例如，覆层3在壳体基体2的背离凹槽4的底面4b的上侧完全地覆盖壳体基体2。覆层3在该情况下能够反射辐射地和/或吸收辐射地构成。例如，能够证实为是有利的是覆层3黑色地构成，使得在由光电子半导体芯片7所发射的光和所围绕的壳体1之间的反差尤其高。壳体基体2能够在该情况下以例如白色的另一颜色构成。
覆层3和壳体基体2还能够在图2的该实施例中再次通过双组分注塑来彼此连接，其中壳体基体2和覆层3通过注塑来制造。在壳体基体2和覆层3之间不设置接合剂，使得在两个壳体部件之间的连接是无接合剂的。
结合图3根据示意的剖面图详细阐明另一实施例。不同于图1和图2的实施例，图3的实施例具有另一覆层30，所述覆层在其光学特性中不同于壳体基体2和覆层3的光学特性。例如，另一覆层30吸收辐射地构成，相反地覆层3反射地构成。于是，壳体基体2能够与另一覆层30相比较低吸收地构成并且与覆层3相比较低反射地构成。于是，覆层30在此能够借助于另一注塑过程来固定在壳体基体2和覆层3上。例如，壳体1在附图3的实施例中通过三组分注塑来产生。
在此，另一覆层30能够由壳体基体2的第一塑料材料、覆层3的第二塑料材料或者另一塑料材料制成。
总体上，在此所描述的壳体以及在此所描述的光电子构件证实为是尤其有利的，因为对于壳体1的不同的部件使用不同的材料，所述材料的材料特性匹配于对于所述部件的使用要求。因此，在凹槽的区域中能够对于覆层3使用高反射的、老化稳定的、因此辐射稳定的材料混合物，相反地，壳体1的基体2由低成本的、例如再循环塑料制造，所述塑料例如以高的焊接稳定性，即尤其以高的温度稳定性为特征。
本发明不通过根据实施例的描述来限制于此。相反地，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身没有明确地在权利要求中明确说明。
本申请要求德国专利申请102009055786.5的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
Claims (15)
1.用于光电子器件（7）的壳体（1），所述壳体具有
-壳体基体（2），所述壳体基体具有凹槽（4），
-覆层（3），所述覆层尤其厚度均匀，所述覆层至少在所述凹槽（4）的区域中至少局部地与所述壳体基体（2）连接并且与所述壳体基体（2）直接接触，其中
-所述壳体基体（2）以第一塑料材料形成，
-所述覆层（3）以第二塑料材料形成，
-所述第一塑料材料不同于所述第二塑料材料，并且
-所述第一塑料材料和所述第二塑料材料在下述材料特性中的至少一个上彼此不同：
就变色而言的温度稳定性；
就变形而言的温度稳定性；
就损毁而言的温度稳定性；
相对于电磁辐射的稳定性。
2.根据上一项权利要求所述的壳体，其中所述第一塑料材料为再循环的塑料材料。
3.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述壳体基体（2）和所述覆层（3）在其光学特性方面彼此不同。
4.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述覆层（3）对于UV辐射和/或对于可见辐射具有大于80%的反射率。
5.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述覆层（3）包括所述第二塑料材料和白色颜料。
6.根据上一项权利要求所述的壳体，其中所述白色颜料（3）包括下述材料中的至少一种：二氧化钛、锌钡白、硫酸钡、氧化锌、硫化锌、氧化铝、氮化硼、氧化锆。
7.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述第二塑料材料与所述第一塑料材料相比具有就变色而言较小的温度稳定性和就变形而言较大的温度稳定性。
8.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述第一塑料材料与所述第二塑料材料相比具有相对于电磁辐射的较小的稳定性。
9.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述第一塑料材料选自至少包括下述材料中的至少一种的组：HT-聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚亚苯基砜、聚邻苯二甲酰胺、聚醚醚酮、LCP、PEEK。
10.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述第二塑料材料选自至少包括下述材料中的至少一种的组：聚酯、氟聚合物、聚醚酮、液态晶体聚合物、硅树脂、HT-聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺。
11.根据上述权利要求之一所述的壳体，具有
-另一覆层（30），所述另一覆层至少局部地与所述壳体基体（2）连接并且与所述壳体基体（2）直接接触，其中
-所述另一覆层（30）施加到所述壳体基体的外表面（2a）上，并且所述另一覆层（30）在其光学特性方面不同于所述壳体基体（2）和所述覆层（3）。
12.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述壳体基体（2）、所述覆层（3）和可能的所述另一覆层（30）分别注塑而成。
13.根据上述权利要求之一所述的壳体，其中所述壳体基体（2）、所述覆层（3）和可能的所述另一覆层（30）无接合剂地以机械方式彼此连接。
14.光电子构件，具有
-根据上述权利要求之一所述的壳体（1），和
-至少一个光电子器件（7），尤其是发射辐射的半导体芯片，其中
-所述至少一个光电子器件（7）设置在所述壳体基体的所述凹槽中。
15.用于制造根据上述权利要求之一所述的壳体的方法，其中所述壳体基体（2）、所述覆层（3）和可能的所述另一覆层（30）借助于多组分注塑彼此连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20160720 |
|
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |