CN107408617B - 光电组件和用于制造光电组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以不同的实施例提供了一种光电组件(10)。此光电组件(10)具有：电路板(12)；至少一个光电第一元件(20)，其布置在电路板(12)的第一侧(14)上；散热器(24)，其具有第一表面(26)并以其第一表面(26)紧贴电路板(12)第一元件(20)对面的第二侧(16)布置，其中，在第二侧(16)和第一表面(26)之间延伸有分界面(34)；和至少一个第一焊接处(30)，借助此第一焊接处，散热器(24)直接地、材料配合地与电路板(12)相连，并且此第一焊接处与分界面(34)构成第一切面(36)，其中，第一元件(20)至少部分地覆盖此切面。

Description

光电组件和用于制造光电组件的方法
技术领域
本发明涉及一种光电组件和用于制造光电组件的方法。
背景技术
常见的光电组件具有至少一个布置在电路板上的光电元件。光电元件可例如为发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或太阳能电池。电路板以光电元件对面的电路板的一侧布置在散热器上。电路板通过连接元件固定在散热器上，例如通过螺钉和/或粘接剂，例如导热粘接剂。
用于粘接剂的材料费用以及用于使用粘接剂的过程费用相对较高。粘接剂的施加和计量尤其昂贵并且为此必需的机械很贵。粘接剂中的物质可能随时间沉淀，因此，粘接剂在施加前必须搅拌或必须修复。用于施加和/或计量粘接剂的喷嘴可能随时间堵塞并因此必须更换或清洗。由于施加粘接剂而进行的粘接剂的加热通常要求温度高于100℃，并必须保持一小时。这引起高能源费用并且所需的熔炉产生很大的场地需求。此外必须注意，粘接剂要与相邻的聚合物化学相容，例如与光学元件的外表或壳体。此外，相对较好的导热粘接剂与金属基电路板或散热器相比通常具有较小的导热系数。例如，好的导热粘接剂的导热系数可小于10W/mK，例如2W/mK，与此不同，铝合金、例如散热器或电路板具有大于150W/mK的导热系数。直观来讲，导热粘接剂因此相当于热力的针孔。另外，在使用粘接剂连接电路板与散热器的情况下出现相对较高物流费用，因为必须将合适的粘接剂运输并且通常必须将其冷却。
在通过螺钉固定的情况下同样出现高的过程费用，因为必须钻孔并且攻螺纹，例如在电路板和/或散热器中，其中，孔和螺纹需要占用电路板上除光电元件以外的一定空间，因此需要相对大的电路板和/或散热器。此外，螺纹连接在电路板和/或散热器的表面粗糙度提高的情况下非常容易损坏，因为那样仅实现了电路板与散热器之间接触区域内点状的支承面，此支承面实现相对较低的热量传递。
DE 10 2012 219 879 A1描述了光电组件，其中，散热金属通过激光透射焊接连接在MCPCB上。在此，通过激光由下侧、即散热金属上由其中一个光电组件面对的那侧照射到散热金属上并焊穿整个散热器，并且还局部熔化MCPCB的一部分。在激光焊接时构成所谓的锁眼，其导致很窄但深的焊缝。在激光焊接时，散热器和电路板的两种熔化的液状材料在焊缝中相连，实现了良好的热量传递。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光电组件，其特征在于，以简洁的和/或高效的方式和方法进一步优化了热量传递，尤其是不使用增附剂，例如焊料或粘接剂，特别是导热粘接剂。
本发明的目的还在于，提供一种用于制造光电组件的方法，此方法可简便地和/或低成本地实施，和/或有利于在光电组件中以简洁的且/或高效的方式和方法进一步优化从光电组件的光电元件的导热性，尤其是不使用增附剂，例如焊料或粘接剂，特别是导热粘接剂。
本发明的目的根据本发明的一个方面通过光电组件实现，此光电组件具有电路板；至少一个布置在电路板第一侧上的光电第一元件；散热器，其具有第一表面并以其第一表面布置在第一元件面对的电路板的第二侧上，其中，在第二侧和第一表面之间延伸有分界面；和至少一个第一焊接处，通过此第一焊接处散热器直接地并且材料配合地与电路板相连，并且此第一焊接处与分界面构成第一切面，其中，第一元件至少部分地覆盖切面。
第一元件至少部分地覆盖第一切面意味着，当将光电组件如此布置时，即，电路板和散热器在水平面上延伸时，那么在对光电组件的俯视图中，第一元件至少部分地布置在第一切面之上。直观来说，第一焊接处、特别是第一切面直接布置在第一元件后侧。
此外，第一切面和第一元件的有效层可至少部分地重叠。在此，第一元件的有效层可为元件的此种区域，在此区域中通过重组带电粒子产生电磁辐射。例如，有效层可以在发光二极管中为外延聚集的层组的一部分。在此，有效层可在基本平行于电路板布置的水平面上延展。
分界面不是真实的表面，而只是虚构的平面，其用于定义第一切面。在构造第一焊接处之前，分界面可例如与电路板的第二侧或与散热器的第一表面一致或至少与其平行延伸。然而，在构造第一焊接处时，电路板第二侧及散热器第一表面的材料熔化，从而，在第一焊接处形成后，材料在第一焊接处区域不再明确定义，因此，在第一焊接处形成后，分界面为辅助结构，其可精确定义第一切面相对于第一元件的位置。如果电路板的第二侧和/或散热器的第一表面平坦地构造，那么，第一分界面位于平面上和/或可描述为分界平面。如果电路板的第二侧和散热器的第一表面弯曲地构造，那么，分界面与其相应地弯曲。如果电路板的第二侧和散热器的第一表面具有折弯，那么，分界面具有与其对应的折弯。
直接地且材料配合地布置第一焊接处对运行中产生热量的第一元件(例如LED或OLED)来说特别好地将热量从第一元件通过电路板传导到散热器。特别好的导热性基于将电路板以提高的挤压压力压在直接位于第一元件下方的散热器上。换句话说，电路板与直接位于第一元件后侧的散热器之间的高挤压力使得从电路板向此区域的散热器传导的热阻更低。
提高的挤压压力或者说提高的挤压力通过在制造第一焊接处时产生的收缩应力引起。尤其地，在焊接区中的熔化的液态材料冷却时，电路板和散热器拉向彼此，这引起直接在第一元件后侧的很高的表面压力并因此产生较低的热阻和对第一元件良好的导热性能。此外，高表面压力引起电路板和/或散热器的表面粗糙部分的变形，并因此导致电路板和散热器之间更大的接触面积，从而进一步优化导热系数和导热性能，尤其是直接在第一元件后侧或下侧的。此外，在焊接后，在焊接位置的焊缝表面上经常出现焊接材料的突起，其在焊接期间由熔化的液态材料构成并在焊缝内部造成一种材料流失，由此，除了焊接材料单纯的材料收缩以外还产生了强烈的收缩应力，从而，挤压压力或挤压力特别高。此外，由于焊接步骤熔化的面积越大，产生的固有应力和/或表面压力就越大、热量传递就越好。
因此，第一焊接处的制造与收缩应力的产生相关，收缩应力引起电路板与直接位于第一元件后侧的散热器之间接触区域中提高的表面压力，这又实现了直接在第一光电元件后侧的特别好的导热性。因此，由光电第一元件产生的热量特别好地从电路板散发到散热器。这实现了，第一元件可以以特别高的功率和/或特别长时间地运行并不会损坏。
如果第一元件通过钎焊或焊接固定在电路板上，那么，直接位于第一元件后侧的第一焊接处、尤其是激光焊缝还有利地使第一元件和电路板之间的钎焊或焊接在力学强度和温巡应力方面格外稳定。其原因在于，在设定的激光功率和焊接深度下钎焊和焊接的重复熔化和冷却。通过激光过程中的快速淬火，由于在逐点激光加热时非常高的冷却速度，在钎焊或焊接中出现非常细微颗粒的结构，这对力学强度以及温度冲击试验时的温巡应力格外有利。
此外，省去了用于粘接剂或螺钉的材料费用，无须加热，过程可快速地、无接触地实施并且可自动化，热量传导通常比粘接和/或螺纹连接更好，在MCPCB上无需用于螺纹连接钻孔的空间，并具有高力学强度和对温度冲击应力的高温巡强度。不存在螺纹脱落或如同在粘接中的老化效应。
在一优化方案中，第一元件完全覆盖第一切面。换句话说，在电路板水平放置的情况下，第一切面在俯视图中完全处于第一元件后方。这有利于实现直接在第一元件后方的特别高的导热系数并因此有利于实现从第一元件的特别好的导热性能。
在一优化方案中，第一焊接处贯穿散热器的整个厚度延展。这有利于使第一焊接处能够特别简单地制造。
在一优化方案中，第一焊接处在平行于分界面的方向上呈线状、尤其是直线状、多边形、圆形和/或曲折地构造。在使用不同形状的第一焊接处的试验中显示出，除了可实现直接在第一元件后侧的材料配合焊接以外，还能借助第一焊接处、尤其是相应的激光焊缝合适的形状产生电路板和散热器之间的挤压应力或挤压力。此试验尤其显示出，通过在横向上呈线状、围绕闭合面、多边形、圆形和/或曲折的焊缝产生特别高的收缩应力并从而产生挤压力，这引起特别高的导热系数和特别好的导热性能。在此，所述形状也可相互结合，例如，第一焊接处可如此构造，使其呈线状并曲折地延展，从而产生焊缝。焊缝可继而如此构造，使其环绕例如多边形或圆形的封闭面，从而进一步提高收缩应力、挤压压力和挤压力并进一步优化热力传导性能。
在一优化方案中，第一焊接处构造为圆形并至少构造有一个第二焊接处，通过此第二焊接处，散热器直接地、材料配合地与电路板相连，并且此第二焊接处与第一焊接处同心构造。第二焊接处与分界面构成第二切面。第二焊接处同样可构造为圆形。第二焊接处可如此构造，使第一元件至少部分地覆盖第二切面。例如，第二焊接处可以此方式构造，使第一元件完全覆盖第二切面。替代地，第一和/或第二焊接处可以此方式构造，使第一元件和一个、两个或三个其他元件至少部分地覆盖第一和/或第二切面。例如，相应的元件可以覆盖焊接处的单独的区段。将第二焊接处相对于第一焊接处同心构造使得收缩应力和挤压压力特别高，并因此直接在元件的后侧造成特别好的导热性。
在一优化方案中，第一焊接处构造为直线形，并至少构造有一个第二焊接处，通过此第二焊接处，散热器直接地、材料配合地与电路板相连，此第二焊接处与分界面构成第二切面，并且此第二焊接处平行于第一焊接处构造。第二焊接处可同样构造为直线形。第二焊接处可如此构造，使第一元件至少部分地覆盖第二切面。例如，第一和/或第二焊接处可以此方式构造，使第一元件和一个、两个或三个其他元件至少部分地覆盖第一和/或第二切面的区段。例如，相应的元件可以矩阵形式布置在行和列中，并且焊接处可沿行和/或列构造。将焊接处平行地、呈列状和/或行状地构造使得收缩应力和挤压压力特别高，并因此使得导热性特别好。
在一优化方案中，光电组件具有至少一个光电第二元件，例如前文所述的第二元件，其布置在电路板的第一侧上并至少部分地覆盖第一切面和/或第二切面。将第二元件以此方式布置，使其至少部分地覆盖第一和/或第二切面，这使得由第二元件开始的导热性也特别好。
在一优化方案中，第一焊接处和/或第二焊接处伸入电路板相当于电路板厚度5％至50％的深度。例如，此深度可相当于电路板厚度的20％。这有利于一方面使得焊接处的力学强度特别好，并且此外，使焊接处以及元件在制造焊接处时不过度加热。
本发明的一目的根据一个方面通过用于制造光电组件的方法实现，其特征在于，提供电路板，至少将光电第一元件布置到电路板的第一侧上，紧贴第一侧对面的电路板的第二侧布置散热器的第一表面，其中，在第二侧和第一表面之间延伸有分界面，电路板至少借助第一焊接处直接地、材料配合地与散热器相连，其中，第一焊接处借助从外侧射到电路板对面的散热器第二表面上的激光束如此构造，使第一焊接处与分界面构成第一切面并使第一元件至少部分地覆盖第一切面。
在前文中与光电组件相关地提及的优点可直接转用到用于制造光电组件的方法中。此外，借助激光束制造第一焊接处能够特别快速、简洁、精确和/或低价地实施。
在一优化方案中，散热器和/或电路板在构造第一焊接处的期间冷却。冷却可例如借助冷却气体、借助空气冷却、例如借助风吹电路板和/或散热器和/或借助与冷却元件的实体接触实现。冷却可有利于防止第一元件和/或电路板在制造第一焊接处时过热并损坏。由此，关于焊接并继而承受收缩应力的面积的激光过程窗口可显著增大。
在一优化方案中，在构造第一焊接处时产生的浓烟在构造第一焊接处的期间抽走。这可有利于使光电组件在制造第一焊接处时不被污染。
在一优化方案中，构造至少一个第二焊接处，借助此第二焊接处电路板以其第二侧与散热器的第一表面直接地、材料配合地相连，其中，第二焊接处借助由外侧射到散热器第二表面上的激光束构造。激光束可为与用于构造第一焊接处的激光束本身或另一种激光束。
在一优化方案中，第二焊接处在构造第一焊接处之后设定的时间段内构造。设定此时间段有利于防止第一元件和/或电路板在制造焊接处时过热并损坏。
在一优化方案中，与构造第一焊接处同时借助与构造第一焊接处使用的激光束相同的激光束使第一元件材料配合地与电路板相连。在第一元件与电路板之间的材料配合的连接可例如为钎焊连接或焊接。换句话说，借助激光束能够以此方式加热电路板，形成对第一元件材料配合的连接。例如，在第一元件和电路板之间可以布置焊剂，其在制造第一焊接处时熔化并在后续的冷却中将电路板材料配合地与第一元件相连。这实现了将两个工序(即连接第一元件和电路板与连接电路板和散热器)在一道工序中实施。这有利地使过程时间特别短并使过程费用特别低。
此目的根据一个方面通过用于制造光电组件的方法实现，其特征在于，提供电路板，将光电第一元件布置在电路板的第一侧上，并将第一元件借助从外侧射到电路板第一侧对面的第二侧上的激光束材料配合地与电路板相连。因此，第一元件与电路板材料配合的连接也可与构造第一焊接处无关地完成。这可有利地实现使第一元件以简洁的方式和方法、快速、精确和/或低价地与电路板相连。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例，并在下面进一步说明。
其中：
图1示出了光电组件一实施例的剖视图；
图2示出了根据图1的光电组件的俯视图；
图3示出了光电组件一实施例的剖视图；
图4示出了根据图3的光电组件的俯视图；
图5示出了光电组件一实施例的剖视图；
图6示出了根据图5的光电组件的俯视图；
图7示出了光电组件一实施例的剖视图；
图8示出了根据图7的光电组件的俯视图；
图9示出了光电组件一实施例的剖视图；
图10示出了根据图9的光电组件的俯视图；
图11示出了光电组件一实施例的剖视图；
图12示出了根据图11的光电组件的俯视图；
图13示出了光电组件一实施例在制造焊接处时的剖视图；
图14示出了光电组件一实施例在制造焊接处后的剖视图；
图15示出了用于制造光电组件的方法一实施例的流程图；
图16示出了光电组件一实施例在制造材料配合的连接时的剖视图；
图17示出了用于制造光电组件的方法一实施例的流程图；
图18示出了具有第一测量结果的图表；
图19示出了具有第二测量结果的图表；
图20示出了光电组件一实施例的剖视图。
具体实施方式
在下面详细的描述中引用了附图，附图构成此描述的一部分并且在附图中示出了典型的实施例用于说明，在此实施例中实施了本发明。因为实施例中的部件能够以多种不同的布置形式放置，所以，使用方向术语以说明并且不限于任何方式。显然，可以使用其他实施例并且可以进行结构或逻辑的变化，只要不偏离本发明的保护范围。显然，除非有特殊的其他说明，否则本文描述的不同实施例的特征可以相互结合。因此，下面详细的说明不应以限制的含义理解，并且本发明的保护范围通过附加的权利要求定义。在附图中，只要在合适的情况下，相同或类似的元件都以相同的参考标记表示。
光电组件可以具有一个、两个或更多光电元件。可选地，光电组件还可具有一个、两个或更多电子元件。电子元件可具有例如主动的和/或被动的元件。主动电子元件可具有例如运算、控制和/或调节单元和/或晶体管。被动电子元件可具有例如电容、电阻、二极管或线圈。
光电组件可为发射电磁辐射的组件或者吸收电磁辐射的组件。吸收电磁辐射的组件可例如为太阳能电池。在不同的实施例中，发射电磁辐射的组件可构造为发射电磁辐射的半导体组件和/或构造为发射电磁辐射的二极管、发射电磁辐射的有机二极管、发射电磁辐射的晶体管或发射电磁辐射的有机晶体管。辐射可例如为可视范围内的光、紫外光和/或红外光。就此点而言，发射电磁辐射的组件可例如构造为发光二极管(light emittingdiode，LED)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、发光晶体管或有机发光晶体管。在不同的实施例中,发光组件可以为集成电路的一部分。此外，可设置多个例如安装在共同壳体中的发光组件。
在材料配合的连接中，第一主体与第二主体借助原子力和/或分子力相连。材料配合的焊接即为所谓的不可拆卸的焊接，在不造成连接主体一定的损坏的情况下，此焊接无法拆卸。在不同的设计方案中，材料配合的连接可例如为玻璃焊料或金属焊料的钎焊连接、或者焊接。
图1示出了光电组件10一实施例的剖视图。光电组件10具有电路板12。电路板12具有第一侧14和第一侧14面向的第二侧16。光电组件10具有至少一个光电第一元件20和光电第二元件22。元件20、22布置在电路板12的第一侧14上。元件20、22可以例如借助钎焊连接、粘接或焊接与电路板12相连。元件20、22尤其为铸造在塑料壳体中的LED、无塑料壳体的LED、板上芯片(CoB)或者说芯片级封装(CSP)LED、多芯片阵列LED和/或具有极值辐射光谱的LED(例如激光二极管)。作为照明用具，光电组件10可使用于例如汽车领域或者普通照明领域。
光电组件10的散热器24具有第一表面26和第一表面26面对的第二表面28。电路板12以其第二侧16贴合于散热器24的第一表面26上布置。电路板12与散热器24借助至少一个第一焊接处30和第二焊接处32材料配合地直接相连。在电路板12的第二侧16与散热器24的第一表面26之间延伸有分界面34。分界面34与第一焊接处30构成第一切面36、并与第二焊接处32构成第二切面38。焊接处30、32(也可描述为锁眼)穿透整个散热器24并还穿过电路板12约5％至50％、例如约20％的厚度。
电路板12与散热器24直接相连意味着，在电路板12与散热器24之间不放增附剂，并且电路板12与散热器24以直接的实体接触彼此相连。
电路板12具有金属基板，金属支架上构造有绝缘层，其上布置有铜层，导体电路借助此铜皮构成。电路板12为金属基印刷电路(Metalcore Printed Circuit Board-MCPCB)，其具有铝基、铜基或钢基，基层上构造有介电层，介电层具有例如环氧树脂、阳性处理、也就是说氧化了的氧化铝或者类金刚石(DLC),其中，在介电层上构造有导体电路，尤其是铜导体电路，其至少部分地借助阻焊膜密封。绝缘层、也就是介电层具有例如0.2W/nK至14W/mK的导热系数。在此，通过在介电层中使用填充材料，其导热系数比FR4电路板的导热系数高3至45倍。由此实现了非常好的水平及竖直的热量传导。铜层具有简单的、例如单层的电路。电路板12可为例如0.1mm至5mm、例如0.5mm至3mm、例如约2mm厚。基板具有铝或铜，并为0.5mm至3mm厚。绝缘层为70μm至100μm厚。铜层为18μm至400μm、例如35μm至400μm厚。电路板12也可为FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、CEM1、CEM2、CEM3、CEM4或者CEM5电路板，例如为镀通FR4电路板。此外，可将注塑和/或附着包封的引线框架设计用作电路板12或将纯引线框架设计和/或冲压网格设计用作电路板12。
散热器24(也可描述为Heatsink)可具有金属材料或由其构成，例如铝、铜、钢、钼、钨或其他导热性能很好的材料，例如合适的陶瓷或填充过的聚合物。散热器24可为例如0.1mm至0.5mm、例如0.2mm至2mm、例如约1mm厚。
电路板12可例如在其第二侧16具有铝，并且散热器24可例如在其第一表面26具有铝或铜。替代地或附加地，在第二侧16和/或第一表面26上可构造柔软涂层，例如，电路板12和/或散热器24可在基层中具有其上附有锌的不锈钢。此外，散热器24可金属构造并与附有金属层的AIN陶瓷(基板)焊接，此散热器可用于例如车灯探照灯领域。因此，可以将例如由Al、Cu、WCu等制成的金属散热器24与附有金属层的LED陶瓷基板焊接，附有金属层的LED陶瓷基板例如为带有Al、Sn、Cu、Pt、Pd、Au、Ag、Pd、Ni、Fe等涂层的AIN。因此，散热器24也可与附有金属层的陶瓷激光焊接。
此外，替代铝也可将具有在AIN陶瓷范围内的热力膨胀系数的材料用于散热器24，例如钼、钨、钨铜等。替代上述用于第二侧16和第一表面26的材料组合Al/Al和Al/Cu，也可将例如Cu/Cu、Sn/Cu、Sn/Al、W/Mo、W/Cu、Mo/Cu、W/Cu、Al/Fe、Sn/Fe、Ni/Sn、Ni/Fe、Ni/Cu、Pt/Sn、Fe/Cu、Al/C、W/C或其他带有Ni/Pd/Au的组合等焊接。
如果在第二侧16和/或第一表面26上设有涂层、尤其是柔软涂层，那么，其可为例如借由微米或纳米粉末制成的和/或相比于表面粗糙部分的高度极薄的金属涂层，例如导热系数约400W/mK的氮化硼或碳涂层或导热系数大于400W/mK的具有银粉末的涂层，其中涂层厚度位于表面粗糙度的量级区域或优选更大，并且涂层至少直接构造在元件20、22的后面或者下面。由此，可以节省用于散热片表面处理的费用。此外，通过在由于焊接而有预应力的材料之间放置具有特别好的导热能力的涂层和/或导热膏/粉，可进一步优化导热能力。尤其可以在极端的导热需求下使用时(例如在铜电路板上)，在元件下可使用导热系数通常为360至1000W/mK、具有碳纳米管或金刚石或DLC纳米粉末/纳米膏的涂层。
分界面34不是光电组件10真实的表面，而只是虚构的平面，其用于定义第一切面36和必要情况下其他的切面，并从而用于定义第一焊接处及必要情况下其他焊接处的构造和位置。在构造第一焊接处30之前，分界面34可例如与电路板12的第二侧16或与散热器24的第一表面26一致或至少与其平行延伸。然而，在构造第一焊接处30时，电路板12第二侧16及散热器24第一表面26的材料熔化，从而，在第一焊接处30形成后，材料在第一焊接处30区域不再明确定义，因此，在第一焊接处30形成后，分界面34为辅助结构，其可精确定义第一切面36相对于第一元件20的位置。电路板12的第二侧16和散热器24的第一表面26平坦地构造，因此，分界面34位于平面上并可描述为分界平面。如果在替代的实施形式中，电路板12的第二侧16和散热器24的第一表面26弯曲地构造，那么，分界面34相应地弯曲。
图2示出了根据图1的光电组件10的俯视图。除第一和第二元件20、22以外还布置有另外两个光电元件20、22。然而，也可选仅布置一个、两个或布置多于四个的光电元件20、22。每个光电元件20、22至少部分地、尤其完全地覆盖焊接处30、32中的一个。光电元件20、22和相应的焊接处30、32布置在矩形的角上。然而可选地，元件20、22也可布置在三角形或者多边形的角上，或沿直线、圆形、例如沿圆圈或者椭圆线布置。每个元件20、22配有其中一个焊接处30、32，在俯视图中，焊接处直接布置于相应元件20、22的下面或者后面。额外地，对应于一个或多个元件20、22可构造一个、两个或三个另外的焊接处30、32。
第一和第二焊接处30、32可同时或先后构造。例如，第二焊接处32可在第一焊接处30之后设定的时间间隔后构造。在设定的时间间隔中，光电组件10可冷却。
在图2示出的实施例中，第一和第二切面36、38基本居中地布置在光电元件20、22下方。在此，第一和第二切面36、38布置在光电元件的出光面或者入光面下方。俯视图中的第一和第二切面36、38尤其可以布置在光电元件活动层下。
图3示出了光电组件10一实施例的剖视图，并且图4示出了根据图3的光电组件10的俯视图。
光电组件10可例如与上文所述的光电组件10大致相同或为其一部分。第一元件20尤其可与上文所述的第一元件20一致。第一焊接处30在俯视图中圆形构造。这使得第一切面36构造为环形。第一元件20至少部分地、尤其完全地覆盖第一切面36。在俯视图中，第一焊接处30完全闭合形成圆形面。此外，第一焊接处30也可与上文所述的第一焊接处30同样设计。
第一焊接处30可例如由焊珠构成。例如，可使用于构造第一焊接处30的激光束沿图4示出的第一切面36的环形曲折地推进。第一切面36的内径和外径可例如与第一元件20的大小相关。内径可为例如1mm至10mm、例如2mm至8mm、例如3mm至6mm大。
如果第二侧16或第一表面26上构造有涂层，那么，其可例如仅构造于第一切面36的环形中，并由第一切面36在径向方向上环绕。那么，第一切面36可构成涂层的密闭封装，如果涂层具有随着时间气化或在高温下熔解的材料，此种封装尤为有利，因为在此产生的气体或熔解的组成部分继而密封在电路板12、散热器24和第一切面36之间。此种涂层的黏性可变得比较不重要或者无关紧要，因为力学连接可基本上或者仅由第一焊接处30构成。然而，涂层可用于优化导热。
图5示出了光电组件10一实施例的剖视图，并且图6示出了根据图5的光电组件的俯视图。
光电组件10可例如与上文所述的光电组件10基本一致或为其一部分。第一元件20尤其可与上文所述的第一元件20一致。第一焊接处30在俯视图中构造为圆形。这使得第一切面36环形地构造。第一元件20至少部分地、尤其完全地覆盖第一切面36。在俯视图中，第一焊接处30完全环绕一圆形面积。此外，第一焊接处30可与上文所述的第一焊接处30同样构造。第二焊接处32在俯视图中构造为圆形并同心地布置于第一焊接处30内。第二切面38在俯视图中环形地构造。第二焊接处32完全环绕形成圆形面。此外，第二焊接处30可与上文所述的第二焊接处38同样构造。
图7示出了光电组件10一实施例的剖视图，并且图8示出了根据图7的光电组件10的俯视图。
光电组件10可例如与上文所述的光电组件10基本一致。元件20、22尤其可与上文所述的元件20、22一致。第一焊接处30在俯视图中构造为圆形。这使得第一切面36环形地构造。元件20、22分别至少部分地覆盖第一切面36。元件20、22尤其覆盖第一切面36的区段。在俯视图中，第一焊接处30完全环绕一圆形面。此外，第一焊接处30可与上文所述的第一焊接处30同样构造。
图9示出了光电组件10一实施例的剖视图，并且图10示出了根据图9的光电组件10的俯视图。
光电组件10可例如与上文所述的光电组件10其中之一基本一致。元件20、22尤其可与上文所述的元件20、22一致。第一焊接处30在俯视图中构造为圆形。这使得第一切面36环形地构造。元件20、22分别至少部分地覆盖第一切面36。元件20、22尤其覆盖第一切面36的区段。在俯视图中，第一焊接处30完全环绕一圆形面。此外，第一焊接处30可与上文所述的第一焊接处30同样构造。第二焊接处32在俯视图中构造为圆形并同心地布置于第一焊接处30内。元件20、22分别至少部分地覆盖第二切面38。元件20、22尤其覆盖第二切面38的区段。第二切面38在俯视图中环形地构造。第二焊接处38完全环绕形成圆形面积。此外，第二焊接处38可与上文所述的第二焊接处38同样构造。
图11示出了光电组件10一实施例的剖视图，并且图12示出了根据图11的光电组件10的俯视图。
光电组件10可例如与上文所述的光电组件10其中之一基本一致。元件20、22尤其可与上文所述的元件20、22一致。元件20、22沿行和列、尤其呈矩阵形式布置。焊接处30、32在俯视图中呈直线状并彼此平行构造。焊接处30、32沿元件20、22构成的纵列布置。替代地，焊接处30、32也可沿元件30、22构成的横行布置。元件20、22分别至少部分地覆盖切面36、38。此外，焊接处30、32可与上文所述的第二焊接处30、32同样构造。
图13示出了光电组件10一实施例在制造焊接处时的剖视图。光电组件10可例如与上文所述的光电组件10其中之一基本一致或至少构成其一部分。焊接处可例如与上文所述的焊接处30、32其中之一相同，例如第一焊接处30。
第一焊接处30借助激光器61制造，其产生激光束60。激光束60从外侧射到散热器24的第二表面28上。因此，在图13中，激光束60从下侧接触光电组件10。激光束60以此种方式射到光电组件10上，即，第一焊接处30至少部分地构造在第一元件20的下方，尤其地，第一元件20至少部分地覆盖第一切面36。
如果在构造第一焊接处30期间产生了浓烟68、即具有微粒的烟，那么，浓烟68可借助抽气设备69吸走。
在构造第一焊接处30时，电路板12和/或散热器24的材料以此形式加热，使其局部熔化，其中，散热器24和电路板12的材料彼此混合。激光束60的能量和波长、以及激光束60照射到光电组件10上的时间必须如此选择，即，尽管一方面产生第一焊接处30、尤其使散热器24和电路板12的材料熔化，但是，产生的热量不大到以至于损坏第一元件20。在通过激光束60照射以后，熔化的材料冷却、凝固并构成在散热器24与电路板12之间的材料连接的、直接的第一焊接处30。
可选地，散热器24和/或电路板12可在第一焊接处30构造的期间冷却。这可利于防止第一元件20过度加热。这实现了在为激光束60选择合适的能量及合适的波长时较大的自由度。冷却可例如通过空气冷却或气体冷却、尤其是通过借助气体或空气吹光电组件10、或通过使散热器24或电路板12直接实体接触未示出的散热片实现。
可选地，激光束60的能量和/或波长和/或照射时间可如此选择，使得电路板12加热到由此在电路板12和第一元件20之间也形成材料配合连接的程度。此材料配合连接可例如为钎焊连接或焊接。例如，在电路板12和第一元件20之间可布置焊剂，其在构造第一焊接处30时如此加热，使其熔化并在冷却后使第一元件20和电路板12彼此材料配合地连接。
激光器61可例如为Nd:YAG激光器。焊接处30、32可例如在连续波运行中制造。形状、尤其是焊缝形状可通过光学扫描仪形成。焊接处30、32可以例如约100mm/s的速度制造。焊接处30、32的制造时间可为每个光电组件10共耗时约1s，例如在俯视图中有四到六个圆形焊接处30、32的情况下。激光束60的光斑直径可例如在10μm至200μm之间，以在狭小焦点的条件下引入更少的总热量到光电组件10中。这可使得电路板12和第一元件20都不由直接在第一元件20后侧熔化的材料损坏。激光器61的能量可例如为约950W。此外，激光器61可为LLK 0.020mm、PFO 20fc＝90mm并且f＝135mm的TruFiber 1000激光器。
图14示出了光电组件10一实施例的剖视图，此光电组件例如可与上文所述的光电组件10其中之一基本一致或构成其一部分，在制造焊接处后，焊接处例如可与上文所述的焊接处30、32一致。在此实施例中，由于构件公差和/或表面粗糙度，电路板12的第二侧16和散热器24的第一表面26不是按计划地彼此贴靠，而是在一定范围内彼此之间有很小的间距，例如小于2mm的间距。然而如上所述，在借助激光束60熔化的材料冷却时产生收缩应力，并且电路板12在焊接处30、32、尤其是第一焊接处30的区域内拉向散热器24。由此，在焊接处30、32侧面可产生小缝隙，但由于基于焊接处30、32的特别高热量的连接，此缝隙可忽略。
图15示出了用于制造光电组件、例如上文所述的光电组件10的方法一实施例的流程图。
在步骤S2中，提供电路板，例如上文所述的电路板12。
在步骤S4中，布置光电元件。例如，将上文所述的元件20、22其中之一布置在电路板12上。元件20、22可立刻固定在电路板12上和/或与其电气连接，例如通过粘接剂、导电粘接剂、导热粘接剂和/或通过钎焊。替代地，元件20、22对电路板12的力学和/或电气连接也可在更晚的时间点制造，例如在构造焊接处30、32时。
在步骤S6中，布置散热器。例如，将散热器24贴紧电路板12布置。替代地，电路板12也可布置在散热器24上。
在步骤S8中，散热器与电路板相连。尤其是，将散热器24材料配合地并且直接地与电路板12通过激光束、例如激光束60相连，尤其通过构造第一和/或第二焊接处30、32。特别地，将激光束60从外侧以此种方式射到散热器24的第二表面26上，使得至少在激光束60的光斑中，散热器24整个厚度上的材料和电路板一定深度上、例如5％至50％、例如电路板约20％的厚度上的材料熔化。激光束60可例如借助上文所述的激光器61产生。接着，焊接处30、32冷却并且混合的材料凝固，由此形成电路板12与散热器24材料配合的直接连接。
在可选的步骤S10中，与步骤S8同时，元件与电路板连接。例如，将第一元件20与电路板12在构造第一焊接处30的期间连接。特别地，第一元件20与电路板12由于在构造第一焊接处30时产生的热量相连。
在可选的步骤S12中，与步骤S8同时，光电组件10冷却，例如，如上文已经阐述的那样。
在可选的步骤S14中，与步骤S8同时，吸走在构造第一焊接处30时产生的浓烟68，例如，如上文中已经阐述的那样。
图16示出了光电组件10一实施例在制造材料配合的连接时的剖视图。光电组件10具有电路板12和第一元件20。可选地，光电组件10还可具有其他元件20、22。在第一元件20和电路板12之间布置有焊剂70。通过借助激光器61产生的激光束60将电路板12加热至使焊剂70熔化。激光束60从外侧射到电路板12的第二侧16上。在借助激光束60照射电路板12之后，电路板12和熔化的焊剂70冷却，并且焊剂70使电路板12间接地与第一元件20相连。硬化的焊剂构成电路板12与第一元件20之间材料配合的间接连接，尤其是力学和/或电气连接。
图17示出了用于制造光电组件10的方法一实施例的流程图，此光电组件可例如与根据图16所述的光电组件10一致。
在步骤S16中，提供电路板，例如上文所述的电路板12。
在步骤S18中，布置光电元件。例如，将上文所述的第一元件20布置在电路板12上。
在步骤S20中，电路板12与第一元件20连接。尤其将电路板12材料配合地间接与第一元件20借助激光束、例如激光束60相连。特别地，激光束60从外侧如此射到散热器24的第二表面26上，使得焊剂70熔化。
图18示出了具有第一测量结果的第一图表。在第一图表中，沿X轴描绘了激光器61的功率，沿Y轴描绘了在光电组件10运行期间焊点的温度，在此位置上元件20、22其中之一与电路板12相连。焊点的温度代表相应元件20、22通过电路板12到散热器24的导热性能。尤其，在光电组件10运行期间，焊点的温度越低，相应元件20、22通过电路板12到散热器24的导热性能越好。
圆形测量点对应在电路板12与散热器24仅通过通常的、低价的导热粘接剂连接情况下的测量值。圆形测量点全部位于100℃以上。
三角形测量点对应在电路板12与散热器24仅通过通常的、高价的导热粘接剂连接情况下的测量值。三角形测量点全部位于97℃与100℃之间。因此，三角形测量点位于圆形测量点之下。这意味着，借助高价的导热粘接剂显示出比借助低价的粘接剂更好的导热性。
方形测量点对应在电路板12与散热器24仅通过直接在元件20、22后侧或下侧构造的焊接处30、32连接的情况下的测量值。方形测量点全部位于97℃与100℃之间。因此，方形测量点位于三角形测量点区域内。这意味着，借助直接位于元件20、22后侧或下侧的焊接处30、32显示出与使用高价导热粘接剂时类似的导热性。
在获取第一测量结果时，使用的光电组件10一直相同，只有测量的功率随每次测量变动。
图19示出了具有第二测量结果的第二图表。沿X轴绘有代表焊接处30、32不同外形的垂直柱状。沿Y轴绘有在光电组件10运行期间，元件20、22其中之一与电路板12之间焊点的温度。
第一个柱状80示出，在光电组件10运行期间，焊点温度位于98℃。第一个柱状80和相应的温度借助光电组件10记录,此光电组件具有四个元件20、22，元件在俯视图中布置在正方形的角上，如图8所示，并且其中电路板12与散热器24通过18个在俯视图中呈圆形的焊接处30、32相连。在此，焊接处30、32成对同心构造，如同例如在图6中所示那样，其中，在四个元件20、22中的每个后侧各构造有一对此同心焊接处30、32，并且其中，其余焊接处30、32也成对同心构造并在俯视图中布置在元件20、22之间。直观来说，同心构造的焊接处30、32对在俯视图中构造在具有三行三列的矩阵形式的各个单元上，其中，元件20、22布置在矩阵形式的外角上。
第二个柱状82示出，焊点温度在光电组件10运行期间为99℃。第二个柱状32和相应的温度借助与第一个柱状80相同的光电组件10收集。
第三个柱状84示出，焊点温度在光电组件10运行期间为99℃。第三个柱状84和相应的温度借助光电组件10记录，此光电组件具有四个元件20、22，其在俯视图中布置在正方形的角上，如同例如图8中所示那样，并且其中电路板12与散热器24通过四个在俯视图中呈圆形的焊接处30、32相连。在此，在四个元件20、22中的每个后侧构造有焊接处30、32其中之一。
第四个柱状86示出，焊点温度在光电组件10运行期间为100℃。第四个柱状86和相应的温度借助与第三个柱状84相同的光电组件收集，但是在构造焊接处30、32之前在电路板12和散热器24之间人工地制造0.22mm大的缝隙。此缝隙在制造焊接处30、32时如图14中所示跨接。
第五个柱状88示出，焊点温度在光电组件10运行期间为101℃。第五个柱状88和相应的温度借助与第四个柱状86相同的光电组件10收集。
第六个柱状90示出，焊点温度在光电组件10运行期间为102℃。第六个柱状90和相应的温度借助光电组件10记录，此光电组件10具有四个元件20、22，其在俯视图中布置在正方形的角上，如同例如图8中所示那样，并且其中电路板12与散热器24通过两个在俯视图中呈圆形的焊接处30、32相连。在此，焊接处30、32同心构造，如同例如在图10中所示那样，其中，在四个元件20、22每个的后侧各构造有此同心焊接处30、32的至少一个区段。
第七个柱状92示出，焊点温度在光电组件10运行期间为103℃。第七个柱状92和相应的温度借助光电组件10记录，此光电组件具有四个元件20、22，其在俯视图中布置在正方形的角上，如同例如图8中所示那样，并且其中电路板12与散热器24通过一个在俯视图中呈圆形的焊接处30相连，如同例如图8中所示那样。
第八个柱状94示出，焊点温度在光电组件10运行期间为100℃。第八个柱状94和相应的温度借助光电组件10记录，此光电组件具有四个元件20、22，其在俯视图中布置在正方形的角上，如同例如图8中所示那样，并且其中电路板12与散热器24通过高价的导热粘接剂相连。
第二图表和第二测量结果示出，其电路板12与散热器24仅借助至少部分地构造于元件20、22后侧的焊接处30、32相连的光电组件10处的导热性与其电路板12与散热器24仅借助高价的粘接剂相连的光电组件10的导热性基本一致。此处，导热性能随焊接处30、32的数量增加而增强。此外，如果为每个元件20、22构造一个或两个单独的焊接处30、32，其切面36、38仅由相应的元件20、22覆盖，那么，这对导热性有正面影响。此外特别地，第四个和第五个柱状86、88示出，尽管在电路板12和散热器24之间存在缝隙的情况下，基于焊接处30、32，导热性足够高。
光电组件10可例如为欧司朗Classic Superstar A60灯泡。
图20示出了光电组件10一实施例，其例如与前文所述的光电组件10其中之一基本一致。在此光电组件10中，电路板12的第二侧16和散热器24的第一表面26具有一个折弯。分界面34具有对应的弯折。换句话说，散热器24具有斜面并且电路板12和分界面34与此斜面相匹配。
本发明不限于所述的实施例。例如，所述实施例可相互结合。例如，所述光电组件10可具有更多或更少的所述元件20、22。此外，所述光电组件可具有更多或更少的焊接处30、32。例如，除了直接构造在元件20、22后侧或下侧的焊接处30、32以外，还可设置其他不直接构造在元件20、22后侧或下侧的焊接处。此外，焊接处30、32可在俯视图中具有其他形状，例如多边形，尤其是三角形、四角形，尤其是正方形、圆形或圆滑的形状，尤其是椭圆形。此外，所有所述的焊接处30、32可以在粗略示出的俯视图中具有所述的形状，但细节来看却由弯曲的线形(焊缝)构成，此弯曲的线形在粗略的俯视图中构成所述的形状。

Claims (12)

1.一种光电组件(10)，其具有
-电路板(12)，
-至少一个光电第一元件(20)，此光电第一元件布置在所述电路板(12)的第一侧(14)上，
-散热器(24)，其具有第一表面(26)并以其第一表面(26)紧贴所述第一元件(20)对面的电路板(12)的第二侧(16)布置，其中，在第二侧(16)和第一表面(26)之间延伸有分界面(34)，和
-至少一个第一激光焊缝(30)，借助此第一激光焊缝，所述散热器(24)直接地、材料配合地与所述电路板(12)相连，并且此第一激光焊缝与所述分界面(34)构成第一切面(36)，其中，第一元件(20)至少部分地覆盖此第一切面(36)，
所述第一激光焊缝(30)构造为圆形，并且构造至少一个第二激光焊缝(32)，借助此第二激光焊缝，散热器(24)直接地、材料配合地与电路板(12)相连，此第二激光焊缝与所述分界面(34)构成第二切面(38)，并且此第二激光焊缝同心于所述第一激光焊缝(30)构造,或者所述第一激光焊缝(30)构造为直线形，并且构造至少一个第二激光焊缝(32)，借助此第二激光焊缝，散热器(24)直接地、材料配合地与电路板(12)相连，此第二激光焊缝与所述分界面(34)构成第二切面(38)，并且此第二激光焊缝平行于所述第一激光焊缝(30)构造。
2.根据权利要求1所述的光电组件(10)，其特征在于，所述第一元件(20)完全覆盖第一切面(36)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的光电组件(10)，其特征在于，所述第一激光焊缝(30)贯穿散热器(24)的整个厚度延伸。
4.根据权利要求1所述的光电组件(10)，其特征在于，具有至少一个光电第二元件(22)，其布置在所述电路板(12)的第一侧(14)上，并且此光电第二元件至少部分地覆盖第一切面(36)和/或第二切面(38)。
5.根据权利要求1或2所述的光电组件(10)，其特征在于，第一激光焊缝(30)和/或第二激光焊缝(32)伸入所述电路板(12)相当于电路板(12)厚度的5％至50％的深度。
6.根据权利要求1或2所述的光电组件(10)，其特征在于，第一元件(20)的有效层与第一切面(36)至少部分地重叠。
7.用于制造光电组件(10)的方法，其特征在于
-提供电路板(12)，
-将至少一个光电第一元件(20)布置在所述电路板(12)的第一侧(14)上，
-紧贴着电路板(12)第一侧(14)对面的第二侧(16)布置散热器(24)的第一表面(26)，其中，在第二侧(16)和第一表面(26)之间延伸有分界面(34)，和
-所述电路板(12)借助至少一个第一激光焊缝(30)直接地、材料配合地与散热器(24)相连，其中，第一激光焊缝(30)借助从外侧射到电路板(12)对面的散热器(24)的第二表面上的激光束(60)如此构造，使第一激光焊缝(30)与分界面(34)构成第一切面(36)，并且使第一元件(20)至少部分地覆盖此第一切面(36)，
所述第一激光焊缝(30)构造为圆形，并且构造至少一个第二激光焊缝(32)，借助此第二激光焊缝，散热器(24)直接地、材料配合地与电路板(12)相连，此第二激光焊缝与所述分界面(34)构成第二切面(38)，并且此第二激光焊缝同心于所述第一激光焊缝(30)构造,或者
所述第一激光焊缝(30)构造为直线形，并且构造至少一个第二激光焊缝(32)，借助此第二激光焊缝，散热器(24)直接地、材料配合地与电路板(12)相连，此第二激光焊缝与所述分界面(34)构成第二切面(38)，并且此第二激光焊缝平行于所述第一激光焊缝(30)构造。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述散热器(24)和/或所述电路板(12)在构造第一激光焊缝(30)的期间冷却。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在构造第一激光焊缝(30)时产生的浓烟(68)在构造第一激光焊缝(30)的期间抽走。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，构造至少一个第二激光焊缝(32)，借助此第二激光焊缝，电路板(12)以其第二侧(16)与散热器(24)的第一表面(26)直接地、材料配合地相连，其中，此第二激光焊缝(32)借助从外侧射到散热器(24)第二表面上的激光束(60)构造。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二激光焊缝(32)在构造第一激光焊缝(30)后的设定时间段内构造。
12.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，构造第一激光焊缝(30)的同时，借助与构造第一激光焊缝(30)的激光束同样的激光束(60)使第一元件(20)材料配合地与电路板(12)相连。
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