DE102005012398A1

DE102005012398A1 - Optischer Reflektor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102005012398A1
Application number: DE102005012398A
Authority: DE
Inventors: Harald JÄGER; Matthias Winter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: DE102005012398B4

Abstract

Es wird ein optischer Reflektor (1) beschrieben, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält.

Description

Es wird ein optischer Reflektor sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben.

In der Druckschrift EP 0 400 176 A1 werden im Zusammenhang mit einem oberflächenmontierbaren Opto-Bauelement mögliche Ausführungsformen eines Reflektors beschrieben. Dabei kann der Reflektor aus hochreflektierendem Kunststoff gefertigt sein.

In der Druckschrift US 6 527 411 B1 werden Scheinwerfer beschrieben, die sich aus Scheinwerferelementen zusammensetzen. Diese sind u.a. aus einer Lichtquelle und einem Lichtleiter aufgebaut, dessen Seitenflächen die von der Lichtquelle emittierten Strahlen reflektieren und parallel bündeln.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optischen Reflektor, der sich möglichst einfach herstellen lässt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

Ein optischer Reflektor, der elektromagnetische Strahlung reflektiert, weist ein Keramikmaterial auf. In einem Gießverfahren, beispielsweise einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren, wird ein Reflektor gegossen, der ein Keramikmaterial enthält. Mit einem Reflektor, der beispielsweise als eine Fläche mit reflektierender Wirkung für elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein kann, ist es möglich, beispielsweise durch die Wahl einer bestimmten Form oder bestimmter Materialien, die Ausfallsrichtung der auf den Reflektor aufgetroffenen und reflektierten elektromagnetischen Strahlung zu beeinflussen.

Ein optischer Reflektor enthält bevorzugt ein Keramikmaterial. Besonders bevorzugt enthält ein optischer Reflektor ein UV- stabiles Keramikmaterial. Vorzugsweise enthält das Keramikmaterial Al₂O₃ oder ZrO₂ oder eine Mischung aus beiden.

Vorteilhafterweise ist ein optischer Reflektor, der ein Keramikmaterial enthält, verschleißfest, korrosionsbeständig, und vor allem sehr gut wärmeleitend. Diese Eigenschaften eines optischen Reflektors stellen sich insbesondere dann als großen Vorteil heraus, wenn der Reflektor in einem möglichen Ausführungsbeispiel als Gehäusekörper für ein strahlungsemittierendes Bauelement Verwendung findet. Hierbei ist nämlich die Abführung der Wärme, die im Betrieb des Halbleiterchips entsteht, für die Lebensdauer und somit die Qualität des strahlungsemittierenden Bauelements äußerst wichtig. Ebenso kann durch die UV- Stabilität des Keramikmaterials die Degradation des strahlungsemittierenden Bauelements verringert und damit die Lebensdauer erhöht werden.

Vorteilhafterweise ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Keramikmaterials, das der Reflektor enthält, an die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien angepasst, die an den Reflektor grenzen, beispielsweise an den Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitermaterials des Chips. Besonders vorteilhafterweise ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Keramikmaterials durch unterschiedliche Materialmischungen einstellbar. Durch eine Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten können thermische Spannungen, die sich auf die Stabilität des strahlungsemittierenden Bauelements negativ auswirken können, reduziert werden.

Vorzugsweise weist der Reflektor, der als Gehäusekörper Verwendung findet, eine Ausnehmung auf. Innenwände des Reflektors, die an die Ausnehmung grenzen, können dabei eine reflektierende Wirkung haben. Die reflektierende Wirkung der Innenwände kann durch Einlagerung zusätzlicher Partikel, beispielsweise aus TiO₂, in das Keramikmaterial gesteigert werden. Befindet sich ein strahlungsemittierender Halbleiterchip in der Ausnehmung, so kann vorteilhafterweise durch die Wirkung des Reflektors die Intensität der vom strahlungsemittierenden Bauelement emittierten Strahlung erhöht werden.

Um den strahlungsemittierenden Halbleiterchip in der Ausnehmung vor äußeren Einwirkungen zu schützen, erweist es sich als vorteilhaft, diesen mit einem Verguss zu umhüllen. Dieser Verguss kann zugleich als Füllmaterial für die gesamte Ausnehmung dienen. Als Vergussmaterialien eignen sich Reaktionsharze wie beispielsweise Epoxidharze, Acrylharze, Silikonharze und Polyurethanharze. Um eine besonders gute Haftung zwischen dem Reflektor und dem Vergussmaterial zu erzielen, kann vorzugsweise Silikon verwendet werden. Silikon stellt sich auch im Bezug auf Zyklenbeständigkeit und Alterungsstabilität als äußerst vorteilhaft heraus. Ferner können sich Hybridmaterialien wie z.B. Mischungen aus Epoxidharzen und Silikon als besonders geeignet herausstellen, da sie gegenüber Silikon die Vorteile kürzerer Aushärtezeiten und besserer Entformbarkeit aufweisen und gegenüber Epoxidharzen den Vorteil gesteigerter UV- Stabilität. Um die Haftung zu verbessern, können spezielle Verankerungen für einen Verguss, beispielsweise Hinterschnitte, realisiert sein.

In einer bevorzugten Ausführung hat der optische Reflektor eine ausreichend große Ausdehnung, so dass er beispielweise Platz bietet für die Ausnehmung zur Aufnahme eines oder mehrer strahlungsemittierender Halbleiterchips.

Ferner kann der Reflektor eine vorgegebene, mehrfach gekrümmte Oberfläche aufweisen, die durch das Verfahren des Spritzgießens bzw. Spritzpressens ermöglicht wird, d.h. es sind komplexe Reflektorgeometrien und somit, bei fest vorgegebenem Einfallswinkel, verschiedene Abstrahlrichtungen realisierbar. Unter einer mehrfach gekrümmten Oberfläche ist beispielsweise eine wellenartig geformte Oberfläche zu verstehen. Aber auch Oberflächen mit verschiedenen Krümmungen, die sich nicht wiederholen, sind denkbar. Besonders bevorzugt weist der Reflektor jedoch eine symmetrische bzw. rotationssymmetrische Form auf.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Reflektor einteilig und selbsttragend ausgebildet. Als solcher kann er vorteilhafterweie für ein strahlungsemittierendes Bauelement verwendet werden.

Zweckmäßigerweise ist bei einem strahlungsemittierenden Bauelement der strahlungsemittierende Halbleiterkörper auf einer Chipmontagefläche montiert. Vorzugsweise kann die Chipmontagefläche ein Teil des Reflektors sein, so dass der Reflektor auch die Funktion eines Chipträgers übernimmt.

Alternativ kann die Chipmontagefläche beispielsweise auf einem Leiterrahmen oder einer Wärmesenke vorgesehen sein, die zur zusätzlichen Wärmeabfuhr beispielsweise in den Reflektor eingebracht ist.

Ist der optische Reflektor auf einem Träger, vorzugsweise einem Leiterrahmen, angeordnet, kann er vorteilhafterweise durch Stifte beziehungsweise Zapfen, die Teile des Reflektors sind und in dafür vorgesehene Vertiefungen in dem Träger passen, im Träger verankert sein.

Ferner kann bei einem strahlungsemittierenden Bauelement, das einen optischen Reflektor aufweist, der Träger, vorzugsweise der Leiterrahmen, in den optischen Reflektor zumindest teilweise eingebettet sein, so dass der Reflektor durch die Einbettung mit dem Träger verbunden ist. Es können weitere Mittel zur Verankerung des Reflektors, beispielsweise Biegungen des Leiterrahmens oder Vertiefungen im Leiterrahmen, vorhanden sein. Der Träger kann dabei zugleich als Chipträger vorgesehen sein.

Bei einem strahlungsemittierenden Bauelement, das einen kantenemittierenden Chip aufweist, erweist sich die durch einen optischen Reflektor mögliche gerichtete Lichtemission als vorteilhaft.

Bei einem strahlungsemittierenden Bauelement, das eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern aufweist, kann jeder strahlungsemittierende Halbleiterkörper jeweils innerhalb eines optischen Reflektors angeordnet sein. Vorteilhafterweise sind die optischen Reflektoren dabei einstückig miteinander verbunden. Durch die Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern und deren Anordnung innerhalb optischer Reflektoren kann eine hohe Ausgangsleistung des Bauelements erzielt werden.

Vorzugsweise ist bei einem strahlungsemittierenden Bauelement mit einer Mehrzahl von optischen Reflektoren zwischen zwei benachbarten, optischen Reflektoren ein Freivolumen vorgesehen. In dieses Freivolumen kann Material eindringen. Das Material der beiden benachbarten, optischen Reflektoren kann somit, beispielsweise bei einer Volumenvergrößerung der optischen Reflektoren infolge einer Erwärmung, in das Freivolumen eindringen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die optischen Reflektoren unmittelbar berühren bzw. gegeneinander drücken. Somit kann bei einer Erwärmung des Bauelements beispielsweise der thermische Stress und die Gefahr von Rissbildungen verringert werden.

Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten optischen Reflektoren ein Verbindungssteg vorgesehen. Auf den Verbund aus optischen Reflektoren wirken sich die Verbindungsstege aufgrund der dadurch geringeren Materialdicke zwischen den Reflektoren elastizitätssteigernd aus. Dadurch kann die Gefahr von Rissbildungen augrund thermischer oder mechanischer Belastungen reduziert werden.

Bei einem strahlungsemittierenden Bauelement, das eine Mehrzahl von optischen Reflektoren aufweist, kann der Verbund aus Reflektoren Zapfen zur Verankerung in einem Träger aufweisen, der der Zapfengröße entsprechende Vertiefungen aufweist. Auf diesem Träger sind vorteilhafterweise strahlungsemittierende Halbleiterchips entsprechend der Anordnung der Reflektoren montiert.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Reflektors angegeben, der ein Keramikmaterial enthält. Das Verfahren ist bevorzugt ein Spritzguss-oder Spritzpressverfahren. Besonders bevorzugt wird das Verfahren auf der Basis eines Keramikmaterials durchgeführt.

Bei dem Verfahren wird zunächst ein feines Pulver oder eine Paste, die ein Keramikmaterial enthält, mit einem Binder gemischt und granuliert. Die so entstandene Formmasse wird als Feedstock bezeichnet. Vorzugsweise enthält der Binder ein Material aus einer organischen Verbindung, besonders bevorzugt aus einem Polymer, zum Beispiel Polyoxymethylen, so dass ein für das Spritzguss-bzw. Spritzpressverfahren geeignetes, fließfähiges Compound entsteht. Ferner kann der Formmasse ein Formbinder beigefügt werden, der vorzugsweise ein Material aus einer anorganischen Verbindung enthält.

Die Formmasse kann in eine Spritzgussmaschine eingebracht und dort zunächst aufgeschmolzen werden. Die Formmasse wird vorzugsweise in eine Spritzgussform eingefüllt und zu einem Formteil gespritzt. Das Formteil kann entformt werden, sobald die Formmasse erstarrt ist. Es wird dann als Grünling bezeichnet. Der verwendete Formbinder kann wie ein Gerüst des Grünlings wirken und bei der Entformung die im wesentlichen unveränderte Gestalt des Grünlings gewährleisten.

Anschließend wird der Binder aus dem Grünling entfernt. Vorzugsweise geschieht dies durch thermische Verflüchtigung und/oder Lösungsmittel und/oder Katalysation und/oder Pyrolyse. Das anzuwendende Entbindungsverfahren hängt vom Bindersystem ab. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist allerdings das katalytische Entbindern, weil es die kürzesten Entbinderungszeiten gewährleistet. Die Entbinderungszeiten liegen zwischen einigen Stunden und mehreren Tagen. Dies hängt vom Bindersystem und der Wanddicke des Grünlings ab.

Der binderlose Grünling wird als Bräunling bezeichnet, welcher hauptsächlich aus Pulverpartikeln besteht. Der Bräunling wird abschließend zum fertigen Reflektor gesintert. Beim Sintern wird zunächst der Formbinder ausgetrieben. Erst wenn keine Formbinderreste mehr im Bräunling vorhanden sind, wird die Temperatur auf Sintertemperatur erhöht. Der Bräunling besteht zu diesem Zeitpunkt nur noch aus einem labilen Pulvergerüst. Beim Erreichen der Sintertemperatur beginnen sich die Hohlräume zwischen den Pulverpartikeln mit Materie auszufüllen.

Das Formteil schwindet sehr stark bis es seine endgültige Reflektor-Form erreicht hat. Je nach Binder und Formbindergehalt der Formmasse kann der Schwund zwischen 15 und 20 % betragen.

Das Sintern wird vorzugsweise im Vakuum oder mit einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt. Die Schutzgasatmosphäre beziehungsweise das Vakuum sind notwendig, um unerwünschte chemische Reaktionen zu verhindern. Als Schutzgase sind kostengünstige Gase wie beispielsweise H₂ und CO geeignet.

Die Sintertemperatur richtet sich nach dem verwendeten Material und beträgt für ein Keramik enthaltendes Material zwischen 300 und 2000°C. Vorteilhafterweise muss bei diesem Verfahren auf der Basis von Keramik mit der Entformung nicht gewartet werden, bis der Reflektor auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Der Reflektor kann schon nach einer kurzen Abkühlzeit entformt werden, wodurch sich das Herstellungsverfahren verkürzen lässt. Dadurch entstehen Kostenvorteile bei der Herstellung eines oder mehrerer Reflektoren auf der Basis von Keramik.

Ferner kann zur Herstellung eines Reflektors eine Formmasse verwendet werden, die ein spezielles Keramikmaterial enthält. Dieses Keramikmaterial ist fließfähig. Vorzugsweise ist das Keramikmaterial ein Duroplastkeramikmaterial. Es kann beispielsweise ein Epoxid, ein Silikon oder ein Hybridmaterial enthalten. Aufgrund des fließfähigen Duroplastkeramikmaterials werden für die Formmasse keine weiteren Zusätze von Bindern benötigt, um die Formmasse fließfähig zu machen. Da die Formmasse keinen Binder enthält, kann der Entbinderungsschritt entfallen. Somit lässt sich die Dauer des Herstellungsverfahrens verkürzen. Die Formmasse kann bei ca. 220°C eingefüllt und bei ca. 400°C gesintert werden.

Bei der Herstellung von mehreren, einstückig miteinander verbundenen Reflektoren kann das oben genannte Verfahren angewandt werden, wobei die Spritzgussform eine zur Ausbildung mehrerer Reflektoren geeignete Form aufweist.

Ferner kann vorzugsweise in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren ein beispielsweise metallischer Leiterrahmen mit Keramikmaterial zur Bildung eines Reflektors, der als Gehäusekörper dient, umspritzt werden. Hierbei können zur besseren Haftung zwischen dem Gehäusekörper mit reflektierender Wirkung und dem Leiterrahmen beispielsweise Vertiefungen in den Leiterrahmen eingebracht werden, die eine Relativbewegung von Reflektorkörper und Leiterrahmen erschweren. Ferner kann der Leiterrahmen Verbiegungen aufweisen und/oder teilweise ausgedünnt sein und/oder durch Stanzen hakenförmige Stanzgraten aufweisen, wodurch die Haftung verbessert wird. Außerdem können Haftvermittler für eine verbesserte Haftung sorgen.

Bei einem strahlungsemittierenden Bauelement, das einen Träger, einen Chip und einen Reflektor aufweist, findet das Aufbringen des Reflektors vor den Prozessen des "die bond" (Chipkleben) und "wire bond" (Drahtkontaktierung, z.B. mit Ag- oder Al- Draht) statt, was erlaubt, den Reflektor näher an den Chip heranreichen zu lassen. Alternativ kann der Chip auch nach den genannten Prozessen montiert werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen eines optischen Reflektors ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den 1 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines optischen Reflektors,
2 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines optischen Reflektors,
3a eine schematische dreidimensionale Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines optischen Reflektors,
3b eine schematische dreidimensionale Schnittansicht des optischen Reflektors aus 3a,
4 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines optischen Reflektors als Gehäusekörper mit teilweise eingebettetem Leiterrahmen,
5 eine Schnittansicht eines optischen Reflektors als Gehäusekörper mit teilweise eingebettetem Leiterrahmen,
6a eine schematische Draufsicht eines Reflektorverbundes,
6b eine schematische Schnittansicht A-A des Reflektorverbundes aus 6a,
6c eine schematische Schnittansicht B-B des Reflektorverbundes aus 6a.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 2 gezeigt, der auf einen ersten Träger 3 aufgebracht ist. Dieser erste Träger 3 befindet sich wiederum auf einem zweiten Träger 4, der als eine Wärmesenke für die vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte Wärme dient.
Über dem Halbleiterchip 2 kann beispielsweise ein Lumineszenz-Konversionselement angeordnet sein, das beispielsweise eine oder mehrere Arten von Leuchtstoffpartikeln auf der Basis von YAG:Ce aufweist. Dieses Konversionselement ermöglicht, sichtbares Licht eines gewünschten Farbortes auf der CIE-Farbtafel, insbesondere weißes Licht zu erzeugen. Dies kann entweder durch weitestgehend vollständige Konversion einer Primärstrahlung des Halbleiterchips oder durch gezielte teilweise Konversion und Mischung von Primärstrahlung und konvertierter Strahlung erfolgen.
Der kelchförmige Aufsatz 1 bildet den dreidimensionalen optischen Reflektor, dessen Lichteingang 5 und Lichtausgang 6 kreisförmig sind. Durch den Lichteingang 5 tritt Licht vom Halbleiterchip 2 aus in den optischen Reflektor 1 ein. Die Strahlung wird an den den Lichteingang 5 mit dem Lichtausgang 6 verbindenden Innenwänden derart reflektiert, dass die Divergenz des Lichts deutlich verringert wird (angedeutet durch die Linien 7). Der Halbleiterchip weist näherungsweise eine Lambert sche Abstrahlcharakterisitk auf.
Der optische Reflektor hat die Form eines Hohlkörpers, der mittels Spritzgießens oder Spritzpressens hergestellt wird. Der Hohlkörper enthält Keramikmaterial und einen Zusatz an Partikeln, beispielweise TiO₂, wodurch der Reflexionsgrad gesteigert werden kann.
Wie in 2 gezeigt, kann der Halbleiterchip 2 zusätzlich von einem Rahmen 8 umgeben sein, durch den der Reflektor 1 gehalten wird. Dadurch kann er relativ zu dem Halbleiterchip 2 justiert sein. Der Rahmen ist zum Beispiel teilweise mit einer Vergussmasse gefüllt, die mit einem oder mehreren Arten von Leuchtstoffen versetzt sein kann.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Reflektor 1 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung einen quadratischen Querschnitt auf, so dass insbesondere der Lichteingang (nicht gezeigt) und der Lichtausgang 6 quadratisch sind. Somit ist die Form des optischen Reflektors 1 an die Form des Halbleiterchips 2 angepasst.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Reflektors, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält, ist in den 3A und 3B gezeigt. Der Lichteingang 5 weist eine quadratische Form auf, während der Lichtausgang 6 die Form eines regelmäßigen Achtecks aufweist (rechts neben dem Ausführungsbeispiel jeweils in Draufsicht gezeigt). Dazwischen geht die Querschnittsform des Reflektors von der einen in die andere Form über. Der Lichtausgang ist durch seine Form an die Lichteingangsfläche 12 eines optischen Wellenleiters 10 angepasst, der mit dieser direkt an den Lichtausgang 6 anschließt. Der optische Wellenleiter 10 ist beispielsweise eine Glasfaser, kann aber alternativ zu dem in den 3A und 3B gezeigten Beispiel auch mehrere dünne Glasfasern aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel kann z.B. bei Scheinwerferelementen Anwendung finden. Die Lichtausgangsfläche des Wellenleiters 10 bildet hierbei den Ausgang des Scheinwerferelements (nicht gezeigt).
Der optische Wellenleiter 10 ist beispielsweise mittels eines geeigneten Klebstoffs mit dem Lichtausgang 6 des Reflektors 1 verbunden. Alternativ oder zusätzlich können der Wellenleiter 10 und der Reflektor auch mittels eines Verbindungssteckers miteinander verbunden sein. In diesem Fall kann der Reflektor auch einteilig mit dem Stecker beim Spritzgießen bzw. Spritzpressen mit Keramimaterial hergestellt sein.
Zwischen dem Chip 2 und dem Lichteingang 5 besteht ein Luftspalt. Dadurch wird erreicht, dass Strahlen, die in besonders großem Winkel gegenüber der Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterchips emittiert werden und die den Lichtkegel am Lichtausgang zu stark auf weiten würden, nicht auf den Lichteingang treffen, sondern seitlich an diesem vorbeilaufen.
In 3B ist zusätzlich ein Rahmen 8 des Reflektors gezeigt. Vorteilhafterweise sind der Rahmen 8 und der Träger 4 so gefertigt, dass ein Teil der Lichtstrahlen, die nicht direkt in den Reflektor gelangen, an diesem derart mehrfach reflektiert wird, dass sie mit einem geringeren Winkel zur Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterchips 2 auf den Lichteingang 5 des Reflektors gelenkt werden. Der Rahmen 8 kann hierbei einteilig mit dem Träger 3 ausgebildet sein. Ebenso können der Rahmen 8, der Träger 3 und der Reflektor 1 einteilig ausgebildet sein.
Alternativ kann sich der Halbleiterchip 2 direkt an den Lichteingang 5 anschließen. Vorteilhafterweise weist der Reflektor dabei auf der Seite des Lichteingangs 5 eine Steckvorrichtung in Form von Zapfen auf, so dass der Reflektor auf dem Träger 3 bzw. 4 verankert werden kann.
Die 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines oberflächenmontierbaren Bauelements 25 mit einem Gehäusekörper 16, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält. In diesen Gehäusekörper 16 ist ein Leiterrahmen 13a und 13b teilweise eingebettet.
Der in 4 gezeigte, im Umriss rechteckige Gehäusekörper 16, weist ein oberes Teil 15a und ein unteres Teil 15b auf, wobei im oberen Teil 15a eine Ausnehmung mit einem Strahlungsaustrittsfenster 14 vorgesehen ist. Da der Gehäusekörper 16 ein Keramikmaterial, das vorzugsweise mit reflexionssteigernden Partikeln versetzt ist, beispielsweise aus TiO₂, enthält, kann der Gehäusekörper 16 als optischer Reflektor dienen, wobei auch die Oberfläche der Ausnehmung eine reflektierende Wirkung aufweist.
Ein erster Anschlussstreifen 13a und ein zweiter Anschlussstreifen 13b sind im Gehäusekörper teilweise eingebettet und an einen hier nicht dargestellten (im Inneren des Gehäusekörpers verborgenen) strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeschlossen. Die hinausragenden Teile der Anschlussstreifen (Außenkontakte) dienen zum Anschließen des Bauelements 25, z.B. an eine externe Leiterplatte. Es ist möglich, dass die Außenkontakte senkrecht zur entsprechenden Seitenwand des Gehäuses verlaufen oder, wie mit einer gestrichelten Linie in 4 angedeutet, um den Gehäusekörper gebogen sind.
Die Anschlussstreifen 13a bzw. 13b sind als Kathoden-bzw. Anodenanschlüsse des strahlungsemittierenden Bauelementes 25 vorgesehen.
In 5 ist eine Schnittansicht durch einen gegossenen Gehäusekörper 16 gezeigt, in dem ein Leiterrahmen, vorzusweise aus Metall, eingebettet ist, der die Anschlussstreifen 13a und 13b aufweist. Auf dem Leiterrahmen kann in der Mitte der Ausnehmung 17 ein strahlungsemittierdener Halbleiterchip 2 montiert sein, der über eine elektrische Anschlussleitung 18 mit dem Anshlussstreifen 13b verbunden ist. Im Betrieb wird die emittierte Strahlung an der Oberfläche 19 der Ausnehmung 17 zum Strahlungsaustrittsfenster 14 hin reflektiert. In diesem Ausführungsbeispiel gleicht die Ausnehmung einem Kegelstumpf.
Die Chipmontagefläche 20, auf der der Halbleiterchip 2 montiert ist, und der Leiterrahmen 13a bzw. 13b ragen in die Reflektor-Ausnehmung hinein und bilden teilweise die Bodenfläche der Ausnehmung. Hinsichtlich einer weiteren Verkleinerung des Gehäuses kann in der Reflektor-Ausnehmung zusätzlich eine gesonderte Aussparung gebildet sein, die zu einem Drahtanschlussbereich führt.
Ferner kann der Halbleiterchip 2 mit einem Vergussmaterial zum Schutz des Halbleiters oder einem Konvertermaterial umhüllt sein. Das Vergussmaterial kann dabei als Füllmaterial die gesamte Ausnehmung 17 ausfüllen. Vorzugsweise schließt eine optische Einrichtung (nicht eingezeichnet), beispielsweise eine Linse, den Reflektor ab. Auf diese Weise kann ein strahlungsemittierendes Bauelement realisiert sein.
In 6a ist eine schematische Aufsicht eines Verbundes aus mehreren regelmäßig angeordneten, optischen Reflektoren 1 dargestellt. Dies ist eine mögliche Form der Anordnung mehrer optischer Reflektoren 1, die aus einem Guss gefertigt werden.
Zu sehen sind an den Ecken leicht abgerundete, rechteckförmige Strahlungsaustrittsfenster 14, die auch rund oder vieleckig sein können. Mittels Spritzgießens bzw. Spritzpressens kann eine derartige Anordnung von miteinander einstückig verbundenen Reflektoren, die Keramikmaterial enthalten, realisiert werden.
Der Schnittverlauf A-A, wie in der 6a markiert, ist in der 6b als schematische Schnittansicht dargestellt. Am rechten Rand der Schnittansicht A-A sind drei optische Reflektoren 1 dargestellt. Die Seitenwände 19 jedes Reflektors 1 erscheinen relativ zur Oberfläche 24 nahezu senkrecht. In Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung können die Seitenwände 19 eines Reflektors relativ zur Oberfläche 24 unterschiedlich geneigt sein.
Das Freivolumen ist als wannenförmige Aussparung 22 berücksichtigt. Bei einer Erwärmung des Verbunds aus mehreren Reflektoren kann sich das Material zweier benachbarter, optischer Reflektoren in das Freivolumen ausdehnen, ohne dass die Reflektoren unmittelbar gegeneinander drücken. Dadurch kann z.B. der thermische Stress auf den Verbund reduziert werden.
Ferner sind Verbindungsstege 23 ausgebildet, die den Verbund aus mehreren Reflektoren elastischer machen und dadurch die Gefahr von Rissbildungen reduzieren.
Die einstückig verbundenen Reflektoren können mit Hilfe der dargestellten Zapfen 21 zur Verankerung justiergenau auf einen Träger montiert werden. Dieser Träger kann beispielsweise Halbleiterchips aufweisen, die entsprechend der optischen Reflektoren 1 angeordnet sind. Eine solche Form der Ausführung kann sowohl für den Herstellungsprozess als auch für die spätere Handhabung eine beachtliche Vereinfachung darstellen. Nach der Montage auf den Träger können die Verbindungsstege 23 zur weiteren Elastizitätssteigerung durchtrennt werden. Dabei können die wannenförmigen Aussparungen 22, die z.B. als Gräben ausgebildet sind, als Sägegräben dienen.
6c ergänzt die 6a um die schematische Schnittansicht B-B. Es sind vier, durch Verbindungsstege 23 beabstandete, optische Reflektoren 1 dargestellt. Zur Steigerung des Reflexionsgrades können die Reflektoren bevorzugt ein Material mit einem hohen Brechungsindex enthalten. Besonders bevorzugt weist das Keramikmaterial, das in den Reflektoren enthalten ist, Partikel auf, die den Reflexionsgrad steigern. Wie in der 6b sind Zapfen zur Verankerung 21 dargestellt, die zur justiergenauen Montage der Reflektoren, beispielsweise auf einem Träger, dienen können.

Claims

Optischer Reflektor (1), der ein gegossenes Keramikmaterial enthält.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 1, wobei das Keramikmaterial UV- stabil ist.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Keramikmaterial ein Duroplastkeramikmaterial ist.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Keramikmaterial Aluminiumoxid oder Zirkondioxid enthält.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Partikel mit reflektierender Wirkung enthält.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 5, der Partikel aus Titandioxid enthält.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Gehäusekörper (16) für ein strahlungsemittierendes Bauelement (25) ausgebildet ist.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 7, der eine Ausnehmung (17) zur Aufnahme eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips(2) aufweist.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 8, wobei in die Ausnehmung (17) wenigstens teilweise ein Verguss eingebracht ist.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 9, bei dem das Vergussmaterial Silikon enthält.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 9, wobei das Vergussmaterial ein Hybridmaterial enthält.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine vorgegebene, mehrfach gekrümmte Oberfläche aufweist.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der selbsttragend ist.
Optischer Reflektor (1) nach Anspruch 13, der als Chipträger ausgebildet ist.
Optischer Reflektor (1) nach einem der vorghergehenden Ansprüche, der mit weiteren optischen Reflektoren (1) einstückig verbunden ist.
Optischer Reflektor nach Anspruch 15, wobei zwischen zwei benachbarten, optischen Reflektoren (1) wenigstens ein Freivolumen (22) vorgesehen ist.
Optischer Reflektor nach Anspruch 15 oder 16, wobei zur Verankerung der Reflektoren Zapfen (21) vorgesehen sind.
Strahlungsemittierendes Bauelement (25), das einen optischen Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Träger aufweist.
Strahlungsemittierendes Bauelement (25) nach Anspruch 18, das zu einer Montage des optischen Reflektors (1) auf dem Träger Zapfen zur Verankerung aufweist.
Strahlungsemittierendes Bauelement (25), das einen optischen Reflektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und einen Leiterrahmen (13a, 13b) aufweist, der in den optischen Reflektor teilweise eingebettet ist.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Reflektors (1), der ein Keramikmaterial enthält, wobei der optische Reflektor (1) in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der optische Reflektor (1) ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung entformt wird.