DE102011013278A1

DE102011013278A1 - Gehäuse für Hochleistungsleuchtdioden - "1-Lagen-System"

Info

Publication number: DE102011013278A1
Application number: DE102011013278A
Authority: DE
Inventors: Robert Hettler; Matthias Rindt
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: DE102011013278B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für opto-elektronische Bauteile, wie LEDs, und ein Verfahren zur Herstellung des genannten Gehäuses. Die Erfindung sieht vor ein Gehäuse bereitzustellen, welches nur noch aus einer einzelnen Lage aufgebaut ist. Es ist ein Gehäuse zur Aufnahme eines opto-elektronischen Funktionselements aus einem Basiskörper mit einer Oberseite, welche zumindest abschnittsweise einen Montagebereich für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement definiert, so dass der Basiskörper einen Kühlkörper für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement bildet, einer Unterseite und einem Rand; und wenigstens einem Anschlusskörper für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement, der mit dem Basiskörper stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Basiskörper wenigstens einen Kanal aufweist, in welchem der wenigstens eine Anschlusskörper zumindest abschnittsweise angeordnet ist und welcher zumindest abschnittsweise mit einem Glas zum Verbinden des Basiskörpers mit dem Anschlusskörper befüllt ist.

Description

Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für opto-elektronische Bauteile, wie LEDs, und ein Verfahren zur Herstellung des genannten Gehäuses.
Hintergrund der Erfindung
Als allgemeiner Standard werden heutzutage sogenannte ”High Power Light Emitting Diodes” (LED) in Kunststoff- und Harz-Konstruktionen, d. h. in organischen Gehäusen verkapselt. Jedoch ist eine in einem solchen Gehäuse positionierte LED nicht ausreichend hermetisch verkapselt gegenüber möglichen Einflüssen durch die Umgebung. Das kann zur Degradation von Materialien, Oberflächen und/oder elektrischen Verbindungen führen. Zudem erweist sich die thermische Stabilität des Harzes für opto-elektronische Bauteile mit einem höheren Output, z. B. 5 W-LEDs, als problematisch.
Eine Technologie zur Überwindung dieser Nachteile ist in der Patentanmeldung WO 2009/132838 A1 beschrieben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird in die vorliegende Patentanmeldung durch Bezugnahme vollständig inkorporiert. Dort ist ein im Wesentlichen vollständiges anorganisches Gehäuse beschrieben. Es ist ein Gehäuse, das einen Verbund aus einem metallischen Basisteil und einem metallischen Kopfteil, das auf der Oberseite des Basisteils angeordnet ist, umfasst. Diese sind über eine Glasschicht miteinander verbunden. Auf dem Basisteil wird ein opto-elektronisches Funktionselement positioniert. Das Kopfteil bildet über dem Basisteil unter anderem einen Reflektor für die von dem opto-elektronischen Funktionselement emittierte Strahlung oder zu empfangende Strahlung. Bei dem Zusammenfügen des Basisteils, der Glasschicht und des Kopfteils wird die Glasschicht insoweit erwärmt, dass das Glas eine Viskosität erreicht, bei der das Glas anhaftet und das Basisteil und das Kopfteil mittels der ersten Glasschicht einen Verbund bilden. Das dort beschriebene Gehäuse hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen. Insbesondere die Glasverbindung ermöglicht das Herstellen einer hermetischen Verkapselung mit erhöhter Temperaturbeständigkeit. Mit der Technologie ist es möglich, kleine Gehäuse mit den genannten Vorteilen kostengünstig herzustellen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Vor dem vorstehend geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Gehäuse für optoelektronische Bauelemente, insbesondere für LEDs mit einer hohen Leistung, und ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses bereitzustellen.
Insbesondere soll es auch möglich sein, den finanziellen Aufwand zur Herstellung eines solchen Gehäuses noch weiter zu verringern und den Aufbau des Gehäuses noch weiter zu vereinfachen.
Gelöst werden diese Aufgaben bereits durch das Gehäuse zur Aufnahme eines opto-elektronischen Funktionselements sowie durch das Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gehäuses und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Allgemein sieht die Erfindung vor, das im Stand der Technik beschriebene und wenigstens aus zwei Lagen aufgebaute Gehäuse auf ein Gehäuse zu reduzieren, das nur noch aus einer einzelnen Lage aufgebaut ist. Es ist ein 1-Lagen-Gehäuse. Allgemein ist das Gehäuse aufgebaut aus einem Basiskörper und wenigstens einem in und/oder an dem Basiskörper angebrachten Anschlusskörper. Vorzugsweise ist das Gehäuse ein im Wesentlichen anorganisches Gehäuse. Es besteht aus oder umfasst den metallischen Basiskörper, das Glas und wenigstens einen metallischen Anschlusskörper. Es sind im Allgemeinen keine weiteren Komponenten auf der Oberseite des Gehäuses, hier bereitgestellt durch den Basiskörper, aufgebracht. Jedoch kann das erfindungsgemäße Gehäuse nach einem Einbau bzw. einem Aufsetzen eines opto-elektronischen Funktionselements gegebenenfalls an seiner Oberseite mit einem optischen Bauelement abgeschlossen werden.
Im Detail sieht die vorliegende Erfindung ein Gehäuse zur Aufnahme eines opto-elektronischen Funktionselements, insbesondere einer LED, vor, welches zumindest aus den folgenden Bestandteilen aufgebaut ist oder aus den folgenden Bestandteilen besteht. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist ein Gehäuse aus

– einem Basiskörper mit einer Oberseite, die zumindest abschnittsweise einen Montagebereich für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement definiert, so dass der Basiskörper einen Kühlkörper für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement bildet, einer Unterseite und einem Rand; und
– wenigstens einem Anschlusskörper für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement, welcher mit dem Basiskörper, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist, wobei
– der Basiskörper wenigstens einen Kanal aufweist, in welchem der wenigstens eine Anschlusskörper zumindest abschnittsweise angeordnet ist und welcher zumindest abschnittsweise mit einem Glas zum Verbinden des Basiskörpers mit dem Anschlusskörper befüllt ist.

Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronischen Funktionselementgehäuses, insbesondere für eine LED, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

– Bereitstellen wenigstens eines Basiskörpers mit wenigstens einem Kanal und mit einer Oberseite, welche zumindest abschnittsweise einen Montagebereich für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement definiert, so dass der Basiskörper einen Kühlkörper für wenigstens ein opto-elektronische Funktionselement bildet,
– Bereitstellen wenigstens eines Anschlusskörpers für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement und zumindest eines Glases zum Verbinden des zumindest einen Anschlusskörpers mit dem Basiskörper in dem wenigstens einen Kanal,
– Erwärmen des Glases insoweit, dass dieses in dem wenigstens einen Kanal eine Viskosität besitzt und/oder erreicht, bei der es anhaftet und aus dem Basiskörper und dem Anschlusskörper ein Verbund bildbar ist,
– Abkühlen des Glases, so der Basiskörper und der wenigstens eine Anschlusskörper einen stoffschlüssigen Verbund bilden, wobei der wenigstens eine Anschlusskörper zumindest abschnittsweise in dem Glas eingebettet ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden der Basiskörper und/oder der Anschlusskörper und/oder das Glas jeweils in einer Matrix bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist insbesondere herstellbar oder hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise ausgebildet zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses. Die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte kann variieren.
Das wenigstens eine Funktionselement wird bzw. ist auf dem Basiskörper angeordnet. Der Basiskörper stellt zum einen das tragende Element für das Funktionselement dar. Der Basiskörper kann somit auch als Träger oder Grundkörper bezeichnet werden. Zum anderen stellt der Basiskörper den Kühlkörper für das Funktionselement dar.
Der Basiskörper kann hierbei einteilig oder segmentiert ausgebildet und zum Beispiel aus Lagen aufgebaut sein. Es können zudem auch Durchgangsleitungen, sogenannte thermische Vias, in dem Basiskörper eingebracht sein. Das Funktionselement ist nach dem Einbau in das Gehäuse bzw. nach dem Aufsetzen auf dem Basiskörper in direktem Kontakt mit dem Basiskörper.
Das Funktionselement kann zum Beispiel auf dem Basiskörper aufgeklebt und/oder aufgelötet werden. Als Lote werden vorzugsweise bleifreie Weichlote verwendet. Der Kleber ist vorzugsweise ein leitfähiger Kleber, wie ein mit Silber angereicherter Epoxidharz. Somit wird über einen direkten Kontakt auch ein Kontakt über einen Kleber, Lot oder ein Bindemittel verstanden.
Da der Basiskörper erfindungsgemäß auch einen Kühlkörper für das Funktionselement darstellt, umfasst dieser Materialien, welche eine entsprechende Leitfähigkeit für Wärme besitzen. Vorzugsweise besitzt der Basiskörper eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest etwa 50 W/mK, vorzugsweise von zumindest etwa 150 W/mK.
Der Basiskörper ist thermisch anschließbar an weitere Bauteile. Vorzugsweise umfasst der Basiskörper wenigstens ein Metall oder besteht aus einem Metall oder einer Legierung. Ein gängiges Metall ist zum Beispiel Kupfer und/oder Aluminium und/oder Nickel und/oder Eisen und/oder Molybdän und/oder Kupfer-Wolfram und/oder Cu-Molybdän.
Für weitere mögliche Ausgestaltungen des Basiskörpers wird Bezug genommen auf das in dem Dokument WO 2009/132838 A1 beschriebene Basisteil.
Der Montagebereich für wenigstens ein Funktionselement kann sich im Zentrum oder im Bereich der Mittelachse oder auf der Mittelachse des Basiskörpers befinden.
Im Allgemeinen besitzt der Basiskörper in einer Aufsicht auf seine Oberseite eine Fläche von etwa 5 mm² bis etwa 1000 mm², vorzugsweise bis etwa 250 mm². Die Höhe des Basiskörpers liegt im Allgemeinen bei etwa 0,2 mm bis etwa 10 mm, vorzugsweise bis etwa 2 mm.
Der Kanal ist ein Kanal zum Führen, Aufnehmen und/oder Lagern des wenigstens einen Anschlusskörpers. In dem Kanal kann zumindest abschnittsweise oder vollständig genau ein Anschlusskörper oder eine Vielzahl von Anschlusskörpern angeordnet sein. Es kann genau ein Kanal im Basiskörper oder auch eine Vielzahl von Kanälen im Basiskörper vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kanal randseitig an dem Basiskörper angeordnet und/oder nicht randseitig, d. h. im Inneren des Basiskörpers angeordnet. In einer konkreten Ausgestaltung ist der wenigstens eine Kanal als eine randseitige Aussparung an dem Basiskörper und/oder als eine nicht randseitige Aussparung im Basiskörper ausgebildet. Im Fall des nicht randseitigen Kanals ist der Kanal als eine vorderseitige und/oder eine rückseitige Aussparung in dem Basiskörper ausgeführt.
In einer Ausführungsform mündet der wenigstens eine Kanal in die Oberseite und/oder in die Unterseite und/oder in den Rand des Basiskörpers. Es wird dadurch eine, vorzugsweise durchgehende, Verbindung zwischen der Oberseite und/oder der Unterseite und/oder dem Rand des Basiskörpers erzeugt. In einer Ausführungsform erstreckt sich der Kanal von der Vorderseite in Richtung der Rückseite und/oder verbindet die Vorderseite des Basiskörpers mit seiner Rückseite und ist vorzugsweise als ein Loch ausgebildet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der wenigstens eine Kanal einen, vorzugsweise im Wesentlichen geraden, ersten Abschnitt. Vorzugsweise verläuft der erste Abschnitt im Wesentlichen entlang, vorzugsweise parallel zu, der Mittelachse des Basiskörpers. Wird hierbei der Kanal, vorzugsweise ausschließlich, durch einen ersten geraden Abschnitt gebildet, so ist der Kanal im Wesentlichen I-förmig.
Der erste Abschnitt des Kanals ist dabei vorzugsweise eine Öffnung oder ein Loch im Basiskörper. In der Ausgestaltung als im Wesentlichen I-förmiger Kanal ist der Kanal für die Position im nicht randseitigen Bereich des Basiskörpers rohrförmig. Er ist eine Art Rohr mit offenen Enden. Für eine Position im randseitigen Bereich stellt der Kanal dagegen eine Art Nut oder Rinne dar. Es ist sozusagen ein seitlich zum Rand hin offener Kanal.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der wenigstens eine Kanal, insbesondere zusätzlich, einen, vorzugsweise im Wesentlichen geraden, zweiten Abschnitt. Dieser verläuft im Wesentlichen quer, vorzugsweise senkrecht, zu dem ersten Abschnitt des Kanals.
Der zweite Abschnitt des Kanals wird vorzugsweise als eine Aussparung in der Oberseite des Basiskörpers und/oder als eine Aussparung in der Unterseite des Basiskörpers bereitgestellt. Es wird eine Art Rinne oder ein nach oben offener Kanal in der Oberseite und/oder ein nach unten offener Kanal in der Unterseite des Basiskörpers gebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der zweite Abschnitt des Kanals, ausgehend von der Mittelachse des Basiskörpers, vorzugsweise radial, in Richtung des Randes des Basiskörpers. Der Rand oder Mantel beschreibt hierbei die seitliche Wand dar, welche die Oberseite mit der Unterseite des Basiskörpers verbindet.
In einer Ausführungsform wird der Kanal durch den ersten und den zweiten Abschnitt gebildet. Insbesondere geht dabei der erste Abschnitt des Kanals in den zweiten Abschnitt des Kanals über. Der erste Abschnitt des Kanals mündet in den zweiten Abschnitt des Kanals. Dadurch wird, insbesondere zumindest abschnittsweise, ein im Wesentlichen L-förmiger Kanal gebildet. Die Schenkel des ”L” werden durch den ersten und den zweiten Abschnitt gebildet. Der vorstehend genannte erste Abschnitt und der vorstehend genannte zweite Abschnitt des Kanals können daher auch als erster und zweiter Schenkel des Kanals bezeichnet werden.
Der Durchmesser des Kanals liegt im Allgemeinen bei etwa 0,25 mm² bis etwa 25 mm², bevorzugt bis etwa 9 mm², besonders bevorzugt bis etwa 3 mm².
Der wenigstens eine Anschlusskörper ist ein Anschlusskörper zum Bereitstellen eines elektrischen Anschlusses für das auf dem Basiskörper positionierte Funktionselement. Über den Anschlusskörper kann im Allgemeinen eine Verbindung der Oberseite des Basiskörpers und somit des Funktionselements mit der Umgebung hergestellt werden, vorzugsweise mittels eines Anschlusses über den Rand und/oder die Rückseite des Basiskörpers.
Der Anschlusskörper ist ein massiver Körper. Vorzugsweise kann dieser auch unter leichtem Druck, beispielsweise durch ein Pressen mit den Fingern, verformbar sein. Dieser stellt keine auf dem Basiskörper, zum Beispiel mittels eines PVD-Verfahrens, aufgebrachte oder aufgewachsene Schicht dar.
Vielmehr wird der Anschlusskörper als solcher zumindest abschnittsweise in dem Kanal positioniert. In einer ersten Ausführungsform wird zunächst der Anschlusskörper zumindest abschnittsweise in dem Kanal positioniert. Der Kanal wird dann mit dem Glas zum Verbinden des Anschlusskörpers mit dem Basiskörper zumindest abschnittsweise befüllt.
Der Anschlusskörper ist im Allgemeinen von dem Basiskörper elektrisch isoliert. Dieser ist zumindest abschnittsweise beabstandet von dem Basisköper angeordnet und/oder durch das Glas und die sich ausbildende Glasschicht getrennt. Der Anschlusskörper ist derart in dem Glas eingebettet oder positioniert, dass wenigstens zwei Kontaktstellen des Anschlusskörpers freiliegen, so dass der Anschlusskörper zum Beispiel über einen Draht kontaktiert werden kann. Vorzugsweise liegen das Kopfende und das Fußende des Anschlusskörpers frei. An dem freiliegenden Bereich kann zum Kontaktieren beispielsweise ein Draht (”Drahtbonden”) und/oder eine Leiterbahn befestigt werden. Auch kann ein Funktionselement beispielsweise auf den Anschlusskörper an- oder aufgesetzt und vorzugsweise mittels eine leitfähigen Klebers befestigt sein. Es wird einem Kanal zumindest ein Anschlusskörper oder genau ein Anschlusskörper oder eine Vielzahl von Anschlusskörpern zugeordnet.
Der Anschlusskörper mündet in die Oberseite und/oder die Unterseite und/oder den Rand des Basiskörpers und ist dort mit weiteren Komponenten, beispielsweise an der Oberseite mit zumindest einem opto-elektronischen Funktionselement, verbindbar. Dabei kann der wenigstens eine Anschlusskörper im Wesentlichen mit der Oberfläche der Oberseite, der Unterseite und/oder des Rands des Basiskörpers abschließen und/oder sich über die Oberfläche der Oberseite, der Unterseite und/oder des Rands des Basiskörpers des Basiskörpers hinaus erstrecken.
Im Allgemeinen ist der Anschlusskörper in seiner Gestalt und/oder seinen Abmessungen an die Gestalt und/oder die Abmessungen des Kanals, dem er zugeordnet ist und/oder in dem er zumindest abschnittsweise angeordnet ist, angepasst. Insbesondere ist dabei der Anschlusskörper, vorzugsweise durchgehend, im Wesentlichen entsprechend dem Verlauf des Kanals geformt, zum Beispiel zumindest abschnittsweise I-förmig oder L-förmig. Der Anschlusskörper kann durch einen ersten und/oder einen zweiten Abschnitt definiert werden. Der erste Abschnitt des Anschlusskörpers verläuft im Wesentlichen entlang, vorzugsweise parallel zu, der Mittelachse des Basiskörper. Der zweite Abschnitt des Anschlusskörpers verläuft im Wesentlichen quer, vorzugsweise senkrecht, zu dem ersten Abschnitt.
Vorzugsweise ist der Anschlusskörper ein Kontaktstift. Ein Kontaktstift ist ein längliches, metallisches Bauteil mit einem im Verhältnis zu seiner Länge deutlich reduzierten Querschnitt. Es ist ein nadel- oder nagelartiges Bauteil. Dieses kann nur einen geraden Schenkel besitzen oder aber auch wenigstens einen gebogenen Abschnitt aufweisen. Somit kann der Kontaktstift, insbesondere zumindest abschnittsweise, als ein im Wesentlichen gerader Stift oder I-förmig bereitgestellt werden. Er kann aber, insbesondere zumindest abschnittsweise, auch als Haken oder L-förmig bereitgestellt sein. Unter einem Kontaktstift wird auch ein metallischer Draht verstanden.
Der Anschlusskörper umfasst oder ist ein Metall oder eine Legierung. Das Metall ist hierbei zumindest ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe von Kupfer, Aluminium, Nickel, Cobalt, Eisen, Stahl oder Edelstahl, ferritischen Stahl oder Edelstahl und austenitischen Stahl oder Edelstahl. Der Durchmesser des Anschlusskörpers, vorzugsweise des Kontaktstifts, liegt im Allgemeinen bei etwa 0,1 mm² bis etwa 16 mm², bevorzugt bis etwa 3 mm², besonders bevorzugt bis etwa 0,8 mm².
Das Glas ist ein Glas zum Verbinden des Basiskörpers mit dem Anschlusskörper und/oder zum Isolieren des Basiskörpers von dem Anschlusskörper. Das Glas besitzt einen Erweichungspunkt oder eine Erweichungstemperatur in einem Bereich, der unterhalb der Schmelztemperatur der Materialien liegt, die für den Basiskörper und/oder den Anschlusskörper verwendet werden. Das Glas wird für das Verbinden oder ist beim Verbinden insoweit erwärmt, dass es eine Viskosität besitzt, bei der die Bauteile aneinander haften. Vorzugsweise besitzt das Glas beim Verbinden eine Viskosität in einem Bereich von 10⁷ Pas bis etwa 10³ Pas. Die Erwärmung erfolgt zum Beispiel in einem Ofen. Vorzugsweise ist oder umfasst das verwendete Glas ein Phosphatglas und/oder ein Weichglas und/oder einer Alkali-Titan-Silikat-Glas. Beispiele für ein Phosphatglas sind die Gläser mit der Bezeichnung SCHOTT G018-122. Beispiele für ein Weichglas sind die Gläser mit der Bezeichnung SCHOTT 8061 und/oder SCHOTT 8421. Werden z. B. der Basiskörper und/oder der Anschlusskörper im Wesentlichen durch Kupfer und/oder Aluminium, insbesondere an der Grenzfläche zu dem Glas, bereitgestellt, so ist das Glas vorzugsweise ein Alkali-Titan-Silikat-Glas. Der Basiskörper und/oder der Anschlusskörper und/oder zumindest die Grenzflächen besitzt bzw. besitzen einen Anteil an Kupfer oder Aluminium von mindestens 50 Gew.%, vorzugsweise von mindestens 80 Gew.%.

In einer Ausführungsform besitzt das Alkali-Titan-Silikat-Glas die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt oder umfasst das Glas die folgende Zusammensetzung:

SiO₂	20–50
TiO₂	10–35
R₂0	10–40



Al₂O₃	0–5


CaO + SrO	0–5
P₂O₅	0–5
V₂O₅	0–5
B₂O₃	0–5

Sb₂O₃	0–1
SnO₂	0–5
Fe₂O₃	< 1
CoO	< 1
NiO	< 1



ZnO	0–4
ZrO₂	0–4
F	0–2
MoO₃	0–1
N₂O₅	0–6

SO₃	0–1

Die in der Tabelle verwendete Bezeichnung R₂0 stellt die Summe aller Alkali-Oxide dar. Dabei sind die Alkalimetalle wenigstens bereitgestellt durch die Elemente Li, Na und K.
In einer konkreten Ausführungsform umfasst die Gruppe R₂0 die folgenden Bestandteile (in Gewichtsprozent):

Na₂O 11–22

K₂O 8–17

Li₂O 0,2–3

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform besitzt oder umfasst das Glas die folgende Zusammensetzung:

SiO₂	26–30
TiO₂	21–25

Na₂O	14–18
K₂O	11–15
Li₂O	> 0–3
Al₂O₃	> 1–5
CaO	> 0–1
SrO	0–1

P₂O₅	> 0–3

B₂O₃	> 0–4



Fe₂O₃	> 0–2
CoO	0–1
NiO	0–1



ZnO	> 0–2
ZrO₂	> 0,5–2

Vorzugsweise besitzt oder umfasst das Glas der ersten Ausführungsform die folgende Zusammensetzung:

SiO₂	28
TiO₂	23

Na₂O	16
K₂O	13
Li₂O	1,12
Al₂O₃	3,4
CaO	0,2
SrO	0,02

P₂O₅	1,6

B₂O₃	2



Fe₂O₃	0,2
CoO	0,03
NiO	< 0,02



ZnO	0,2
ZrO₂	0,9

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besitzt oder umfasst das Glas die folgende Zusammensetzung:

SiO₂	36–40
TiO₂	24–28

Na₂O	15–19
K₂O	10–14
Li₂O	> 0–3
Al₂O₃	1–6
CaO	> 0–1
SrO	< 1

P₂O₅	> 0–4

B₂O₃	> 0–2



Fe₂O₃	0–2
CoO	< 1
NiO	< 1



ZnO	< 1
ZrO₂	< 1

Vorzugsweise besitzt oder umfasst das Glas der zweiten Ausführungsform die folgende Zusammensetzung:

SiO₂	38
TiO₂	26

Na₂O	17
K₂O	11,6
Li₂O	1,22
Al₂O₃	3,7
CaO	0,3


P₂O₅	1,6

B₂O₃	0,29



Fe₂O₃	0,08
CoO
NiO	< 0,02



ZnO	0
ZrO₂	0,1

Die mit dem Glas gebildete Glasschicht oder im Detail die zwischen dem Basiskörper und dem Anschlusskörper gebildete Glasschicht besitzt im Allgemeinen eine Dicke von größer als etwa 30 μm. Dadurch kann ein gasdichter Verbund mit ausreichend hohen elektrisch isolierenden Eigenschaften bereitgestellt werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Glasschicht etwa 200 μm bis etwa 2000 μm.
Der elektrische Widerstand der Glasschicht, welche auf dem Alkali-Titan-Silikat-Glas, insbesondere mit den genannten Zusammensetzungen, basiert, liegt im Allgemeinen bei größer als 1 GΩ. Die Gasdichtheit ist im Allgemeinen kleiner als 1·10^–8 mbar·l/s. Weiterhin zeichnet sich das Glas aus durch eine verbesserte Festigkeit und eine verbesserte chemische Beständigkeit. So kann insbesondere die Scherfestigkeit bei einem Probekörper (4 mm × 4 mm Verglasungsfläche und 100 μm nominelle Dicke der Glasschicht) mit dem erfindungsgemäßen Glas von durchschnittlich 60 N auf 105 N erhöht werden gegenüber dem Glas P8061. Ferner weist das erfindungsgemäße Glas gegenüber dem Glas G018-122 (siehe dazu die WO 2009/132838 A1 ) eine verbesserte chemische Beständigkeit auf. Die Galvanik kann nach dem Verglasen durchgeführt werden.
Im Allgemeinen kann das Glas durch zumindest ein Verfahren aufgebracht werden, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Dispensen, Bereitstellen eines vorzugsweise gestanztes Glasbandes und/oder Bereitstellen eines individuellen Vorformlings. Ein Glasband kann zum Beispiel durch in die Form eines Bandes gegossenes Schlicker bereitgestellt werden. Um eine effiziente Herstellung zu erzielen, kann das Glas in einer Matrix bereitgestellt werden.
Für weitere mögliche Ausgestaltungen der Glasschicht oder des Glases und der Verfahren zum Verwenden eines Glases wird Bezug genommen auf die in dem Dokument WO 2009/132838 A1 beschriebene erste und/oder zweite Glasschicht.
Um ein verbessertes Anhaften des Anschlusskörpers an dem Basiskörper zu bewirken, erfolgt vorzugsweise eine Vorbehandlung der Glaskontaktflächen des Basiskörpers und/oder des Anschlusskörpers. Die genannte Vorbehandlung kann in einer Ausführungsform durch ein Voroxidieren der Glaskontaktflächen erfolgen. Unter dem Voroxidieren wird ein gezieltes Oxidieren einer Oberfläche, zum Beispiel in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, verstanden. Dabei hat sich ein Verbund aus Glas und Kupfer oder Kupferoxid als sehr stabil erwiesen. Das Metall, vorzugsweise Kupfer, wird in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gezielt oxidiert. Dabei hat sich für das Oxidgewicht ein Flächengewicht von etwa 0,02 bis etwa 0,25 mg/cm², vorzugsweise von etwa 0,067 bis etwa 0,13 mg/cm², Oxidgewicht als vorteilhaft erwiesen. Das Oxid haftet gut und blättert nicht ab. Dies ist insbesondere zutreffend, wenn das Kupfer mit einem Anteil von größer als 50 Gew.%, vorzugsweise von größer als 80 Gew.%, in dem Basiskörper und/oder in dem Anschlusskörper und/oder zumindest in den Grenzflächen bereitgestellt wird.
Zum Verbessern der Eigenschaften des Basiskörpers und/oder des Anschlusskörpers, beispielsweise der Reflektivität, der Bondbarkeit und/oder der elektrischen Leitfähigkeit, können diese, vorzugsweise zumindest abschnittsweise, beschichtet und/oder verkleidet sein, vorzugsweise mit einem Metall. Ein mögliches Verfahren stellt das Plattieren, vorzugsweise mittels Galavanotechnik, dar.
Das auf dem Basiskörper positionierbare opto-elektronische Funktionselement ist ein strahlungsemittierendes und/oder strahlungsempfangendes Bauteil. Vorzugsweise ist es als Chip ausgebildet. Das Funktionselement ist wenigstens ein Bauteil ausgewählt aus der Gruppe von LED, Photodiode und Laserdiode. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist insbesondere für LEDs mit einer hohen Leistung, vorzugsweise mit einer Leistung von größer als etwa 5 W geeignet, da bei diesen eine effiziente Wärmeableitung erforderlich ist und das Gehäuse ausreichend thermisch stabil sein muss. Insbesondere auch für nicht opto-elektronische Funktionselemente, wie zum Beispiel Leistungshalbleiter, deren Verwendung insbesondere eine ausreichende thermische Stabilität erfordert, kann das vorliegende erfindungsgemäße Gehäuse geeignet sein. Somit kann das erfindungsgemäße Gehäuse auch ein Gehäuse für ein opto-elektronisches Funktionselement und/oder allgemein für ein Funktionselement sein. Entsprechendes gilt für das erfindungsgemäße Verfahren.
Die Erfindung ist in einer weiteren Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberseite des Basiskörpers wenigstens eine Vertiefung mit einem Boden aufweist. Der Montagebereich für zumindest ein opto-elektronisches Funktionselement ist durch den Boden der Vertiefung bereitgestellt. Ein in der Vertiefung angeordnetes Funktionselement ist besser geschützt als ein an einer ebenen Oberseite positioniertes Funktionselement. Vorzugsweise hat eine Innenseite der Vertiefung zumindest abschnittsweise reflektierende Eigenschaften, so dass durch die Vertiefung ein Reflektor für die von einem opto-elektronischen emittierte und/oder zu empfangende Strahlung gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Vertiefung einen Durchmesser, welcher ausgehend von dem Boden der Vertiefung, auf welchem wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement positionierbar ist, in Richtung der Oberseite der Vertiefung zunimmt. Vorzugsweise ist die Vertiefung zumindest abschnittsweise als ein Kegelstumpf und/oder ein Pyramidenstumpf ausgebildet, wobei der Boden der Vertiefung die Grundfläche des Kegelstumpfs und/oder des Pyramidenstumpfs bildet. Die Vertiefung kann definiert werden durch eine Grundseite, die hier als Boden bezeichnet ist, eine Deckseite und eine Mantelseite, die hier allgemein als Mantel bezeichnet ist. Im Allgemeinen besitzt die Vertiefung in einer Aufsicht auf die Oberseite des Basiskörpers eine Fläche von etwa 4 mm² bis etwa 50 mm², vorzugsweise bis etwa 20 mm². Die Tiefe liegt im Allgemeinen bei etwa 0,2 mm bis etwa 2 mm.
In einer Weiterbildung der Erfindung mündet der wenigstens Kanal in die wenigstens eine Vertiefung, insbesondere in einen Mantel der Vertiefung. Durch diese Art der Anordnung wird eine räumliche Nähe des Anschlusskörpers zu dem Funktionslement bereitgestellt, was in eine reduzierte Rauschempfindlichkeit resultieren kann.
Das erfindungsgemäße Gehäuse weist in einer Weiterbildung in der Oberseite des Basiskörpers einen Aufnahmebereich zur Aufnahme und/oder zum Lagern eines Abschlusselements, wie zum Beispiel eines optischen Bauelements, auf. Auf der Oberseite des Basiskörpers und dabei vorzugsweise in den Aufnahmebereich, ist bzw. wird gegebenenfalls wenigstens ein, vorzugsweise transparentes, Abschlusselement aufgebracht. Das Abschlusselement ist insbesondere ein optisches Bauelement. Ein Beispiel für das optische Bauelement ist ein fokussierendes Bauteil, vorzugsweise eine Linse. Die Linse kann bereitgestellt werden durch eine vorzugsweise konvexe Glaslinse und/oder einen Tropfen, wie zum Beispiel ein Silikontropfen.
In Abhängigkeit von den Anforderungen kann das Gehäuse gemäß der Erfindung unterschiedlich ausgeführt sein: Zum Beispiel kann der Basiskörper eine Vertiefung und einen Kanal oder zwei Kanäle haben. Der Basiskörper kann aber auch eine Vielzahl von Kanälen und/oder eine Vielzahl von Vertiefungen haben.
Nachfolgend sind einige Ausführungsformen beschrieben, die sich auf eine Vielzahl von Kanälen und/oder eine Vielzahl von Vertiefungen in dem Basiskörper beziehen:
In einer ersten Ausgestaltung ist zumindest ein Teil aus der Vielzahl der Kanäle und/oder zumindest ein Teil aus der Vielzahl der Vertiefungen zumindest abschnittsweise um den Montagebereich herum verteilt, beispielsweise auf einem Kreis, angeordnet. Vorzugsweise sind die Kanäle und/oder die Vertiefungen, welche zueinander benachbart sind, im Wesentlichen äquidistant zueinander angeordnet. In einer zweiten Ausgestaltung ist ein Kanal aus der Vielzahl der Kanäle und/oder eine Vertiefung aus der Vielzahl der Vertiefungen auf der Mittelachse des Basiskörpers angeordnet und die restlichen Kanäle aus der Vielzahl der Kanäle und/oder die restlichen Vertiefungen aus der Vielzahl der Vertiefungen sind um die Mittelachse des Basiskörpers herum verteilt angeordnet.
Da im Allgemeinen jeweils zwei Anschlüsse zum Betrieb eines Funktionselements erforderlich sind, ist das Gehäuse in einer weiteren Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle aus der Vielzahl der Kanäle zumindest teilweise paarweise angeordnet sind. Vorzugsweise ist hierbei jeder Vertiefung aus der Vielzahl der Vertiefungen wenigstens ein Paar von Kanälen zugeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Gehäuses wird zumindest auf seiner Unterseite eine Isolation aufgebracht. Dazu wird auf der Unterseite des Basiskörpers und gegebenenfalls auf der Unterseite des wenigstens einen Anschlusskörpers noch eine Isolation, die vorzugsweise durch eine isolierende Schicht bereitgestellt wird, aufgebracht. Die genannte Isolation kann durchgehend oder auch segmentiert sein. Das Material für die Isolation ist oder umfasst vorzugsweise ein Glas und/oder eine Keramik. Die Schicht kann zum Beispiel über ein Emaillieren und/oder ein Cold-Spray-Verfahren aufgebracht werden. Dadurch ist die Unterseite des Gehäuses oder des Basiskörpers potentialfrei bereitstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung des Gehäuses ist eine Hülse mantelseitig an dem Basiskörper angeordnet. Die Hülse oder Hülle erstreckt sich zumindest abschnittsweise über den Umfang des Basiskörpers. Die Hülse ist vorzugsweise über eine Glasschicht am Basiskörper befestigt. Die Glasschicht befindet sich zwischen dem Basiskörper und der Hülse. Vorzugsweise wird die Hülse als eine metallische Hülse, zum Beispiel aus Edelstahl, bereitgestellt. Dadurch ist es möglich, die Außenseite des Gehäuses mit einem definierten Potential, beispielsweise mit dem Erd- bzw. Nullpotential, bereitzustellen.
Der Basiskörper und insbesondere auch die an und/oder in dem Basiskörper angeordneten Kanäle und/oder auch der Anschlusskörper werden durch ein Leiterrahmen-Verfahren hergestellt. Beispiele für ein solches Fertigungsverfahren stellen photochemisches Ätzen, Stanzen, Laser-Schneiden und/oder Wasserstrahlschneiden dar. Das Stanzen ist sehr kostengünstig und stellt daher das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der genannten Bauteile dar. Somit werden auch in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen nur stanzbare Metalle zur Herstellung des Basiskörpers mit dem wenigstens einen Kanal und/oder des Anschlusskörpers verwendet. In einer Ausführungsform wird eine Platte derart strukturiert, dass eine Vielzahl von Bauteilen pro Platte entsteht. Das Gehäuse ist Bestandteil einer Matrix von einzelnen Gehäusen. Eine Matrix ist dann eine Art Grundkörper, in welchem die jeweiligen Bauteil eingelagert oder angeordnet sind. Daher liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung auch ein Anordnung oder eine Matrix, welche eine Vielzahl von Gehäusen, vorzugsweise der vorstehend beschriebenen Gehäuse, umfasst. Die einzelnen Gehäuse sind über Stege oder Verbindungsstege an der jeweiligen Matrix befestigt. Daher kann die Erfindung auch beschrieben werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von opto-elektronischen Funktionselementgehäusen. Nach deren Herstellung werden die Gehäuse von der Matrix separiert.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein opto-elektronisches Bauteil, welches ein erfindungsgemäßes Gehäuse und wenigstens ein strahlungsemittierendes und/oder strahlungsempfangendes opto-elektronisches Funktionselement, insbesondere eine LED, das in dem Gehäuse angeordnet ist, umfasst.
Ferner liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Beleuchtungseinrichtung, zum Beispiel eine Innenbeleuchtung und/oder eine Außenbeleuchtung, welche wenigstens ein Gehäuse und/oder ein opto-elektronisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeugen und/oder einem Flugzeug und/oder als Flugfeldbeleuchtung. Beispiele für die Beleuchtungseinrichtung sind eine Sitzbeleuchtung; ein Leselicht; eine Arbeitsleuchte, die insbesondere in Decken oder Wänden integrierbar ist; eine Objektbeleuchtung in Möbeln und/oder Gebäuden; ein Scheinwerfer und/oder ein Rücklicht und/oder eine Innenbeleuchtung und/oder eine Instrumenten- oder Display-Beleuchtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen; eine Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays; eine UV-Beleuchtung, vorzugsweise in der Medizin und/oder zur Wasserreinigung; und/oder eine Beleuchtung für eine raue Umgebung (”harsh environment”), wie zum Beispiel unter Feuchtigkeitseinfluss und/oder aggressivem Gaseinfluss und/oder unter Strahlungseinfluss.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert. Hierzu wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen beziehen sich auf die gleichen Teile.
1.a bis 1.c illustrieren eine erste Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit einem einzelnen Stift-Kontakt in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (1.a), einer Aufsicht auf die Unterseite (1.b) und in einem Querschnitt (1.c).
2.a bis 2.c illustrieren eine zweite Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit einem einzelnen Stift-Kontakt in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (2.a), einer Aufsicht auf die Unterseite (2.b) und in einem Querschnitt (2.c).
3.a bis 3.c illustrieren eine dritte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit einem einzelnen Stift-Kontakt in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (3.a), einer Aufsicht auf die Unterseite (3.b) und in einem Querschnitt (3.c).
4.a bis 4.c illustrieren eine vierte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit einem einzelnen Stift-Kontakt in einer perspektivischen Ansicht auf die Oberseite (4.a), einer Aufsicht auf die Oberseite (4.b) und in einem Querschnitt (4.c).
5.a bis 5.d illustrieren eine erste Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit mehreren Stift-Kontakten in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (5.a) und die Oberseite (5.d), einer Aufsicht auf die Unterseite (5.b) und in einem Querschnitt entlang der Achse A-A (5.c).
6.a bis 6.e illustrieren eine zweite Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit mehreren Stift-Kontakten in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (6.a) und die Oberseite (6.d), einer Aufsicht auf die Unterseite (6.b) und die Oberseite (6.e) sowie in einem Querschnitt entlang der Achse A-A (6.c).
7.a bis 7.e illustrieren eine dritte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit mehreren Stift-Kontakten in einer perspektivischen Ansicht auf die Unterseite (7.a) und die Oberseite (7.d), einer Aufsicht auf die Unterseite (7.b) und die Oberseite (7.e) sowie in einem Querschnitt entlang der Achse A-A (7.c).
8.a und 8.b illustrieren eine vierte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses mit mehreren Stift-Kontakten in einer Aufsicht auf die Oberseite ohne (8.a) und mit einem mantelseitig angeordneten Außenleiter (8.b).
9.a bis 9.f illustrieren einige Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen 1-lagigen Gehäuses mit jeweils einem in dem Gehäuse positionierten Funktionselement.
10.a bis 10.f illustrieren einige Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen 1-lagigen Gehäuses mit zwei in dem Gehäuse positionierten Funktionselementen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Figuren illustrieren durchgehend einen Anschlusskörper 30, welcher als Kontaktstift 30 ausgeführt ist. Zunächst zeigen die 1.a bis 1.c eine erste Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses 10 mit einem einzelnen Kanal 11, in welchem ein einzelner Kontaktstift 30 angeordnet ist.
Der Basiskörper 10 ist eine metallische Platte, in einer bevorzugten Ausführung eine Kupferplatte. An der Oberseite 10a des Basisköpers 10 ist der Montagebereich 14 für ein opto-elektronisches Funktionselement 40 definiert. Er wird hier durch eine ebene oder im Wesentlichen ebene Oberseite 10a bereitgestellt.
Insbesondere um die Fertigungskosten möglicht gering halten zu können, ist der Basiskörper 10 mit dem eingebrachten Kanal 11 mittels eines Stanzverfahrens hergestellt. Der eingebrachte Kanal 11 weist hier einen ersten Abschnitt 11-1 und einen zweiten Abschnitt 11-2 auf.
Der erste Abschnitt 11-1 ist als eine nicht randseitige Aussparung 13, hier als ein Loch oder eine durchgehende Öffnung, in dem Basiskörper 10 ausgeführt. Der erste Abschnitt 11-1 des Kanals 11 erstreckt sich von der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 bis zur Rückseite 10b des Basiskörpers 10. Es wird eine Art Rohr in dem Basiskörper 10 gebildet. Der erste Abschnitt 11-1 verläuft hier im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 10d des Basiskörpers 10.
Der zweite Abschnitt 11-2 des Kanals 11 verläuft quer, hier senkrecht, zu dem ersten Abschnitt 11-1 des Kanals 11. zudem verläuft der zweite Abschnitt 11-2 auch quer, hier senkrecht, zu der Mittelachse 10d des Basiskörpers 10.
Der zweite Abschnitt 11-2 ist als eine Aussparung in der Rückseite 10b des Basiskörpers 10 ausgeführt. Diese erstreckt sich ausgehend von der Mittelachse 10d des Basiskörpers 10 in Richtung des Rands 10c des Basiskörpers 10. Es wird eine Art nach unten offener Kanal 11 in dem Basiskörper 10 gebildet. Der zweite Abschnitt 11-2 mündet in den Rand 10c des Basiskörpers 10.
In der vorliegenden Ausgestaltung wird der Kanal 10 durch den ersten Abschnitt 11-1 und den zweiten Abschnitt 11-2 gebildet. Dabei mündet der erste Abschnitt 11-1 des Kanals 11 in den zweiten Abschnitt 11-2 des Kanals 11. Der Kanal 11 ist in einer Querschnittsdarstellung im Wesentlichen L-förmig (siehe dazu 1.c).
Der Kanal 11 bzw. der erste 11-1 und der zweite Abschnitt 11-2 des Kanals 11 sind hier im Wesentlichen vollständig mit einem Glas 20 gefüllt. Es ist ein Glas 20 zum Verbinden von Basiskörper 10 und Anschlusskörper 30. Das Glas 20 ist ein Alkali-Titan-Silikat-Glas. Der Kontaktstift 30 ist in dem Kanal 11 angeordnet und in das Glas 20 eingebettet.
In einem ersten Verfahrensschritt wird dazu zunächst der Basiskörper 10 mit dem eingebrachten Kanal 11 bzw. 11-1 und 11-2 bereitgestellt. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Kanal 11 bzw. 11-1 und 11-2 zunächst mit dem Glas 20, welches sich vorzugsweise in einem flüssigen oder niedrigviskosen Zustand befindet, befüllt. Dazu befindet sich das Glas 20 in einem entsprechend erwärmten Zustand. Für das vorliegende Glas 20 liegt dies bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 400°C bis etwa 1000°C, vorzugsweise 500°C bis etwa 700°C. Ein Beispiel zum Befüllen stellt das Dispensen dar. Nach dem Befüllen des Kanals 11 bzw. 11-1 und 11-2 wird der Kontaktstift 30 in den befüllten Kanal 11 bzw. 11-1 und 11-2 eingesteckt oder einpresst, hier über die Rückseite 10b des Basiskörpers 10.
Der Kontaktstift 30 ist in seinen Abmessungen und seiner Form an die Abmessungen und die Form des Kanals 11 angepasst, in dem er eingebracht ist. In dem gezeigten Beispiel besitzt der Kontaktstift 30 ebenso eine im Wesentlichen L-förmige Form und somit ebenso einen ersten Abschnitt 30-1 und einen zweiten Abschnitt 30-2. Der Kontaktstift 30 besitzt die Form eines Hakens.
Der erste Abschnitt 30-1 des Kontaktstifts 30 ist dem Bereich des ersten Abschnitts 11-1 des Kanals 11 zugeordnet. Der zweite Abschnitt 30-2 des Kontaktstifts 30 ist dem Bereich des zweiten Abschnitts 11-2 des Kanals 11 zugeordnet. Der erste Abschnitt 30-1 ist, mit Ausnahme seiner Stirnseite 30a, im Wesentlichen vollständig von dem Glas 20 umgeben. Diese freie Stirnseite 30a schließt mit der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 ab. Sie stellt den Anschluss für das opto-elektronische Funktionselement 40 bereit. Die freie Stirnseite 30a kann auch oberhalb der Oberseite 10a liegen.
Dagegen ist der zweite Abschnitt 30-2 in dem gezeigten Beispiel nicht vollständig von dem Glas 20 umgeben. Denn zum einen schließt der zweite Abschnitt 30-2 nicht mit dem Rand 10c des Basiskörpers 10 ab. Er erstreckt sich vielmehr über den Rand 10c des Basiskörpers 10 hinaus. Dadurch kann der Kontaktstift 30 zum Beispiel entsprechend gebogen werden, um zu einem Verbindungselement zu gelangen. Dadurch liegt auch die Stirnseite 30b des zweiten Abschnitts 30-2 frei. zum anderen ist der zweite Abschnitt 30-2 auch im Bereich des Basiskörpers 10 nicht vollständig in das Glas 20 eingetaucht. Die Rückseite der Mantelfläche 30c des zweiten Abschnitts 30-2 liegt frei oberhalb des Glases 20. Dadurch ist auch eine Rückseitenkontaktierung durch ein einfaches Aufsetzen auf eine Leiterbahn möglich (siehe dazu 9.d).
Um Wiederholungen zu vermeiden, werden für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen jeweils nur die Änderungen beschrieben. Für identische oder auch ähnliche Merkmale sei jeweils auf die vorab beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.
Die 2.a bis 2.c zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Als Änderung gegenüber der in den 1.a bis 1.c gezeigten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Oberseite 10a des Basiskörpers 10 nun eine Vertiefung 15 auf, beispielsweise bereitgestellt durch eine Aussparung 15. Das Funktionselement 40 kann nun geschützt in der Vertiefung 15 liegen. Die Vertiefung 15 besitzt hier einen runden, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt. Das Funktionselement 40 ist auf dem Boden der Vertiefung 15 und insbesondere im Zentrum der Vertiefung 15 angeordnet. Der Durchmesser der Vertiefung 15 vergrößert sich, vorzugsweise kontinuierlich, ausgehend von dem Boden der Vertiefung 15 zu seiner Oberseite. Die Vertiefung 15 besitzt die Gestalt eines Kegelstumpfs.
Ist das Funktionselement 40 zum Beispiel als LED 40 ausgeführt, so kann die Innenseite oder der Mantel der Vertiefung 15 zur Verbesserung der Beleuchtung, insbesondere zumindest abschnittsweise, reflektierende Eigenschaften besitzen. Die Vertiefung 15 kann somit auch als Reflektor 15 bezeichnet werden. In Abhängigkeit von dem Material und/oder der Art ihrer Herstellung kann die Vertiefung 15 oder die Innenseite der Vertiefung 15 bereits ausreichend hohe reflektierende Eigenschaften besitzen. Im Allgemeinen wird jedoch eine Nachbearbeitung der Innenseite oder des Mantels der Vertiefung 15 erforderlich sein. Die reflektierenden Eigenschaften können zum einen durch ein entsprechendes Bearbeiten der Innenseite, beispielsweise durch Polieren, erreicht werden. Als Alternative oder als Ergänzung kann die Innenseite auch noch abschnittsweise oder vollständig beschichtet und/oder verkleidet sein, vorzugsweise mit einem Metall. Das Material, vorzugsweise das Metall, zur Herstellung der Beschichtung und/oder der Verkleidung ist wenigstens ein Material, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Silber, Aluminium, Nickel, Palladium und Gold. Das Verfahren zum Erzeugen oder Herstellen der Beschichtung ist wenigstens ein Verfahren, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Galvanisieren und Verdampfen, insbesondere PVD und/oder CVD.
Die 3.a bis 3.c zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Als Änderung zu der in den 2.a bis 2.c gezeigten Ausführungsform besitzt die Vertiefung 15 nun einen eckigen Querschnitt. Es ist eine Vertiefung 15 mit einem rechteckigen, vorzugsweise quadratischen, Querschnitt dargestellt. Die Vertiefung 15 besitzt die Gestalt eines Pyramidenstumpfs.
Weiterhin illustrieren die 4.a bis 4.c eine vierte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses 10. Als Änderung ist der Basiskörper 10 nun nicht mehr ”nur” rechteckig sondern quadratisch ausgebildet. Die Vertiefung 15 ist konzentrisch im Basiskörper 10 oder koaxial zur Mittelachse 10d des Basiskörpers 10 angeordnet. Der Kontaktstift 30 ist nun zudem nicht mehr als Haken sondern als gerader oder nadelartiger Stift ausgeführt. Er wird nur durch einen ersten, hier geraden Abschnitt 30-1 gebildet. Es ist ein Kontaktstift 30 mit einem einzelnen Schenkel 30-1 ohne einen quer dazu verlaufenden Schenkel 30-2. Zudem ist der Kontaktstift 30 auch nicht mehr im Bereich der Außenseite des Basiskörpers 10 angeordnet. Er ist nun im Bereich des Mantels der Vertiefung 15 angeordnet. Dazu ist der Kanal 11 im Mantel der Vertiefung 15 vorgesehen. Der Kanal 11 mündet in den Mantel der Vertiefung 15. Der Kanal 11 verbindet die Vorderseite 10a des Basiskörpers 10 mit seiner Rückseite 10b. Der Kanal 11 verläuft in dem dargestellten Beispiel senkrecht zu der Rückseite 10b des Basiskörpers 10 oder parallel zur Mittelachse 10d des Basiskörpers 10. Durch diese Positionierung des Kanals 11 wird eine räumliche Nähe des Kontaktstiftes 30 zu dem Funktionselement 40 gewährt. Beispielsweise ist ein Führen eines Drahtes 50 entlang der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 nicht mehr erforderlich.
Der Kontaktstift 30 ist im Inneren des Kanals 11 oder 11-1 angeordnet. Er ist im Wesentlichen im Zentrum des Kanals 11-1 angeordnet. Er ist mittels einer Glasschicht 20 an oder in dem Basisköper 10 oder an bzw. in dem Kanal 11 befestigt. Der Kanal 11 ist nur insoweit mit dem Glas 20 zum Bereitstellen der verbindenden Glasschicht 20 befüllt, dass der Innenraum des Kanals 11-1 oberhalb des Bodens der Vertiefung 15 im Wesentlichen frei von Glas 20 ist. Dadurch kann ein Fließen des Glases 20 in die Vertiefung 15 hinein vermieden werden.
Zusätzlich ist in der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 noch ein Aufnahmebereich 16 für ein optisches Bauelement 60 vorgesehen. Das optische Bauelement 60 ist zum Beispiel eine Linse 60, insbesondere eine Glaslinse 60. Der Aufnahmebereich 16 ist als eine weitere Vertiefung in der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 ausgebildet. Diese weitere Vertiefung besitzt einen gegenüber der Oberseite des Reflektors 15 vergrößerten Querschnitt und eine beispielhafte Tiefe von etwa 0,1 bis 1 mm.
Zusammenfassend sind in den vorab beschriebenen 1.a bis 4.c jeweils Ausgestaltungen der Erfindung mit nur einem einzelnen Kontaktstift 30 und einer einzelnen Vertiefung 15 im Basisköper 10 dargestellt. Dagegen zeigen die in den 5.a bis 8 dargestellten und nachfolgend erläuterten Ausführungsformen der Erfindung einen Basiskörper 10 mit einer Vielzahl an Kontaktstiften 30 und zum Teil zusätzlich auch mit einer Vielzahl an Vertiefungen bzw. Reflektoren 15.
Zunächst illustrieren die 5.a bis 5.d eine erste Ausführungsform ohne Vertiefung bzw. ohne Reflektor 15. Ein einzelnes Funktionselement 40 oder aber eine Vielzahl von Funktionselementen 40 kann auf der Oberseite 10a des Basiskörpers 10 angeordnet sein. Da jedoch eine Vielzahl von Kanälen 11 und Kontaktstiften 30 vorgesehen ist, wird im Allgemeinen eine Vielzahl von Funktionselementen 40 auf der Oberseite 10a angeordnet sein.
Der Basiskörper 10 ist im Wesentlichen rund, vorzugsweise kreisförmig. Der Kreis wird durch ein Vieleck gebildet oder angenähert. Der Rand 10c bzw. die Kontur des Basiskörpers 10 wird in der dargestellten Version nicht durch eine gekrümmte Kurve sondern durch ein 12-Eck gebildet (siehe 5.a).
Die Kanäle 11 und die Kontaktstifte 30 sind über den Umfang des Montagebereichs 14 verteilt angeordnet. Sie sind nicht am Rand 10c bzw. der Kante des Basiskörpers 10 angeordnet. Sie sind nach innen, d. h. zum Zentrum des Basiskörpers 10 hin verschoben angeordnet. Sie sind über den Umfang eines Kreises in dem Basiskörper 10 angeordnet. Vorzugsweise sind sie über den Kreisumfang äquidistant zueinander angeordnet. In dem gezeigten Beispiel sind zwölf Kanäle 11 und zwölf Kontaktstifte 30 in dem Basiskörper 10 eingebracht.
Die Kanäle 11 und die Kontaktstifte 30 besitzen, wie schon in den 4.a bis 4.c gezeigt, wiederum nur einen ersten, hier geraden, Abschnitt 11-1 und 30-1. Für jeden Kontaktstift 30 ist jeweils ein Kanal 11, der als Öffnung in dem Basiskörper 10 ausgeführt ist, vorgesehen. Ein Kontaktstift 30 ist einem Kanal 11 zugeordnet. Der Kanal 11 verbindet die Vorderseite 10a mit der Rückseite 10b des Basiskörpers 10. Der Kanal 11 ist mit dem Glas zur Bildung der Glasschicht 20 gefüllt. Im Inneren des Glases 20 und vorzugsweise im Zentrum des Kanals 11 ist der Kontaktstift 30 angeordnet. Der Kontaktstift 30 ist von dem Basiskörper 10 durch die Glasschicht 20 elektrisch isoliert. Im einfachsten Fall kann ein Kontaktstift 30 in einen mit Glas 20 befüllten Kanal 11 eingesteckt werden. Zum Beispiel kann ein Funktionselement 40 mit einer Unterseitenkontaktierung zum Anschließen auf den Kanal 11 und die dort freiliegende Stirnseite 30a des Kontaktstifts 30 aufgesetzt werden (siehe dazu 9.d). Die Kanäle 11 sind nicht randseitig angeordnete Kanäle 13.
Die 6.a bis 6.e illustrieren eine zweite Variante eines 1-lagigen Gehäuses 10 mit mehreren Kanälen 11 und mehreren Kontaktstiften 30. Im Unterschied zu der in den 5.a bis 5.c dargestellten ersten Variante besitzen sowohl die Kanäle 11 als auch die Kontaktstifte 30 wiederum eine Hakenform oder L-Form. Ein erster Abschnitt 30-1 oder Schenkel des Hakens verläuft im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 10d des Basiskörpers 10. Ein zweiter Abschnitt 30-2 oder Schenkel des Hakens steht im Wesentlichen quer, hier senkrecht, zu dem ersten Abschnitt 30-1 des Hakens. Dieser zweite Abschnitt 30-2 erstreckt sich radial nach außen. Die Kanäle 11 und die Kontaktstifte 30 sind im Wesentlichen entsprechend der in den 1.a bis 1.c gezeigten Ausführungsform in bzw. an dem Basiskörper 10 ein- bzw. angebracht. Die Vielzahl der Kanäle 11 und der Kontaktstifte 30 sind über den Umfang des Basiskörpers 10 verteilt. angeordnet.
Im Unterschied dazu erstrecken sich die Kontaktstifte 30 mit dem zweiten Abschnitt 30-2 nicht über den Rand 10c des Basiskörpers 10 hinaus. Sie schließen mit dem Rand 10c des Basiskörpers 10 ab. Zudem sind nicht alle Kanäle 11 und Kontaktstifte 30 gleich lang. In dem gezeigten Beispiel sind sechs kurze Kanäle 11 und sechs kurze Kontaktstifte 30 sowie ein langer Kanal 11 und ein langer Kontaktstift 30 an oder in dem Basiskörper 10 angeordnet.
Die kurzen Kontaktstifte 30 bzw. die Kontaktstifte 30 mit dem kurzen zweiten Abschnitt 30-2, sind entlang des Umfangs des Basiskörpers 10 im Wesentlichen äquidistant zueinander angeordnet. Der lange Kontaktstift 30 besitzt dagegen einen verlängerten zweiten Abschnitt 30-2. Er mündet mit seinem ersten Abschnitt 30-1 im Zentrum oder auf der Mittelachse 10d in die Oberseite 10a des Basiskörpers 10.
Zum Beispiel kann diese Anordnung zum Steuern von sechs auf dem Montagebereich angeordneten LEDs 40 verwendet werden. Die sechs LEDs 40 besitzen einen gemeinsamen Anschluss, zum Beispiel den zentralen Kontaktstift 30, als Anode oder Kathode. Sie besitzen aber jeweils einen eigenen Anschluss, zum Beispiel die sechs über den Umfang verteilten kurzen Kontaktstifte 30, als Kathode bzw. Anode, so dass die sechs LEDs 40 separat ein- und ausschaltbar sind.
Die 7.a bis 7.e zeigen eine dritte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses 10 mit mehreren Kanälen 11 und mehreren Kontaktstiften 30. Der Basiskörper 10 weist eine Vielzahl von Reflektoren 15, hier von beispielhaft sechs Reflektoren 15, auf. Sie sind um die Mittelachse 10d des Basiskörpers 10 herum angeordnet. Weiterhin weist der Basiskörper 10 zwölf Kanäle 11 und zwölf Kontaktstifte 30 auf. Diese entsprechen im Wesentlichen den in den 6.a bis 6.e gezeigten kurzen Kanälen 11 und kurzen Kontaktstiften 30. Im Unterschied dazu sind sie hier jedoch paarweise angeordnet. Ein Paar aus zwei Kanälen 11 mit zwei Kontaktstiften 30 ist dabei jeweils einem Reflektor 15 zugeordnet. Durch diese zwei Anschlüsse pro Reflektor 15 können jeweils eine Anode und eine Kathode einem Reflektor 15 oder einem oder einer Vielzahl von in dem Reflektor 15 positionierten Funktionselement(en) 40 zugeordnet werden.
Die 8.a und 8.b illustrieren eine vierte Ausführungsform eines 1-lagigen Gehäuses 10 mit mehreren Kanälen 11 und mehreren Kontaktstiften 30. Beispielhaft haben die Kontaktstifte 30 hier keinen runden oder kreisförmigen Querschnitt sondern einen eckigen, hier rechteckigen, Querschnitt.
Die Kanäle 11 und die Kontaktstifte 30 sind über den Umfang des Basiskörpers 10 verteilt, vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant zueinander, angeordnet. Die Kanäle 11 und die Kontaktstifte 30 werden nur durch einen geraden ersten Abschnitt 11-1 bzw. 30-1 gebildet. Sie sind jeweils im Wesentlichen I-förmig. Im Gegensatz zu den vorstehend gezeigten Varianten sind die Kanäle 11 bzw. deren erste Abschnitte 11-1 hier nicht im Inneren des Basiskörpers 10 (nicht randseitig) sondern randseitig am Basiskörper 10 angeordnet. Es sind randseitig angeordnete Kanäle 12. Die Oberfläche 30c der Kontaktstifte 30, die nach außen zeigt, liegt hier frei.
8.b zeigt die gleiche Ausgestaltung wie in 8.a. Zusätzlich ist jedoch an dem Rand 10c des Basiskörpers 10 noch eine Hülse 36 positioniert. Vorzugsweise ist die Hülse 36 eine metallische Hülse, wie zum Beispiel aus Edelstahl. Dadurch ist es möglich, die Außenseite des Gehäuses 100 potentialfrei bereitzustellen. Es wird ein potentialfreier Außenleiter gebildet oder eine Abschirmung bereitgestellt.
Im Querschnitt ist zu erkennen, dass eine Art Ring-in-Ring-System um den Basiskörper 10 herum gebildet wird. Dabei stellt eine verbindende Glasschicht 35 einen ersten Ring und die Hülse 36 einen zweiten Ring dar. Sie sind zusammen um den Basiskörper 10 herum angeordnet. Die Glasschicht 35 und die Hülse 36 erstrecken sich hier vollständig und/oder kontinuierlich über den Umfang des Basiskörpers 10. Der Querschnitt des Basiskörpers 10 bzw. des Gehäuses 100 ist hier beispielhaft eckig dargestellt. Der Querschnitt kann aber auch rund sein.
In einem ersten Fazit sind in den vorstehend beschriebenen 1.a bis 8.b erfindungsgemäße Ausgestaltungen gezeigt, bei denen nur das Gehäuse 10, hier bereitgestellt durch den Basiskörper 10, ohne ein darauf oder darin positioniertes Funktionselement 40, dargestellt.
Dagegen zeigen die nachfolgend beschriebenen 9.a bis 10.f verschiedene Varianten, wie ein Funktionselement 40 (9.a bis 9.d) oder aber eine Vielzahl von Funktionselementen 40 (10.a bis 10.f) kontaktiert werden kann.
Das Funktionselement 40 ist nach dem Einbau in das Gehäuse 10 oder dem Aufsetzen auf den Basiskörper 10 in direktem Kontakt mit dem Basiskörper 10. Die Oberseite 10a des Basiskörpers 10 oder des Reflektors 15 ist im Allgemeinen im Wesentlichen eben. Das Funktionselement 40 kann zum Beispiel auf den Basiskörper 10 aufgeklebt oder aufgelötet werden. Als Lote werden vorzugsweise bleifreie Weichlote verwendet. Der Kleber ist vorzugsweise ein leitfähiger Kleber, wie ein mit Silber angereicherter Epoxidharz. Somit wird über einen direkten Kontakt auch ein Kontakt über einen Kleber, Lot oder ein Bindemittel verstanden.
Die gewählte Form der Kontaktstifte 30 entspricht hier beispielhaft dem in den 5.a bis 5.d dargestellten Kontaktstift 30.
Zunächst zeigen die 9.a bis 9.f einige Verwendungen eines erfindungsgemäßen Gehäuses 10 mit einem einzelnen auf dem Basiskörper 10 oder in dem Gehäuse 10 positionierten Funktionselement 40.
9.a zeigt ein Gehäuse 10 bzw. einen Basiskörper 10 mit einem einzelnen Kanal 11 und einem darin eingebrachten einzelnen Kontaktstift 30. Das Funktionselement 40, wie zum Beispiel eine LED, ist hier mittels zweier Kontakte, nämlich Anode und Kathode, über seine Vorderseite kontaktierbar. Das Funktionselement 40 wird über einen Draht 50 (sogenanntes Wire- oder Draht-Bonding) mit den Zuleitungen bzw. Anschlüssen des Gehäuses 10 verbunden. Ein erster Anschluss wird durch den Kontaktstift 30 bereitgestellt. Ein zweiter Anschluss wird durch den Basiskörper 10 selbst, hier einen metallischen Basiskörper 10, bereitgestellt.
9.b zeigt die in 9.a dargestellte Ausgestaltung mit einer auf dem Basiskörper 10 aufgebrachten Linse 60 als Abschlusselement. Die Linse 60 wird zum Beispiel durch ein Applizieren eines Tropfens eines für den Emissionsbereich der LED transparenten Materials, wie zum Beispiel Silikon, bereitgestellt.
9.c zeigt eine Ausführungsform eines Gehäuses 10 mit einer auf dem Basiskörper 10 aufgebrachten Linse 60 als Abschlusselement. Die Linse 60 wird zum Beispiel durch eine Glaslinse bereitgestellt. Diese ist mittels einer Halterung 61 beabstandet von der Oberseite 10a an dem Basiskörper 10 befestigt. Die Halterung 61 kann zum Beispiel durch eine Art Bügel oder einen rohrförmigen Abschnitt bereitgestellt werden. Das hier dargestellte Funktionselement 40 ist über seine Vorderseite und seine Rückseite anschließbar. Ein erster Anschluss wird durch einen seitlich angebrachten Kontaktstift 30 gebildet. Ein zweiter Anschluss wird durch den Basiskörper 10 selbst bereitgestellt. Zusätzlich ist an dem Rand 10c des Basiskörpers 10 noch eine Hülse 36 positioniert. Der Basiskörper 10 ist von der Hülse 34, die mittels der Glasschicht 35 am Basiskörper 10 befestigt ist, umgeben. Für weitere Details sei auf die Ausführungen zu 8.b verwiesen.
9.d zeigt eine Ausführungsform eines Gehäuses 10 mit mehreren, hier zwei, Kontaktstiften 30 in dem Basiskörper 10. Die Anschlüsse werden durch die zwei Kontaktstifte 30 bereitgestellt.
Als Erweiterung gegenüber 9.d zeigt 9.e eine Ausführungsform eines Gehäuses 10, in welchem auf der Unterseite 10b des Basiskörpers 10 noch eine Isolation 17, insbesondere eine isolierende Schicht 17, aufgebracht ist. Die Isolation 17 ist segmentiert ausgeführt. Die Unterseite 10b des Basiskörper 10 ist, mit Ausnahme der beiden Kanäle 11, vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit der Isolation 15 bedeckt. Dadurch kann die Unterseite 10b des Gehäuses 10 potentialfrei bereitgestellt werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann geeignet, wenn der Basiskörper 10 als ein Anschluss für das Funktionselement 40 verwendet wird und somit ein Spannungsführendes Bauteil darstellt.
Ist eine ausreichende Anzahl an Anschlusskörpern 30 zum Ansteuern eines Funktionselements 40 oder einer Vielzahl von Funktionselementen 40 vorhanden, so kann die Unterseite 10b des Basiskörpers 10 auch potentialfrei bereitgestellt werden, indem der Basiskörper 10 ausschließlich als Träger und die Anschlusskörper zum Bereitstellen der Anschlüsse verwendet werden. Dies ist beispielsweise bei den in den 5.a bis 8.a dargestellten Gehäusen 10 zutreffend.
Während die 9.a bis 9.e eine Ausgestaltung eines Funktionselements 40 illustrieren, das ausschließlich über seine Vorderseite kontaktierbar ist, zeigt 9.f eine Ausgestaltung, bei der das Funktionselement 40 über seine Vorderseite und seine Rückseite kontaktierbar ist.
Die in 9.f dargestellte Ausführungsform entspricht zum Teil der in 9.a dargestellten Ausführungsform. Ein erster Anschluss wird durch einen seitlich angebrachten Kontaktstift 30 bereitgestellt. Ein zweiter Anschluss wird durch einen vorzugsweise zentral angebrachten Kontaktstift 30 bereitgestellt. Das Funktionselement 40 wird mit seiner Unterseite auf die erste Stirnseite 30a des Kontaktstifts 30 aufgesetzt und darüber kontaktiert.
Abschließend illustrieren die 10.a bis 10.f einige sogenannte Multi-Chip-Anwendungen mit einer Vielzahl von auf dem Basiskörper 10 positionierten Funktionselementen 40. Aus Gründen einer besseren Übersicht sind beispielhaft nur zwei Funktionselemente 40 in den Figuren dargestellt.
Zunächst zeigt 10.a eine Ausführungsform, in der in einem Reflektor 15 zwei Funktionselemente 40 angeordnet sind. Dem Reflektor 15 sind hier zwei Kontaktstifte 30 zugeordnet. Die zwei Kontaktstifte 30 stellen für die zwei Funktionselemente 40 zwei gemeinsame Anschlüsse bereit. Beispielsweise teilen sich die zwei Funktionselemente 40 eine Anode und eine Kathode. Eine Kontaktstift 30 stellt die gemeinsame Kathode und der andere Kontaktstift 30 die gemeinsame Anode bereit.
10.b zeigt eine Ausführungsform, die teilweise der in den 7.a bis 7.d gezeigten Ausgestaltung entspricht. Jedem der Funktionselemente 40 sind hier zwei Kontaktstifte 30 zugeordnet. Jedes Funktionselement 40 hat eine eigene bzw. separate Anode und eine eigene bzw. separate Kathode. Es sind auch Mischungen möglich, bei denen zum Beispiel jedem Funktionselement 40 jeweils ein Kontaktstift 30 zugeordnet ist und ein einzelner Kontaktstift 30 allen Funktionselementen 40 zugeordnet ist. In dieser Variante können sich die Funktionselemente 40 zum Beispiel eine gemeinsame Anode oder Kathode teilen, während jedem einzelnen Funktionselement 40 die individuelle Kathode bzw. Anode bereitgestellt wird. In beiden Varianten können die einzelnen Funktionselemente 40 unabhängig voneinander gesteuert werden.
10.c zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der pro Kanal 11 eine Vielzahl von Kontaktstiften 30 vorgesehen sind. Mehrere, hier zwei, Kontaktstifte 30 teilen sich einen Kanal 11. Die Kontaktstifte 30 sind dabei derart in dem Glas 20 im Inneren des Kanals 11 eingebettet, dass sie sowohl zueinander als auch zu dem Basiskörper 10 keinen Kontakt haben und elektrisch isoliert sind. Eine solche Ausgestaltung zeichnet sich durch eine hohe Packungsdichte aus.
10.d illustriert eine Ausgestaltung, in welcher eine Platte, zum Beispiel eine Glasplatte, als Abschlusselement 60 oder Deckel 60 auf dem Gehäuse 10 aufgebracht ist. Die durch die Platte heruntergedrückte Drähte 50 sind nur teilweise in der Figur eingezeichnet. Die Platte kann zum Beispiel mittels Klemmen und/oder Kleben und/oder Löten befestigt sein. Ebenso kann als Abschlusselement 60 auch eine Glaslinse 60 auf das Gehäuse 10 aufgesetzt werden.
Schließlich zeigen die 10.e und 10.f eine Version der Erfindung, in der eine Vielzahl von Reflektoren 15 in dem Basiskörper 10 vorhanden ist. Es wird jeweils ein Funktionselement 40 in einem Reflektor 15 angeordnet. Als Beispiel sind zwei Reflektoren 15 und Funktionselemente 40 dargestellt. In 10.e werden die Funktionselemente 40 wiederum durch eine gemeinsame Anode und eine gemeinsame Kathode versorgt. In 10.f sind dagegen wieder jedem Funktionselement 40 eine separate Anode und eine separate Kathode zugeordnet. Als eine Besonderheit sind hier zwei unterschiedliche Arten zur Befestigung der Kontaktstifte 30 an dem Basiskörper 10 vorgesehen. Die zwei innen liegenden Kontaktstifte 30 sind entsprechend der in den 5.a bis 5.d dargestellten Kontaktstifte 30 angebracht. Die zwei äußeren Kontaktstifte 30 sind entsprechend der in der 8 dargestellten Kontaktstifte 30 angebracht.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.
Merkmale einzelner Ausführungsformen und die im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Merkmale können jeweils untereinander als auch miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

10: Basiskörper oder Gehäuse mit eingebrachtem Kanal und montiertem Anschlusskörper
10a: Oberseite des Basiskörpers
10b: Unterseite des Basiskörpers
10c: Rand des Basiskörpers
10d: Mittelachse oder Zentralachse des Basiskörpers
11: Kanal im oder am Basiskörper
11-1: Erster Abschnitt oder Schenkel des Kanals
11-2: Zweiter Abschnitt oder Schenkel des Kanals
12: randseitiger Kanal oder Kanalabschnitt am Basiskörper oder randseitige Aussparung am Basiskörper
13: nicht randseitiger Kanal oder Kanalabschnitt im Basiskörper oder nicht randseitige Aussparung im Basiskörper
14: Montagebereich für das Funktionselement
15: Vertiefung oder Reflektor im Basiskörper
16: Aufnahmebereich für ein Abschlusselement
17: Isolation oder isolierende Schicht
20: Glas oder Glasschicht zum Verbinden und Isolieren
30: Anschlusskörper oder Kontaktstift
30a: Erste Stirnseite des Anschlusskörpers
30b: Zweite Stirnseite des Anschlusskörpers
30c: Mantel des Anschlusskörpers
30-1: Erster Abschnitt des Anschlusskörpers
30-2: Zweiter Abschnitt des Anschlusskörpers
35: Isolation oder Glasschicht
36: Hülse oder Hülle
40: Opto-elektronisches Funktionselement oder LED
50: Bonding-Draht oder Draht
60: Abschlusselement oder Linse oder Glaslinse
61: Halterung für das Abschlusselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/132838 A1 [0003, 0016, 0045, 0047]

Claims

Gehäuse zur Aufnahme eines opto-elektronischen Funktionselements (40), insbesondere einer LED (40), aus – einem Basiskörper (10) mit einer Oberseite (10a), die zumindest abschnittsweise einen Montagebereich (14) für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement (40) definiert, so dass der Basiskörper (10) einen Kühlkörper für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement (40) bildet, einer Unterseite (10b) und einem Rand (10c); und – wenigstens einem Anschlusskörper (30, 30-1, 30-2) für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement (40), welcher mit dem Basiskörper (10) verbunden ist, wobei – der Basiskörper (10) wenigstens einen Kanal (11, 11-1, 11-2) aufweist, in welchem der wenigstens eine Anschlusskörper (30, 30-1, 30-2) zumindest abschnittsweise angeordnet ist und welcher zumindest abschnittsweise mit einem Glas (20) zum Verbinden des Basiskörpers (10) mit dem Anschlusskörper (30, 30-1, 30-2) befüllt ist.
Gehäuse nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (11, 11-1, 11-2) randseitig an dem Basiskörper (10) angeordnet ist und/oder im Inneren des Basiskörpers (10) angeordnet ist und/oder dass der wenigstens eine Kanal (11, 11-1, 11-2) als eine randseitige Aussparung (12) an dem Basiskörper (10) und/oder als eine nicht randseitige Aussparung (13) in dem Basiskörper (10) ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (11, 11-1, 11-2) in die Oberseite (10a) und/oder in die Unterseite (10b) und/oder den Rand (10c) des Basiskörpers (10) mündet und/oder dass der wenigstens eine Kanal (11) einen, vorzugsweise im Wesentlichen geraden, ersten Abschnitt (11-1) umfasst, welcher entlang, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu, einer Mittelachse (10d) des Basiskörpers (10) verläuft und/oder dass der erste Abschnitt (11-1) des Kanals (11) als eine Öffnung im Basiskörper (10) bereitgestellt ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (11) einen, vorzugsweise im Wesentlichen geraden, zweiten Abschnitt (11-2) umfasst, der im Wesentlichen quer, vorzugsweise senkrecht, zu dem ersten Abschnitt (11-1) des Kanals (11) verläuft, insbesondere wobei der erste Abschnitt (11-1) des Kanals (11) in den zweiten Abschnitt (11-2) des Kanals (11) übergeht.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (11-2) des Kanals (11) als eine Aussparung in der Oberseite (10a) des Basiskörpers (10) und/oder als eine Aussparung in der Unterseite (10b) des Basiskörpers (10) bereitgestellt ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (11-2) des Kanals (11) sich ausgehend von der Mittelachse (10d) des Basiskörpers (10), vorzugsweise radial, in Richtung des Randes (10c) des Basiskörpers (10) erstreckt.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskörper (30) im Wesentlichen in der Oberfläche der Oberseite (10a), der Unterseite (10b) und/oder des Randes (10c) des Basiskörpers (10) endet und/oder sich über die Oberfläche der Oberseite (10a), der Unterseite (10b) und/oder des Randes (10c) des Basiskörpers (10) hinaus erstreckt.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskörper (30) ein Kontaktstift (30) ist und/oder dass das Glas ein Alkali-Titan-Silikat-Glas ist und/oder dass zumindest die Oberseite (10a) des Basiskörpers (10) wenigstens eine Vertiefung (15) mit einem Boden aufweist und der Montagebereich (14) für zumindest ein opto-elektronisches Funktionselement (40) durch den Boden der Vertiefung (15) bereitgestellt ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens Kanal (11, 11-1, 11-2) in die wenigstens eine Vertiefung (15), insbesondere in einen Mantel der Vertiefung (15), mündet.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in dem Basiskörper (10) eine Vielzahl von Kanälen (11, 11-1, 11-2) und/oder eine Vielzahl von Vertiefungen (15) eingebracht sind und/oder der Basiskörper (10) eine Vielzahl von Anschlusskörpern (30, 30-1, 30-2) aufweist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Vielzahl der Kanäle (11, 11-1, 11-2) und/oder zumindest ein Teil der Vielzahl der Vertiefungen (15) zumindest abschnittsweise um den Montagebereich (14) herum, vorzugsweise auf einem Kreis, verteilt angeordnet sind und/oder dass die Kanäle (11, 11-1, 11-2) und/oder die Vertiefungen (15), die zueinander benachbart sind, im Wesentlichen äquidistant zueinander angeordnet sind.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (11, 11-1, 11-2) aus der Vielzahl der Kanäle (11, 11-1, 11-2) und/oder eine Vertiefung (15) aus der Vielzahl der Vertiefungen (15) im Wesentlichen auf der Mittelachse (10d) des Basiskörpers (10) angeordnet ist und die restlichen Kanäle (11, 11-1, 11-2) aus der Vielzahl der Kanäle (11, 11-1, 11-2) und/oder die restlichen Vertiefungen (15) aus der Vielzahl der Vertiefungen (15) um die Mittelachse (10d) des Basiskörpers (10) herum verteilt angeordnet sind.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (11, 11-1, 11-2) aus der Vielzahl der Kanäle (11, 11-1, 11-2) zumindest teilweise paarweise angeordnet sind und/oder jeder Vertiefung (15) aus der Vielzahl der Vertiefungen (15) wenigstens ein Paar von Kanälen (11, 11-1, 11-2) zugeordnet ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (10b) des Basiskörpers (10) zumindest abschnittsweise mit einer Isolation (17) bedeckt ist und/oder eine Hülse (36) mantelseitig an dem Basiskörper (10) angeordnet ist und sich zumindest abschnittsweise über den Umfang des Basiskörpers (10) erstreckt.
Opto-elektronisches Bauteil, umfassend ein Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche und wenigstens ein strahlungsemittierendes und/oder strahlungsempfangendes opto-elektronisches Funktionselement (40), insbesondere eine LED (40), welches in dem Gehäuse angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung, welche wenigstens ein Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche oder wenigstens ein opto-elektronisches Bauteil nach vorstehendem Anspruch beinhaltet.
Matrix umfassend eine Vielzahl von Gehäusen nach einem der vorstehenden Ansprüche
Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronischen Funktionselementgehäuses, vorzugsweise gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere für eine LED (40), umfassend – Bereitstellen wenigstens eines Basiskörpers (10) mit wenigstens einem Kanal (11, 11-1, 11-2) und mit einer Oberseite (10a), welche zumindest abschnittsweise einen Montagebereich (14) für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement (40) definiert, so dass der Basiskörper (10) einen Kühlkörper für wenigstens ein opto-elektronische Funktionselement (40) bildet, – Bereitstellen wenigstens eines Anschlusskörpers (30, 30-1, 30-2) für wenigstens ein opto-elektronisches Funktionselement (40) und zumindest eines Glases (20) zum Verbinden des zumindest einen Anschlusskörpers (30, 30-1, 30-2) mit dem Basiskörper (10) in dem wenigstens einen Kanal (11, 11-1, 11-2), – Erwärmen des Glases (20) insoweit, dass dieses in dem wenigstens einen Kanal (11, 11-1, 11-2) eine Viskosität besitzt und/oder erreicht, bei der es anhaftet und aus dem Basiskörper (10) und dem Anschlusskörper (30, 30-1, 30-2) ein Verbund bildbar ist, – Abkühlen des Glases (20), so der Basiskörper (10) und der wenigstens eine Anschlusskörper (11, 11-1, 11-2) einen stoffschlüssigen Verbund bilden, wobei der wenigstens eine Anschlusskörper (11, 11-1, 11-2) zumindest abschnittsweise in dem Glas (20) eingebettet ist.