DE112018003868T5

DE112018003868T5 - Transparentes Einkapselungselement und optische Komponente

Info

Publication number: DE112018003868T5
Application number: DE112018003868.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kikuchi; Hiroyuki Shibata
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-04-16
Also published as: JP6966557B2; KR20200040770A; US20200194638A1; JPWO2019039440A1; WO2019039440A1; CN111033768A; US11195980B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein transparentes Einkapselungselement und eine optische Komponente. Dieses transparente Einkapselungselement (10) wird in einem Gehäuse (20) zum Aufnehmen mindestens eines optischen Elements (14) verwendet und wird durch ein Harzhaftmittel (50) mit einem Montagesubstrat (16) verbunden, an dem das optische Element (14) montiert ist. Das transparente Einkapselungselement (10) ist mit einer Mehrzahl von Teilchen (32) versehen, die an einer Oberfläche (30a) fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat (16) verbunden werden soll.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein transparentes Einkapselungselement, das ein Bestandteilselement einer optischen Komponente ist, die z.B. für eine LED (Leuchtdiode), einen LD (Halbleiterlaser) oder dergleichen verwendet wird, sowie eine optische Komponente, die ein solches transparentes Einkapselungselement aufweist.
Stand der Technik
Im Allgemeinen ist bei einer optischen Komponente mit einem optischen Element (beispielsweise einer LED, einem LD oder dergleichen), das Ultraviolettstrahlung emittiert, ein transparentes Einkapselungselement erforderlich, um das optische Element vor Luft und Feuchtigkeit zu schützen. Zum Verbinden eines Montagesubstrats, auf dem das optische Element montiert ist, mit einem transparenten Einkapselungselement wird eine Metallisierung oder ein Harzhaftmittel verwendet.
In dem japanischen offengelegten Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2001-237335 ist ein Gehäuse offenbart, das aus einer Metallkühlkörperplatte, auf der ein Halbleiterelement montiert ist, einem Metallrahmen, der mit einer oberen Oberfläche der Kühlkörperplatte durch ein Lotmaterial, wie z.B. ein Silberlot oder dergleichen, verbunden ist, und einem Keramikdeckel, der mit dem Lotmaterial mit einer oberen Oberfläche des Rahmens verbunden ist, ausgebildet ist.
In dem japanischen offengelegten Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2007-311707 ist ein Gehäuse für eine Ultraviolettstrahlung-emittierende Vorrichtung offenbart, bei dem eine Kondensorlinse, die aus einem Glas, wie z.B. Quarz oder dergleichen, ausgebildet ist, durch ein Haftmittel mit einem Linsenhalteelement verbunden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Dabei zersetzt sich in dem Fall, bei dem ein Harzhaftmittel, wie z.B. ein Epoxy oder dergleichen, zum Verbinden eines Montagesubstrats mit einem transparenten Einkapselungselement verwendet wird, in bestimmten Fällen das Harzhaftmittel unter dem Einfluss von Ultraviolettstrahlung, die von dem optischen Element emittiert wird, und vorteilhafte Einkapselungseigenschaften können nicht erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Probleme gemacht und hat die Aufgabe, ein transparentes Einkapselungselement bereitzustellen, bei dem nachteilige Effekte auf das Harzhaftmittel aufgrund der Ultraviolettstrahlung, die von dem optischen Element emittiert wird, unterdrückt werden können, und bei dem eine Verschlechterung der Einkapselungseigenschaften mit einem Montagesubstrat unterdrückt werden kann.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Komponente bereitzustellen, bei welcher der Einfluss der Ultraviolettstrahlung auf ein Harzhaftmittel, das ein transparentes Einkapselungselement mit einem Montagesubstrat verbindet, unterdrückt werden kann, und die einen Nutzungszeitraum derselben verlängern kann.
[1] Ein transparentes Einkapselungselement gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein transparentes Einkapselungselement, das zur Verwendung in einem Gehäuse angepasst ist, in dem mindestens ein optisches Element aufgenommen ist, wobei das transparente Einkapselungselement durch ein Harzhaftmittel mit einem Montagesubstrat verbunden wird, auf dem das optische Element montiert ist. Darüber hinaus umfasst das transparente Einkapselungselement eine Mehrzahl von Teilchen, die an einer Verbindungsoberfläche davon fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat verbunden ist.
Insbesondere wird Ultraviolettlicht, das von dem optischen Element emittiert wird, durch das transparente Einkapselungselement durchgelassen und nach außen emittiert. Ein Teil des Ultraviolettlichts wird jedoch innerhalb des transparenten Einkapselungselements geleitet und breitet sich zu einem verbundenen Abschnitt des transparenten Einkapselungselements aus. Herkömmlich fällt die Ultraviolettstrahlung, die durch das transparente Einkapselungselement geleitet wird, auf das Harzhaftmittel und als Ergebnis kann sich das Harzhaftmittel zersetzen, und dies kann zu einer Verschlechterung der Dauerbeständigkeit des Gehäuses (Verschlechterung der optischen Komponente) führen.
Im Gegensatz dazu umfasst das transparente Einkapselungselement gemäß der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von Teilchen, die an der Verbindungsoberfläche fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat verbunden ist. Daher fällt aufgrund der Tatsache, dass die Ultraviolettstrahlung, die innerhalb des transparenten Einkapselungselements geleitet worden ist, durch die Teilchen abgeschwächt und reflektiert wird, die Ultraviolettstrahlung nicht direkt auf das Harzhaftmittel. Insbesondere kann bei der optischen Komponente der Einfluss der Ultraviolettstrahlung auf das Harzhaftmittel, welches das transparente Einkapselungselement mit dem Montagesubstrat verbindet, unterdrückt werden, und deren Nutzungszeitraum kann verlängert werden.
[2] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Mehrzahl von Teilchen in dem transparenten Einkapselungselement eingebettet und fixiert oder ist alternativ mittels einer Reaktionsschicht zwischen den Teilchen und dem transparenten Einkapselungselement fixiert.
[3] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das transparente Einkapselungselement in einer optischen Komponente verwendet, die das optische Element und das Montagesubstrat aufweist, und bildet zusammen mit dem Montagesubstrat das Gehäuse, welches das optische Element aufnimmt.
[4] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das transparente Einkapselungselement vorzugsweise aus Quarzglas, optischem Glas oder Saphir hergestellt.
[5] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Schmelzpunkt der Teilchen vorzugsweise höher als der Schmelzpunkt des transparenten Einkapselungselements.
[6] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Teilchen vorzugsweise Keramikteilchen aus Nitrid, Carbid oder Borid.
[7] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bestandteilsmaterial der Keramikteilchen vorzugsweise AIN (Aluminiumnitrid), Si₃N₄ (Siliziumnitrid), SiC (Siliziumcarbid), WC (Wolframcarbid), Mo₂C (Molybdäncarbid), BN (Bornitrid), B₄C (Borcarbid), MoB (Molybdänborid) oder WB (Wolframborid).
[8] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Teilchen Metallteilchen sein.
[9] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bestandteilsmaterial der Metallteilchen vorzugsweise Mo (Molybdän), W (Wolfram), Ti (Titan), Zr (Zirkonium), Pt (Platin), B (Bor), Cr (Chrom) oder Ir (Iridium).
[10] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Teilchen intermetallische Verbindungsteilchen sein.
[11] Ein Bestandteilsmaterial der intermetallischen Verbindungsteilchen ist vorzugsweise ein Silizid.
[12] In diesem Fall ist das Bestandteilsmaterial der intermetallischen Verbindungsteilchen vorzugsweise MoSi₂ oder WSi₂.
[13] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 15 µm.
[14] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt die Oberflächenrauheit Ra eines Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat verbunden ist, vorzugsweise von 0,05 bis 10 µm.
[15] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungsoberfläche und die Mehrzahl von Teilchen durch Durchführen einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur größer als oder gleich eine(r) Temperatur, bei der eine Reaktion zwischen dem transparenten Einkapselungselement und den Teilchen stattfindet, aneinander fixiert worden.
[16] In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungsoberfläche und die Mehrzahl von Teilchen durch Durchführen einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, bei der das transparente Einkapselungselement einem Erweichen unterliegt, aneinander fixiert worden.
[17] Eine optische Komponente gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das transparente Einkapselungselement gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Eigenschaften können nachteilige Effekte auf das Harzhaftmittel aufgrund des Ultraviolettlichts, das von dem optischen Element emittiert wird, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Einkapselungseigenschaften mit dem Montagesubstrat kann unterdrückt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können gemäß dem transparenten Einkapselungselement gemäß der vorliegenden Erfindung nachteilige Effekte auf das Harzhaftmittel aufgrund der Ultraviolettstrahlung, die von dem optischen Element emittiert wird, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Einkapselungseigenschaften mit dem Montagesubstrat kann unterdrückt werden.
Ferner kann gemäß der optischen Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung der Einfluss der Ultraviolettstrahlung auf das Harzhaftmittel, welches das transparente Einkapselungselement mit dem Montagesubstrat verbindet, unterdrückt werden, und deren Nutzungszeitraum kann verlängert werden.
Figurenliste

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein transparentes Einkapselungselement gemäß einer vorliegenden Ausführungsform und eine optische Komponente, die ein solches transparentes Einkapselungselement umfasst, zeigt;
2A ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem Keramikteilchen an einer Endoberfläche des transparenten Einkapselungselements fixiert sind, 2B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem Metallteilchen an der Endoberfläche des transparenten Einkapselungselements fixiert sind, und 2C ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem intermetallische Verbindungsteilchen an der Endoberfläche des transparenten Einkapselungselements fixiert sind;
3A ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem ein transparenter Körper durch ein Schneid- bzw. Zerspanungsverfahren oder durch ein Hochtemperaturformen hergestellt wird, und 3B ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der transparente Körper durch ein Pulversinterverfahren hergestellt wird;
4A ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem ein Keramikpulver auf einem Plattenelement angeordnet ist, 4B ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der transparente Körper oder eine Vorstufe des transparenten Körpers auf dem Keramikpulver angeordnet ist, 4C ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des Keramikpulvers, und 4D ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem das Plattenelement entfernt ist, wodurch das transparente Einkapselungselement gebildet wird, an dem Keramikteilchen fixiert sind;
5A ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem eine Keramikpulverpaste auf eine Endoberfläche des transparenten Körpers oder auf eine Endoberfläche einer Vorstufe des transparenten Körpers aufgebracht ist, 5B ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der transparente Körper oder eine Vorstufe des transparenten Körpers auf einem Plattenelement angeordnet ist, 5C ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des Keramikpulvers, und 5D ist ein Verfahrensdiagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem das Plattenelement entfernt ist, wodurch das transparente Einkapselungselement gebildet wird, an dem Keramikteilchen fixiert sind;
6A ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein transparentes Einkapselungselement gemäß einer ersten Modifizierung und eine optische Komponente, die ein solches transparentes Einkapselungselement umfasst, zeigt, und 6B ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein transparentes Einkapselungselement gemäß einer zweiten Modifizierung und eine optische Komponente, die ein solches transparentes Einkapselungselement umfasst, zeigt;
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein transparentes Einkapselungselement gemäß einer dritten Modifizierung und eine optische Komponente, die ein solches transparentes Einkapselungselement umfasst, zeigt; und
8 ist eine erste Tabelle (Tabelle 1), die eine Auflistung von Merkmalen und Ausschussraten von optischen Komponenten gemäß beispielhaften Ausführungsformen 1 bis 15 und eines Vergleichsbeispiels zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen des transparenten Einkapselungselements und der optischen Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben.
Wie es in der 1 gezeigt ist, wird das transparente Einkapselungselement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer optischen Komponente 18 mit mindestens einem optischen Element 14, das beispielsweise Ultraviolettlicht 12 emittiert, und einem Montagesubstrat 16, auf dem das optische Element 14 montiert ist, verwendet, und bildet zusammen mit dem Montagesubstrat 16 ein Gehäuse 20, in dem das optische Element 14 aufgenommen ist. Das transparente Einkapselungselement 10 ist beispielsweise aus Quarzglas, optischem Glas oder Saphir hergestellt und das Montagesubstrat 16 ist beispielsweise aus AIN (Aluminiumnitrid) hergestellt.
Wie es vorstehend diskutiert worden ist, ist das optische Element 14 auf dem Montagesubstrat 16 montiert. Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird das optische Element 14 beispielsweise durch Laminieren einer kristallinen Schicht auf GaN-Basis mit einer Quantenmuldenstruktur auf einem Saphirsubstrat (Wärmeausdehnungskoeffizient: 7,7 × 10^-6/°C) ausgebildet. Als Verfahren zum Montieren des optischen Elements 14 kann beispielsweise ein sogenanntes Montageverfahren mit der aktiven Seite nach oben („Face up“-Montageverfahren) eingesetzt werden, bei dem das optische Element derart montiert wird, dass eine lichtemittierende Oberfläche davon auf das transparente Einkapselungselement 10 gerichtet ist. Insbesondere werden Anschlüsse (nicht gezeigt), die aus dem optischen Element 14 herausgeführt werden, und Schaltkreisverdrahtungen (nicht gezeigt), die auf dem Montagesubstrat 16 ausgebildet sind, beispielsweise durch Bonddrähte (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
Das transparente Einkapselungselement 10 ist in einer Röhrenform mit einer geschlossenen oberen Oberfläche und einer offenen unteren Oberfläche ausgebildet und umfasst einen konkaven Abschnitt 22, der das optische Element 14 umgibt, das beispielsweise auf einem flachen, plattenförmigen Montagesubstrat 16 montiert ist. Die äußere Form des transparenten Einkapselungselements 10 ist beispielsweise eine zylindrische Form, eine polygonale Röhrenform oder dergleichen.
Die Abmessungen des transparenten Einkapselungselements 10 weisen eine Höhe von 0,5 bis 10 mm und einen Außendurchmesser von 3,0 bis 10 mm auf. Darüber hinaus weisen die Abmessungen des optischen Elements 14 eine Dicke von 0,005 bis 0,5 mm auf und, obwohl dies nicht gezeigt ist, eine vertikale Abmessung, betrachtet von der oberen Oberfläche, beträgt 0,5 bis 2,0 mm und eine horizontale Abmessung beträgt 0,5 bis 2,0 mm.
Darüber hinaus umfasst das transparente Einkapselungselement 10 einen transparenten Körper 30 und eine Mehrzahl von Teilchen 32, die an einer Verbindungsoberfläche 30a (auch als Endoberfläche 30a bezeichnet) des transparenten Körpers 30 fixiert sind, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist.
Als Teilchen 32 können beispielsweise, wie es in der 2A gezeigt ist, Keramikteilchen 32a aus Nitrid, Carbid oder Borid ausgewählt werden. In diesem Fall können als Bestandteilsmaterial der Keramikteilchen 32a beispielsweise AIN (Schmelzpunkt 2200 °C), Si₃N₄ (Schmelzpunkt 1900 °C), SiC (Schmelzpunkt 2730 °C), WC (Schmelzpunkt 2870 °C), oder Mo₂C (Schmelzpunkt 2687 °C), BN (Schmelzpunkt 2730 °C), B₄C (Schmelzpunkt 2763 °C), MoB (Schmelzpunkt 2823 °C) oder WB (Schmelzpunkt 3073 °C) oder dergleichen ausgewählt werden. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Keramikteilchen 32a liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 10 µm.
Ein Verfahren zur Herstellung des transparenten Einkapselungselements 10 wird hier unter Bezugnahme auf die 3A bis 5D beschrieben.
Zuerst wird der transparente Körper 30 hergestellt. Als Verfahren zur Herstellung des transparenten Körpers 30 gibt es (a) ein Verfahren des Herausschneidens bzw. Zerspanens von einer Basismaterialmasse, (b) ein Hochtemperatur-Formverfahren und (c) ein Pulversinterverfahren, usw.
Beim Verfahren des Herausschneidens bzw. Zerspanens wird ein Verfahren des Herausschneidens bzw. Zerspanens von einer Basismaterialmasse für den transparenten Körper 30 durchgeführt, wodurch der transparente Körper 30 erzeugt wird, wie es in der 3A gezeigt ist. In dem Hochtemperatur-Formverfahren wird ein Material in ein Formwerkzeug bei einer hohen Temperatur eingebracht oder ein Materialstück wird in dem Formwerkzeug angeordnet und in dem Formwerkzeug bei hoher Temperatur verformt, wodurch der transparente Körper 30 erzeugt wird, wie es in der 3A gezeigt ist.
In dem Pulversinterverfahren wird eine Formaufschlämmung, die Siliziumoxidpulver und eine organische Verbindung enthält, in ein Formwerkzeug gegossen und durch eine chemische Reaktion der organischen Verbindungen miteinander erstarren gelassen, beispielsweise eine chemische Reaktion zwischen einem Dispersionsmedium und einem Aushärtungsmittel, oder zwischen den Aushärtungsmitteln, und danach wird das erstarrte Produkt aus dem Formwerkzeug entfernt, wodurch, wie es in der 3B gezeigt ist, eine Vorstufe 34 des transparenten Körpers 30 hergestellt wird. Danach wird die Vorstufe 34 einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch der transparente Körper 30 hergestellt wird.
Als nächstes werden die Teilchen 32 an der Endoberfläche 30a (vgl. die 3A) des transparenten Körpers 30 fixiert. Als Verfahren des Fixierens der Keramikteilchen 32a an der Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 können beispielsweise die folgenden zwei Verfahren genannt werden.
Insbesondere wird in dem ersten Verfahren, wie es in der 4A gezeigt ist, ein Keramikpulver 42 auf einem Plattenelement mit einem hohen Schmelzpunkt angeordnet, beispielsweise einem aus Molybdän hergestellten Plattenelement 40, und danach wird, wie es in der 4B gezeigt ist, eine Endoberfläche 34a der Vorstufe 34 des transparenten Körpers 30 oder eine Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 nach unten ausgerichtet und dann wird die Vorstufe oder der transparente Körper darauf angeordnet (vorzugsweise in einer stationären Weise). Danach wird, wie es in der 4C gezeigt ist, eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als diejenige des Schmelzpunkts des Keramikpulvers 42. (Vorzugsweise bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des Plattenelements 40. Die gleiche Erwägung gilt nachstehend.) Aufgrund einer solchen Wärmebehandlung unterliegt das Quarzglas, das den transparenten Körper 30 bildet, einem Erweichen, und ein Teil des Keramikpulvers 42 wird in die Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 eingebettet und darin fixiert. Alternativ wird an einer Kontaktoberfläche zwischen der Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 und dem Keramikpulver 42 der Teil des Keramikpulvers dadurch, dass er einer Reaktion unterliegt, fixiert. Insbesondere kann die Temperatur der Wärmebehandlung mindestens eine Temperatur sein, die höher ist als eine Temperatur, bei der eine Reaktion zwischen dem Keramikpulver 42 und dem Quarzglas stattfindet, oder sie kann alternativ eine Temperatur sein, die höher ist als die Temperatur, bei der das Quarzglas, das den transparenten Körper 30 bildet, einem Erweichen unterliegt. In dem Verfahren, das in der 4B gezeigt ist, unterliegt in dem Fall, bei dem die Vorstufe 34 verwendet wird, die Vorstufe 34 einem Sintern und wird der transparente Körper 30. Danach wird, wie es in der 4D gezeigt ist, durch Entfernen des Plattenelements 40 das transparente Einkapselungselement 10 erhalten, in dem die Keramikteilchen 32a an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind.
In dem zweiten Verfahren wird zuerst, wie es in der 5A gezeigt ist, ein pastenförmiges Keramikpulver 42 durch ein Verfahren, wie z.B. Drucken, Tauchen, Sprühen oder Bürstenbeschichten, auf die Endoberfläche 34a der Vorstufe 34 des transparenten Körpers 30 oder die Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 aufgebracht. Danach wird, wie es in der 5B gezeigt ist, nach dem Trocknen die Vorstufe 34 des transparenten Körpers 30 oder der transparente Körper 30 auf einem Plattenelement mit einem hohen Schmelzpunkt, beispielsweise dem Plattenelement 40, das aus Molybdän hergestellt ist, angeordnet (vorzugsweise in einer stationären Weise). Danach wird, wie es in der 5C gezeigt ist, eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als diejenige des Schmelzpunkts der Keramikteilchen 32a. In dem Fall, bei dem der transparente Körper 30 aus Quarzglas hergestellt ist, kann beispielsweise die Temperatur auf mehr als oder gleich 1200 °C eingestellt werden. In dem Verfahren, das in der 5B gezeigt ist, unterliegt in dem Fall, bei dem die Vorstufe 34 verwendet wird, die Vorstufe 34 einem Sintern und wird der transparente Körper 30. Danach wird, wie es in der 5D gezeigt ist, durch Entfernen des Plattenelements 40 das transparente Einkapselungselement 10 erhalten, in dem die Keramikteilchen 32a an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Keramikteilchen 32a als die Teilchen 32 verwendet werden. Abgesehen davon können, wie es in der 2B gezeigt ist, jedoch auch Metallteilchen 32b verwendet werden. In diesem Fall kann als Bestandteilsmaterial der Metallteilchen 32b beispielsweise Mo (Schmelzpunkt 2623 °C), W (Schmelzpunkt 3422 °C), Ti (Schmelzpunkt 1668 °C), Zr (Schmelzpunkt 1855 °C), Pt (Schmelzpunkt 1768 °C), B (Schmelzpunkt 2076 °C), Cr (Schmelzpunkt 1907 °C), Ir (Schmelzpunkt 2447 °C) oder dergleichen ausgewählt werden.
Wie es in der 2C gezeigt ist, können die Teilchen 32 auch intermetallische Verbindungsteilchen 32c sein. In diesem Fall ist das Bestandteilsmaterial der intermetallischen Verbindungsteilchen 32c vorzugsweise ein Silizid, als das beispielsweise MoSi₂ (Schmelzpunkt: 2030 °C), WSi₂ (Schmelzpunkt: 2160 °C) oder dergleichen ausgewählt werden kann.
Die Mehrzahl von fixierten Keramikteilchen 32a oder die Mehrzahl von fixierten Metallteilchen 32b kann durch Untersuchen des Abschnitts des transparenten Einkapselungselements 10, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, mit einem Rasterelektronenmikroskop (3000-fache Vergrößerung) bestätigt werden. Da die Keramikteilchen 32a oder die Metallteilchen 32b zu einem später beschriebenen Harzhaftmittel 50 vorragen, kann aufgrund eines sogenannten Ankereffekts die Verbindungsfestigkeit mit dem Harzhaftmittel 50 verbessert werden.
Der Teilchendurchmesser der Keramikteilchen 32a oder der Metallteilchen 32b, die an dem transparenten Einkapselungselement 10 fixiert sind, das mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, beträgt 0,05 bis 15 µm, mehr bevorzugt 0,1 bis 10 µm und noch mehr bevorzugt 1 bis 5 µm. Ferner ist ein Zustand bevorzugt, bei dem die Oberflächenrauheit Ra der Oberfläche mit den Keramikteilchen 32a oder den Metallteilchen 32b, die daran fixiert sind, 0,05 bis 10 µm, mehr bevorzugt 0,1 bis 5 µm und noch mehr bevorzugt 0,5 bis 3 µm beträgt. In diesem Fall ist die Oberflächenrauheit des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, nicht die Oberflächenrauheit der Verbindungsoberfläche 30a selbst, sondern gibt eine Oberflächenrauheit an, nachdem die Keramikteilchen 32a, die Metallteilchen 32b oder die intermetallischen Verbindungsteilchen 32c an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert worden sind.
Selbst in dem Fall, bei dem die Keramikteilchen 32a oder die Metallteilchen 32b fixiert sind, wird dann, wenn deren Teilchendurchmesser kleiner als 0,05 µm ist, der Ankereffekt vermindert, und der Effekt des Verbesserns der Verbindungsfestigkeit mit dem Harzhaftmittel 50 wird vermindert. Ferner lösen sich dann, wenn der Teilchendurchmesser größer als oder gleich 15 µm ist, die Keramikteilchen 32a oder die Metallteilchen 32b leicht von dem transparenten Einkapselungselement 10 ab. Ferner wird in dem Fall, bei dem die Oberflächenrauheit Ra weniger als 0,05 µm beträgt, der Ankereffekt vermindert, und in dem Fall, bei dem die Oberflächenrauheit Ra größer als 10 µm ist, können Fälle auftreten, bei denen ein Verbinden mit dem Montagesubstrat 16 unmöglich wird.
Zusätzlich wird, wie es vorstehend erwähnt worden ist, das transparente Einkapselungselement 10, das die Keramikteilchen 32a, die Metallteilchen 32b oder die intermetallischen Verbindungsteilchen 32c aufweist, die an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind, durch das Harzhaftmittel 50 mit dem Montagesubstrat 16 verbunden. Ein Haftmittel auf Silikonharzbasis, ein Haftmittel auf Epoxyharzbasis oder ein Haftmittel auf Fluorharzbasis kann als das Harzhaftmittel 50 verwendet werden.
In der vorstehenden Weise werden aufgrund der Tatsache, dass das transparente Einkapselungselement 10 die Mehrzahl von Teilchen 32 (die Keramikteilchen 32a, die Metallteilchen 32b oder die intermetallischen Verbindungsteilchen 32c) umfasst, die an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, die folgenden Vorgänge und Effekte realisiert.
Insbesondere wie es in der 1 gezeigt ist, wird das Ultraviolettlicht 12, das von dem optischen Element 14 emittiert wird, durch das transparente Einkapselungselement 10 durchgelassen und wird nach außen emittiert. Ein Teil des Ultraviolettlichts 12 wird jedoch innerhalb des transparenten Einkapselungselements 10 geleitet und breitet sich zu dem verbundenen Abschnitt des transparenten Einkapselungselements 10 aus. Herkömmlich fällt das Ultraviolettlicht 12, das durch das transparente Einkapselungselement 10 geleitet wird, auf das Harzhaftmittel 50 und als Ergebnis kann das Harzhaftmittel 50 zersetzt werden, und es kann auch zu einer Verschlechterung der Dauerbeständigkeit des Gehäuses 20 (Verschlechterung der optischen Komponente) führen.
Im Gegensatz dazu umfasst das transparente Einkapselungselement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl von Teilchen 32 (die Keramikteilchen 32a, die Metallteilchen 32b oder die intermetallischen Verbindungsteilchen 32c), die an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist. Daher fällt aufgrund der Tatsache, dass das Ultraviolettlicht 12, das innerhalb des transparenten Einkapselungselements 10 geleitet wird, durch die Teilchen 32 abgeschwächt, gebrochen und reflektiert wird, das Ultraviolettlicht 12 nicht direkt auf das Harzhaftmittel 50.
Insbesondere ist es bei der optischen Komponente 18 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Einfluss des Ultraviolettlichts 12 auf das Harzhaftmittel 50, welches das transparente Einkapselungselement 10 und das Montagesubstrat 16 miteinander verbindet, zu unterdrücken und deren Nutzungszeitraum kann verlängert werden.
Ferner können bei dem transparenten Einkapselungselement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nachteilige Effekte auf das Harzhaftmittel 50 aufgrund des Ultraviolettlichts 12, das von dem optischen Element 14 emittiert wird, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Einkapselungseigenschaften mit dem Montagesubstrat 16 kann unterdrückt werden.
Als Modifizierungen des transparenten Einkapselungselements 10 können beispielsweise die in den 6A bis 7 gezeigten Konfigurationen genannt werden.
Insbesondere weist ein transparentes Einkapselungselement 10a gemäß einer ersten Modifizierung, die in der 6A gezeigt ist, einen Aufbau auf, der demjenigen des vorstehend beschriebenen transparenten Einkapselungselements 10 ähnlich ist, unterscheidet sich jedoch davon dahingehend, dass ein Linsenkörper 60 integriert auf dem transparenten Körper 30 einbezogen ist.
Ein transparentes Einkapselungselement 10b gemäß einer zweiten Modifizierung, die in der 6B gezeigt ist, weist einen Aufbau auf, der demjenigen des vorstehend beschriebenen transparenten Einkapselungselements 10 ähnlich ist, unterscheidet sich jedoch davon dahingehend in den folgenden Punkten. Insbesondere ist eine untere Oberfläche des transparenten Körpers 30 flach. Darüber hinaus umfasst das Montagesubstrat 16 einen konkaven Abschnitt 64, in dem aufwärts ansteigende Seitenwände 62 (Umfangswände) integriert auf einem Umfangsabschnitt davon ausgebildet sind, und es weist das darauf montierte optische Element 14 auf.
Ein transparentes Einkapselungselement 10c gemäß einer dritten Modifizierung, die in der 7 gezeigt ist, weist einen Aufbau auf, der demjenigen des transparenten Einkapselungselements 10b gemäß der zweiten Modifizierung ähnlich ist, unterscheidet sich jedoch davon dahingehend, dass dessen Form plattenförmig ist.
In solchen transparenten Einkapselungselementen 10a, 10b und auch 10c ist die Mehrzahl von Teilchen 32 einbezogen, die an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, und daher wird das Ultraviolettlicht 12, das innerhalb der transparenten Einkapselungselemente 10a, 10b und 10c geleitet worden ist, durch die Teilchen 32 abgeschwächt und reflektiert, und das Ultraviolettlicht 12 fällt nicht direkt auf das Harzhaftmittel 50. Gemäß diesem Merkmal ist es bei der optischen Komponente 18 möglich, den Einfluss des Ultraviolettlichts 12 auf das Harzhaftmittel 50, das die transparenten Einkapselungselemente 10a, 10b und 10c und das Montagesubstrat 16 miteinander verbindet, zu unterdrücken und deren Nutzungsdauer kann verlängert werden.
[Beispielhafte Ausführungsformen]
In Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen 1 bis 15 und ein Vergleichsbeispiel wurden die Einkapselungseigenschaften des transparenten Einkapselungselements 10 bezüglich des Montagesubstrats 16 bewertet.
[Beispielhafte Ausführungsform 1]
Die optische Komponente gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform (beispielhafte Ausführungsform 1) weist den gleichen Aufbau auf wie die optische Komponente 18, die in der 1 gezeigt ist.
(Herstellung des transparenten Einkapselungselements)
Das Verfahren zur Herstellung des transparenten Einkapselungselements 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 1 ist derart, wie es nachstehend beschrieben ist. Insbesondere wurde der transparente Körper 30 durch ein Verfahren des Herausschneidens bzw. Zerspanens von einer Basismaterialmasse, die aus Quarzglas hergestellt war, erhalten. Der transparente Körper 30 weist einen Außendurchmesser von 3,5 mm im Quadrat und eine Höhe von 1 mm auf.
Danach wurden die Keramikteilchen 32a an der Endoberfläche 30a (Verbindungsoberfläche 30a) des transparenten Körpers 30 fixiert. In dem Fixierverfahren wurden zuerst Keramikteilchen 32a (SiC-Teilchen) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 µm bis zu einer Dicke in der Größenordnung von 1 mm auf einer aus Molybdän hergestellten Platte verteilt und der transparente Körper 30 wurde so auf der Molybdänplatte angeordnet, dass dessen Endoberfläche 30a nach unten ausgerichtet war. Danach wurde eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt der Keramikteilchen 32a und höher als oder gleich 1200 °C durchgeführt, wodurch die Keramikteilchen 32a an der Endoberfläche 30a des transparenten Körpers 30 fixiert wurden und das transparente Einkapselungselement 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 1 erhalten wurde. Darüber hinaus wurde der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Keramikteilchen 32a unter Verwendung des Laserbeugung/streuung-Teilchengrößenverteilungsmessgeräts LA-750, das von Horiba hergestellt wird, gemessen.
In dem transparenten Einkapselungselement 10 betrug die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, 0,1 µm.
Danach wurden das Montagesubstrat 16, auf dem das Ultraviolettlicht-emittierende Element montiert war, und das transparente Einkapselungselement 10 mit einem Epoxy-Harzhaftmittel verbunden, wodurch die optische Komponente 18 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 1 hergestellt wurde.
[Beispielhafte Ausführungsformen 2 bis 4]
In den beispielhaften Ausführungsformen 2, 3 und 4 wurden die optischen Komponenten 18 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 2, 3 und 4 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 1 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass Keramikteilchen (SiC-Teilchen) 32a mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,0 µm, 5,0 µm und 10,0 µm als Keramikteilchen 32a verwendet wurden, die an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert wurden. Darüber hinaus betrugen in den transparenten Einkapselungselementen 10 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 2, 3 und 4 die Oberflächenrauheiten Ra der Abschnitte, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden waren, 0,5 µm, 2,5 µm und 5,0 µm.
[Beispielhafte Ausführungsform 5]
In der beispielhaften Ausführungsform 5 wurde die optische Komponente 18 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 5 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 1 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass Metallteilchen (Molybdänteilchen) 32b mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 µm an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert wurden. In dem transparenten Einkapselungselement 10 betrug die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden war, 0,1 µm.
[Beispielhafte Ausführungsformen 6 bis 8]
In den beispielhaften Ausführungsformen 6, 7 und 8 wurden die optischen Komponenten 18 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 6, 7 und 8 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 5 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass Metallteilchen (Molybdänteilchen) 32b mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,0 µm, 5,0 µm und 10,0 µm als Metallteilchen 32b verwendet wurden, die an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert wurden. In den transparenten Einkapselungselementen 10 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 6, 7 und 8 betrugen die Oberflächenrauheiten Ra der Abschnitte, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden waren, 0,5 µm, 2,5 µm und 5,0 µm.
[Beispielhafte Ausführungsform 9]
In der beispielhaften Ausführungsform 9 wurde die optische Komponente 18 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 9 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 1 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass intermetallische Verbindungsteilchen (MoSi₂-Teilchen) 32c mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 µm an den Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert wurden. In dem transparenten Einkapselungselement 10 betrug die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden war, 0,1 µm.
[Beispielhafte Ausführungsformen 10 bis 12]
In den beispielhaften Ausführungsformen 10, 11 und 12 wurden die optischen Komponenten 18 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 10, 11 und 12 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 9 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass die intermetallischen Verbindungsteilchen (MoSi₂-Teilchen) 32c mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,0 µm, 5,0 µm und 10,0 µm als intermetallische Verbindungsteilchen 32c verwendet wurden, die an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert wurden. Darüber hinaus betrugen bei den transparenten Einkapselungselementen 10 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 10, 11 und 12 die Oberflächenrauheiten Ra der Abschnitte, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden waren, 0,5 µm, 2,5 µm und 5,0 µm.
[Beispielhafte Ausführungsform 13]
In der beispielhaften Ausführungsform 13 wurde der transparente Körper 30 mit dem vorstehend genannten Pulversinterverfahren hergestellt. Insbesondere wurde eine Aufschlämmung hergestellt, die Siliziumoxidpulver und eine organische Verbindung enthielt. Die Aufschlämmung wurde bei Raumtemperatur in ein Formwerkzeug gegossen und für einen festgelegten Zeitraum bei Raumtemperatur belassen. Als nächstes wurde der Formkörper aus dem Formwerkzeug entnommen. Ferner wurde der Formkörper für einen bestimmten Zeitraum trocknen gelassen, um einen Siliziumoxidpulver-Formkörper zu erhalten. Darüber hinaus wurde der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Ausgangsmaterialpulvers unter Verwendung des Laserbeugung/streuung-Teilchengrößenverteilungsmessgeräts LA-750, das von Horiba hergestellt wird, gemessen.
Keramikteilchen 32a (SiC-Teilchen) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 µm wurden bis zu einer Dicke in der Größenordnung von 1 mm auf einer aus Molybdän hergestellten Platte verteilt und der Siliziumoxidpulver-Formkörper wurde so auf der Molybdänplatte angeordnet, dass dessen Endoberfläche nach unten gerichtet war. Dann wurde, nachdem der Siliziumoxidpulver-Formkörper einem Entfettungsverfahren zusammen mit den Keramikteilchen 32a bei 400 bis 1200 °C in einer Luftatmosphäre unterzogen worden ist, dieser einer Wärmebehandlung bei 1500 bis 1700 °C in einer inerten Atmosphäre unterzogen und die Dichte des Formkörpers wurde erhöht und dieser wurde transparent gemacht, wodurch der transparente Körper 30 hergestellt wurde. Einhergehend damit wurden die Keramikteilchen 32a an die Endoberfläche 30a (Verbindungsoberfläche 30a) des transparenten Körpers 30 fixiert. Das transparente Einkapselungselement 10 weist einen Außendurchmesser von 3,5 mm im Quadrat und eine Höhe von 1 mm auf. Ferner wurde in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 1 die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden war, 0,1 µm.
[Beispielhafte Ausführungsformen 14 und 15]
In den beispielhaften Ausführungsformen 14 und 15 wurden die optischen Komponenten 18 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 14 und 15 in der gleichen Weise wie in der beispielhaften Ausführungsform 1 hergestellt, ausgenommen den Punkt, dass SiC-Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 µm und 15,0 µm als Keramikteilchen 32a verwendet wurden, die an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert waren. Darüber hinaus betrugen bei den transparenten Einkapselungselementen 10 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 14 und 15 die Oberflächenrauheiten Ra der Abschnitte, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden waren, 0,05 µm und 9,0 µm.
[Vergleichsbeispiel]
In einem Vergleichsbeispiel wurden das Montagesubstrat 16, auf dem das Ultraviolettlicht-emittierende Element montiert war, und das transparente Einkapselungselement 10 mit einem Epoxy-Harzhaftmittel direkt miteinander verbunden, ohne dass Teilchen 32 an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert waren, wodurch die optische Komponente gemäß dem Vergleichsbeispiel hergestellt wurde. Darüber hinaus betrug bei dem transparenten Einkapselungselement 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden war, 0,02 µm.
[Bewertungsverfahren]
Bezüglich der jeweiligen Arten von optischen Komponenten, die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden sind, wurde ein anfänglicher Lichtstrom, nachdem das transparente Einkapselungselement 10 und das Montagesubstrat 16, auf dem das Ultraviolettlicht-emittierende Element montiert war, durch das Harzhaftmittel 50 miteinander verbunden worden sind, gemessen. Als nächstes wurden die optischen Komponenten 18 in eine Kammer mit konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit eingebracht und bei der Bedingung einer relativen Feuchtigkeit von 80 % wurde ein Erwärmungs/Abkühlungs-Zyklus 100 Mal durchgeführt, wobei Temperaturen von 10 °C → 80 °C → 10 °C als ein Zyklus behandelt wurden. Nach den Wärmezyklen wurden optische Komponenten 18, bei denen der Lichtstrom von mehr als oder gleich 80 % aufrechterhalten wurde, als erfolgreich (bestanden) betrachtet, wohingegen optische Komponenten 18, bei denen ein Lichtstrom auf weniger als 80 % abnahm, als nicht erfolgreich (Ausschuss) betrachtet wurden. Dann wurde die Ausschussrate jeder der optischen Komponenten 18 berechnet.
In der Tabelle 1 von 8 sind eine Auflistung von Merkmalen und Ausschussraten von optischen Komponenten gemäß den beispielhaften Ausführungsformen 1 bis 15 und des Vergleichsbeispiels gezeigt.
Wie es aus der Tabelle 1 von 8 ersichtlich ist, wurden alle beispielhaften Ausführungsformen 1 bis 15 mit einer Ausschussrate von weniger als oder gleich 25 % als vorteilhaft erachtet. Insbesondere betrug in den beispielhaften Ausführungsformen 1 bis 13 die Ausschussrate weniger als oder gleich 5 %, was noch vorteilhafter war als in den beispielhaften Ausführungsformen 14 und 15. Andererseits betrug in dem Vergleichsbeispiel die Ausschussrate 35 %, was schlechter war als in den beispielhaften Ausführungsformen 14 und 15. Es wird davon ausgegangen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass, da das transparente Einkapselungselement 10 durch das Harzhaftmittel 50 direkt mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, das Ultraviolettlicht 12 von dem optischen Element 14 in das transparente Einkapselungselement 10 geleitet wurde und auf das Harzhaftmittel 50 fiel, wodurch sich das Harzhaftmittel 50 zersetzte.
Demgemäß ist es bevorzugt, dass das transparente Einkapselungselement 10 die Mehrzahl von Teilchen 32 (die Keramikteilchen 32a, die Metallteilchen 32b oder die intermetallischen Verbindungsteilchen 32c) umfasst, die an der Verbindungsoberfläche 30a fixiert sind, die mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist. In diesem Fall liegt der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen 32, die an der Verbindungsoberfläche 30a des transparenten Einkapselungselements 10 fixiert sind, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 10 µm und mehr bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 5,0 µm. Ferner beträgt in dem transparenten Einkapselungselement 10 die Oberflächenrauheit Ra des Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat 16 verbunden ist, vorzugsweise 0,1 bis 5 µm und mehr bevorzugt 0,5 bis 2,5 µm.
Das transparente Einkapselungselement und die optische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und es ist selbstverständlich, dass hier verschiedene Konfigurationen eingesetzt werden können, ohne von dem Wesentlichen und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Transparentes Einkapselungselement (10), das zur Verwendung in einem Gehäuse (20) angepasst ist, in dem mindestens ein optisches Element (14) aufgenommen ist, wobei das transparente Einkapselungselement durch ein Harzhaftmittel (50) mit einem Montagesubstrat (16) verbunden wird, auf dem das optische Element (14) montiert ist; wobei das transparente Einkapselungselement (10) eine Mehrzahl von Teilchen (32) umfasst, die an einer Verbindungsoberfläche (30a) davon, die mit dem Montagesubstrat (16) verbunden ist, fixiert sind.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Teilchen (32) in dem transparenten Einkapselungselement (10) eingebettet und fixiert ist oder alternativ mittels einer Reaktionsschicht zwischen den Teilchen und dem transparenten Einkapselungselement (10) fixiert ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das transparente Einkapselungselement in einer optischen Komponente (18) verwendet wird, die das optische Element (14) und das Montagesubstrat (16) aufweist, und zusammen mit dem Montagesubstrat (16) das Gehäuse (20) bildet, welches das optische Element (14) aufnimmt.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das transparente Einkapselungselement (10) aus Quarzglas, optischem Glas oder Saphir hergestellt ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schmelzpunkt der Teilchen (32) höher ist als der Schmelzpunkt des transparenten Einkapselungselements (10).
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Teilchen (32) Keramikteilchen (32a) aus Nitrid, Carbid oder Borid sind.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 6, bei dem ein Bestandteilsmaterial der Keramikteilchen (32a) AIN (Aluminiumnitrid), Si₃N₄ (Siliziumnitrid), SiC (Siliziumcarbid), WC (Wolframcarbid), Mo₂C (Molybdäncarbid), BN (Bornitrid), B₄C (Borcarbid), MoB (Molybdänborid) oder WB (Wolframborid) ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Teilchen (32) Metallteilchen (32b) sind.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 8, bei dem ein Bestandteilsmaterial der Metallteilchen (32b) Mo (Molybdän), W (Wolfram), Ti (Titan), Zr (Zirkonium), Pt (Platin), B (Bor), Cr (Chrom) oder Ir (Iridium) ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Teilchen (32) intermetallische Verbindungsteilchen (32c) sind.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 10, bei dem ein Bestandteilsmaterial der intermetallischen Verbindungsteilchen (32c) ein Silizid ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach Anspruch 11, bei dem das Bestandteilsmaterial der intermetallischen Verbindungsteilchen (32c) MoSi₂ oder WSi₂ ist.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen (32) innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 15 µm liegt.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Oberflächenrauheit Ra eines Abschnitts, der mit dem Montagesubstrat (16) verbunden ist, von 0,05 bis 10 µm beträgt.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Verbindungsoberfläche (30a) und die Mehrzahl von Teilchen (32) durch Durchführen einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur größer als oder gleich eine(r) Temperatur, bei der eine Reaktion zwischen dem transparenten Einkapselungselement (10) und den Teilchen (32) stattfindet, aneinander fixiert worden sind.
Transparentes Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Verbindungsoberfläche (30a) und die Mehrzahl von Teilchen (32) durch Durchführen einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, bei der das transparente Einkapselungselement (10) einem Erweichen unterliegt, aneinander fixiert worden sind.
Optische Komponente (18), die das transparente Einkapselungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst.