WO2000019397A1 - Verfahren zum herstellen eines bauelementes und bauelement - Google Patents

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glass
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Rudolf HEIMGÄRTNER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh & Co. Ohg
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    • G—PHYSICS
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    • H10K50/842—Containers
    • H10K50/8423—Metallic sealing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component from at least one optoelectronic functional element and a glass pane, the functional element being arranged in the region of an inner surface of the glass pane.
  • the invention further relates to a component comprising at least one optoelectronic functional element and a glass pane, the optoelectronic functional element being arranged in the region of a main surface of the glass pane.
  • the functional element is arranged between two glass panes aligned in parallel. Then the glass panes are glued together.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a method which can be carried out with as little effort as possible is to be created, with which a generic component can be produced in such a way that the functional element is protected as effectively as possible from external influences.
  • this object is achieved in that the main surface of the glass pane forming an inner surface in the finished component is connected to a frame in such a way that the frame surrounds peripheral surfaces of the functional element in the finished state of the component.
  • the invention provides for a frame to be applied to the glass pane. It is particularly advantageous to carry out the method according to the invention in such a way that the glass pane is first connected to the frame and that the functional element is then arranged in the region of the main surface of the glass pane.
  • the conductor structure is applied to the main surface before the main surface is connected to the frame.
  • the technology according to the invention is particularly suitable if the functional element contains at least one organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • the material of the glass pane and the frame are expediently chosen so that their thermal expansion coefficients are largely matched to one another. Such an adjustment takes place, for example, by changing the chemical composition of the glass or by a suitable choice of the frame material.
  • the glass pane is connected to the frame by soldering to a glass solder.
  • the connection between the glass pane and the frame must be such that they have different thermal expansions compensates.
  • Glass solders are those glasses which, due to the particularly low melting temperature, have a glass solder connection between the glass pane and the one to be connected to it
  • the glass solder is selected so that sufficient flow and Wetting of the glass solder takes place at a temperature at which the glass pane does not yet show any disturbing deformations.
  • the temperature for the soldering process corresponds essentially to the transformation temperature of the glass solder.
  • Adapting the glass solder to the thermal expansion of the connection partner is important because the solder is the mechanically weaker connection partner.
  • An expedient embodiment of this method is characterized in that at least part of the glass solder is applied to the glass pane and that the frame is then positioned opposite the glass pane.
  • the glass solder is applied to the glass pane by screen printing or dispensing a strand.
  • Another expedient embodiment of the method is characterized in that at least part of the glass solder is applied to the frame and that the frame is then positioned opposite the glass pane.
  • the frame is connected to a cover.
  • the drawing shows a cross section through an inventive component made of an optoelectronic Functional element 5 and a glass pane 10.
  • the functional element 5 is located on a main surface 12 of the glass pane 10.
  • the functional element 5 is a
  • Display unit which consists of a plurality of light-emitting diodes (LED), in particular organic LEDs (OLED), arranged in a two-dimensional field.
  • LED light-emitting diodes
  • OLED organic LEDs
  • the individual LEDs 15 have several functional layers, as described, for example, in the article by M. Schwoerer and H. v. Seggern: Electroluminescent Chromophores and Polymers for Organic LEDs and Displays, Siemens-Review Special; R & D, Fall 1996, pp. 20 ff.
  • a pixel is a two-dimensional picture element, for example a square.
  • the LEDs 15 consist of several functional layers and are located in the area of one of their main surfaces in direct contact with the glass pane 10. Between the LEDs 15 there are webs 20.
  • the frame 25 consists, for example, of a suitable metal alloy or of a ceramic material.
  • a glass solder 30 is located between the frame 25 and the main surface 12 of the glass pane 10.
  • a cover 35 is located on the frame 25.
  • the cover 35 consists, for example, of a suitable metal alloy.
  • the component shown is preferably produced as follows:
  • Conductor structures 14, for example in the form of conductor tracks, are formed on the main surface 12 of the glass pane 10 by the application of suitable materials. For this purpose, it is particularly expedient to use a cathode sputtering process.
  • a glass solder for example the glass solder commercially available under the name DM 2700 P, is applied to the main surface 12 of the glass pane 10.
  • Glass pane 10 are intended to be applied. Applying the glass solder 30 to the main surface 12 of the glass pane 10 has the advantage that it can be done in a single operation, for example by screen printing or dispensing the glass solder in the form of a strand.
  • the frame 25 and the glass pane 10 are positioned relative to one another such that the frame is located exactly over surface areas on which the glass solder was previously applied. After the frame 25 has been positioned above the surface areas formed by the glass solder 30, the frame 25 is lowered onto these areas.
  • the soldering process is then carried out by heating the glass solder to its transformation temperature.
  • the glass solder used here has the particular advantage that it already flows at a temperature of 350 degrees Celsius, which is particularly low for soldering processes, and completely wets the surfaces to be connected. To ensure that the soldering process has been carried out completely, it is advantageous that the actual soldering process the soldering area is kept at the temperature of 350 degrees Celsius for about 10 minutes.
  • the glass solder 30 wets not only the surfaces of the frame 25 facing the main surface 12, but also lower regions of side surfaces of the frame 25. The occurrence of this wetting process is detected by an optical check and thus enables the complete completion of the soldering process to prove.
  • the functional element 5 is then applied to the main surface 12 of the glass pane 10 within the frame 25.
  • the frame 25 is then firmly connected to a cover 35.
  • This connection can be made, for example, by soldering or welding. If both the frame 25 and the cover 30 consist of a metal, welding is particularly expedient.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus wenigstens einem optoelektronischen Funktionselement (5) und einer Glasscheibe (10), wobei das Funktionselement (5) im Bereich einer Hauptfläche (12) der Glasscheibe angeordnet wird. Dieses Bauelement zeichnet sich dadurch aus, daß die Hauptfläche der Glasscheibe so mit einem Rahmen (25) verbunden wird, daß der Rahmen (25) im fertigen Zustand des Verbundelementes Randflächen des Funktionselementes (5) umgibt. Die Erfindung betrifft ferner ein mit Hilfe des Verfahrens hergestelltes Funktionselement.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und Bauelement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes aus wenigstens einem optoelektronischen Funktionselement und einer Glasscheibe, wobei das Funktionselement im Bereich einer Innenfläche der Glasscheibe angeordnet wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bauelement aus wenigstens einem optoelektronischen Funktionselement und einer Glasscheibe, wobei das optoelektronische Funktionselement im Bereich einer Hauptfläche der Glasscheibe angeordnet ist.
Bei einem bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird das Funktionselement zwischen zwei parallel ausgerichteten Glasscheiben angeordnet. Anschließend werden die Glasscheiben miteinander verklebt. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, daß Feuchtigkeit über die Klebeschicht in den Hohlraum diffundiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein mit möglichst geringem Aufwand durchführbares Verfahren geschaffen werden, mit dem ein gattungsgemäßes Bauelement so hergestellt werden kann, daß das Funktionselement vor äußeren Einflüssen möglichst wirksam geschützt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im fertigen Bauelement eine Innenfläche bildende Hauptfläche der Glasscheibe so mit einem Rahmen verbunden wird, daß der Rahmen im fertigen Zustand des Bauelementes Randflächen des Funktionselementes umgibt.
Die Erfindung sieht vor, auf der Glasscheibe einen Rahmen aufzubringen. Es ist besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren so durchzuführen, daß zuerst die Glasscheibe mit dem Rahmen verbunden wird und daß dann das Funktionselement im Bereich der Hauptfläche der Glasscheibe angeordnet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, daß die Leiterstruktur auf der Hauptfläche aufgebracht wird, bevor die Hauptfläche mit dem Rahmen verbunden wird.
Die erfindungsgemäße Technologie ist besonders dann geeignet, wenn das Funktionselement wenigstens eine organische lichtemittierende Diode (OLED) enthält.
Das Material der Glasscheibe und des Rahmens werden zweckmäßigerweise so gewählt, daß ihre thermischen Ausdehnungskoeffizienten weitgehend aneinander angepaßt sind. Eine solche Anpassung erfolgt beispielsweise durch eine Änderung der chemischen Zusammensetzung des Glases oder durch eine geeignete Wahl des Rahmenmaterials.
Hierzu ist es besonders zweckmäßig, daß die Glasscheibe mit dem Rahmen durch Verlöten mit einem Glaslot verbunden wird.
Wenn jedoch aus prozeßtechnischen Gründen ein Material für den Rahmen gewählt wird, das einen anderen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die Glasscheibe, was beispielsweise bei einem Metallrahmen der Fall ist, dann muß die Verbindung zwischen der Glasscheibe und dem Rahmen so beschaffen sein, daß sie unterschiedliche thermische Ausdehnungen ausgleicht.
Als Glaslote werden solche Gläser bezeichnet, die infolge besonders niedriger Schmelztemperatur eine Glaslotverbindung zwischen der Glasscheibe und dem mit ihr zu verbindenden
Körper, das heißt hier dem Rahmen, ermöglichen. Das Glaslot wird so ausgewählt, daß ein hinreichendes Fließen und Benetzen des Glaslotes bei einer Temperatur stattfindet, bei der die Glasscheibe noch keine störenden Deformationen zeigt. Die Temperatur für den Lötvorgang entspricht im wesentlichen der Transformationstemperatur des Glaslotes.
Eine Anpassung des Glaslotes an die thermische Ausdehnung- der Verbindungspartner ist wichtig, weil das Lot der mechanisch schwächere Verbindungspartner ist.
Eine zweckmäßige Durchführungsform dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Teil des Glaslotes auf die Glasscheibe aufgetragen wird und daß anschließend der Rahmen gegenüber der Glasscheibe positioniert wird.
Das Aufbringen des Glaslotes auf die Glasscheibe erfolgt durch Siebdrucken oder Dispensieren eines Stranges.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Teil des Glaslotes auf den Rahmen aufgebracht wird und daß anschließend der Rahmen gegenüber der Glasscheibe positioniert wird.
Um den Schutz des Funktionselementes vor äußeren Einflüssen zu verbessern, ist es zweckmäßig, daß der Rahmen mit einem Deckel verbunden wird.
Dies geschieht zweckmäßigerweise durch Verschweißen oder Verlöten.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauelement aus einem optoelektronischen Funktionselement 5 und einer Glasscheibe 10. Das Funktionselement 5 befindet sich auf einer Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10.
Bei dem Funktionselement 5 handelt es sich um eine
Anzeigeeinheit (Display) , die aus einer Vielzahl von in einem zweidimensionalen Feld angeordneten, Licht emittierenden Dioden (LED), insbesondere organischen LED (OLED) besteht.
Die einzelnen LEDs 15 weisen mehrere Funktionsschichten auf, wie sie beispielsweise in dem Artikel von M. Schwoerer und H. v. Seggern: Electroluminescent Chromophores and Polymeres for Organic LEDs and Displays, Siemens-Review Special; R & D, Herbst 1996, S. 20 ff. dargestellt ist.
Die einzelnen LEDs 15 bilden zusammen ein Display, wobei die einzelnen LEDs jeweils einem Pixel (= Picture Element = Bildelement) entsprechen. Ein Pixel ist ein zweidimensionales Bildelement, beispielsweise ein Quadrat.
Die LEDs 15 bestehen aus mehreren Funktionsschichten und befinden sich im Bereich einer ihrer Hauptflächen in einem unmittelbaren Kontakt mit der Glasscheibe 10. Zwischen den LEDs 15 befinden sich Stege 20.
Auf der Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 ist ein das Funktionselement 5 auf allen Seitenflächen umgebender Rahmen 25 angeordnet. Der Rahmen 25 besteht beispielsweise aus einer geeigneten Metallegierung oder aus einem keramischen Material.
Zwischen dem Rahmen 25 und der Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 befindet sich ein Glaslot 30.
Auf dem Rahmen 25 befindet sich ein Deckel 35. Der Deckel 35 besteht beispielsweise aus einer geeigneten Metallegierung. Das dargestellte Bauelement wird vorzugsweise wie folgt hergestellt:
Auf der Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 werden Leiterstrukturen 14, beispielsweise in Form von Leiterbahnen, durch den Auftrag geeigneter Materialien gebildet. Hierzu- ist es besonders zweckmäßig, ein Kathodenzerstäubungsverfahren (Sputterverfahren) einzusetzen.
Anschließend wird auf die Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 ein Glaslot, beispielsweise das im Handel unter der Bezeichnung DM 2700 P erhältliche Glaslot, aufgetragen.
Alternativ ist es möglich, das Glaslot auf dem Rahmen 25 in Bereichen, die zur Verbindung mit der Hauptfläche 12 der
Glasscheibe 10 bestimmt sind, aufzutragen. Ein Aufbringen des Glaslotes 30 auf der Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 hat den Vorteil, daß es in einem einzigen Arbeitsgang, beispielsweise durch Siebdrucken oder Dispensieren des Glaslotes in Form eines Stranges erfolgen kann.
Zunächst werden der Rahmen 25 und die Glasscheibe 10 so zueinander positioniert, daß sich der Rahmen genau über Flächenbereichen befindet, auf denen zuvor das Glaslot aufgetragen wurde. Nachdem der Rahmen 25 oberhalb der durch das Glaslot 30 gebildeten Flächenbereiche positioniert wurde, wird der Rahmen 25 auf diese Bereiche abgesenkt.
Anschließend wird durch eine Erwärmung des Glaslotes auf seine Transformationstemperatur der Lötvorgang durchgeführt. Das hier eingesetzte Glaslot weist den besonderen Vorteil auf, daß es bereits bei einer für Lötvorgänge besonders niedrigen Temperatur von 350 Grad Celsius fließt und die zu verbindenden Flächen vollständig benetzt. Um sicher zu stellen, daß der Lötvorgang vollständig durchgeführt wurde, ist es vorteilhaft, daß der eigentliche Lötvorgang so erfolgt, daß der Lötbereich etwa 10 Minuten auf der Temperatur von 350 Grad Celsius gehalten wird.
Bei dem Lötvorgang benetzt das Glaslot 30 nicht nur die zu der Hauptfläche 12 zugewandten Flächen des Rahmens 25, sondern auch untere Bereiche von Seitenflächen des Rahmens 25. Das Auftreten dieses Benetzungsvorganges wird bei einer optischen Kontrolle erfaßt und ermöglicht es so, den vollständigen Abschluß des Lötvorganges nachzuweisen.
Anschließend wird das Funktionselement 5 innerhalb des Rahmens 25 auf die Hauptfläche 12 der Glasscheibe 10 aufgebracht.
Zum Erzielen eines wirksamen Abschlusses des
Funktionselementes 5 vor äußeren Einflüssen wird der Rahmen 25 anschließend fest mit einem Deckel 35 verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen erfolgen. Wenn sowohl der Rahmen 25 als auch der Deckel 30 aus einem Metall bestehen, ist ein Verschweißen besonders zweckmäßig.
Nachdem der Deckel 35 mit dem Rahmen 25 verbunden wurde, erfolgt eine Endkontrolle sowie eine Montage von elektrischen Anschlüssen.
Bezugs zeichenliste
5 optoelektronisches Funktionselement
10 Glasscheibe
12 Hauptfläche
14 Leiterstruktur
15 LED 0 Stege 5 Rahmen 0 Glaslot 5 Deckel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus wenigstens einem optoelektronischen Funktionselement (5) und einer Glasscheibe (10) , wobei das Funktionselement (5) im Bereich einer Hauptfläche (12) der Glasscheibe (10) angeordnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hauptfläche (12) der Glasscheibe (10) so mit einem Rahmen (25) verbunden wird, daß der Rahmen (25) im fertigen Zustand des
Bauelementes Randflächen des Funktionselementes umgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zuerst die Glasscheibe (10) mit dem Rahmen (25) verbunden wird und daß dann das Funktionselement (5) im Bereich der Hauptfläche (12) der Glasscheibe angeordnet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die Hauptfläche (12) eine Leiterstruktur (14) aufgebracht wird, bevor das Funktionselement (5) angeordnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterstruktur (14) auf der Hauptfläche (12) aufgebracht wird, bevor die Hauptfläche mit dem Rahmen (25) verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Funktionselement (5) auf der Haupt fläche (12) der Glasscheibe aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Glasscheibe (10) mit dem Rahmen (25) durch Verlöten mit einem Glaslot (30) verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens ein
Teil des Glaslotes (30) auf die Glasscheibe (10) aufgetragen'" wird und daß anschließend der Rahmen (25) gegenüber der Glasscheibe positioniert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens ein Teil des Glaslotes (30) auf den Rahmen (25) aufgebracht wird und daß anschließend der Rahmen gegenüber der Glasscheibe (10) positioniert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rahmen (25) mit einem Deckel (35) verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Deckel (35) mit dem Rahmen (25) durch Verschweißen verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Deckel (35) mit dem Rahmen (25) durch Verlöten verbunden wird.
12. Bauelement aus wenigstens einem optoelektronischen Funktionselement (5) und einer Glasscheibe (10) , wobei das optoelektronische Funktionselement im Bereich einer Hauptfläche (12) der Glasscheibe (10) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Funktionselement im Bereich von Seitenflächen durch einen Rahmen (25) umgeben ist.
13. Bauelement nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Funktionselement wenigstens eine LED (15) enthält.
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