WO2020109465A1 - Bauteil mit einem reflektierenden gehäuse und herstellungsverfahren für ein solches bauteil - Google Patents

Bauteil mit einem reflektierenden gehäuse und herstellungsverfahren für ein solches bauteil Download PDF

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WO2020109465A1
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glass
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Claudia Jurenka
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • One task to be solved is to specify a component whose housing has a high reflectivity for visible light.
  • the component comprises a reflective housing.
  • Reflective means in particular that a degree of reflection for visible light is at least 90%. This degree of reflection is preferably present over the entire visible spectral range, but at least for one or more specific wavelengths from the
  • the visible spectral range denotes wavelengths between 400 nm and 720 nm.
  • the housing appears white to an observer and is therefore diffusely reflective.
  • the housing comprises a matrix material.
  • the matrix material is, for example, a plastic, preferably a translucent plastic. The that means for the radiation to be reflected
  • Matrix material should be transparent.
  • the housing comprises particles.
  • the particles are in the matrix material
  • the particles are mechanically strong and permanently connected to each other by the matrix material.
  • the particles are made of at least one glass ceramic.
  • the particles have a comparatively large mean diameter.
  • a comparatively large mean diameter means in particular that the diameter is at least double or at least 5 times a wavelength of the maximum intensity of the radiation to be reflected.
  • the particles are large compared to the wavelength to be reflected.
  • the average diameter of the particles is at least 5 ⁇ m or at least 10 ⁇ m.
  • the middle lies in particular
  • the mean diameter is, for example, a median. This means that 50% of the particles have a smaller one
  • Diameter and 50% of the particles have a larger diameter than the mean diameter.
  • the mean diameter can be measured, for example, using sieves with suitable mesh sizes or with suitable pore sizes.
  • the particles comprise a glass matrix.
  • the glass matrix of the particles can be made of a glass that is transparent to the radiation to be reflected. Glass in particular means that the material of the glass matrix is amorphous.
  • the particles comprise crystallites.
  • the crystallites are preferably embedded in the glass matrix.
  • the crystallites can be firmly connected to one another by the glass matrix and / or at least partially grown together.
  • Refractive index difference between the glass matrix and the crystallites at least 0.3 or at least 0.5 or at least 0.7. That is, the crystallites have a relatively large refractive index and the glass matrix has a relatively small refractive index.
  • the crystallites are therefore made of a material with a high refractive index.
  • the matrix material of the housing preferably also has a large refractive index difference to the crystallites and / or to the glass matrix. There is preferably one
  • Refractive index difference between the matrix material and the glass matrix is at least 0.1 or at least 0.2 or at least 0.3.
  • the refractive index of the glass matrix is larger than that of the matrix material.
  • the refractive indices of the glass matrix and the matrix material can be matched to one another. This means that the refractive indices differ from one another by at most 0.1 or by at most 0.05.
  • the difference in refractive index is determined in particular at a temperature of 300 K and at a wavelength of 530 nm.
  • the crystallites are small. In particular, there is an average diameter of
  • the crystallites have an average diameter of at least 10 nm or at least 20 nm or at least 50 nm. As with the particles, this can be
  • mean crystallite diameter is a median.
  • the component comprises a light-reflecting housing.
  • the housing includes a
  • Matrix material made of a translucent plastic as well as embedded particles made of a glass ceramic.
  • Particles have an average diameter of at least 5 ⁇ m.
  • the particles comprise a glass matrix and crystallites contained therein.
  • the crystallites preferably have an average diameter between and including 20 nm
  • a high reflectivity is achieved, in particular, by filling a
  • Plastic such as an epoxy resin or a silicone
  • the thermal expansion coefficient of glass ceramics can be set so that the mechanical properties of components made of a corresponding compound material
  • a glass ceramic allows crystal growth, in particular of, through appropriate treatment of the material
  • Very simple housings can also be realized by a simple modification of the particle sizes, in particular the ball sizes of the glass ceramic.
  • the use of glass ceramics allows the refractive index of the glass phase and the coefficient of thermal expansion to be set in a targeted manner.
  • Crystallites made from highly reflective materials such as
  • Titanium dioxide possible.
  • Crystallites are preferably each made of one or two materials only if a second material, especially ZrO2, is required as the crystallization seed. However, crystallites made of different materials can be present in combination with one another and next to one another in the particles and in the glass ceramic. The crystals can either be produced by precipitation from the matrix or are already present as crystallites in the matrix.
  • At least part of the crystallites is made of ZrO 2.
  • the part of the crystallites which are made of zirconium dioxide is, for example, at least 0.5% or at least 10% or at least 20% or
  • Titanium dioxide crystallites are present.
  • An average diameter of these crystallites is preferably at most 500 nm or at most 300 nm or at most 150 nm.
  • Zr02 is also present in addition to Ti02 if Zr02 is used as the crystallization seed for the Manufacture of glass ceramics is used.
  • concentration and / or a proportion by weight of ZrO2 is then preferably at most 0.5% or at most 1% or at most 5%.
  • the glass matrix of the particles comprises one or more of the following materials or consists of one or more of these materials:
  • the glass matrices of different particles can be the same or different
  • the glass matrices of the various particles preferably have the following properties:
  • the glass matrices are in particular optically inactive, based on the matrix material of the
  • Compound material which is for example an epoxy resin or a silicone and into which the glass ceramic has been added.
  • the matrix material of the housing is a silicone, an epoxy or a silicone-epoxy hybrid material.
  • silicones and / or epoxies other plastics can also be used,
  • the matrix material used can come into contact with the radiation to be reflected at least on one edge or on outer surfaces of the housing, the matrix material is preferably photostable with regard to the radiation to be reflected.
  • the particles have a comparatively large proportion by weight in the housing. To determine the proportion by weight, only the matrix material and the particles are preferably taken into account by the housing. The same applies to the determination of a volume fraction.
  • Weight fraction of the particles in the housing at least 20% or at least 30% or at least 40% or
  • this weight percentage is at least 60%. Alternatively or additionally, this weight percentage is at most 90% or at most 75%.
  • a volume fraction of the particles in the housing is at least 15% or
  • volume fraction is at most 80% or at most 70% or at most 50%. Volume fractions above the densest spherical packing for particles of only a certain size can be achieved by specifically using particles with a comparatively large particle diameter distribution.
  • the volume fraction of the crystallites in the particles is relatively large.
  • the proportion of the crystallites in the particles is preferably at least 25% or at least 35%. Alternatively or additionally, this volume fraction is at most 95% or at most 75% or at most 60%.
  • the proportion of crystallites here relates in particular to a volume fraction or to an area fraction in a sectional image, but can alternatively also relate to a weight fraction.
  • the particles have a comparatively large diameter distribution.
  • At least 75% of the particles have one
  • Particle diameters are, for example, over one
  • At least 20% or at least 30% or at least 40% of the particles preferably have one
  • at least 20% or at least 25% or at least 30% of the particles have a diameter of at least 50 ⁇ m or at least 60 ⁇ m or at least 40 ⁇ m.
  • a large part of the particles have relatively small diameters and another large part of the particles have relatively large diameters and only a few
  • Particles lie with their diameters around the median or average diameter across all particles. This enables a particularly dense packing and a particularly high volume fraction of the particles on the housing to be achieved.
  • further particles are present in the matrix material, in particular a silicone or an epoxy, if these are required, for example to improve the mechanical and or thermal
  • These can be ceramic materials, glasses or others with or without a reflective coating.
  • an average thickness of the housing in the direction perpendicular to a mounting side of the Component small.
  • This relates in particular to an average diameter of the particles.
  • the average thickness of the housing is in the direction perpendicular to
  • Assembly side at least 3 times or at least 5 times and / or at most 30 times or at most 20 times the average diameter of the particles.
  • the housing can therefore have thicknesses in the range from less than 10 ⁇ m to a few 100 ⁇ m and at the same time ensure high reflectivity.
  • the component comprises one or more semiconductor chips.
  • the at least one semiconductor chips comprises one or more semiconductor chips.
  • the semiconductor chip is preferably a light-emitting diode chip
  • Laser diode chip or a photo detector chip Several different types of semiconductor chips can be combined with one another.
  • the at least one semiconductor chip is installed in one or more recesses in the housing. All semiconductor chips are preferably located in a single one
  • the at least one light-emitting diode chip or laser diode chip is designed to generate near-ultraviolet or visible radiation.
  • a reflectance of the housing for the radiation generated is at least 90%.
  • the semiconductor layer sequence is set up to generate the radiation.
  • Semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride
  • Phosphide compound semiconductor material such as
  • Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m As or like Al n Ga m In ] __ nm As P ] _-k, where 0 dn ⁇ 1, 0 dm ⁇ 1 and n + m ⁇ 1 and 0 dk ⁇ 1 is.
  • the component comprises at least one phosphor.
  • Luminescent materials are arranged downstream of the at least one light-emitting diode chip or laser diode chip along an emission direction.
  • the values for the reflectivity of the housing mentioned for the light-emitting diode chip and for the laser diode chip preferably apply correspondingly to the light generated by the phosphor.
  • the at least one phosphor is preferably selected from the following group: Eu 2+ -doped nitrides such as
  • RE z with RE rare earth metals; Nitrido orthosilicates such as AE2- xa RE x Eu a Si04_ x N x or
  • Nanocrystalline materials which contain a group II-VI compound and / or a group III-V compound and / or a group IV-VI compound and / or metal nanocrystals are preferred. Furthermore, the
  • Fluorescent have a quantum well structure
  • the phosphor is arranged at a distance from the housing. That is, the The phosphor and the housing will not touch each other.
  • the phosphor and the housing can also touch in places. This is the case, for example, when the phosphor is added to a potting compound that is
  • a total thickness of the housing with a tolerance of at most 20 ⁇ m or at most 10 ⁇ m or at most 5 ⁇ m is the thickness of the
  • the housing can thus form a frame around the semiconductor chip, optionally together with the associated phosphor. Furthermore, very thin components can be achieved, the thickness of which is limited to the total thickness of the phosphor together with the semiconductor chip.
  • the phosphor and the semiconductor chip are arranged stacked one above the other.
  • the phosphor and the semiconductor chip can be arranged congruently one above the other.
  • the phosphor optionally has a cutout for a bonding wire.
  • the phosphor covers the side wall and / or the surface of the chip.
  • Matrix material of the housing in places the phosphor. It is possible for side surfaces of the semiconductor chip and optionally of the phosphor to be completely and directly covered by the housing and thus the matrix material, also together with the particles.
  • Matrix material and therefore also free of particles. This means that a high luminous efficacy can be achieved.
  • a specific thermal conductivity of the particles is higher by at least a factor 5 or at least a factor 10 than a specific thermal conductivity of the matrix material.
  • the particles can thus achieve a high thermal conductivity of the housing as a whole. This is especially true if the
  • Particles are percolated. If the particles are percolated, the particles are in the matrix material
  • this includes
  • the material can also be obtained from a sol-gel process and by mechanical and / or thermal post-treatments in the desired
  • the glass can already be provided in the desired size.
  • the shredding can therefore take place before
  • Example by plasma spray pyrolysis or spray pyrolysis can alternatively to spray pyrolysis
  • the particles can be rounded off by briefly melting.
  • the curing to the housing can be a thermal or photochemical crosslinking or by cooling
  • the glass is on
  • the aluminosilicate glass is made of the following raw materials or the
  • - Si02 with a weight percentage of between 15% and 50% or between 20% and 40%
  • - AI2O3 with a weight percentage of between 2% and 30% or between 10% and 20%
  • Glass ceramic temporarily or permanently at a temperature that is at least 105% or at least 110%
  • Glass transition temperature of the glass is. Alternatively or additionally, this temperature is at most 150% or at most 135% or at most 125% of the
  • the glass ceramic is formed by a relatively moderate heating of the glass. Through this heating, the
  • the elevated temperature is preferred only
  • the elevated temperature is for at least 0.25 h or at least 0.5 h and / or for at most 10 h or at most 5 h
  • Temperature ramps a slope of at least 500 K / h or of at least 1000 K / h and / or of at most 3000 K / h or of at most 1500 K / h.
  • the glass ceramic is produced directly from, in particular, powdery starting materials, preferably without an intermediate step via a glass.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a
  • Figure 6 is a schematic sectional view of a
  • Figures 7 to 12 are schematic sectional views of
  • the finished components 1 are preferably semiconductor components such as light-emitting diodes, LEDs for short.
  • the glass 51 is preferably a
  • Titanium dioxide is used as the starting material for the glass 51 with the highest possible proportion by weight used. For example, the weight percentage is
  • Titanium dioxide weighed in by 30%. Further components of the glass 1 are preferred with regard to the initial weight
  • silica and alumina for example about 20% or about 10% or about 5% by weight.
  • Zirconium dioxide is used with a weight percentage of around 10% or only 1%.
  • the remaining constituents, which only make up a relatively small proportion by weight of the starting materials, are formed by alkali oxides and by alkaline earth oxides.
  • the glass 51 is produced in particular by the fact that the
  • Starting materials are mixed together, the starting materials can be present as fine granules or powders. This is followed by a temperature treatment at a relatively high temperature, for example at
  • a glass transition temperature of the finished glass 51 is, for example, around 1100 K.
  • the glass ceramic 52 is obtained from the glass 51.
  • the glass 51 from FIG. 1 is raised for a relatively short time to a temperature which is, for example, approximately 10% above that
  • Glass transition temperature of the glass 51 is. This results in the growth of crystallites 32 which remain in an amorphous glass matrix 31. At the finished
  • Glass ceramic 52 can be a glass ceramic frit or glass ceramic balls that were previously produced from the melt by an alternative shaping method, such as, for example, by spray pyrolysis. According to the optional step of FIG. 3, left side, the glass ceramic 52 from FIG. 2 is crushed. This results in a large number of particles 22 from the glass ceramic 52.
  • the glass ceramic particles 22 have, for example, an average diameter of around 40 ⁇ m.
  • Glass ceramic particles 22 show a comparatively large distribution of diameters.
  • the particle 22 comprises the glass matrix 31 as well as many of the crystallites 32 that are located in the glass matrix 32.
  • the particle 22 can be approximately spherical in shape or also have a comparatively irregular outer surface.
  • a diameter of the crystallites 32 is much smaller than a diameter of the particle 22.
  • the crystallites 32 are as high as possible
  • the crystallites 32 are as small as possible, for example with an average diameter of at most 0.2 ⁇ m or at most 0.5 ⁇ m.
  • Crystallites 32 are preferably made of titanium dioxide and zirconium dioxide. There is preferably only one material per crystallite 32. In the case of Ti02, Zr02 is particularly preferably also present as a nucleating agent if the material is produced by thermal crystal growth. It can however, titanium dioxide crystallites and zirconium dioxide crystallites are also present mixed in the glass matrix 31 of the particle 22.
  • the comminution usually does not lead to spherical particles 22.
  • the optional step in FIG. 4 therefore shows that the comparatively irregularly shaped particles 22 obtained from the step in FIG. 3 result in spherical or almost spherical particles 22 are formed.
  • almost spherical means that an aspect ratio of a length and a diameter of the particles 22 between
  • a surface roughness of the particles 22 is at most 20% or at most 5% of an average diameter of the particles 22.
  • Such reshaping of the particles 22 is possible, for example, by a temperature treatment, such as a short-term melting or melting of the particles 22, or by etching.
  • a temperature treatment such as a short-term melting or melting of the particles 22, or by etching.
  • Such a rounding of the particles 22, in particular in the step of FIG. 5, ensures an improved processability of a spray compound 53 with the particles 22.
  • the glass 51 can already be produced in the desired shape or can be brought into the desired shape before the temperature treatment of the step in FIG. 2.
  • this is done by using plasma spray pyrolysis. That is, the crushing into the
  • the glass ceramic particles 22 are mixed into a matrix material 21.
  • the matrix material 21 is preferably a silicone or an epoxy.
  • a weight fraction of the particles 22 in the material mixture that forms a spray compound 53 is, for example, around 65%.
  • the mechanical, thermal and / or optical properties of the housing 2 can be further adjusted with the further particles 7.
  • the further particles 7 can optionally be provided with a reflective coating.
  • An average diameter of the further particles 7 is preferably smaller than the average diameter of the glass ceramic particles 22, but can also be equal to or greater than that
  • a two-part mold 54 is provided, for example.
  • the molding compound 53 is preferably filled into a cavity of the mold 54 in the heated state.
  • a housing 2 is formed in the cavity of the mold 54, not shown in FIG. 6.
  • the housing 2 can also be produced by casting. It is also possible for a film-assisted spraying or transfer molding to be carried out, also referred to as film assisted molding or FAM for short.
  • a component 1 having such a housing 2 is exemplarily illustrated in FIG.
  • the housing 2 is composed of the matrix material 21 and the particles 22.
  • the housing preferably has a recess 24.
  • a recess is located in the recess 24, preferably a light-emitting diode chip 41.
  • the light-emitting diode chip 41 is composed of a substrate 43 and a semiconductor layer sequence 44.
  • the substrate 43 is, for example, a
  • the semiconductor layer sequence 44 can be a layer sequence made of AlInGaN materials. In a departure from the illustration in FIG. 7, it is possible that the semiconductor layer sequence 44 is closer to the
  • Housing 2 is located as substrate 43.
  • the recess 24 with an encapsulation 45 is optional
  • the potting 45 is preferably made of one
  • the encapsulation 45 can optionally have at least one phosphor 42 in the form of dispersed or sedimented particles
  • the encapsulation is 45
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment of component 1 is illustrated in FIG. There are a first in the housing 2
  • the LED chip 41 is on the first
  • Lead frame part 61 attached.
  • An electrical connection to the second lead frame part 62 is achieved via a bond wire 46.
  • the leadframe parts 61, 62 can be located in a common plane in the housing 2, the semiconductor chip 41 being mounted on this plane. Below are the leadsframe parts 61, 62 .
  • Lead frame parts 61, 62 guided out of the housing 2 and brought to a mounting side 10, for example by bending.
  • the encapsulation 45 and / or the phosphor 42 of FIG. 7 can also be present in the embodiment of FIG. 8.
  • Such designs are also referred to as prefabricated housing designs or premold components.
  • Component 1 of FIG. 9 is a so-called QFN component, where QFN stands for Quad Flat No Leads.
  • the light-emitting diode chip 41 is applied to a first metal part 61 and
  • the metal parts 61, 62 are
  • the metal parts 61, 62 can have projections or structurings, as seen in cross section, around a
  • the light-emitting diode chip 41 is attached to a carrier 63.
  • the carrier 63 is, for example, a printed circuit board, such as a
  • Ceramic substrate which is provided with conductor tracks, or also around a printed circuit board based on a plastic or around a metal core board. It is possible for the semiconductor chip 41 to make electrical contact without bond wire. This can be electrical
  • Conductor tracks 64 from the carrier 63 via chip flanks to a light exit side of the carrier 63 facing away from the carrier 63
  • LED chips 41 can be guided.
  • the LED chips 41 the phosphor 42 is, for example, a silicon plate or a
  • Ceramic plates with at least one luminescent substance are provided.
  • the housing 2 is formed directly on the side surfaces of the carrier 63, the LED chip 41 and the phosphor 42.
  • a thickness of the housing 2 is equal to the sum of the thicknesses of the carrier 63 together with the light-emitting diode chip 41 and the luminescent substance 42, any existing ones
  • FIG. 11 shows that the carrier 63 of the component 1 extends completely over the lateral extent of the component 1.
  • Phosphor 42 are on an upper side of the carrier 63
  • Electrical contacting of the semiconductor chip 41 takes place, on the one hand, directly towards the carrier 63 and, on the other hand, via an electrical conductor track 64.
  • the conductor path 64 runs on an upper side of the housing 2 facing away from the carrier 63 an electrical
  • Housing 2 has its own recess.
  • Component 1 in FIG. 12 is free of an additional carrier. This can be an electrical contact
  • a thickness of the housing 2 is equal to a thickness of the light-emitting diode chips 41 together with the optional phosphor 42. This enables compact, thin components 1 to be realized.
  • the potting 45 is preferably transparent, for example made of a silicone. In the direction away from the mounting side 10, the encapsulation 45 can
  • the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst das Bauteil (1) ein lichtreflektierendes Gehäuse (2). Das Gehäuse (2) umfasst ein Matrixmaterial (21) aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff sowie darin eingebettete Partikel (22) aus einer Glaskeramik. Die Partikel (22) weisen einen mittleren Durchmesser von mindestens 5µm auf. Die Partikel (22) umfassen eine Glasmatrix (31) und Kristallite (32). Ein Brechungsindexunterschied zwischen der Glasmatrix (31) und den Kristalliten (32) liegt bei mindestens 0,5. Die Kristallite (32) zeigen einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 20 nm und 0,5 µm auf.

Description

Beschreibung
BAUTEIL MIT EINEM REFLEKTIERENDEN GEHÄUSE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR EIN SOLCHES BAUTEIL
Es wird ein Bauteil mit einem reflektierenden Gehäuse
angegeben. Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren für ein solches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Bauteil anzugeben, dessen Gehäuse eine hohe Reflektivität für sichtbares Licht aufweist .
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Bauteil und durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauteil ein reflektierendes Gehäuse. Reflektierend bedeutet insbesondere, dass ein Reflexionsgrad für sichtbares Licht bei mindestens 90 % liegt. Bevorzugt liegt dieser Reflexionsgrad über den gesamten sichtbaren Spektralbereich vor, zumindest jedoch für eine oder für mehrere bestimmte Wellenlängen aus dem
sichtbaren Spektralbereich. Der sichtbare Spektralbereich bezeichnet vorliegend Wellenlängen zwischen einschließlich 400 nm und 720 nm. Insbesondere erscheint das Gehäuse einem Betrachter weiß und ist damit diffus reflektierend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse ein Matrixmaterial. Das Matrixmaterial ist beispielsweise ein Kunststoff, bevorzugt ein lichtdurchlässiger Kunststoff. Das heißt, für die zu reflektierende Strahlung kann das
Matrixmaterial transparent sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse Partikel. Die Partikel sind in das Matrixmaterial
eingebettet. Durch das Matrixmaterial sind die Partikel mechanisch fest und dauerhaft miteinander verbunden. Die Partikel sind aus zumindest einer Glaskeramik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Partikel einen vergleichsweise großen mittleren Durchmesser auf.
Vergleichsweise großer mittlerer Durchmesser bedeutet insbesondere, dass der Durchmesser mindestens ein Doppeltes oder mindestens ein 5-Faches einer Wellenlänge maximaler Intensität der zu reflektierenden Strahlung beträgt. Mit anderen Worten sind die Partikel groß im Vergleich zu der zu reflektierenden Wellenlänge. Insbesondere liegt der mittlere Durchmesser der Partikel bei mindestens 5 ym oder mindestens 10 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere
Durchmesser bei höchstens 100 ym oder höchstens 60 ym oder höchstens 40 ym oder höchstens 30 ym.
Der mittlere Durchmesser ist beispielsweise ein Medianwert. Das heißt, 50 % der Partikel weisen einen kleineren
Durchmesser auf und 50 % der Partikel weisen einen größeren Durchmesser auf als der mittlere Durchmesser. Gemessen werden kann der mittlere Durchmesser beispielsweise über Siebe mit geeigneten Maschengrößen oder mit geeigneten Porengrößen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Partikel eine Glasmatrix. Die Glasmatrix der Partikel kann aus einem für die zu reflektierende Strahlung durchlässigen Glas sein. Glas bedeutet insbesondere, dass das Material der Glasmatrix amorph ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Partikel Kristallite. Die Kristallite sind bevorzugt in die Glasmatrix eingebettet. Die Kristallite können durch die Glasmatrix fest miteinander verbunden sein und/oder zumindest zum Teil miteinander verwachsen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein
Brechungsindexunterschied zwischen der Glasmatrix und den Kristalliten bei mindestens 0,3 oder mindestens 0,5 oder mindestens 0,7. Das heißt, die Kristallite weisen einen relativ großen Brechungsindex auf und die Glasmatrix weist einen relativ kleinen Brechungsindex auf. Die Kristallite sind also aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex.
Bevorzugt weist auch das Matrixmaterial des Gehäuses einen großen Brechungsindexunterschied zu den Kristalliten und/oder zur Glasmatrix auf. Bevorzugt liegt ein
Brechungsindexunterschied zwischen dem Matrixmaterial und der Glasmatrix bei mindestens 0,1 oder mindestens 0,2 oder mindestens 0,3. Dabei ist der Brechungsindex der Glasmatrix größer als der des Matrixmaterials.
Alternativ können die Brechungsindices der Glasmatrix und des Matrixmaterials aneinander angepasst sein. Dies bedeutet, dass sich die Brechungsindices um höchstens 0,1 oder um höchstens 0,05 voneinander unterscheiden.
Der Brechungsindexunterschied wird insbesondere bestimmt bei einer Temperatur von 300 K und bei einer Wellenlänge von 530 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kristallite klein. Insbesondere liegt ein mittlerer Durchmesser der
Kristallite bei höchstens 1 ym, idealerweise bei höchstens 0,3 ym oder 0,5 ym. Es wird eine Rückstreuung infolge
diffuser Streuung angestrebt. Alternativ oder zusätzlich weisen die Kristallite einen mittleren Durchmesser von mindestens 10 nm oder mindestens 20 nm oder mindestens 50 nm auf. Wie auch bei den Partikeln kann es sich bei dem
mittleren Durchmesser der Kristallite um einen Medianwert handeln .
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Bauteil ein lichtreflektierendes Gehäuse. Das Gehäuse umfasst ein
Matrixmaterial aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff sowie darin eingebettete Partikel aus einer Glaskeramik. Die
Partikel weisen einen mittleren Durchmesser von mindestens 5 ym auf. Die Partikel umfassen eine Glasmatrix und darin enthaltene Kristallite. Ein Brechungsindexunterschied
zwischen der Glasmatrix und den Kristalliten liegt bei einer Temperatur von 300 K und bei einer Wellenlänge von 530 nm bei mindestens 0,5. Die Kristallite zeigen bevorzugt einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 20 nm und
0,2 ym auf oder zwischen 20 nm und 0,5 ym oder zwischen 20 nm und 1 ym.
Bei dem Gehäuse des hier beschriebenen Bauteils wird eine hohe Reflektivität insbesondere durch das Füllen eines
Kunststoffs, wie ein Epoxidharz oder ein Silikon, mit
Glaskeramik-Partikeln erreicht.
Herkömmliche Epoxid-Komponenten, die über eine Spritztechnik oder eine Presstechnik erzeugt sind, können verschiedene Füllstoffe aufweisen. Dabei werden häufig Glaskugeln als Füllstoff eingesetzt. Die Reflektivität von Glaskugeln in einem Epoxid ist jedoch vergleichsweise gering, da Glas in der Regel für Licht ein homogenes, amorphes und transparentes Material ist.
Bei der Verwendung einer Glaskeramik als Ersatz für
Glaskugeln speziell in Epoxid-Komponenten, die über Spritzen und/oder über Pressen hergestellt sind, verändern sich die für die Verarbeitung des Materials relevanten Eigenschaften hinsichtlich des Fließverhaltens des Compound-Werkstoffs bei der Formgebung kaum, da eine Geometrie des Füllstoffs im Wesentlichen beibehalten werden kann. Darüber hinaus kann der thermische Ausdehnungskoeffizient von Glaskeramiken so eingestellt werden, sodass die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen aus einem entsprechenden Compound-Werkstoff
erhalten bleiben oder verbessert werden können.
Eine Glaskeramik erlaubt durch eine entsprechende Behandlung des Materials ein Kristallwachstum insbesondere von
Titandioxid mit Hilfe von Zr02 als Kristallsationskeim mit einer für die Reflexion von Licht effizienten Größe, zum Beispiel im Bereich unterhalb von 300 nm. Durch eine einfache Modifikation der Partikelgrößen, insbesondere der Kugelgrößen der Glaskeramik, können zudem sehr dünne Gehäuse realisiert werden. Zusätzlich erlaubt die Verwendung einer Glaskeramik eine gezielte Einstellung des Brechungsindexes der Glasphase sowie des thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Damit sind bei dem hier beschriebenen Gehäuse verbesserte Reflektivitäten bei im Wesentlichen unveränderter
Materialverarbeitungsfähigkeit gegeben. Eine Einstellung des Brechungsindexes der Glasmatrix ist möglich. Darüber hinaus können Ausscheidungen in Form der Kristallite in gewünschter Größe, speziell im Nanometerbereich und im
Submikrometerbereich, hergestellt werden. Somit sind
Kristallite aus hochreflektierenden Materialien wie
Titandioxid möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die
Kristallite eines oder mehrere der folgenden Materialien oder bestehen aus einem oder mehrerer dieser Materialien: Ti02,
Figure imgf000007_0001
insbesondere aus ÜO2 und/oder Zr02 · Die einzelnen
Kristallite sind bevorzugt jeweils nur aus einem oder aus zwei Materialien, falls ein zweites Material, speziell Zr02, als Kristallisationskeim erforderlich ist. Es können in den Partikeln und in der Glaskeramik jedoch Kristallite aus verschiedenen Materialien in Kombination miteinander und nebeneinander vorliegen. Die Kristalle können entweder durch Ausscheidung aus der Matrix erzeugt werden oder liegen bereits als Kristallit in der Matrix vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Kristallite aus Zr02 · Der Teil der Kristallite, die aus Zirkoniumdioxid sind, liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 % oder mindestens 10 % oder mindestens 20 % oder
mindestens 40 %. Insbesondere können
Zirkoniumdioxidkristallite in Kombination mit
Titandioxidkristalliten vorliegen. Ein mittlerer Durchmesser dieser Kristallite liegt bevorzugt bei höchstens 500 nm oder höchstens 300 nm oder höchstens 150 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt auch Zr02 neben Ti02 vor, falls Zr02 als Kristallisationskeim für die Herstellung der Glaskeramik benutzt wird. Die Konzentration und/oder ein Gewichtsanteil an Zr02 ist dann bevorzugt höchstens 0,5 % oder höchstens 1 % oder höchstens 5 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Glasmatrix der Partikel eines oder mehrerer der folgenden Materialien oder besteht aus einem oder mehrerer dieser Materialien:
Si02, AI2O3, CaO, BaO, MgO, Na20, K2O, Te02, Ge02, Mn02,
Ag2Ü, L 20, B2O3, Fe2Ü3, CuO, SrO, M0O3, AS2O3, Y2O3, Yb203, Cr203, P2O5, Sb205· Die Glasmatrizen verschiedener Partikel können die gleiche oder auch unterschiedliche
Materialzusammensetzungen aufweisen. Bevorzugt weisen die Glasmatrizen der verschiedenen Partikel im Rahmen der
Herstellungstoleranzen aber jeweils die gleiche
Materialzusammensetzung auf, sodass keine gezielten
Gradienten in der Materialzusammensetzung der Glasmatrizen gegeben sind. Die Glasmatrizen sind inbesondere optisch inaktiv, bezogen auf das Matrixmaterial des
Compoundwerkstoffs, das zum Beispiel ein Epoxidharz oder ein Silikon ist und in das die Glaskeramik hinzugefügt wurde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial des Gehäuses ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid- Hybridmaterial. Alternativ zu Silikonen und/oder Epoxiden können auch andere Kunststoffe herangezogen werden,
beispielsweise Polymethylmetacrylat, kurz PMMA, oder
Polycarbonate, kurz PC. Da das verwendete Matrixmaterial zumindest an einem Rand oder an Außenflächen des Gehäuses mit der zu reflektierenden Strahlung in Berührung kommen kann, ist das Matrixmaterial bevorzugt fotostabil hinsichtlich der zu reflektierenden Strahlung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Partikel einen vergleichsweise großen Gewichtsanteil an dem Gehäuse auf. Zur Bestimmung des Gewichtsanteils werden vom Gehäuse bevorzugt ausschließlich das Matrixmaterial und die Partikel berücksichtigt. Entsprechendes gilt für die Bestimmung eines Volumenanteils .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der
Gewichtsanteil der Partikel an dem Gehäuse bei mindestens 20 % oder mindestens 30 % oder mindestens 40 % oder
mindestens 60 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Gewichtsanteil bei höchstens 90 % oder höchstens 75 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Volumenanteil der Partikel an dem Gehäuse bei mindestens 15 % oder
mindestens 30 % oder mindestens 40 %. Alternativ oder
zusätzlich liegt der Volumenanteil bei höchstens 80 % oder höchstens 70 % oder höchstens 50 %. Volumenanteile oberhalb der dichtesten Kugelpackung für Partikel nur einer bestimmten Größe sind dadurch erreichbar, dass gezielt Partikel mit einer vergleichsweise großen Partikeldurchmesserverteilung herangezogen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Volumenanteil der Kristallite an den Partikeln relativ groß. Der Anteil der Kristallite an den Partikeln liegt bevorzugt bei mindestens 25 % oder mindestens 35 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Volumenanteil bei höchstens 95 % oder höchstens 75 % oder höchstens 60 %. Der Anteil der Kristallite bezieht sich hierbei insbesondere auf einen Volumenanteil oder auf einen Flächenanteil in einem Schnittbild, kann sich alternativ aber auch auf einen Gewichtsanteil beziehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Partikel eine vergleichsweise große Durchmesserverteilung auf.
Insbesondere weisen mindestens 75 % der Partikel einen
Durchmesser zwischen einschließlich 5 ym und 90 ym oder zwischen einschließlich 20 ym und 60 ym auf. Die
Partikeldurchmesser sind beispielsweise über ein
Siebverfahren, eine Sedimentationsanalyse oder mikroskopische Analyse oder andere geeignete Verfahren bestimmbar.
In dieser Konstellation weisen bevorzugt mindestens 20 % oder mindestens 30 % oder mindestens 40 % der Partikel einen
Durchmesser von höchstens 30 ym oder 20 ym auf. Alternativ oder zusätzlich weisen mindestens 20 % oder mindestens 25 % oder mindestens 30 % der Partikel einen Durchmesser von wenigstens 50 ym oder wenigstens 60 ym oder wenigstens 40 ym auf. Mit anderen Worten weist ein großer Teil der Partikel relativ kleine Durchmesser und ein weiterer großer Teil der Partikel relativ große Durchmesser auf und nur wenige
Partikel liegen mit ihren Durchmessern um den Medianwert oder mittleren Durchmesser über alle Partikel hinweg. Dadurch lässt sich eine besonders dichte Packung und ein besonders hoher Volumenanteil der Partikel am Gehäuse erzielen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen weitere Partikel in dem Matrixmaterial, insbesondere ein Silikon oder ein Epoxid, vor, sofern diese benötigt werden, zum Beispiel zur Verbesserung der mechanischen und oder thermischen
Eigenschaften, oder aus anderen Gründen. Hierbei kann es sich um keramische Materialien handeln, um Gläser oder andere mit oder ohne reflektierende Beschichtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine mittlere Dicke des Gehäuses in Richtung senkrecht zu einer Montageseite des Bauteils klein. Dies bezieht sich insbesondere auf einen mittleren Durchmesser der Partikel. Beispielsweise liegt die mittlere Dicke des Gehäuses in Richtung senkrecht zur
Montageseite bei mindestens dem 3-Fachen oder mindestens dem 5-Fachen und/oder bei höchstens dem 30-Fachen oder höchstens dem 20-Fachen des mittleren Durchmessers der Partikel. Somit kann das Gehäuse Dicken im Bereich weniger 10 ym bis wenige 100 ym aufweisen und gleichzeitig eine hohe Reflektivität gewährleisten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauteil einen oder mehrere Halbleiterchips. Der mindestens eine
Halbleiterchip ist bevorzugt ein Leuchtdiodenchip, ein
Laserdiodenchip oder ein Fotodetektorchip. Es können mehrere verschiedene Arten von Halbleiterchips miteinander kombiniert werden .
Der mindestens eine Halbleiterchip ist in einer oder in mehreren Ausnehmungen des Gehäuses angebracht. Bevorzugt befinden sich alle Halbleiterchips in einer einzigen
Ausnehmung des Gehäuses. Alternativ sind einzelne
Halbleiterchips oder Gruppen von Halbleiterchips in separaten Ausnehmungen untergebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zumindest eine Leuchtdiodenchip oder Laserdiodenchip zur Erzeugung von nahultravioletter oder sichtbarer Strahlung eingerichtet. Ein Reflexionsgrad des Gehäuses für die erzeugte Strahlung liegt bei mindestens 90 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Leuchtdiodenchip oder Laserdiodenchip eine
Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist zur Erzeugung der Strahlung eingerichtet. Die
Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n-mGamN oder um ein
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n-mGamP oder auch um ein Arsenid-
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n-mGamAs oder wie AlnGamIn]__n-mAs P]_-k, wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und n + m < 1 sowie 0 d k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauteil mindestens einen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff oder die
Leuchtstoffe sind dem mindestens einen Leuchtdiodenchip oder Laserdiodenchip entlang einer Abstrahlrichtung nachgeordnet. Die zum Leuchtdiodenchip und zum Laserdiodenchip genannten Werte für die Reflektivität des Gehäuses gelten bevorzugt entsprechend für das vom Leuchtstoff erzeugte Licht.
Der mindestens eine Leuchtstoff ist bevorzugt aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Eu2+-dotierte Nitride wie
(Ca, Sr) AlSiN3:Eu2+, Sr (Ca, Sr) Si2Al2N6 : Eu2+,
Figure imgf000012_0001
(Sr, Ca) [L1AI3N4] :EU2+; Granate aus dem allgemeinen System (Gd, Lu, Tb, Y) 3 (Al , Ga, D) 5 (0, X) 32 : RE mit x = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = dreiwertiges oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie LU3 (Al]__xGax) 5O72 : Ce^+ ,
Figure imgf000013_0002
dem System Si6-xAlzOyN8-y:REz mit RE = Seltenerdmetalle; Nitrido- Orthosilikate wie AE2-x-aRExEuaSi04_xNx oder
AE2-x-aRExEuaSi]__y04_x_2yNx mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall oder wie (Ba, Sr , Ca, Mg) 2SZO4 : EuE+ ; Chlorosilikate wie CagMg ( Si04 ) 4CI2 : EuE+ ; Chlorophosphate wie ( Sr , Ba, Ca, Mg) ]- Q ( PO4 ) 5CI2 : EuE + ; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO- MgO-Al203-System wie BaMgAl]-QO]_7 :EuE + ; Halophosphate wie M5 (P04) 3 (Ci, F) : (Eu2 + , Sb2 + ,Mn2 + ) ; SCAP-LeuchtStoffe wie
( Sr , Ba, Ca) 5 ( PO4 ) 3CI : EuE + ; KSF-Leuchtstoffe basierend auf Kalium, Silizium und Fluor wie
Figure imgf000013_0001
Außerdem können auch sogenannte Quantenpunkte als Konvertermaterial
eingebracht werden. Quantenpunkte in der Form
nanokristalliner Materialien, welche eine Gruppe II-VI- Verbindung und/oder eine Gruppe III-V-Verbindungen und/oder eine Gruppe IV-VI-Verbindung und/oder Metall-Nanokristalle beinhalten, sind hierbei bevorzugt. Ferner kann der
Leuchtstoff eine QuantentopfStruktur aufweisen und
epitaktisch gewachsen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet. Das heißt, der Leuchtstoff und das Gehäuse berühren sich dann nicht.
Alternativ können sich der Leuchtstoff und das Gehäuse auch stellenweise berühren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Leuchtstoff einem Verguss beigegeben ist, der die
Ausnehmung mit dem Halbleiterchip auffüllt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Gesamtdicke des Gehäuses mit einer Toleranz von höchstens 20 ym oder höchstens 10 ym oder höchstens 5 ym bei der Dicke des
Halbleiterchips oder bei der Dicke des Halbleiterchips zusammen mit dem Leuchtstoff. Damit kann durch das Gehäuse ein Rahmen um den Halbleiterchip herum, optional zusammen mit dem zugehörigen Leuchtstoff, gebildet sein. Ferner sind sehr dünne Bauteile erzielbar, deren Dicke auf die Gesamtdicke des Leuchtstoffs zusammen mit dem Halbleiterchip beschränkt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Leuchtstoff und der Halbleiterchip übereinander gestapelt angeordnet. Insbesondere können der Leuchtstoff und der Halbleiterchip deckungsgleich übereinander angeordnet sein. Optional weist der Leuchtstoff eine Aussparung für einen Bonddraht auf.
Optional überdeckt der Leuchstoff die Seitenwand und/oder die Oberfläche des Chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform berührt das
Matrixmaterial des Gehäuses den Leuchtstoff stellenweise. Es ist möglich, dass Seitenflächen des Halbleiterchips und optional des Leuchtstoffs vollständig und unmittelbar von dem Gehäuse und damit dem Matrixmaterial, auch zusammen mit den Partikeln, bedeckt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine
Lichtaustrittsseite des Leuchtiodenchips , des Laserdiodenchips und/oder des Leuchtstoffs frei von dem
Matrixmaterial und damit auch frei von den Partikeln. Damit ist eine hohe Lichtausbeute erreichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine spezifische Wärmeleitfähigkeit der Partikel um mindestens einen Faktor 5 oder um mindestens einen Faktor 10 höher als eine spezifische Wärmeleitfähigkeit des Matrixmaterials. Damit lässt sich über die Partikel eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses insgesamt erreichen. Dies gilt speziell dann, wenn die
Partikel perkoliert vorliegen. Liegen die Partikel perkoliert vor, so sind durch die Partikel im Matrixmaterial
durchgehende und/oder zusammenhängende Wärmeleitpfade
gebildet .
Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren für solche Bauteile angegeben. Merkmale des Herstellungsverfahrens sind daher auch für die Bauteile offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
Herstellungsverfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
- Bereitstellen eines Glases oder einer Glaskeramik, die bereits Kristallite enthält, da diese evenutell aufgrund mangelnder Löslichkeit bei der Herstellung keine Schmelze bilden,
- Durchführen einer Temperaturbehandlung des Glases, sodass eine Glaskeramik entsteht,
- optional Zerkleinern der Glaskeramik zu den Partikeln oder alternativ optional Zerkleinern des Glases in die gewünschte Form bereits vor der Temperaturbehandlung oder alternativ Erzeugen des Glases bereits in der gewünschten Form, und/oder Verrunden der gebrochenen Partikel durch eine geeignete Temperaturbehandlung der Partikel vor Durchführung der
Temperaturbehandlung zum Erzeugen der Kristallite durch
Ausscheidung aus der Matrix mit oder ohne Verwendung von Kristallisationskeimen; alternativ kann das Material auch aus einem Sol-Gel-Prozess gewonnen werden und durch mechanische und/oder thermische Nachbehandlungen in den gewünschten
Zustand überführt werden,
- Beigeben der Partikel zu dem Matrixmaterial, sodass eine Spritzmasse gebildet wird, und
- Befüllen einer Form mit der Spritzmasse mittels Gießen, Spritzen und/oder Pressen sowie nachfolgend Aushärten zu dem Gehäuse .
Alternativ zum Zerkleinern der Glaskeramik zu den Partikeln kann das Glas bereits in der gewünschten Größe bereitgestellt werden. Die Zerkleinerung kann also bereits vor der
Durchführung der Temperaturbehandlung gegeben sein, zum
Beispiel durch Plasma-Sprühpyrolyse oder Sprühpyrolyse. Die Zerkleinerung kann alternativ zur Sprühpyrolyse
gegebenenfalls durch Fritten und Mahlen erfolgen. Das
Verrunden der Partikel kann durch kurzzeitiges Aufschmelzen erfolgen .
Das Aushärten zu dem Gehäuse kann ein thermisches oder auch fotochemisches Vernetzen sein oder durch ein Abkühlen
erreicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Glas ein
Aluminosilikatglas . Das Aluminosilikatglas ist aus den folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt oder die
Ausgangsmaterialien umfassen folgende Materialien:
- Si02 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 15 % und 50 % oder zwischen einschließlich 20 % und 40 %, - AI2O3 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 2 % und 30 % oder zwischen einschließlich 10 % und 20 %,
- T1O2 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 20 % und 40 % oder zwischen einschließlich 20 % und 35 % oder zwischen einschließlich 0 und 40 %,
- Zr02 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 0,5 % und 20 % oder zwischen einschließlich 0,5 % und 10 % oder zwischen einschließlich 0,5 % und 40 %, und
- Alkalioxide und Erdalkalioxide mit einem Gewichtsanteil von insgesamt höchstens 15 % oder höchstens 10 % oder höchstens
5 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Temperaturbehandlung des Glases zum Erzeugen der
Glaskeramik zeitweilig oder dauerhaft bei einer Temperatur, die bei mindestens 105 % oder mindestens 110 % einer
Glasübergangstemperatur des Glases liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Temperatur bei höchstens 150 % oder höchstens 135 % oder höchstens 125 % der
Glasübergangstemperatur . Dabei ist die
Glasübergangstemperatur in K anzugeben. Mit anderen Worten wird die Glaskeramik durch ein relativ moderates Erwärmen des Glases gebildet. Durch dieses Erwärmen wird die
Kristallisation zu den Kristalliten ermöglicht.
Dabei wird die erhöhte Temperatur bevorzugt nur
vergleichsweise kurz appliziert. Beispielsweise wird die erhöhte Temperatur für mindestens 0,25 h oder mindestens 0,5 h und/oder für höchstens 10 h oder höchstens 5 h
appliziert. Durch diese geringe Zeitdauer erhöhter Temperatur lassen sich vergleichsweise kleine Kristallite erreichen. Es ist möglich, dass vergleichsweise steile Temperaturrampen gefahren werden, um auf die erhöhte Temperatur zu gelangen und/oder um von der erhöhten Temperatur wieder abzukühlen. Das heißt, das Glas wird schnell erwärmt und die Glaskeramik wird schnell abgekühlt. Zum Beispiel weisen die
Temperaturrampen eine Steigung von mindestens 500 K/h oder von mindestens 1000 K/h und/oder von höchstens 3000 K/h oder von höchstens 1500 K/h auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine
Temperaturbehandlung des Glases zum Erzeugen der Kristallite nicht notwendig, da diese bereits vorliegen, da sie nicht in eine Schmelze überführt wurden. Dabei wird die Glaskeramik, bevorzugt ohne einen Zwischenschritt über ein Glas, direkt aus insbesondere pulverförmigen Ausgangsstoffen erzeugt.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Bauteil und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Behandlung eines Glases für die Herstellung hier beschriebener Bauteile, Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Behandlung einer Glaskeramik für hier beschriebene Bauteile,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Erzeugung von Partikeln für hier beschriebene Bauteile,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Erzeugung von Partikeln für hier beschriebene Bauteile,
Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Erzeugung einer Spritzmasse für hier beschriebene Bauteile,
Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines
Verfahrensschritts zur Erzeugung eines Gehäuses für hier beschriebene Bauteile, und
Figuren 7 bis 12 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Bauteilen .
In den Figuren 1 bis 6 ist ein Herstellungsverfahren für Bauteile 1 dargestellt. Bei den fertigen Bauteilen 1 handelt es sich bevorzugt um Halbleiterbauteile wie Leuchtdioden, kurz LEDs.
In Figur 1 ist illustriert, dass ein Glas 51 bereitgestellt wird. Bei dem Glas 51 handelt es sich bevorzugt um ein
Aluminosilikatglas . Als Ausgangsmaterial für das Glas 51 wird mit einem möglichst hohen Gewichtsanteil Titandioxid verwendet. Beispielsweise liegt der Gewichtsanteil von
Titandioxid bei der Einwaage um 30 %. Weitere Bestandteile des Glases 1 sind, bezüglich der Einwaage, bevorzugt
Siliziumdioxid mit einem Gewichtsanteil von ungefähr 30 % sowie Aluminiumoxid, beispielsweise mit einem Gewichtsanteil von ungefähr 20 % oder ungefähr 10 % oder ungefähr 5 %.
Zirkoniumdioxid wird mit einem Gewichtsanteil hinsichtlich der Einwaage von zirka 10 % oder nur 1 % verwendet. Die übrigen Bestandteile, die nur einen verhältnismäßig kleinen Gewichtsanteil an den Ausgangsmaterialien ausmachen, werden durch Alkalioxide und durch Erdalkalioxide gebildet.
Das Glas 51 wird insbesondere dadurch erzeugt, dass die
Ausgangsmaterialien miteinander durchmischt werden, wobei die Ausgangsmaterialien als feine Granulate oder Pulver vorliegen können. Anschließend erfolgt eine Temperaturbehandlung bei einer relativ hohen Temperatur, zum Beispiel bei einer
Temperatur von mindestens 1400 K und/oder von höchstens 1800 K. Nachfolgend erfolgt ein Abkühlen zu dem Glas 51. Eine Glasübergangstemperatur des fertigen Glases 51 liegt zum Beispiel um 1100 K.
Im Schritt der Figur 2 ist illustriert, dass aus dem Glas 51 die Glaskeramik 52 gewonnen wird. Dazu wird das Glas 51 aus Figur 1 relativ kurzzeitig auf eine Temperatur erhöht, die zum Beispiel ungefähr 10 % oberhalb der
Glasübergangstemperatur des Glases 51 liegt. Hierdurch erfolgt ein Wachsen von Kristalliten 32, die in einer amorphen Glasmatrix 31 verbleiben. Bei der fertigen
Glaskeramik 52 kann es sich um eine Glaskeramikfritte handeln oder um Glaskeramik-Kugeln, die zuvor durch ein alternatives Formgebungsverfahren aus der Schmelze dargestellt wurden, wie zum Beispiel durch Sprüh-Pyrolyse . Gemäß dem optionalen Schritt der Figur 3, linke Seite, wird die Glaskeramik 52 aus Figur 2 zerkleinert. Somit ergibt sich aus der Glaskeramik 52 eine Vielzahl von Partikeln 22. Die Glaskeramikpartikel 22 weisen beispielsweise einen mittleren Durchmesser um 40 ym auf. Dabei können die
Glaskeramikpartikel 22 eine vergleichsweise große Verteilung an Durchmessern aufzeigen.
In Figur 3, rechte Seite, ist eines der Glaskeramikpartikel 22 im Detail in einer schematischen Schnittansicht
dargestellt. Das Partikel 22 umfasst die Glasmatrix 31 sowie viele der Kristallite 32, die sich in der Glasmatrix 32 befinden. Das Partikel 22 kann näherungsweise sphärisch geformt sein oder auch eine vergleichsweise unregelmäßige Außenfläche aufweisen. Ein Durchmesser der Kristallite 32 ist viel kleiner als ein Durchmesser des Partikels 22.
Die Kristallite 32 liegen in einer möglichst hohen
Konzentration in der Glasmatrix vor. Die Kristallite 32 sind im Mittel möglichst klein, beispielsweise mit einem mittleren Durchmesser von höchstens 0,2 ym oder von höchstens 0,5 ym. Zwischen der Glasmatrix 31 und den Kristalliten 32 besteht bevorzugt ein hoher Brechungsindexunterschied, sodass aufgrund der Kristallite 32 das Partikel 22 hochgradig reflektierend wirkt und bevorzugt weiß erscheint. Die
Kristallite 32 sind bevorzugt aus Titandioxid sowie aus Zirkoniumdioxid. Pro Kristallit 32 liegt bevorzugt nur ein Material vor. Im Falle von Ti02 liegt besonders bevorzugt zusätzlich Zr02 als Keimbildner vor, falls das Material durch thermisches Kristallwachstum hergestellt wird. Es können jedoch auch Titandioxidkristallite und Zirkoniumdioxidkri- stallite gemischt in der Glasmatrix 31 des Partikels 22 vorliegen .
Die Zerkleinerung, deren Ergebnis in Figur 3 gezeigt ist, führt üblicherweise nicht zu kugelförmigen Partikeln 22. Im optionalen Schritt der Figur 4 ist daher dargestellt, dass die aus dem Schritt der Figur 3 erhaltenen, vergleichsweise unregelmäßig geformten Partikel 22 zu sphärischen oder nahezu sphärischen Partikeln 22 umgeformt werden. Nahezu sphärisch bedeutet zum Beispiel, dass ein Aspektverhältnis aus einer Länge und einem Druchmesser der Partikel 22 zwischen
einschließlich 0,7 und 2 oder zwischen einschließlich 0,75 und 1,25 liegt und/oder dass eine Oberflächenrauheit der Partikel 22 bei höchstens 20 % oder bei höchstens 5 % eines mittleren Durchmessers der Partikel 22 liegt.
Ein solches Umformen der Partikel 22 ist beispielsweise durch eine Temperaturbehandlung, wie ein kurzeitiges Aufschmelzen oder Anschmelzen der Partikel 22, oder durch Ätzen möglich. Durch eine solche Verrundung der Partikel 22 ist insbesondere im Schritt der Figur 5 eine verbesserte Verarbeitbarkeit einer Spritzmasse 53 mit den Partikeln 22 gewährleistbar.
Alternativ zum Schritt der Figur 3 oder zu den Schritten der Figuren 1 bis 3 kann das Glas 51 bereits in der gewünschen Form hergestellt werden oder vor der Temperaturbehandlung des Schritts der Figur 2 in die gewünschte Form gebracht werden. Beispielsweise geschieht dies durch die Anwendung von Plasma- Sprüh-Pyrolyse . Das heißt, die Zerkleinerung in die
gewünschte Form, zur Herstellung der kugelförmigen Gebilde einer bestimmten Größe oder einer bestimmten
Größenverteilung, entfällt demnach. Im Schritt der Figur 5 ist illustriert, dass die Glaskeramikpartikel 22 in ein Matrixmaterial 21 eingemischt werden. Bei dem Matrixmaterial 21 handelt es sich bevorzugt um ein Silikon oder um ein Epoxid. Ein Gewichtsanteil der Partikel 22 an der Materialmischung, die eine Spritzmasse 53 bildet, liegt zum Beispiel um 65 %.
Außerdem ist in Figur 5 gezeigt, dass weitere Partikel 7 vorhanden sein können, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen möglich. Mit den weiteren Partikeln 7 können die mechanischen, thermischen und/oder optischen Eigenschaften des Gehäuses 2 weiter eingestellt werden. Es können mehrere verschiedene Arten weiterer Partikel 7 vorhanden sein. Die weiteren Partikel 7 können optional mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein. Ein mittlerer Durchmesser der weiteren Partikel 7 ist bevorzugt kleiner als der mittlere Durchmesser der Glaskeramikpartikel 22, kann alterantiv aber auch gleich oder größer dem
mittleren Durchmesser der Glaskeramikpartikel 22 sein.
Im Verfahrensschritt der Figur 6 wird eine beispielsweise zweiteilige Form 54 bereitgestellt. Die Spritzmasse 53 wird bevorzugt in erhitztem Zustand in eine Kavität der Form 54 eingefüllt. Nach einem thermischen Aushärten oder nach einem Abkühlen entsteht in der Kavität der Form 54 ein Gehäuse 2, in Figur 6 nicht gezeichnet.
Abweichend von der Darstellung in Figur 6 kann das Gehäuse 2 auch mittels Gießen erzeugt werden. Ferner ist es möglich, dass ein folienunterstütztes Spritzen oder Spritzpressen durchgeführt wird, auch als Film Assisted Molding oder kurz FAM bezeichnet. In Figur 7 ist beispielhaft ein Bauteil 1 illustriert, das ein solches Gehäuse 2 aufweist. Das Gehäuse 2 ist aus dem Matrixmaterial 21 und den Partikeln 22 zusammengesetzt.
Bevorzugt weist das Gehäuse eine Ausnehmung 24 auf. In der Ausnehmung 24 befindet sich ein Halbleiterchip, bevorzugt ein Leuchtdiodenchip 41. Der Leuchtdiodenchip 41 ist aus einem Substrat 43 und aus einer Halbleiterschichtenfolge 44 zusammengesetzt. Das Substrat 43 ist beispielsweise ein
Saphirsubstrat. Bei der Halbleiterschichtenfolge 44 kann es sich um eine Schichtenfolge aus AlInGaN-Materialien handeln. Abweichend von der Darstellung der Figur 7 ist es möglich, dass sich die Halbleiterschichtenfolge 44 näher an dem
Gehäuse 2 befindet als das Substrat 43.
Optional ist die Ausnehmung 24 mit einem Verguss 45
ausgefüllt. Der Verguss 45 ist bevorzugt aus einem
transparenten Material wie einem Silikon. Der Verguss 45 kann optional zumindest einen Leuchtstoff 42 aufweisen, der in Form von dispergierten oder sedimentierten Partikeln
vorliegen kann. Beispielsweise ist der Verguss 45
linsenförmig gestaltet.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bauteils 1 illustriert. Dabei sind in dem Gehäuse 2 ein erstes
Leiterrahmenteil 61 und ein zweites Leiterrahmenteil 62 integriert. Der Leuchtdiodenchip 41 ist auf dem ersten
Leiterrahmenteil 61 angebracht. Über einen Bonddraht 46 ist eine elektrische Verbindung zu dem zweiten Leiterrahmenteil 62 erreicht. Die Leiterrahmenteile 61, 62 können sich in einer gemeinsamen Ebene in dem Gehäuse 2 befinden, wobei der Halbleiterchip 41 auf dieser Ebene montiert ist. Nachfolgend sind die
Leiterrahmenteile 61, 62 aus dem Gehäuse 2 heraus geführt und beispielsweise über Biegen an eine Montageseite 10 gebracht.
Der Verguss 45 und/oder der Leuchtstoff 42 der Figur 7 können ebenso beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 vorhanden sein.
Solche Bauformen, wie in den Figuren 7 und 8 illustriert, werden auch als vorgefertigte Gehäusebauformen oder Premold Components bezeichnet.
Das Bauteil 1 der Figur 9 ist ein sogenanntes QFN-Bauteil, wobei QFN für Quad Flat No Leads steht. Der Leuchtdiodenchip 41 ist auf einem ersten Metallteil 61 aufgebracht und
optional über den Bonddraht 46 mit einem zweiten Metallteil 62 elektrisch verbunden. Die Metallteile 61, 62 sind
bevorzugt durch flache Metallplatten gebildet, zum Beispiel aus Kupfer, die an der Montageseite 10 bevorzugt bündig mit dem Gehäuse 2 abschließen.
Optional können die Metallteile 61, 62 im Querschnitt gesehen Vorsprünge oder Strukturierungen aufweisen, um eine
verbesserte mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und den Metallteilen 61, 62 zu erreichen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist der Leuchtdiodenchip 41 auf einem Träger 63 angebracht. Bei dem Träger 63 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, wie ein
Keramiksubstrat, das mit Leiterbahnen versehen ist, oder auch um eine gedruckte Leiterplatte basierend auf einem Kunststoff oder um eine Metallkernplatine. Es ist möglich, dass der Halbleiterchip 41 bonddrahtfrei elektrisch kontaktiert ist. Dazu können elektrische
Leiterbahnen 64 von dem Träger 63 über Chipflanken auf eine dem Träger 63 abgewandte Lichtaustrittsseite des
Leuchtdiodenchips 41 geführt sein.
Optional befindet sich an der Lichtaustrittsseite des
Leuchtdiodenchips 41 der Leuchtstoff 42. Der Leuchtstoff 42 ist beispielsweise ein Silikonplättchen oder ein
Keramikplättchen mit zumindest einem lumineszierenden Stoff.
Das Gehäuse 2 ist unmittelbar an Seitenflächen des Trägers 63, des Leuchtdiodenchips 41 sowie des Leuchtstoffs 42 angeformt. Eine Dicke des Gehäuses 2 ist gleich der Summe aus den Dicken des Trägers 63 zusammen mit dem Leuchtdiodenchip 41 und dem Leuchtstoff 42, wobei eventuell vorhandene
Verbindungsmittel wie Kleber oder Lote, die zur Dicke nicht signifikant beitragen, vernachlässigt sind.
In Figur 11 ist gezeigt, dass der Träger 63 des Bauteils 1 sich vollständig über die seitliche Ausdehnung des Bauteils 1 erstreckt. Der Leuchtdiodenchip 41 und der optionale
Leuchtstoff 42 sind an einer Oberseite des Trägers 63
angebracht und seitlich ringsum von dem Gehäuse 2 umgeben.
Eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 41 erfolgt einerseits unmittelbar hin zu dem Träger 63 und andererseits über eine elektrische Leiterbahn 64. Die Leiterbahn 64 verläuft auf einer dem Träger 63 abgewandten Oberseite des Gehäuses 2. Eine elektrische Kontaktierung der Leiterbahn 64 hin zu dem Träger 63 ist durch eine elektrische
Durchkontaktierung 65 gegeben. Im Ausführungsbeispiel des Bauteils 1 der Figur 12 ist gezeigt, dass mehrere der Leuchtdiodenchips 41 vorhanden sind, wobei jeweils optional zusätzlich ein Leuchtstoff 42 vorhanden sein kann. Pro Leuchtdiodenchip 41 weist das
Gehäuse 2 eine eigene Ausnehmung auf.
Das Bauteil 1 der Figur 12 ist frei von einem zusätzlichen Träger. Damit kann eine elektrische Kontaktierung der
Leuchtdiodenchips 41 unmittelbar über elektrische
Kontaktflächen 66 der Leuchtdiodenchips 41 selbst erfolgen. Eine mechanische Stabilisierung wird über das Gehäuse 2 selbst erreicht. Eine Dicke des Gehäuses 2 ist gleich einer Dicke der Leuchtdiodenchips 41 zusammen mit dem optionalen Leuchtstoff 42. Damit lassen sich kompakte, dünne Bauteile 1 realisieren .
Optional sind Seitenflächen des Leuchtdiodenchips 41 von einem Verguss 45 umgeben. Der Verguss 45 ist bevorzugt transparent, zum Beispiel aus einem Silikon. In Richtung weg von der Montageseite 10 kann sich der Verguss 45 im
Querschnitt gesehen verbreitern.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben . Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 130 526.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Bauteil
10 Montageseite
2 Gehäuse
21 Matrixmaterial
22 Partikel
24 Ausnehmung
31 Glasmatrix
32 Kristallit
41 Halbleiterchip/Leuchtdiodenchip
42 Leuchtstoff
43 Substrat
44 Halbleiterschichtenfolge
45 Verguss
46 Bonddraht
51 Glas
52 Glaskeramik
53 Spritzmasse
54 Form
61 erstes Leiterrahmenteil/erstes Metallteil
62 zweites Leiterrahmenteil/zweites Metallteil
63 Träger
64 elektrische Leiterbahn
65 elektrische Durchkontaktierung
66 elektrische Kontaktfläche
7 weitere Partikel

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil (1) mit einem lichtreflektierenden Gehäuse (2), wobei
- das Gehäuse (2) ein Matrixmaterial (21) aus einem
lichtdurchlässigen Kunststoff sowie darin eingebettete
Partikel (22) aus einer Glaskeramik aufweist,
- die Partikel (22) einen mittleren Durchmesser von
mindestens 5 ym aufweisen,
- die Partikel (22) eine Glasmatrix (31) und Kristallite (32) umfassen,
- ein Brechungsindexunterschied zwischen der Glasmatrix (31) und den Kristalliten (32) bei einer Temperatur von 300 K und bei einer Wellenlänge von 530 nm bei mindestens 0,5 liegt, und
- die Kristallite (32) einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 20 nm und 0,5 ym aufzeigen.
2. Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- das Gehäuse (2) weiß ist,
- die Kristallite (32) zumindest eines der folgenden
Materialien umfassen oder aus mindestens einem dieser
Materialien bestehen: Ti02, Zr02, Te02, Hf02, ZnO, Ta2Ü5, Nb2C>5, La203, V2O5, und
- die Glasmatrix (31) zumindest eines der folgenden
Materialien umfasst oder aus mindestens einem dieser
Materialien besteht: Si02, AI2O3, CaO, BaO, MgO, Na20, K2O, Te02, Ge02, Mn02, Ag20, L^O, B2O3, Fe203, CuO, SrO, M0O3, AS2°3' Y2°3' Yb2°3' Cr2°3 · p2°5' sb2°5-
3. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil der Kristallite (32) aus Zr02 ist, wobei ein mittlerer Durchmesser dieser Kristallite (32) bei höchstens 300 nm liegt.
4. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil der Kristallite (32) aus TiC>2 ist, wobei ein mittlerer Durchmesser dieser Kristallite (32) bei höchstens 300 nm liegt.
5. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Matrixmaterial (21) ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial ist,
wobei ein Gewichtsanteil der Partikel (22) an dem Gehäuse (2) zwischen einschließlich 40 % und 85 % liegt, und
wobei ein Volumenanteil der Partikel (22) an dem Gehäuse (2) zwischen einschließlich 20 % und 70 % liegt.
6. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Anteil der Kristallite (32) an den Partikeln (22) zwischen einschließlich 25 % und 75 % liegt.
7. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 75 % der Partikel (22) einen Durchmesser zwischen einschließlich 5 ym und 90 ym aufweisen,
wobei mindestens 30 % der Partikel (22) einen Durchmesser von höchstens 30 ym aufweisen und mindestens 25 % der Partikel (22) einen Durchmesser von mindestens 30 ym aufweisen.
8. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine mittlere Dicke des Gehäuses (2) in Richtung senkrecht zu einer Montageseite (10) des Bauteils (1)
zwischen einschließlich dem Dreifachen und dem Dreißigfachen des mittleren Durchmessers der Partikel (22) liegt.
9. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Leuchtdiodenchip (41), der in wenigstens einer Ausnehmung (24) des Gehäuses (2)
angebracht ist,
wobei der Leuchtdiodenchip (41) zur Erzeugung von sichtbarem Licht eingerichtet ist und ein Reflexionsgrad des Gehäuses (2) für dieses Licht bei mindestens 90 % liegt.
10. Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
ferner umfassend mindestens einen Leuchtstoff (42), der dem Leuchtdiodenchip (41) entlang einer Abstrahlrichtung
nachgeordnet ist,
wobei der Leuchtstoff (42) beabstandet zu dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
11. Bauteil (1) nach einem der beiden vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem eine Gesamtdicke des Gehäuses (2) mit einer Toleranz von höchsten 10 ym gleich einer Dicke des Leuchtdiodenchips (41) zusammen mit dem Leuchtstoff (42) ist,
wobei der Leuchtstoff (42) und der Leuchtdiodenchip (41) übereinander gestapelt angeordnet sind.
12. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
bei dem das Matrixmaterial (21) den Leuchtdiodenchip (41) stellenweise berührt,
wobei eine Lichtaustrittsseite des Leuchtiodenchips (41) frei von dem Matrixmaterial (21) und frei von den Partikeln (32) ist .
13. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine spezifische Wärmeleitfähigkeit der Partikel (22) um mindestens einen Faktor 10 höher ist als eine spezifische Wärmeleitfähigkeit des Matrixmaterials (21), wobei die Partikel (22) perkoliert vorliegen, sodass durch die Partikel (22) im Matrixmaterial (21) Wärmeleitpfade gebildet sind.
14. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem neben den Partikeln (22) aus der Glaskeramik
mindestens eine Sorte weiterer Partikel vorliegt, um das Gehäuse (2) mechanisch und/oder thermisch zu stabilisieren und/oder die geeignet sind, eine Reflektivität des Gehäuses (2) zu steigern,
wobei die weiteren Partikel aus einer Keramik, aus einem Glas, aus einem Kunststoff und/oder aus einem Metall sind.
15. Herstellungsverfahren für Bauteile (1) nach den
vorherigen Ansprüchen mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Glases (5) und Durchführen einer
Temperaturbehandlung des Glases (51), sodass eine Glaskeramik entsteht (52), oder alternativ direktes Erzeugen und/oder Bereitstellen einer Glaskeramik (52), sodass die Partikel (22) entstehen oder sodass ein Rohmaterial für die Partikel (22) entsteht,
- optional Erzeugen der Partikel (22) aus dem Rohmaterial in einem separaten Schritt,
- Beigeben der Partikel (22) zu dem Matrixmaterial (21), sodass eine Spritzmasse (53) gebildet wird, und
- Befüllen einer Form (54) mit der Spritzmasse (53) mittels Gießen, Spritzen und/oder Pressen sowie Aushärten zu dem Gehäuse (2 ) .
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
ferner umfassend den Schritt einer Formgebung der aus dem Rohmaterial oder aus der Glaskeramik (53) resultierenden Partikel (22) zu sphärischen oder nahezu sphärischen Partikeln (22) mittels Zerkleinern, Verrunden,
Temperaturbehandlung und/oder Sprühpyrolyse.
17. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden
Ansprüche,
wobei das Glas ein Aluminosilikatglas ist und folgende
Ausgangsmaterialien umfasst oder ausschließlich aus diesen Ausgangsmaterialien hergestellt wird:
- Si02 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 15 % und 70 %,
- AI2O3 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 2 % und 30 %,
- Ti02 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 20 % und 40 %,
- Zr02 mit einem Gewichtsanteil zwischen einschließlich 0,5 % und 30 %, und
- Alkalioxide und Erdalkalioxide mit einem Gewichtsanteil von insgesamt höchstens 15 %.
18. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperaturbehandlung des Glases (51) zur
Glaskeramik (52) mindestens zeitweilig mit einer Temperatur zwischen einschließlich 105 % und 130 % einer
Glasübergangstemperatur des Glases (51), angegeben in K, erfolgt .
19. Verfahren nach einem der vier vorgehenden Ansprüche, wobei keine weitere Temperaturbehandlung eines erschmolzenen Rohmaterials durchgeführt wird, sodass unmittelbar die
Glaskeramik (52), ohne einen Zwischenschritt über ein Glas, aus pulverförmigen Ausgangsstoffen erzeugt wird.
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