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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5763742
(24)【登録日】2015年6月19日
(45)【発行日】2015年8月12日
(54)【発明の名称】高出力ＬＥＤ用のハウジング
(51)【国際特許分類】
H01L 33/48 20100101AFI20150723BHJP
H01L 31/02 20060101ALI20150723BHJP
【ＦＩ】
H01L33/00 400
H01L31/02 B
【請求項の数】16
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2013-266947(P2013-266947)
(22)【出願日】2013年12月25日
(62)【分割の表示】特願2011-506607(P2011-506607)の分割
【原出願日】2009年4月29日
(65)【公開番号】特開2014-78749(P2014-78749A)
(43)【公開日】2014年5月1日
【審査請求日】2014年1月16日
(31)【優先権主張番号】102008021435.3
(32)【優先日】2008年4月29日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】504299782
【氏名又は名称】ショット アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100096943
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 伸一
(74)【代理人】
【識別番号】100102808
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 憲通
(74)【代理人】
【識別番号】100128646
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 恒夫
(74)【代理人】
【識別番号】100128668
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 正巳
(72)【発明者】
【氏名】リンド，マティアス
(72)【発明者】
【氏名】キエルメイエル，ヨセフ
(72)【発明者】
【氏名】ツェタール，トーマス
(72)【発明者】
【氏名】ヒトラー，ロベルト
(72)【発明者】
【氏名】カマリ，シャイフラ ビン モハメド
(72)【発明者】
【氏名】チェウ，リー−リ
(72)【発明者】
【氏名】ボセール，ロヒット
【審査官】
村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００５−１０９２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０５３２６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電子機能素子（６０）用のハウジング（１００）であって、
基底部（１）の上部表面（１ａ）と頭部（５）の下部表面（５ｂ）との間に配置される第１のガラス層（２）によって接着された、少なくとも前記基底部（１）および前記頭部（５）から成る複合体を備え、
前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）の一部は、少なくとも１つの光電子機能素子（６０）用の組立領域（１２）を画定して、前記基底部（１）が前記光電子機能素子（６０）用のヒートシンクを形成するようにし、
前記頭部（５）は、前記組立領域（１２）の周辺範囲上に少なくともその一部が延在し、前記組立領域（１２）上に、前記光電子機能素子（６０）から放射され、および／または前記光電子機能素子（６０）によって受ける放射線のための貫通領域（５２、６１）を形成し、
前記頭部（５）は金属を含み、また、前記基底部（１）は金属を含み、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）は予備酸化され、および／または、前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）は予備酸化されている、ハウジング。
基底部（１）の上部表面（１ａ）と頭部（５）の下部表面（５ｂ）との間に配置される第１のガラス層（２）によって接着された、少なくとも前記基底部（１）および前記頭部（５）から成る複合体を備え、
前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）の一部は、少なくとも１つの光電子機能素子（６０）用の組立領域（１２）を画定して、前記基底部（１）が前記光電子機能素子（６０）用のヒートシンクを形成するようにし、
前記頭部（５）は、前記組立領域（１２）の周辺範囲上に少なくともその一部が延在し、前記組立領域（１２）上に、前記光電子機能素子（６０）から放射され、および／または前記光電子機能素子（６０）によって受ける放射線のための貫通領域（５２、６１）を形成し、
前記頭部（５）は金属を含み、また、前記基底部（１）は金属を含み、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）は予備酸化され、および／または、前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）は予備酸化されている、ハウジング。
【請求項2】
前記基底部（１）は、少なくとも２つの層（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）から成り、あるいは、
前記基底部（１）は、少なくとも２つの層（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）から成り、前記基底部（１）の前記少なくとも２つの層（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）は、互いに重なり、および／または、並べて配置されることをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
前記基底部（１）は、少なくとも２つの層（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）から成り、前記基底部（１）の前記少なくとも２つの層（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）は、互いに重なり、および／または、並べて配置されることをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項3】
前記頭部（５）は、前記機能素子（６０）用の少なくとも１つの電気的接続領域（５３）を有することをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項4】
前記貫通領域（５２、６１）の内部表面は、少なくとも部分的に、反射特性を有し、および／または、
前記基底部（１）は、前記機能素子（６０）用の少なくとも１つの接続領域（１ａ）を有することをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
前記基底部（１）は、前記機能素子（６０）用の少なくとも１つの接続領域（１ａ）を有することをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項5】
少なくとも１つの接続部（３）が、前記頭部（５）の下部表面（５ｂ）と前記基底部（１）の上部表面（１ａ）との間に配置され、あるいは、
少なくとも１つの接続部（３）が、前記頭部（５）の下部表面（５ｂ）と前記基底部（１）の上部表面（１ａ）との間に配置され、前記接続部（３）が、少なくとも前記第１のガラス層（２）および／または第２のガラス層（４）によって、前記複合体に接続されることをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
少なくとも１つの接続部（３）が、前記頭部（５）の下部表面（５ｂ）と前記基底部（１）の上部表面（１ａ）との間に配置され、前記接続部（３）が、少なくとも前記第１のガラス層（２）および／または第２のガラス層（４）によって、前記複合体に接続されることをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項6】
前記接続部（３）は、前記第１のガラス層（２）と第２のガラス層（４）との間に配置されることをさらに特徴とする、請求項５に記載のハウジング。
【請求項7】
前記ハウジング（１００）を上から見たとき、前記貫通領域（６１）を含む前記ハウジング（１００）の表面積に対する、前記第１のガラス層（２）または前記第２のガラス層（４）の表面積の比は、１／１０から９／１０であり、および／または、
前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は、複数の機能素子（６０）を単一のアノードおよび／または単一のカソードによって供給することができるように接続され、および／または、
複数の機能素子（６０）を、前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）に接続することができ、単一のアノードおよび／または単一のカソードによって、複数の機能素子（６０）を供給することができるようにすることをさらに特徴とする、請求項５または６に記載のハウジング。
前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は、複数の機能素子（６０）を単一のアノードおよび／または単一のカソードによって供給することができるように接続され、および／または、
複数の機能素子（６０）を、前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）に接続することができ、単一のアノードおよび／または単一のカソードによって、複数の機能素子（６０）を供給することができるようにすることをさらに特徴とする、請求項５または６に記載のハウジング。
【請求項8】
前記頭部（５）は、０．０２から０．２５ｍｇ／ｃｍ２の基本重量を有する酸化物重量が形成されるように、予備酸化されることをさらに特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項9】
請求項１に記載の前記ハウジング（１００）を複数含む母材。
【請求項10】
複数のハウジング（１００）を単一のアノードおよび／または単一のカソードによって供給することができるように、前記個々のハウジング（１００）の前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は結合されることをさらに特徴とする、請求項９に記載の母材。
【請求項11】
単一のアノードおよび／または単一のカソードによって、ハウジング（１００）内に複数の機能素子を供給することができるように、個々のハウジング（１００）の前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は結合され、あるいは、
単一のアノードおよび／または単一のカソードによって、ハウジング（１００）内に複数の機能素子を供給することができるように、個々のハウジング（１００）の前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は結合され、ハウジング（１００）内に複数の機能素子（６０）を供給するために、ハウジング（１００）ごとに少なくとも２つの接続部（３）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項９に記載の母材。
単一のアノードおよび／または単一のカソードによって、ハウジング（１００）内に複数の機能素子を供給することができるように、個々のハウジング（１００）の前記接続部（３）、前記接続領域（１ａ）、および／または前記接続領域（５３）は結合され、ハウジング（１００）内に複数の機能素子（６０）を供給するために、ハウジング（１００）ごとに少なくとも２つの接続部（３）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項９に記載の母材。
【請求項12】
請求項１に記載のハウジング（１００）と、前記ハウジング（１００）内に配置される放射線を放射および／または放射線を受信する少なくとも１つの光電子機能素子（６０）とを備える、光電子素子。
【請求項13】
請求項１に記載の少なくとも１つのハウジング（１００）、または請求項１２に記載の少なくとも１つの光電子素子を含む、照明デバイス。
【請求項14】
光電子機能素子ハウジング（１００）を製造する方法であって、
その上部表面（１ａ）が、少なくとも１つの光電子機能素子（６０）用の組立領域（１２）を少なくとも部分的に画定して、基底部（１）が、前記光電子機能素子（６０）用のヒートシンクを形成する、少なくとも１つの、金属を含む前記基底部（１）を設け、
前記組立領域（１２）の周辺範囲上に少なくともその一部が延在し、前記光電子機能素子（６０）から放射され、および／または前記光電子機能素子（６０）によって受信される放射線のための貫通領域（５２、６１）を前記組立領域（１２）上に形成する少なくとも１つの、金属を含む頭部（５）を設け、
前記基底部（１）は、複数の基底部（１）を有する母材（１０）内で得られ、および／または、前記頭部（５）は、複数の頭部（５）を有する母材（５０）内で得られ、前記方法はさらに、
前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部の下部表面（５ｂ）との間に少なくとも第１のガラス層（２）を設け、
前記基底部（１）、前記第１のガラス層（２）、および前記頭部（５）を組み立て、
複数のハウジング（１００）が同時に製造されるように、前記ガラスが接着し、前記基底部（１）および前記頭部（５）が少なくとも前記第１のガラス層（２）によって複合体を形成する粘度に前記ガラスが達するまで、前記第１のガラス層（２）を加熱し、
前記ハウジング（１００）が、接続横材（１１、５１）により、前記基底部（１）および／または前記頭部（５）を通して、前記複数の基底部（１）を有する前記母材（１０）、および／または前記複数の頭部（５）を有する前記母材（５０）に固定される、ことを特徴とする方法。
その上部表面（１ａ）が、少なくとも１つの光電子機能素子（６０）用の組立領域（１２）を少なくとも部分的に画定して、基底部（１）が、前記光電子機能素子（６０）用のヒートシンクを形成する、少なくとも１つの、金属を含む前記基底部（１）を設け、
前記組立領域（１２）の周辺範囲上に少なくともその一部が延在し、前記光電子機能素子（６０）から放射され、および／または前記光電子機能素子（６０）によって受信される放射線のための貫通領域（５２、６１）を前記組立領域（１２）上に形成する少なくとも１つの、金属を含む頭部（５）を設け、
前記基底部（１）は、複数の基底部（１）を有する母材（１０）内で得られ、および／または、前記頭部（５）は、複数の頭部（５）を有する母材（５０）内で得られ、前記方法はさらに、
前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部の下部表面（５ｂ）との間に少なくとも第１のガラス層（２）を設け、
前記基底部（１）、前記第１のガラス層（２）、および前記頭部（５）を組み立て、
複数のハウジング（１００）が同時に製造されるように、前記ガラスが接着し、前記基底部（１）および前記頭部（５）が少なくとも前記第１のガラス層（２）によって複合体を形成する粘度に前記ガラスが達するまで、前記第１のガラス層（２）を加熱し、
前記ハウジング（１００）が、接続横材（１１、５１）により、前記基底部（１）および／または前記頭部（５）を通して、前記複数の基底部（１）を有する前記母材（１０）、および／または前記複数の頭部（５）を有する前記母材（５０）に固定される、ことを特徴とする方法。
【請求項15】
前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）と前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）との間に配置される少なくとも１つの接続部（３）を設け、および／または、
加熱によって前記複合体に結合する少なくとも１つの第２のガラス層（４）を、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）との間に配置し、または、
加熱によって前記複合体に結合する少なくとも１つの第２のガラス層（４）を、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）との間に配置し、前記接続部（３）を、前記第１のガラス層（２）と前記第２のガラス層（４）との間に配置することをさらに特徴とする、請求項１４に記載の方法。
加熱によって前記複合体に結合する少なくとも１つの第２のガラス層（４）を、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）との間に配置し、または、
加熱によって前記複合体に結合する少なくとも１つの第２のガラス層（４）を、前記基底部（１）の前記上部表面（１ａ）と前記頭部（５）の前記下部表面（５ｂ）との間に配置し、前記接続部（３）を、前記第１のガラス層（２）と前記第２のガラス層（４）との間に配置することをさらに特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記基底部（１）の少なくとも上部表面（１ａ）、および／または前記頭部（５）の少なくとも下部表面（５ｂ）に銅を設け、および／または、
前記基底部（１）の少なくとも上部表面（１ａ）、および／または前記頭部（５）の少なくとも下部表面（５ｂ）を、予備酸化することをさらに特徴とする、請求項１４に記載の方法。
前記基底部（１）の少なくとも上部表面（１ａ）、および／または前記頭部（５）の少なくとも下部表面（５ｂ）を、予備酸化することをさらに特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＬＥＤなどの光電子要素用のハウジングと、このハウジングを生産する方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、いわゆる「高出力発光ダイオード」（ＬＥＤ）は、樹脂またはプラスチック構造内に封入される。そのようなパッケージすなわちハウジングは、たとえば、ＷＯ２００４−０５３９３３Ａ２に記載されている。そのような樹脂は、有機材料を含む。これらの有機材料は、ガス放出および／または黄変などの進行のため、ＬＥＤの耐用年数の低下につながる可能性がある。さらに、ＬＥＤは、そのようなハウジング内には密閉封入されない。その結果、周囲の影響が、材料、表面、および電気的接続の劣化につながる可能性がある。５−Ｗ ＬＥＤなどの高出力デバイス用の樹脂の熱的安定性にも、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】ＷＯ２００４−０５３９３３Ａ２
【特許文献2】特許出願「Ｏｐｔｉｃｓ／Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ （Ｗ） ＬＥＤｓ」（内部参照番号０８ＳＧＬ００２０ＤＥＰおよびＰ３１５６）
【特許文献3】特許出願「Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ａ ｗｈｉｔｅ ｏｒ ｃｏｌｏｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ，ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ，ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｓａｉｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ」（内部参照番号０８ＳＧＬ００９７ＤＥＰおよびＰ３１７９）
【発明の概要】
【0004】
この背景を踏まえて、本発明の目的は、光電子要素用、具体的には高出力ＬＥＤ用のハウジングと、少なくとも上述の先行技術の欠点を低減するハウジングを生産する方法とを入手可能にすることである。
【0005】
このようにして、密閉特性を有することができるハウジングを入手可能にすることができる。このハウジングは、生産するのに経済的にもなる。
【0006】
この目的は、独立請求項によるハウジングおよび方法によって達成される。有利な実施形態は、特定の下位請求項の対象となる。
【0007】
光電子機能素子、具体的にはＬＥＤ用のハウジングであって、− 基底部の上部と頭部の下部との間に配置される少なくとも第１のガラス層によって組み合わされる少なくとも基底部および頭部を有する複合体、またはそれらから構成される複合体を備え、
− 基底部の上部の区域は、少なくとも１つの光電子機能素子用の取付領域を画定し、基底部が光電子機能素子用のヒートシンクとなるようにし、
− 頭部は、取付領域の周辺範囲にわたって少なくとも部分的にまたは全体的に延在し、組立領域にわたって、光電子機能素子から放射され、および／またはそれによって受信される放射線のための貫通領域を構成し、
− 具体的には、頭部は金属を含み、および／または、基底部は金属を含み、基底部の上部は予備酸化され、および／または、頭部の下部は予備酸化される、ハウジングは本発明の範囲内にある。
【0008】
具体的にはＬＥＤ用の光電子機能素子ハウジングを生産する方法であって、− その上部表面が、好ましくは、少なくとも１つの光電子機能素子用の組立領域を少なくとも部分的に画定し、基底部が、光電子機能素子用のヒートシンクを構成するようにする、少なくとも１つの基底部を供給することと、
− 組立領域の周辺範囲にわたって少なくとも部分的に、または全体的に延在し、光電子機能素子から放射され、および／またはそれによって受信される放射線のための貫通領域を取付領域にわたって形成する、少なくとも１つの頭部を供給することとを含み、
− 具体的には、基底部は、複数の基底部（１）を有する母材内で入手可能となり、および／または、頭部は、複数の頭部を有する母材内で入手可能となり、当該方法はさらに、
− 基底部の上部と頭部の下部との間に少なくとも第１のガラス層を供給または配置することと、
− 基底部、第１のガラス層、および頭部を組み立てることと、
− 具体的には、複数のハウジングが同時に生産されるように、ガラスが接着し、基底部および頭部が少なくとも第１のガラス層によって複合体を形成する粘度にガラスが達するまで、第１のガラス層を加熱することとを含み、
具体的には、ハウジングが、接続横材により、基底部および／または頭部を通して、複数の基底部を有する母材、および／または複数の頭部を有する母材に固定される、方法にも本発明は拡張する。
【0009】
１つの実施形態において、以下に述べる基底部、頭部、および／または接続部は、それぞれ、母材内で入手可能である。具体的には、本発明によるハウジングは、本発明による方法によって、生産することができ、または生産される。本発明による方法は、本発明によるハウジングの生産のために設計されることが好ましい。
【0010】
頭部は、基底部を部分的に覆う。しかし、頭部は、閉鎖ハウジングをその上部で構成する必要はない。具体的には、頭部は、ハウジング壁の少なくとも区域またはハウジング壁を構成する。したがって、頭部は、ハウジング壁またはフレームと呼ぶこともできる。頭部は、具体的には、少なくとも部分的に、または全体的に組立領域を囲む。次に、取り付けられる機能素子は、頭部内に配置される。頭部は、基底部の一種のカバーでもある。１つの実施形態において、頭部は、具体的には、機能素子用の少なくとも１つの電気的接続領域を構成し、またはそれを有する。この領域は、たとえば、ワイヤまたは導体経路を固定することができる頭部の区域を表す。ハウジングの内部または機能素子の周辺部への接続は、接続領域を通して形成することができる。頭部に電気伝導性があれば、頭部それ自体の本体が、接続領域を提供することができる。したがって、１つの実施形態において、頭部は、取り付けられる機能素子用の一種の導体フレームでもあり、その機能素子は、頭部内に配置されることが好ましい。接続領域を供給するために、突起すなわちはんだ付け用部品、いわゆるはんだ付け用突起を頭部の外面上に作り、またはそれに固定することができる。
【0011】
１つの実施形態において、頭部は、少なくとも４００℃までの熱的安定性を有する材料を含み、またはそれから構成される。頭部は、好ましくは、少なくとも１つの無機材料を含み、または、頭部は、少なくとも１つの無機材料から構成される。したがって、１つの変更形態において、頭部は、無機、または基本的に無機の頭部である。１つの実施形態において、頭部は、セラミックおよび／または金属を含み、あるいは、セラミックおよび／または金属である。１つの実施形態において、金属は、金属それ自体、または合金である。この場合の金属は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、好ましくはフェライト鋼または特殊鋼、および好ましくはオーステナイト鋼または特殊鋼より成る群から選択される少なくとも部材である。適当に選択された材料を有する頭部は、熱除去も助ける。
【0012】
一般に、頭部は、組立領域および取り付けられる機能素子と直接接触しておらず、またはそれらとの接触に至ることはないので、１つの実施形態において、頭部は、内部上に機能素子用の少なくとも１つの接続領域を有する。機能素子接続領域は、具体的には、取付領域の周辺範囲にわたって、少なくとも部分的に延在する。１つの実施形態において、機能素子接続領域は、基底すなわち台座として作られる。この領域は、頭部の下部の面上に配置され、または設計され、上述の貫通領域内に突き出ることが好ましい。
【0013】
貫通領域は、光または放射線が、貫通することができ、したがって、入り、および／または出ることができる領域を画定する。したがって、貫通領域を貫通部と呼ぶこともできる。貫通領域は、頭部内の開口部として形成されることが好ましい。たとえば、ＬＥＤの放射出力を確実に改善するために、貫通領域の断面は、頭部の下部からその上部まで、好ましくは連続的に増大する。１つの実施形態において、貫通領域は、少なくとも部分的には、基本的に切断円錐または切断角錐の構成を有する。機能素子の組込み後、レンズなどの光学要素を、たとえば、好ましくは蓋として、貫通領域内、または貫通領域上に配置することができる。光学要素は、内部空間が密閉封入されるように固定されることが好ましい。
【0014】
１つの実施形態において、いわゆる光／変換器システムは、貫通領域内または貫通領域上に配置することもできる。光／変換器システムは、「Ｏｐｔｉｃｓ／Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ （Ｗ） ＬＥＤｓ」という名前の特許出願に記載された光／変換器システムであることが好ましい。上述の特許出願は、本特許出願と同日に提出され、内部参照番号０８ＳＧＬ００２０ＤＥＰおよびＰ３１５６を有する。この特許出願の範囲は、その全範囲を本特許出願に引用したものとする。
【0015】
光／変換器システムの変換器の材料は、「Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ａ ｗｈｉｔｅ ｏｒ ｃｏｌｏｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ，ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ，ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｓａｉｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ」という名前の特許出願に記載された材料であることが好ましい。上述の特許出願は、本特許出願と同日に提出され、内部参照番号０８ＳＧＬ００９７ＤＥＰおよびＰ３１７９を有する。この特許出願の範囲は、その全範囲を本特許出願に引用したものとする。
【0016】
照明を改善するために、１つの実施形態において、内部表面または貫通領域の表面は、少なくとも部分的に、反射特性を有する。反射特性は、一方では、研磨などの内部表面の適当な処理によって達成することができる。代替として、または補完として、内部表面を部分的にコーティングまたは被覆することもできる。銀などの金属は、そのようなコーティングまたは被覆には好ましい材料である。したがって、貫通領域または頭部自体を反射体と呼ぶこともできる。
【0017】
光電子機能素子は、貫通領域を通してハウジング内に導入され、基底部に固定されることが好ましい。光電子機能素子は、放射線放射または放射線受信する要素である。機能素子は、チップとして設計されることが好ましい。機能素子は、少なくともＬＥＤ、フォトダイオード、および半導体レーザの群から選択される要素である。本発明によるハウジングの使用は、具体的に、好ましくは約５Ｗよりも大きい出力を有する高出力ＬＥＤに適しており、それは、効率的な熱除去がＬＥＤにとって必要で、ハウジングが十分に熱的安定していることが必要であるからである。本発明による本ハウジングは、具体的には、たとえば、具体的にその使用が十分な熱的安定性を必要とする電力半導体などの非光電子機能素子にも適している可能性がある。したがって、本発明によるハウジングは、光電子機能素子および／または非光電子機能素子用のハウジングとすることもできる。同じことが、本発明による方法に当てはまる。ここで、貫通領域は、機能素子および／または空洞共振器を挿入または導入するための領域である。
【0018】
少なくとも１つの機能素子は、基底部上に配置される。一方では、基底部は、機能素子用の支持要素である。したがって、基底部を支持部または基礎と呼ぶこともできる。ここで、基底部は、一部品とすることができ、または、個々の領域に分割することができ、したがって、分割設計とすることができる（この点に関しては以下を参照のこと）。
【0019】
機能素子は、ハウジング内に取付け後、基底部に直接接触する。基底部の上部、特に組立領域は、この場合には基本的に平坦である。機能素子は、たとえば、基底部にセメント固定またははんだ付けすることができる。無鉛軟質はんだをはんだとして使用することが好ましい。接着剤は、銀で強化されたエポキシ樹脂などの伝導性接着剤であることが好ましい。したがって、直接接触とは、接着剤、はんだ、または結合剤を通した接触のことも指す。
【0020】
本発明による基底部は、機能素子用のヒートシンクでもあるので、基底部は、適当な熱伝導率を有する材料を含む。基底部は、少なくとも約５０Ｗ／ｍＫ、好ましくは少なくとも約１５０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有することが好ましい。基底部を別の要素に熱的に接続することができる。基底部は、好ましくは、少なくとも１つの無機材料を含み、または、基底部は、少なくとも１つの無機材料から構成される。したがって、１つの変更形態において、基底部は、無機または基本的に無機の基底部である。１つの実施形態において、基底部は、少なくとも１つの金属を含み、あるいは、金属または合金である。たとえば、適当な金属は、銅、および／またはアルミニウム、および／またはニッケル、および／または鉄、および／またはモリブデン、および／または銅−タングステン材料、および／またはＣｕ−モリブデン材料である。しかし、貫通部すなわち貫通線、たとえば、Ｎｉ／Ｆｅボードなどのボード内の銅ビアなどのいわゆるサーマルビアは、基底部内に導入または配置することもできる。
【0021】
本発明の１つの実施形態において、基底部は、「サンドイッチ」構造および／または「多要素」構造の形式で構築される。この目的を達成するために、基底部は、少なくとも２つの層から成る。基底部の少なくとも２つの層は、互いの上部上に、または並べて配置される。１つの実施形態において、基底部は、少なくとも第１の材料および第２の材料から成る。第１の材料は、第２の材料よりも高い熱伝導率を有する。第２の材料は、第１の材料よりも低い熱膨張係数を有する。
【0022】
具体的には、多層構造、および／または少なくとも第１および第２の材料から成る構造によって、基底部の熱膨張を第１のガラス層の熱膨張に適合させ、機能素子から対応する熱を除去することを実現することができる。この目的を達成するために、第１の材料を含む基底部の層は、機能素子と熱的に接触している。第２の材料を含む基底部の層は、第１の材料の熱膨張を第１のガラス層の熱膨張に合わせるために、配置される。第２の材料の層は、中間層として、および／または一種のフレームとして基底部内および／または基底部上に配置することができる。
【0023】
基底部の１つの実施形態において、基底部は、具体的には、その上部表面上で少なくとも部分的に構造化される。このようにして、たとえば、基底部の個々の区域を電気的に絶縁することができる。
【0024】
別の実施形態において、第１の材料が第２の材料内に組み込まれ、または、第２の材料が第１の材料内に組み込まれるように、基底部が構築される。
【0025】
１つの実施形態において、基底部は、具体的には、機能素子用の少なくとも１つの電気的接続領域を有する。この領域は、たとえば、ワイヤまたは導体経路を固定することができる基底部の区域を表す。ハウジングの内部または機能素子の周辺部への接続は、接続領域を通して形成することができる。基底部に電気伝導性があれば、基底部それ自体の本体が、接続領域を提供することができる。このために、突起すなわちはんだ付け用部品、いわゆるはんだ付け用突起を基底部の外面上に作り、またはそれに固定することができる。
【0026】
１つの実施形態において、頭部の下部は、第１のガラス層に直接接触し、および／または、基底部の上部は、第１のガラス層に直接接触している。第１のガラス層は、基底部と頭部とを接続するために、頭部の下部および基底部の上部上に直接配置されることが好ましい。第１のガラス層は、頭部の下部および基底部の上部の両方に隣接している。組立て前、基底部および頭部は、基底部の上部および頭部の下部が重なるように、並んでいる。
【0027】
２層構造は、ハウジングの低費用生産を実現する。別の実施形態において、本発明によるハウジングまたは複合体は、第３の層を備える。このために、本発明による複合体は、好ましくは、少なくとも第１および／または第２のガラス層によって複合体に接合される少なくとも１つの接続部も有する。機能素子の接触の少なくとも１つは、接続部を通して起こることが好ましい。この接続部を、導体経路、導体帯、または導体フレームと呼ぶこともできる。
【0028】
接続部は、ハウジングの壁を通って延在する。接続部は、ハウジングの壁の少なくとも１つの構成体として設置される。接続部は、好ましくは貫通領域を通って、ハウジングの内部空間および／または外部空間に突き出る。接続部は、具体的には、水平方向および／または垂直方向において、基本的にハウジング壁の中央に配置されることが好ましい。
【0029】
ハウジングの内部空間または機能素子は、接続部を通して周辺部に接続される。ワイヤまたは導体経路は、たとえば、接触するために内部空間を向き、またはその中に突き出る領域に固定することができる。同様にして、ワイヤまたは導体経路は、たとえば、接触するために外部空間を向き、またはその中に突き出る領域に固定することができる。接続部は、内部空間内および／または貫通領域内に、機能素子の受信能力および／または放射特性が基本的に損なわれない程度に突き出ることが好ましい。
【0030】
接続部は、好ましくは、少なくとも１つの無機材料を含み、または、接続部は、少なくとも１つの無機材料から構成される。したがって、１つの変更形態において、接続部は、無機または基本的に無機の接続部である。１つの実施形態において、接続部は、電気伝導性材料、好ましくは金属または合金を含むか、あるいは、接続部は、電気伝導性材料である。この場合に、金属は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、鋼鉄または特殊鋼、フェライト鋼または特殊鋼、およびオーステナイト鋼または特殊鋼より成る群から選択される少なくとも部材である。したがって、材料を適当に選択すれば、接続部は、熱除去も助ける。
【0031】
１つの実施形態において、接続部は、頭部の下部と基底部の上部との間に配置される。詳細には、接続部は、第１のガラス層と第２のガラス層との間に配置される。１つの実施形態において、頭部の下部は、第２のガラス層に直接接触し、および／または、接続部の上部は、第２のガラス層に直接接触している。第１のガラス層は、接続部の下部および基底部の上部に隣接している。
【0032】
少なくとも３層システムにおいて、頭部は、基本的に、取り付けられる機能素子から放射され、および／またはそれによって受信される放射線の光案内または集束の機能を担う。機能素子は、基本的に、接続部によって接触される。他方では、２層システムにおいて、頭部は、基本的に、光案内および接触の機能を担う。
【0033】
先行技術で使用される接着剤の代わりにガラスを使用することは、結合の改善および長持久化、ならびに機能素子のハウジング内への密閉封入を実現する。ガラス層とは、ガラスシートのことも指す。ガラス層のそれぞれは、適当な要素間に配置される。本発明によるハウジングは、無機または基本的に無機のハウジングであることが好ましい。
【0034】
ガラス層に使用されるガラスは、頭部、基底部、および／または接続部に使用される材料の融点未満の範囲の軟化点すなわち軟化温度を有する。第１のガラス層を頭部の下部に、および／または基底部の上部に取り付けることによって、第１のガラス層を提供することができる。第２のガラス層を接続部の下部または上部に取り付けることによって、第２のガラス層を提供することができる。
【0035】
ガラス、ならびに第１および／または第２のガラス層は、スクリーン印刷によって、調合によって、好ましくは押抜きをされたガラス帯によって、および／または個々の予備成形によって提供される。たとえば、ガラス帯は、鋳物片の帯の形態で入手可能とすることができる。１つの実施形態において、第１のガラス層および／または第２のガラス層は、両方とも、母材内に用意される。
【0036】
具体的には、層が積み重ねられた後、ガラス、この場合には第１のガラス層および／または第２のガラス層は、ガラスが特定の層に接着され、したがって層が接合される粘度にガラスが達するまで、加熱される。ガラスは、接合されるときに、１０７Ｐａｓから約１０３Ｐａｓの範囲の粘度を有することが好ましい。特定のガラス層は、隣接層との密着結合に至る。加熱は、たとえば、炉内で行われる。加熱中、または軟化温度の範囲内で、層を押し付けることもできる。第１および／または第２のガラス層の「崩壊」は、封入過程の温度および／または時間を通して制御することができる。組立またはセメント固定は、約５分から約３０分、好ましくは約１０分から１５分の時間にわたって起こる。この時間内に、ガラス内に存在する有機結合剤および／または残留溶剤は、基本的に、完全に燃え尽きる。
【0037】
第１のガラス層のガラスは、リン酸塩ガラスおよび／または軟質ガラスであることが好ましい。同様に、第２のガラス層のガラスは、リン酸塩ガラスおよび／または軟質ガラスであることが好ましい。リン酸塩ガラスの例には、標示名ＳＣＨＯＴＴ Ｇ０１８−１２２のガラスがある。軟質ガラスの例には、標示名ＳＣＨＯＴＴ８０６１および／またはＳＣＨＯＴＴ８４２１のガラスがある。リン酸塩ガラスは、約３００℃から約４５０℃の範囲の温度に加熱される。軟質ガラスは、約７００℃から約９００℃の範囲の温度に加熱される。一方では、低温は、より迅速でより簡単な処理を実現する。他方では、それによって生産されたハウジングは、耐薬品性があまりない。したがって、ハウジングが組み立てられるとき、金属めっきなどの様々な処理を個々の層でこれ以上行うことはできない。
【0038】
１つの実施形態において、第１のガラス層および／または第２のガラス層は、接続部上に着座する領域において高さが短縮している。高さの短縮は、接続部の高さまたは範囲を基本的に補償するようにする。したがって、接続部は、いわば、第１および第２のガラス層間に組み込まれる。この場合に、接続部または複数の接続部が、組立領域の周りの周辺にわたってハウジングの端部まで全体的には延在しないとき、第１および第２のガラス層は、互いに部分的に直接接触する。
【0039】
別の実施形態において、少なくとも１つのスペーサが、層間に配置される。組立て後、スペーサは、特定のガラス層の平面内に配置される。詳細には、少なくとも１つのスペーサが、基底部と頭部との間、および／または基底部と接続部との間、および／または頭部と接続部との間に配置される。それによって、軟化によるガラス層の「崩壊」または「共倒伏」を選択的に制限することができ、最小の間隔を画定することができる。したがって、特定のガラス層の厚さは、目標とする方法で設定することができる。スペーサは、ガラスよりも高い融点または軟化点を有する。
【0040】
１つの実施形態において、スペーサは、好ましくは層間に配置される独立した要素である。たとえば、スペーサは、一種の帯とすることができる。スペーサ用に考えられる材料には、金属、セラミック、層を結合するのに使用されるガラスよりも高い軟化点を有するガラスが含まれる。
【0041】
代替的または補完的な実施形態において、スペーサは、基底部、頭部、および／または接続部の少なくとも区域の適当な構成によって形成される。この目的を達成するために、たとえば、一種の基底すなわち台座は、基底部の上部、および／または接続部の下部、および／または接続部の上部、および／または頭部の下部の少なくとも区域内に作ることができる。
【0042】
第１および／または第２のガラス層の形状ならびに寸法は、頭部、基底部、および接続部の形状ならびに寸法に適合する。第１のガラス層および／または第２のガラス層は、ハウジングの周辺範囲にわたって延在する。それらのガラス層のそれぞれは、内部に陥凹部を有する。この陥凹部は、一方では、組立領域を提供する。他方では、陥凹部は、貫通領域の要素とすることもできる。
【0043】
ハウジングは、約５ｍｍ２から約１０００ｍｍ２のフットプリントを有する。ハウジングの上部を上から見たとき、第１のガラス層または第２のガラス層の表面積とハウジングの表面積との比は、約１／１０から約９／１０であり、好ましくは約１／４から約３／４である。これは、安定した複合体および十分な密閉封入を実現する。良好な接着および密閉した複合体または接合を実現するために、第１のガラス層および／または第２のガラス層は、約１００μｍから５００μｍの厚さを有する。基底部は、約０．２ｍｍから約２ｍｍの厚さを有する。頭部は、約０．２ｍｍから約２ｍｍの厚さを有する。接続部は、約０．１ｍｍから約０．３ｍｍの厚さを有する。
【0044】
ガラス層の特定の層への、詳細には頭部、および／または基底部、および／または接続部へのより良好な接着をもたらすために、頭部、および／または基底部、および／または接続部のガラス接触表面領域が、前処理される。前処理は、たとえば、ガラス接触表面領域を粗面化することができる。前処理は、ガラス接触表面領域を、たとえば、エッチングおよび／または予備酸化することによって行うことができる。予備酸化とは、たとえば、酸素を含む大気中で、目標を絞られ、また制御された表面の酸化のことを指す。酸化は、金属要素とガラス層との間の堅固な接続をもたらすのに有利であることがわかった。詳細には、基底部の上部および／または頭部の下部の酸化、すなわち、基底部および／または頭部のガラス接触表面領域の酸化は、極めて有利であることがわかった。
【0045】
ガラスと銅または酸化銅との複合体は、意外にも、極めて安定していることがわかった。これを達成するために、１つの実施形態において、少なくとも基底部の上部、および／または少なくとも頭部の下部に、銅が用意される。本発明の好ましい実施形態において、ハウジング内の全てまたは基本的に全ての金属−ガラス接触表面領域は、銅−ガラス接触表面領域、または酸化銅−ガラス接触表面領域として形成される。銅は、銅の要素自体を構築することによって利用することができる。銅は、銅の層を取り付けることによって利用することもできる。この層は、たとえば、電気めっき、積層法、および／または圧延によって取り付けることができる。リン酸塩ガラスおよび／または軟化ガラスは、銅との結合に極めて有利であることがわかった。
【0046】
このために、金属、好ましくは銅は、酸素を含む大気中において目標とする方法で酸化される。約０．０２から約０．２５ｍｇ／ｃｍ２、好ましくは約０．０６７から約０．１３ｍｇ／ｃｍ２の基本重量の酸化物重量は、酸化物重量に有利であることがわかった。酸化物は、よく接着し、剥離しない。酸化物は、約０．２７ｍｇ／ｃｍ２の酸化物重量またはそれ以上の基本重量で「剥離する」。約０．５ｍｇ／ｃｍ２の酸化物重量の基本重量で、またはそれ以上で、「重」酸化物が存在する。酸化物層は、いわば、金属表面から「飛び出す」。
【0047】
頭部、基底部および／または接続部の反射率、結合特性、および／または電気伝導率などの特性を改善するために、それらの部分をコーティングおよび／または被覆することもできる。金属めっきは、１つの方法である。処理温度および使用する様々なガラスの軟化温度次第で、コーティングは、個々の層を組み立てる前、および／またはその後に行われる。
【0048】
本発明の１つの実施形態において、接続部、頭部の接続領域、および／または基底部の接続領域は、単一のアノードおよび／または単一のカソードによって複数の機能素子を供給することができるように、またはそれらを供給するように結合される。
【0049】
別の実施形態において、複数の機能素子は、接続部、頭部の接続領域、および／または基底部の接続領域に接続することができ、あるいはそれらに接続され、単一のアノードおよび／または単一のカソードによって複数の機能素子を供給することができるように、またはそれらを供給するようにする。
【0050】
頭部、基底部、および／または接続部が金属材料から成るとき、それらは、それぞれ、いわゆる導体フレーム法によって生産される。そのような生産方法の例は、光化学エッチング、押抜き、レーザ切断、および／または水ジェット切断である。本発明の１つの実施形態において、好ましくは、押抜きをすることができる材料または金属だけが、具体的に、好ましい生産費用を視野に入れて、基底部、接続部、および／または頭部を生産するのに使用される。１つの実施形態において、ボードは、複数の要素がボードごとに形成されるように構造化される。ハウジングは、個々のハウジングを有する母材の要素である。したがって、母材は、特定の要素が挿入され、または配置される一種の基板である。したがって、複数のハウジング、好ましくは上述の複数のハウジングを含む配列または母材も、本発明の範囲内にある。個々のハウジングは、いわゆる横材または接続タブによって特定の母材に固定される。後の分割を容易にするために、個々のハウジングは、個々の母材から既に解放することができる。この解放は、複合体が生産された後になされる。ハウジングが、基底部、頭部、および／または接続部を通して少なくとも１つの母材に固定されているならば、この解放は十分である。したがって、この配列は、ハウジングの少なくとも１つの母材への接続が、好ましくは、基本的に完全に解放されることを特徴とする。
【0051】
１つの実施形態において、複数のハウジングおよび／または機能素子を単一のアノードおよび／または単一のカソードによって同時に供給するために、接続部が配線と結合されるように、接続部を提供する母材の構造は、設計される。詳細には、複数のハウジングを単一のアノードおよび／または単一のカソードによって供給することができるように、個々のハウジングの接続部、頭部の接続領域、および／または基底部の接続領域は、結合される。別の実施形態において、複数の機能素子を単一のアノードおよび／または単一のカソードによって１つのハウジング内に供給することができるように、個々のハウジングの接続部、頭部の接続領域、および／または基底部の接続領域は結合される。１つのハウジング内に複数の機能素子を供給するために、ハウジングごとに少なくとも２つの接続部が供給される。
【0052】
本発明には、本発明によるハウジングを備える光電子要素、およびハウジング内に配置される少なくとも１つの光電子機能素子、具体的にはＬＥＤも含まれる。
【0053】
本発明による少なくとも１つのハウジングおよび／または１つの光電子要素を含む照明デバイスも、本発明の範囲内にある。照明デバイスの例は、座席灯、読書灯、具体的には天井または壁と一体化することができる灯などの作業灯、家具および／またはビル内の対象物照明、好ましくは自動車内の前灯および／または尾灯および／または室内灯および／または計器灯または表示灯、ならびに／あるいはＬＣＤ表示部用の背景照明である。
【0054】
本発明は、以下の実施形態の例を参照して詳細に説明される。その際、添付の図面が参照される。個々の図面において、同じ参照符号は、同じ部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1.a】３層ハウジングを生産するための複数の要素を有する３つの母材の組合せを示す斜視図である。
【図1.b】３層ハウジングを生産するための複数の要素を有する３つの母材の組合せを示す斜視図である。
【図2】ハウジングを生産する方法の個々のステップを示す概略図である。
【図3.a】ハウジングがその中に配置された母材の抜粋を示す概略的詳細図である。
【図3.b】ハウジングがその中に配置された母材の抜粋を示す概略的詳細図である。
【図3.c】ハウジングがその中に配置された母材の抜粋を示す概略的詳細図である。
【図3.d】ハウジングがその中に配置された母材の抜粋を示す概略的詳細図である。
【図4.a】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.b】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.c】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.d】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.e】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.f】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.g】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.h】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.i】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図4.j】本発明によるハウジングの様々な実施形態の概略図である。
【図5】接続部の最終的外観を示す図である。
【図6.a】ガラスの金属帯への接着に関する実験結果を示す図である。
【図6.b】ガラスの金属帯への接着に関する実験結果を示す図である。
【図6.c】ガラス内の銅の深さ分布に関する実験結果を示す図である。
【図7.a】ハウジングの配列を示す概略図である。
【図7.b】ハウジングの配列を示す概略図である。
【図7.c】１つのハウジング内のＬＥＤの配列を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0056】
図１．ａおよび１．ｂは、生産される前の３層システムの個々の要素を図示する。図１．ｂは、図１．ａの断面を示す。ここで、３層システムすなわちハウジング１００は、基底部１と、平面に配置される２つの接続部３と、以下で反射体５と呼ばれ、第１のガラス層２および第２のガラス層４を通して接続され、または接続されることになる頭部５とから構成される。基底部１は、第１のガラス層２によって、以下で導体帯３と呼ばれる２つの接続部３に接合される。導体帯３自体は、次に、第２のガラス層４によって、反射体５に接続される。
【0057】
ハウジング１００の費用削減生産を実現するために、要素１、３、５は、それぞれ、母材１０、３０、５０内に配置される。したがって、複数のハウジング１００を同時に生産することができる。ここで、要素１、３、５は、全て金属から作られる。特定の母材１０、３０、５０は、金属ボードを構造化することによって生産される。したがって、基底部１、頭部５、および接続部３は、それぞれ、構造化された金属ボードによって用意される。ここで、ボードは、複数の要素１、３、５がボードごとに形成されるように構造化される。構造化するために考えられる方法は、光化学エッチング、押抜き、レーザ切断、および／または水ジェット切断である。要素１、３、５は、いわゆる接続横材１１、３１、５１すなわち固定横材１１、３１、５１を通して、特定の母材１０、３０、５０、または特定のフレームに固定される。上述の金属ボードはまた、たとえば、母材として構造化される前、または構造化された後に、被覆することができる。個々の方法ステップに関する詳細については、以下の図２が参照される。図４ａから４．ｄは、本発明による方法によって生産することができるハウジング１００の考えられる実施形態を図示する。
【0058】
図２は、本発明によってハウジング１００を生産する個々の方法ステップを図示する。本方法は、母材内の複数の要素と共に実施される。しかし、それは、単一のハウジング１００だけに基づいて説明される。支持部および取り付けられるＬＥＤ６０のヒートシンクを構成する基底部１が、最初に用意される。第１のガラス層２が、基底部１の上部１ａに取り付けられる。スクリーン印刷法は、第１のガラス層２を取り付ける１つの考えられる方法である。第１のガラス層２は、その中心に陥凹部２１を有する。ＬＥＤ６０またはＬＥＤチップは、好ましくは、ハウジング１００を完全に組み立てた後に、この陥凹部２１に取り付けられる。基底部１上の「開放された」表面領域またはその一部分は、ＬＥＤ６０の組立領域１２を構成する。しかし、第１のガラス層２内の陥凹部２１はまた、同時に、貫通領域６１の要素とすることができる。第１のガラス層２は、組立領域１２の周辺範囲にわたって全体的に延在する。２つの導体帯３がその次に取り付けられる第１のガラス層２の領域２２は、短縮した高さを有する。この領域２２も、ハウジング１００の中心まで延在する。短縮した高さを有する領域２２は、基本的に、導体経路３用の台座すなわち支持表面領域２２を全体的に構成することが好ましい。
【0059】
本方法の次のステップにおいて、母材３０に導体経路３が供給される。ここで、ハウジング１００は、２つの接続部３すなわち導体経路３を備える。接続部３は、それらが短縮した高さを有する領域２２上の台座に達するように、第１のガラス層２上に配置される。
【0060】
反射体５は、以下の方法ステップにおいて供給される。反射体は、その内部に陥凹部５２を有する。この陥凹部５２は、後に、貫通領域６１または貫通領域６１の要素を構成する。第２のガラス層４は、反射体５の下部５ｂ上に配置され、または取り付けられる。次にこの第２のガラス層４を取り付ける考えられる方法は、スクリーン印刷法である。ガラス層４はまた、中心に、したがって組立領域１２にわたって陥凹部４２を有する。第２のガラス層４は、均一の高さを有することができる。ここで、第２のガラス層４の領域４２は、短縮した高さを有する。短縮した高さを有する領域４２は、基本的に、導体経路３用の台座すなわち支持表面領域４２を全体的に構成することが好ましい。
【0061】
本方法の次のステップにおいて、基底部１、第１のガラス層２、および導体帯３の構造は、第２のガラス層４および反射体５の構造に結合される。それらの構造は、第２のガラス層４が導体帯３と反射体５との間の区域に配置されるように、組み立てられる。２つの導体帯３は、ハウジング１００の周辺範囲にわたって全体的には延在しないので、第１のガラス層２および第２のガラス層４も、接触する。
【0062】
個々の層１、３、５が積み重ねられた後、いわば、ガラス２および４は、層１、３、５が互いに接合されるような低粘度に達するように、たとえば放射熱８０によって加熱される。それに加えて、層１、３、５を押し付けるために、圧力を供給することができる。ここで、リン酸塩ガラスでは、約３００から４５０℃の温度範囲に達する。他方で、軟質ガラスでは、約７００から９００℃の温度範囲に達する。ガラス層２および４の「崩壊」または「共倒伏」は、温度および密閉時間によって制御することができる。個々の層１、２、３間に、個々の層１、２、３間の最小間隔を画定する、いわゆるスペーサ９０を配置することも可能である。スペーサ９０は、ハウジング１００の要素とすることができる。しかし、スペーサ９０は、特定の母材１０、３０、５０上に配置することもできる。
【0063】
使用されるガラスによって、組立て前または組立て後に、個々の層１０、２０、３０または１、２、３の任意選択の被覆を行うことができる。リン酸塩ガラスなどの低軟化点を有するガラス、およびその結果の低密閉温度の場合に、全金属要素１０、２０、３０または１、２、３は、それらがハウジング１００に組み立てられる前に、金属めっきされることが好ましい。これはまた、被覆、いわゆる「マスキング」、またはその他の高価な選択めっき技術の使用を必要とすることなく、異なる材料で異なる層１０、２０、３０または１、２、３をコーティングまたは金属めっきすることができる融通性を提供する。たとえば、ワイヤ結合部、いわゆる「ワイヤボンディング」の伝導性を改善するために、導体帯３または３０を金でめっきすることができる。その他の層１および５または１０および５０は、たとえば、ニッケルでめっきすることができる。たとえば、反射率の増大を実現するために、貫通領域６１または陥凹部５２の内面上に、銀を供給することもできる。
【0064】
３つの母材１０、３０、５０の組立て後、たとえば、特定のハウジング１００の組立領域１２上の貫通領域６１にわたって複数のＬＥＤを配置するために、形成された複合体を直接利用することができる。しかし、組立て後、たとえば、レーザ切断などの切断による分割処置によって、特定の母材１０、３０、５０からハウジング１００を全体的に、または部分的に分割することもできる。たとえば、３層システム、したがって、３つの接合母材１０、３０、５０の場合に、要素１および３、または１および５、または３および５は、２つの母材１０および３０、または１０および５０、または３０および５０内で分割することができる。２層システムにおいて、したがって、２つの接合母材１０および５０では、要素１および５は、母材１０または５０内で分割することができる。両方の場合において、ハウジング１００は、それぞれ、一定の配列内または一定の母材内に残る。したがって、一方では、複数のハウジング１００を簡単な方法で取り扱うことができる。他方で、ＬＥＤを取り付ける考えられる過程の後など、ハウジング１００は母材１０、または３０、または５０に静止固定されているだけなので、ハウジング１００を簡単な方法で個々に分割することができる。母材１０、または３０、または５０からハウジング１００を分割する１つの考えられる方法は、押抜きである。複数のハウジング１００を供給することができる方法に関する個々の可能性は、図３ａから３ｄに図示される。図３ａは、上面図（左）および断面（右）を全体的に図示する。ここで、ハウジング１００は、基底部１の接続横材１１だけを通して、基底部１を構成する母材１０内に静止配置される。図３．ｂは、上面図（左）および断面（右）を全体的に示し、ハウジング１００が、２つの接続部３を通して、および／または接続横材３１を通して、母材３０内に配置される実施形態を示す。図３．ｃは、ハウジング１００が、反射体５の接続横材５１を通して、母材５０上に配置され、またはそれに固定される別の実施形態を示す。図３．ｄは、ハウジング１００が、３つ全ての母材１０、３０、および５０上に静止配置され、またはそれらに固定される実施形態を示す。
【0065】
図４ａから４ｃは、ハウジング１００が個々に分離された後、あるいは、ハウジング１００が複合母材すなわち接合母材１０、３０、５０から分割された後のハウジング１００の様々な実施形態を断面で図示する。図４．ａは、２層ハウジングを示す。２層ハウジングは、第１のガラス層２を通して接続される頭部５および基底部１から構成される。ＬＥＤ６０は、ハウジング１００内に配置される。ＬＥＤ６０は、基底部１の上部１ａの区域によって提供される組立領域１２上に配置される。ＬＥＤ６０が放射する光のための貫通領域６１は、ＬＥＤ６０上に配置される。ここで、ＬＥＤ６０は、その前面上に配置される接点およびその背面上に配置される接点を有する。前部接点は、この場合には伝導性がある反射体５に接続される。詳細には、反射体５の下部表面５ｂの領域内に導入される基底５３と接続される。基底５３は、反射体５と一体である。ワイヤ７３を通して、接触が完了する。背部接点は、支持部を通して、伝導性基底部１の上部表面１ａに接続される。基底部１は、たとえば、銅のボードである。上部表面１ａ上にＬＥＤ６０を直接配置することは、効率的な熱除去も確実にする。反射体５および基底部１の「外部」接触は、それぞれの場合において、たとえば、いわゆるはんだ付け用突起または導体経路などの接続領域５４および１３を通して起こる。接続領域５４および１４は、それぞれ、頭部５および基底部１と一体である。
【0066】
図４．ｂに示されるハウジング１００は、図４．ａに示されるハウジング１００に部分的に対応する。それとは対照的に、２つのスペーサ９０がまた、頭部５の下部表面５ｂと基底部１の上部表面１ａとの間に配置される。スペーサ９０は、ガラス層１内に配置される。左側に示されるスペーサ９０は、独立した要素である。右側に示されるスペーサ９０は、たとえば、ここでは基底部１と一体に作られることによって短絡を形成するはずであるので、例示用である。しかし、ここで示されないのは、ハウジングの外側の母材にスペーサも一体化することができることである。さらに、レンズ９１などの光学要素９１も、貫通領域６１内に配置することができる。たとえば、光学要素９１を内部に締付け固定、および／またはセメント固定することができる。２つの接続部がその上部表面上にあるＬＥＤ６０も、図示される。したがって、ＬＥＤ６０の第２の接点を基底部１の接続領域１ａに、この場合には基底部１の上部表面１ａに接続するために、追加のワイヤ結合部７３も作られる。
【0067】
図４．ｃは、３層ハウジングを図示する。３層ハウジングは、基底部１、第１のガラス層２、２つの接続部３、第２のガラス層４、および頭部５から成る複合体から構成され、またはそれを備える。
【0068】
図４．ｄに図示されるハウジング１００は、図４．ｃに図示されるハウジング１００に対応する。これとは対照的に、光／変換器システム２００も、ハウジング１００の上部表面１００ａ上に配置される。光／変換器システム２００は、先に引用した特許出願０８ＳＧＬ００２０ＤＥＰおよびＰ３１５６のシステムと同様のシステムである。光／変換器システム２００は、以下の要素、変換器２０１と、光学要素２０２と、支持部として、また、はんだ付け用材料などのコーティング部２０４との接続部として好ましくは金属から作られるリング２０３とを備え、またはそれらから構成される。光／変換器システム２００は、たとえば、はんだ付けされた接続部を通して、ハウジング１００に接続される。密閉を形成する。
【0069】
機能素子６０からの熱除去は、特に、機能素子６０としての「高出力発光ダイオード」にとって、極めて重要であることがわかる。このため、一般に、銅およびアルミニウムなどの高熱伝導率を有する金属が、基底部１に使用される。しかし、名前を挙げた金属は、一般にガラスよりも高い熱膨張係数を有するという欠点も有する。
【0070】
上述した実施形態のそれぞれは、「ある一つの基底部」としての基底部１を示すが、図４．ｅから４．ｊに図示されるそれぞれの基底部１は、「サンドイッチ」構造、および／または「多要素」構造の形式を有する。特定の構造は、図４．ｃに図示されるハウジング１００に対応する。しかし、ハウジング１００の基底部１は、ここで、高熱伝導率を有する少なくとも第１の材料１０１と、第１の材料１０１よりも低い熱膨張係数を有する第２の材料１０２とから成る。基底部１のこの多層および／または多要素構造は、第１のガラス層２のガラスの熱膨張よりも大きい金属の熱膨張を補償する。機能素子６０に必要な熱除去をもたらすために、機能素子６０はまた、高熱伝導率を有する第１の材料と熱的に接触している。機能素子６０は、直接または間接的に第１の材料１０１に支持される。
【0071】
銅は、第１の材料１０１に極めて適することがわかった。これは、一方では、銅が良好な熱伝導率を有するためである。他方で、銅−ガラス結合部または酸化銅−ガラス結合部は、極めて安定していることもわかる。この証拠として、図６．ａおよび６．ｂならびに以下の説明が、参照される。それに加えて、銅は、使用されるガラスに対して化学的に安定しており、十分に高い融点を有する。銅は、手頃な費用で、購入および／または機械加工、特に押抜きをすることもできる。したがって、銅は、常に基底部１の要素を構成することが好ましい。
【0072】
第２の材料１０２は、第１の材料１０１および／または第１のガラス層２に使用されるガラスの熱膨張係数に適合する熱膨張係数を有することが好ましい。使用されるガラス２と第２の材料１０２との間の熱膨張係数の差は、一般に、３ｐｐｍ／℃未満である。第２の材料１０２は、金属であるか、または金属を含むことが好ましい。ＮｉＦｅ合金、モリブデン、および／または鋼鉄が、考えられる例である。
【0073】
図４．ｅにおいて、基底部１は、３つの層１０３、１０４、１０５から成る。機能素子６０に関する適当な熱除去または伝播をもたらすために、上部層１０３は、第１の材料１０１から成る。下部第３層１０５は、対称性の理由で配置され、同様に第１の材料１０１から成ることが好ましい。十分な熱伝導率を得るために、第１の材料１０１の層、この場合には１０３および１０５は、２００μｍよりも厚い厚さを有する。熱膨張を補償するために、中間層１０４、すなわち第１の材料１０１よりも低い熱膨張係数を有する第２の材料１０２の層が、上部層１０３と下部層１０５との間に供給される。中間層１０４は、第１の材料１０１に必要な熱膨張を「与える」。熱輸送を達成するために、中間層１０４は、一般に、外部層１０３および１０５よりも薄く作られる。典型的な厚さは、約８０から１２０μｍの範囲内にある。層材料および／または層厚さを変化させることによって、熱膨張特性を適合させることが可能である。費用的理由で、いくつかの層１０３、１０４、１０５から成る基底部１は、たとえば、圧延により生産される。
【0074】
図４．ｆに図示されるハウジング１００は、図４．ｅに図示されるハウジング１００に対応する。これとは対照的に、第１のガラス層２に接触している基底部１の上部層１０３は、構造化された設計を有する。機能素子６０は、ある形式のプラットホーム上に配置され、具体的には、基底部１の上部層１０３の外部領域から電気的に絶縁している。
【0075】
図４．ｇに図示されるハウジング１００は、図４．ｅに図示されるハウジング１００に対応する。水平層構造、すなわち多重層１０３、１０４、および１０５を有する層構造が、図４．ｅに示されるが、それとは対照的に、図４．ｇに示される基底部１は、横方向の多重シートすなわち層１０６および１０７から構築される。言い換えれば、層１０６および１０７は、並んで配置される。第１の材料１０１は、機能素子６０と接触して配置される。第１の材料１０１は、中間層１０６として基底部１の中央１０６の領域内に配置される。第２の材料１０２は、少なくとも中央１０６の周りの周辺範囲にわたる区域内に、ある種のフレーム１０７として延在する。このフレーム１０７は、中央１０６に熱膨張を「与え」、または、その急激な膨張を補償する。第１の材料１０１は、たとえば、押し込むことによって、第２の材料１０２内に導入することができる。
【0076】
図４．ｇに図示されるハウジング１００に対応するハウジング１００は、図４．ｈに図示される。それに加えて、別の層１０８が、接着補助部として、第２の材料１０２上に配置される。この別の層１０８は、具体的には、リング１０８である。好ましい実施形態のリング１０８は、酸化表面を有する銅リングである。この別の層１０８の厚さにより、別の層１０８は、電気めっきまたは積層法によって基底部１に取り付けられる。別の層１０８は、押抜材料であることが好ましい。これは、基底部１と第１のガラス層２との間に安定性を増した複合体を作る。銅から作られることが好ましい別の層も、頭部５の下部表面５ｂと第２のガラス層４との間に、接着補助部として配置することができる。しかし、これは、図には示されていない。高い熱伝導率は、この領域には必要ないので、この層１０８は、５から１０μｍの範囲のより薄い厚さで設計することができる。
【0077】
図４．ｉは、基底部１が基本的に第１の材料１０１の層１０３から成る、本発明の改良形態を示す。必要な膨張に合わせるために、第２の材料１０２の層１０９は、たとえば、リング１０９として、基底部１の上部表面１ａ上に配置される。しかし、リングは、基底部１の下部表面１ｂ上にも配置することができる（図には示さず）。
【0078】
図４．ｊは、基底部１が、たとえば適当な材料を組み込む「母材」材料から成る、ハウジング１００の実施形態を示す。使用されるガラスに適合する必要な熱伝導率および必要な熱膨張を「合計」または組合せで有する材料が、互いに組み合わされる。たとえば、基底部１用の材料を焼結によって生成することができる。示される実施形態において、たとえばモリブデンなどの第２の材料１０２の粒子が、たとえば銅母材などの第１の材料１０１の母材内に組み込まれる。
【0079】
１つの実施形態において、いわゆる白色ＬＥＤ６０は、光／変換器システム２００の、具体的には変換器２０１のＬＥＤ６０との相互作用によって得られる。発光は、白色光として受信器によって感知される。いわゆる（Ｗ）ＬＥＤ６０が形成される。白色光は、付加的色混合によって生成される。ＬＥＤ６０は、たとえば青色発光ＬＥＤ６０であり、変換器２０１は、いわゆる黄リンなどの発光染料を含むガラスである。短波青色光は、光を放射する染料を励起する。この効果は、フォトルミネッセンスと呼ばれる。より長い波長を有する黄色光を放射する。一般に、青色光の全てが変換されるわけではない。したがって、白色は、２つのスペクトル色青色および黄色の付加的色混合から生じる。
【0080】
図５は、接続部３の詳細図を伴ったハウジング１００の切取内部図を示す。ハウジング１００は、たとえば、ホルダ７１すなわちプレート７１上に取り付けることができる。機能素子６０の電気的接触は、図示されていないが、たとえば、接続部３と、はんだ接合部７１によって接続されるプレート７１の導体経路７２とを通してなされる。ここで、接続部３は、その最終形状まで曲げられる。ハウジング１００またはハウジング１００の基底部１は、機械的に極めて安定しているので、ハウジング１００全体を曲げることなく、接続部３を曲げることが可能である。
【0081】
周知のハウジングに比べて、本発明によるハウジング１００は、熱的に極めて安定している。このハウジング設計は、先行技術の通常の樹脂およびプラスチックで可能となるものよりも高い動作温度で動作することを実現する。このため、一般に高い処理温度（２００℃を超える）を必要とする「無鉛の」はんだ付け技術も使用することができる。この設計は、そのようなハウジング１００の構造に関する複数の選択肢を提供する。これは、具体的に、はんだ付けに関して、および機能素子６０の基底部１への固定に関して、追加の選択肢を提供する。密閉封入も実現する。
【0082】
銅、特に酸化銅層およびガラスを通してボンディングが行われる実施形態は、また、特に酸化銅層によるガラスと銅との間の接着性の増大で際立っている。この点において、図６．ａおよび６．ｂは、それぞれ、ガラスの金属帯への接着性に関する実験結果を示す。詳細には、一方では、ＮｉＦｅ帯（図６．ａ）上での、他方では、銅帯（図６．ｂ）上での約０．１ｍｇ／ｃｍ２の基本重量を有する酸化物層上のガラス玉の「剥離」挙動が図示される。ＮｉＦｅ帯の場合には、ここで、ある負荷がある曲げ角度で開始された後、ガラス玉が、帯から「完全に」飛び出す。ＮｉＦｅ帯の表面は、変化しない。これとは対照的に、銅帯の場合には、ガラス／金属接合部分において亀裂は起こらず、しかし、ガラスを通して横方向に亀裂は起こる。ガラスは、銅に接着されたままである。言い換えれば、ガラスは、表面から解放されるのではなく、「引き裂かれる」。したがって、優れた接着性がある。
【0083】
理論に関連付けることなく、発明者は、銅上の酸化物層が接着性に関して著しい効果を有することを仮定している。銅がガラスと結合するとき、酸化銅は、部分的に剥離し、または分解される。酸化銅は、ガラス内に拡散する。勾配層が発現する。ガラス内の酸化銅の量は、表面から減少し、ガラスの容積内に至る。意外にも、酸化銅はガラス内に約２００μｍの深さまで拡散する。この点において、図６．ｃは、例として、銅のガラスＳ−８０６１内への浸透深さを示す。エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）によって測定が行われた。測定された銅の深さ分布および濃度が、深さの関数として示される（表面における銅の濃度に標準化される）。ちょうど接合部分における濃度は、結合における融合過程の前の酸化物厚さに依存する。濃度は、数パーセントに達する可能性がある。一般に、接合部分における銅の濃度は、約０．１から約１５％の範囲内にある。
【0084】
本発明による方法によって生産されるハウジング１００は、周知のハウジングを超えるその他の利点を有する。ＬＥＤの加工中に必要となる仕様などの仕様も、満足することができる。高熱伝導率を有する材料を基底１すなわち基底部１として供給することができる。ＬＥＤによって発生した熱は、基底部により提供されるヒートシンクによって、効率的に分配し、また運び去ることができ、それは、取り付けられるＬＥＤがヒートシンクと、この場合には基底１と直接接触するためである。このパッケージは、基本的に有機材料が欠けている。本方法は、いわゆるＳＭＤ（「表面実装可能デバイス」）に関する方法と互換性がある。ハウジング１００を母材形態で生産および供給することが可能である。本方法は、費用削減生産を実現する。円錐形で部分的に階段状の反射体を有する設計が可能であり、ならびに／あるいは、ガラスレンズおよび／または光／変換器システム２００と組み合わせる可能性がある。
【0085】
図７．ａおよび７．ｂは、それぞれ、本発明による集団的または複数のハウジング１００を図示する。そのようないわゆるアレイは、たとえば、自動車部門における前灯および／または尾灯および／または室内照明などの商業的利用に関して特に重要である。ハウジング１００は、例として、ここでは円形で図示される。アレイは、図３．ａから３．ｃに図示されるように、母材１０および５０内に担持されるハウジング１００によって生産することができる。複数のハウジングを単一のアノード、および／または単一のカソードによって動作させることができるように、個々のハウジングの接続部３を結合することができる。他方では、図７．ｃは、複数のＬＥＤ６０、ここでは例として４つのＬＥＤがハウジング１００内に配置されるハウジング１００を図示する。ＬＥＤ６０の全ては、ハウジング１００内の組立領域１２上に配置される。図示されるように、ＬＥＤ６０は、それぞれ、たとえば少なくとも２つの配線とのそれら自体の接続部３、すなわちそれら自体の引込線３を有することができる。しかし、個々のＬＥＤ６０の接続部３を結合し、または部分的に結合することもでき、ハウジング１００が、ＬＥＤの全てに対して単一の接続部３のみを有することができるようにする。個々のＬＥＤ６０のここでのワイヤ７３を１つの接続部３または２つの接続部３に供給することもできる。
【0086】
説明した実施形態が例とみなされるべきであることは、当業者には明らかである。本発明は、それらの実施形態に限定されないが、本発明の本質から離れることなく、無数の方法で変更することができる。個々の実施形態の特徴および説明の概要部分で述べた特徴は、それぞれ、それら自体の中で、または互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0087】
１ 基底部または基底または支持部１ａ 基底部の上部（表面）
１ｂ 基底部の下部（表面）
２ 第１のガラス層またはガラスシート
３ 接続部または導体シート
３ａ 接続帯の上部（表面）
３ｂ 接続部の下部（表面）
４ 第２のガラス層またはガラスシート
５ 頭部または反射体
５ａ 頭部の上部（表面）
５ｂ 頭部の下部（表面）
１０ 基底部用母材
１１ 基底部−母材接続横材
１２ 機能素子用の組立領域
１３ 基底部の接続領域
２１ 第１のガラス層内の陥凹部
２２ 接続部用の支持領域
３０ 接続部用の母材
３１ 接続部−母材接続横材
４１ 第２のガラス層内の陥凹部
４２ 接続部用の支持領域
５０ 頭部用母材
５１ 頭部−母材接続部
５２ 頭部内の陥凹部
５３ 機能素子接続領域または基底
５４ 頭部の接続領域
６０ 光電子機能素子またはＬＥＤ
６１ 貫通領域
７０ はんだ接合部
７１ ホルダまたはプレート
７２ プレートの導体経路
７３ ワイヤまたはワイヤボンディング
８０ 熱または熱放射
９０ スペーサ
９１ 光学要素またはレンズ
１００ ハウジングまたは機能素子ハウジング
１００ａ ハウジングの上部表面
１０１ 高熱伝導率を有する第１の材料
１０２ 低熱膨張を有する第２の材料
１０３ 基底部の上部または外部層
１０４ 基底部の中間層
１０５ 基底部の下部または外部層
１０６ 基底部の中央
１０７ 基底部のフレーム
１０８ 第１の材料の別の層またはリング
１０９ 第２の材料の別の層またはリング
２００ 光／変換器システムまたは変換器ユニット
２０１ 変換器
２０２ 光学要素または光学部品
２０３ リングまたは金属リングまたは金属支持部
２０４ コーティングまたは被覆