用于发射电磁辐射的光电子器件的壳体，发射电磁辐射的器件和用于制造壳体或者器件的方法

摘要

本发明说明了一种用于发射电磁辐射的光电子器件的壳体。壳体的外侧面至少部分地设置有屏蔽层，该屏蔽层适合于屏蔽电磁辐射。通过这种方式，应该尽可能地避免对于一些应用不利的从壳体侧面发射电磁辐射。此外，说明了一种带有这种壳体的发射电磁辐射的器件，以及一种用于制造相应的壳体或者器件的方法。

说明书

本专利申请要求德国专利申请102005034166.7的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

本发明涉及一种用于光电子器件的壳体，其中该光电子器件适于在工作时发射电磁辐射。此外，本发明还包括一种带有这种壳体的发射电磁辐射的器件以及一种用于制造这种壳体或者器件的方法。

已公开了一种用于带有基体的发射电磁辐射的光电子器件的壳体，其中该基体限定了一凹进部分。该凹进部分的底部设计用于安装辐射二极管芯片。凹进部分的内壁可以以反射器的方式成形，使得辐射二极管芯片所发射的电磁辐射的一部分可以借助该内壁朝着所希望的辐射立体角转向。

通常，这种壳体的基体由塑料构成。此外，例如也公开了如下的壳体：在这种壳体中，基体部分地或者完全地由陶瓷材料构成。

发射电磁辐射的光电子器件越来越多地应用在前大灯或者投影应用中。在WO2004/088200中给出了其中使用了发射电磁辐射的辐射二极管的前大灯的一个例子。在该出版物中所说明的前大灯元件例如也可以应用于投影应用。

在前大灯或者投影应用中，重要的是：由辐射二极管芯片所发射的电磁辐射以尽可能高的辐射密度朝着预定的、窄的立体角辐射。为此，例如辐射锥借助光学系统(例如投影透镜)投射到所希望的平面上。在这种应用中，所使用的光电子器件的辐射特性中的不均匀性会被放大，并且由此有特别大的影响。因此，需要相应的器件，这些器件关于其辐射特性方面特别针对这种应用而构建。

所要解决的任务是，提供了一种开头所提及类型的壳体，相对于已公开的壳体，该壳体通过技术上简单的措施在可实现的辐射特性方面得到改进。该壳体应该特别是更好地适合于前大灯和/或投影应用。此外，还应该说明带有这种壳体的器件和用于制造这种壳体的方法。

提供了一种开头所提及类型的壳体，该壳体具有外侧面，这些侧面至少部分地设置有屏蔽层。屏蔽层适于将电磁辐射屏蔽，其中特别设计了将壳体内部产生的或者要产生的电磁辐射对外屏蔽。通过这种方式，在相应的带有这种壳体的光电子器件的情况下，可以有利地明显减小或者完全避免电磁辐射由侧面从壳体出射。

在传统的发射电磁辐射的器件中已经确定，具有塑料和/或陶瓷材料的壳体本体对于电磁辐射通常是部分可穿透的。特别是在带有薄的壳体壁的壳体的情况下，这些壳体壁被壳体内所产生的电磁辐射的一部分穿透。由此，电磁辐射不仅在优选的立体角中、而且从侧面由壳体辐射。

这种侧面辐射的电磁辐射对于许多应用没有干扰，因为该辐射仅仅是由壳体发射的辐射强度的小部分。然而，已经确定的是，侧面发射的电磁辐射特别是在前大灯和投影应用中会起干扰作用。特别是例如在其中要实现具有很好地限定的亮度分布和清晰的亮/暗过渡的应用中，情况更是如此。

借助这样的措施，即壳体的外侧面设置有屏蔽层，给出了一种技术上简单并且有效的手段来改进这种壳体的辐射特性。有利的是，将屏蔽层施加到壳体的外侧面上基本不需要特殊的壳体设计，而是可以在多种传统的壳体中进行。

壳体的外侧面理解为壳体的壳体本体的外表面，这些外表面从针对带有壳体的器件所设置的辐射轴倾斜出。辐射轴特别是垂直于芯片安装面或者壳体的壳体安装面走向，并且通过为辐射二极管芯片(例如发光二极管)而设置的区域。其主延伸面垂直于辐射轴延伸或者朝着辐射轴倾斜的外表面不是外侧面。优选的是，背离壳体的辐射侧的背面外表面同样也未落入表述“外侧面”的范围中。

外侧面可以部分地或者完全平面地构建。替代地或者附加地，也可能的是，外侧面凹入或者凸出地弯曲，或者以任意的方式结构化。

屏蔽层特别是适合于屏蔽包括由辐射二极管芯片所发射的电磁辐射的频谱范围的电磁辐射，其中该辐射二极管芯片是针对带有壳体的器件而设置的。特别优选的是，屏蔽层适合于将电磁辐射完全屏蔽。也就是说，屏蔽层特别优选地对于要屏蔽的波长范围的电磁辐射是不可穿透的。然而也可能的是，屏蔽层对于电磁辐射也是部分可穿透的。例如，屏蔽层对于不必屏蔽的波长范围的电磁辐射或者对于要屏蔽的电磁辐射可以是部分可穿透的。要屏蔽的电磁辐射优选为可见光。

优选的是，用于由针对带有壳体的器件而设置的辐射二极管所发射的电磁辐射的要屏蔽的波长范围的屏蔽层具有小于或者等于0.1、特别优选为小于或者等于0.05的总透射系数。特别有利的是，该总透射系数至少对于辐射的可见部分大约为0。

在此，概念“屏蔽层”不包括壳体的电连接导体或者电印制导线。更确切地说，壳体在外侧面没有电印制导线或没有电连接导体，或者壳体在外侧面除了可能存在的电印制导线或电连接导体之外至少还具有屏蔽层。

根据一种有利的实施形式，屏蔽层具有对于电磁辐射反射的材料。通过这种方式，电磁辐射可以从外侧面反射回壳体本体中，并且由此对于使用并不必然有损耗。

附加地或者替代地，屏蔽层有利地具有针对电磁辐射的吸收材料。有利的是，合适的吸收材料可以是特别成本低廉的，并且可以高效率地屏蔽电磁辐射。特别优选地，该吸收材料包括黑色材料，也就是说，该材料的颜色对于人眼感知为黑色调。

根据一种合乎目的的实施形式，屏蔽层具有漆。漆是成本低廉的材料，这种材料可以通过技术上简单的方式来涂布。

合乎目的的是，外侧面包括壳体本体的外表面，该壳体本体具有陶瓷材料。附加地或者替代地，外侧面包括壳体本体的外表面，其中该壳体本体根据另一合乎目的的实施形式具有至少一种塑料。如其使用于传统的光电壳体那样，塑料和陶瓷材料对于电磁辐射(例如可见光)通常是可穿透的。因此，特别合乎目的的是，这种壳体设置有屏蔽层。

特别有利的是，壳体的外侧面相对于一垂直于壳体的安装面走向的平面至少部分地倾斜。外侧面特别是倾斜到使得其至少部分地背离壳体的安装面。这对于施加屏蔽层可以是有利的，因为外侧面的倾斜的部分不垂直于壳体的安装面走向，并且由此不仅可以从侧面而且可以从上面到达。壳体的上侧首先理解为背离壳体的安装面的侧。

特别优选的是，外侧面相对于平面至少部分地倾斜30°至60°(包括端点)。

有利的是，至少一个外侧面基本上完全以屏蔽层覆盖。在该上下文中，侧面理解为壳体本体在其主侧(Hauptseiten)上的表面。例如，带有基本上为方形或者矩形的基本形状的壳体本体具有四个在侧面的主侧。根据该实施形式，在这些主侧的至少之一上的外表面基本上完全以屏蔽层覆盖。

此外提供了一种壳体，其中屏蔽层有利地具有塑料或者由塑料构成。塑料可以有利地具有吸收特性，并且例如可以以涂层的形式施加。

发射电磁辐射的光电子器件包括壳体和至少一个例如辐射二极管芯片形式的辐射二极管，该辐射二极管安装在壳体中。

本发明提供了一种用于制造光电子器件的壳体或者发射电磁辐射的器件的壳体的方法。一个方法步骤包括提供壳体或者带有壳体的器件。另一个方法步骤包含将屏蔽层施加到壳体的在外部侧面地设置的表面的至少一部分上，也就是说，施加到壳体的外侧面的至少一部分上。

特别优选的是，施加屏蔽层包括使用移印。移印是一种间接的印刷方法，该方法特别适合于印制塑料体。借助移印，不平坦的、例如凸出或者凹入地弯曲的面也可以设置以要施加的材料。

附加地或者替代地，施加屏蔽层可以包括使用以下方法中的至少一种：丝网印刷、喷墨印刷、塑料涂布和粉料涂覆。

壳体、器件和方法的另外的优点、优选的实施形式以及改进方案在下面由结合图1至13所阐述实施例得到。其中：

图1至3示出了根据第一实施例的壳体的不同的示意性透视图，

图4和5示出了根据第二实施例的壳体的不同的示意性透视图，

图6示出了根据第一实施例的器件和根据第三实施例的壳体的示意性透视图，

图7示出了根据第二实施例的器件和根据第四实施例的壳体的示意性透视图，

图8示出了根据第五实施例的壳体的示意性透视图，

图9示出了带有根据第三实施例的器件和根据第六实施例的壳体的发光模块的示意性透视图，

图10示出了根据第四实施例的器件和根据第七实施例的壳体的示意性剖面图，以及

图11至13示出了该方法的实施例的不同方法阶段的示意性剖面图。

在实施例和附图中，相同的或者作用相同的组成部分分别设置有相同的参考标记。所示出的组成部分以及组成部分之间的大小关系并不一定可以视为是符合比例的。更确切地说，为了更好的理解，附图的一些细节可以被夸大地表示。特别是对于屏蔽层的示例性表示，情况如此。

在图1至3中所示的壳体2具有带空腔50的壳体本体25。空腔50的开口具有长地延伸的横截面，该横截面例如以带有倒圆的边缘的矩形方式构建。空腔50设置用于在其中安装至少一个辐射二极管芯片并且导电地连接。在图1至3中所示的壳体例如设置用于四个或者五个辐射二极管芯片，这些芯片在空腔50的底部例如以线型布置地安装。

壳体本体25例如具有塑料材料，或者由这种材料构成。优选的是，为此使用了热塑性或者热固性塑料，例如聚邻苯二甲酰胺。塑料材料中可以添加填充剂。合适的填充剂例如为硫酸钡、锐钛矿(这是TiO₂的变体)以及聚四氟乙烯(PTFE，例如特富龙(Teflon))，这些填充剂优选地高达50％的容积率来添加。另一优选的体积分数含量在大约5％至大约15％的范围内。

壳体2具有壳体本体25的设置在正面的外表面24，该外表面垂直于为壳体的器件而设置的主辐射方向延伸。此外，壳体本体4具有外侧面23。这些外侧面23之一设置有屏蔽层3。

在图1至3所示的实施例中，屏蔽层3完全覆盖了上述的一个外侧面。然而也可能的是，该外侧面23仅仅部分地被屏蔽层3覆盖。例如，可以仅仅是上半部设置以屏蔽层3。

设置有屏蔽层3的外侧面23相对于垂直壳体的安装面延伸的平面倾斜。该侧面平坦地构建，并且相对于所述平面倾斜角度31，参见图3。该角度31在30°至60°之间(包括端点)，例如为50°。

屏蔽层3例如由反射材料构成，该材料例如具有金属材料如银。为了构建屏蔽层，例如将具有足够大的层厚的银层施加在相应的外侧面23上。银层对可见光的大的频谱范围具有高反射性。为了实现完全的屏蔽，银层不能仅仅是不多的几个单层(monolagen)那样厚，因为否则银层会部分地对于电磁辐射是可穿透的。银层例如具有10μm的厚度。

附加地或者替代地，屏蔽层3例如也可以具有吸收材料。为此例如同样考虑对于所设置的频谱范围具有占优势的吸收特性的金属材料。在吸收材料的情况下，重要的是，该材料不是以太薄的层来涂布，由此可以尽可能地屏蔽在壳体内部所产生的电磁辐射。屏蔽层对于要屏蔽的波长范围例如具有小于或者等于0.01的总透射系数。作为吸收材料，例如也可以考虑漆或者塑料。

根据另一示例性的实施形式，屏蔽层3具有反射层，该反射层施加在相应的外侧面23上，并且在该反射层上又施加吸收层。吸收层例如是黑色的漆或者黑色的塑料。它们特别对于可见的电磁辐射是吸收的。替代地，屏蔽层3例如也可以仅仅由足够厚的黑色漆层或者黑色塑料层构成。

不同于前面借助图1至3所描述的壳体，在图4和5中所示的壳体2的情况下，外侧面23仅仅部分地以屏蔽层3覆盖。部分以屏蔽层3覆盖的外侧面23具有第一和第二部分。两个部分例如都平坦地构建。第一部分例如垂直于壳体2的安装面走向。第二部分相对于第一部分倾斜，例如倾斜55°。该第二部分例如完全用屏蔽层3覆盖。第一部分没有屏蔽层。可替代地，第一部分也可以用屏蔽层覆盖。

此外，在图4和5中所示的壳体2可以如上面借助图1至3所示的壳体那样构建。对于屏蔽层3的可能的组成、材料和组装也同样如此。

在图6和7中所示的器件具有带支承体21和设置在支承体21上的框架22的壳体2。框架22具有内壁5，这些内壁形成了空腔50的边界。在沟状构建的空腔50中以线型布置地设置了多个半导体芯片4。

在图6中所示的器件的情况下，辐射二极管芯片4沿着直线设置。与此不同，在图7中所示的器件中，辐射二极管芯片4部分地沿着第一直线并且部分沿着第二直线设置，其中第一和第二直线彼此成例如15°的角。半导体芯片的设置由此具有弯曲。

空腔50的内壁5具有距辐射二极管芯片4的相对小的距离。该距离例如小于或者等于辐射二极管芯片4的横向边长。相应地，空腔50的底部具有较小的面积。

辐射二极管芯片4在壳体2中以电学方式安装，其中这些芯片例如彼此串联。为此，空腔50的底部具有多个内部的电接触面12，其中辐射二极管芯片例如在其朝着空腔50的底部54的侧例如借助焊接或者导电胶与相应的内部接触面12导电相连，并且位于相应的接触面12的一部分上。辐射二极管芯片4的背离内部接触面12的侧例如借助接合线46与相应的接触面导电相连。内部接触面12中的两个在支承体21上延伸，直到支承体21的横向于框架22错开的区域。在该区域中，这两个接触面导电地与器件1的外接触部14相连，器件1可以通过这些外接触部从外部电连接。

辐射二极管芯片4在其工作时发射例如蓝色或者紫外波长范围中的电磁辐射。

例如，框架具有氧化铝，或者由氧化铝构成。替代地，也可能的是，该框架具有较差反射的材料，例如氮化铝或者液晶聚合物(LCP)，或者由其构成。使用LCP作为框架22的材料的优点是，材料可以用热的方式与支承体21匹配。支承体21具有例如氮化铝作为材料，该材料是成本低廉的，并且具有高的导热性。作为替代的材料，例如也可以是硅或者碳化硅。

图6和7中所示的器件1的壳体2在一侧沿着辐射二极管芯片4的设置具有形成空腔50的边界的内壁，其中内壁的至少一段构建为遮挡壁(Blendenwand)51。通过这样的遮挡壁，可以抑制在不希望的立体角中的辐射发射。为此，遮挡壁51合乎目的地基本上在与辐射二极管芯片4的安装面成大于等于80°且小于等于110°的角度中走向。特别是，遮挡壁基本上垂直于安装面。

辐射二极管芯片4设置得距遮挡壁51的距离53例如小于等于100μm。在这样小的距离53的情况下，当遮挡壁51相对低地构建时，也就是说，当遮挡壁51具有小的高度时，也可以实现遮挡壁51的有效的遮挡作用。此外，由于该小的距离，辐射二极管芯片4所发射的单位面积具有高辐射强度的电磁辐射的一部分射到遮挡壁51上，由此不但避免了在不希望的立体角中的辐射，而且很大程度上能够实现电磁辐射在所希望的、优选为窄的立体角中并且以高的辐射密度的发射。

特别是在前大灯、例如在通过其要尽可能亮地照亮确定的立体角的汽车前大灯中，这些特性是特别希望的。在汽车前大灯中，例如一方面要尽可能亮地照亮车道，即特别是街道，另一方面不允许使得相对而来的车辆眩目，这样在上部的立体角中的光辐射是不希望的，并且尽可能地避免。这同样可以通过带有遮挡壁51的器件来实现。此外，辐射二极管芯片4的伸展的设置能够在街道的整个宽度上实现道路的明亮且平面的、均匀的照亮。

在图6和7中所示的器件1中，框架21的与遮挡壁51相对的外侧面23分别设置有屏蔽层3。该屏蔽层可以如上面已经描述的那样构建。通过屏蔽层3，可以尽可能地实现避免在不希望的立体角中的辐射发射。

图8中所示的壳体2同样具有支承体21和框架22。壳体2在两个彼此相对的侧上具有电学的外部接触面14，这些接触面与内部的电接触面12导电相连。壳体2针对n个辐射二极管芯片而设置，并且具有2*n个外部接触面14，使得可能独立于另外的辐射二极管芯片地对每个安装在这种壳体2中的辐射二极管芯片进行控制。外部接触面14、电接触面12和这些接触面之间的印制导线例如借助金属涂布构建在支承体21上。合适的金属是金。

在其上没有构建外部接触面14的侧上，壳体2的外侧面23分别设置有屏蔽层3。屏蔽层3不但在支承体21的外侧面23上延伸，而且在框架22的外侧面23上延伸。框架和支承体例如具有陶瓷材料，例如氮化铝，或者由这种材料构成。

图9中示出了发光模块150，该模块具有单个的器件1。器件1具有小的尺寸，使得其可以有利地以简单的方式被使用，并且可以技术上简单地安装。

发光模块150具有模块支承体18，两个孔17被引入该支承体中。这些孔17用于发光模块150的机械安装，替代地或者附加地，也用于发光模块150的热学方式的连接。例如，发光模块150可以借助孔17通过一个或者两个带有或没有螺纹的安装销插接，并且用夹紧或者拧紧来固定。

在图9中所示的发光模块150中包含对应插头160，使得可以借助相应的插头从外部电接触该模块。此外，发光模块150例如还具有辐射二极管芯片4的过压保护。这种过压保护例如以至少一个变阻器161的形式来设计，该变阻器与器件1或者辐射二极管芯片4并联。

包含于发光模块150中的器件1类似于上面借助图8所阐述的器件那样构造。该器件具有支承体21、框架22和四个辐射二极管芯片4。框架22在其四周所有外侧面上设置有屏蔽层3。与此相对，支承体21例如没有屏蔽层。替代地，发光模块自然也可以具有另外的器件，其中该器件例如具有上面借助图1至8示例性地描述的壳体2。

所描述的壳体2和器件1特别是可以用于前大灯模块，特别是也可以用于车辆应用。同样，它们适于投影应用。

器件1发射例如白光，为此其具有例如发光转换元件，该元件将辐射二极管芯片4所发射的第一波长范围中的辐射至少部分转换为不同于第一波长范围的第二波长范围中的辐射。白光可以通过将辐射二极管芯片所发射的辐射与转换后的辐射混合来产生，或者通过转换的辐射具有与其一同混合而得到白光的颜色部分来产生。

发光转换材料可以包含至少一种发光材料。适合于此的例如为无机发光材料，例如掺有稀土元素(特别是Ce)的石榴石，或者有机发光材料，例如二萘嵌苯发光材料。另外的合适的发光材料例如在WO 98/12757中举出，其内容通过引用结合于此。

辐射二极管芯片4可以用例如基于硅树脂的填料浇铸，或者用辐射透射的盖板遮盖，由此这些芯片被保护免受外部影响。

通过带有支承体21和框架22以及带有施加在支承体21上的接触面12、14的壳体2的构造，简单地制造器件1是可能的，其中例如无需昂贵地产生通孔。替代地，壳体本体也可以一体式地构建，例如通过压力注塑包封引线框架，其中该引线框架包括用于辐射二极管芯片4和器件1的相应的接触部。

在图10中示出了带有引线框架47的这种壳体的例子。该壳体具有例如单个的辐射二极管芯片4，该芯片导电地连接到引线框架47的两个电连接导体上。引线框架47借助含有塑料的浇铸料或者喷射料随着壳体本体成型。

壳体2的所有外侧面都设置有屏蔽层3，其中这些外侧面例如也伸出引线框架的部分。

辐射二极管芯片4例如是发光二极管芯片，优选为薄膜光发射二极管芯片。

薄膜光发射二极管芯片的特色尤其是以下的特征：

-在产生辐射的外延层序列的朝着支承元件的第一主面上施加或者构建有反射层，该反射层将外延层序列中所产生的电磁辐射的至少一部分反射回该外延层序列中；

-外延层序列具有20μm或者更小范围中的厚度，特别是10μm范围中的厚度；以及

-外延层序列含有至少一个如下的半导体层：该半导体层带有至少一个具有混匀结构的面。在理想情况下，该混匀结构导致光在外延的外延层序列中的近似各态历经的分布，也就是说，该结构具有尽可能各态历经的随机散射特性。

薄膜光发射二极管的基本原理例如在1993年10月18日，I.Schnitzer等人所著的Appl.Phys.Lett.63(16)，2174-2176页中进行了描述，其公开内容通过引用结合于此。

薄膜光发射二极管芯片良好近似于朗伯表面辐射器，并且因此特别适合于在所述器件中的应用，特别是用于前大灯。

在上面所描述的实施例中，屏蔽层3的至少一部分或者整个屏蔽层3可以借助移印来施加。在图11至13中示出了一个示例性的这种方法的不同的方法阶段。

塞100设置有屏蔽材料101。为此，塞例如被压到其上施加有屏蔽材料的装置上。这种装置称为印刷版或者凸版(Klischee)。塞100由高弹性的材料构成，该材料例如具有橡胶或者由橡胶构成。特别适合的是硅胶。

在图11中示出了塞100，其用屏蔽材料101(例如黑色颜料)润湿。塞100被从下方引导到壳体2的倾斜走向的外侧面23上。在图11中通过箭头指示的塞100的移动方向垂直于壳体2的安装面。相对于塞100沿其引导到壳体2上的方向，要印制的外侧面23倾斜小于90°的角度，例如45°。

参见图12，当被朝着壳体2压下时，塞100变形并且与要印制的外侧面23的倾斜走向匹配。

随后，塞100又被从壳体2移开，这在图13中又通过箭头表示。在将塞和要印制的外侧面23压印时与其接触的屏蔽材料仍然粘附在壳体2上，并且形成屏蔽层3的至少一部分，参见图13。

该方法步骤可以根据需要重复任意次数。借助这种方法步骤例如也可以依次将不同的屏蔽材料施加在壳体2的外侧面上。自然也可能的是，将所有外侧面完全借助移印用一种或多种屏蔽材料101来覆盖。

替代移印或者除移印之外，屏蔽层也可以至少部分地借助丝网印刷来施加。为此，例如将网或者罩(Maske)施加到壳体的外侧面上，其中屏蔽材料随后被涂布到该面上。屏蔽材料具有对于丝网印刷合适的粘度。该材料例如可以包括黑色的漆或者其他的黑色颜料。借助刮板，屏蔽材料分布于外侧面上的网或者罩的凹陷中。

作为另外的替代的或者补充的方法，例如喷墨印刷也适合于施加屏蔽材料。特别是吸收的颜料、例如黑色颜料可以通过这种方式来施加。为此，例如使用传统的CIJ印刷机(“连续喷墨”印刷机)。使用DOD印刷机(“按需滴落式”印刷机)同样也是可能的。

特别是金属层可以附加于或者替代上述方法例如借助气相淀积、溅射或者粘贴来施加。

此外，例如塑料涂敷也适合于施加屏蔽材料。

附加地或者替代地，金属层以及塑料层都例如也可以借助粉料涂敷来施加。例如可以使用静电粉料涂敷或者其他类型的粉料涂敷。在此，屏蔽材料以粉料的形式来涂布。该材料随后被加热，由此该材料结合成为例如一体式的层，并且在被涂布于其上的表面上保持粘附。

本发明并非通过借助实施例对本发明的描述而局限于此。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及这些特征的任意组合，特别是包含权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者组合本身没有明确地在权利要求中或者实施例中被明确说明。