JP2013522891A - オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、オプトエレクトロニクス部品であって、第１の熱可塑性プラスチック材料（thermoplast）を有する第１の部分領域（２）と、第２の熱可塑性プラスチック材料を有する第２の部分領域（３）とを備えたハウジング（１）と、ハウジングにおける凹部と、凹部の中に配置されている放射放出部品（４）と、を具備しており、第１の熱可塑性プラスチック材料が放射によって架橋している、オプトエレクトロニクス部品、に関する。
【選択図】図１

Description

請求項１によるオプトエレクトロニクス部品を提供する。

オプトエレクトロニクス部品の極めて一般的な問題は、部品の個々の部分をそれぞれ異なる要件に適合させることである。

本発明の目的は、複数の異なる要件に適合させたハウジングを備えたオプトエレクトロニクス部品を提供することである。

この目的は、請求項１によるオプトエレクトロニクス部品によって達成される。オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法のさらなる実施形態は、さらなる従属請求項に記載されている。

本発明の一実施形態は、オプトエレクトロニクス部品であって、第１の熱可塑性プラスチック材料を有する第１の部分領域と、第２の熱可塑性プラスチック材料を有する第２の部分領域とを備えたハウジングと、ハウジングにおける凹部と、凹部の中に配置されている放射放出デバイスと、を具備しており、第１の熱可塑性プラスチック材料が照射によって架橋している、オプトエレクトロニクス部品、に関する。

オプトエレクトロニクス部品が少なくとも２つの異なる部分領域を備えたハウジングを具備しており、部分領域それぞれが熱可塑性プラスチック材料を含んでいることによって、第１の部分領域の物理特性および化学特性と、第２の部分領域の物理特性および化学特性とを、各部分領域の要件およびハウジングにおける機能に適するように、それぞれ調整することが可能である。

通常では架橋しない第１の熱可塑性プラスチック材料が架橋しているため、高いレベルの安定性が得られる。この高いレベルの安定性は、化学特性および物理特性の両方の安定性とすることができる。したがって、第１の熱可塑性プラスチック材料を含んだ第１の部分領域は、例えば熱や照射の影響、さらには機械的作用による、例えば破壊、変形、変色に対して、高い耐性を有する。
本発明の一実施形態においては、第１の熱可塑性プラスチック材料は、第２の熱可塑性プラスチック材料とは異なる。

第１の熱可塑性プラスチック材料が第２の熱可塑性プラスチック材料とは異なっていることによって、ハウジングの第１の部分領域または第２の部分領域を、それぞれの要件に応じて固有の方法で個別に適合させることが可能である。この場合、例えば、放射放出デバイスの放射にさらされる部分領域が、この放射に対する特に高い耐性を有する、または、この放射に対する特に高い反射率を有することができる。その一方で、それ以外の部分領域は、例えば、高いレベルの熱的安定性を有することができ、すなわち、オプトエレクトロニクス部品を例えば、はんだ付けによって別の装置に結合することができる。
本発明のさらなる実施形態においては、第１の熱可塑性プラスチック材料は、第２の熱可塑性プラスチック材料よりも高いレベルの熱的安定性を有する。

このことは、第１の熱可塑性プラスチック材料を含んだ第１の部分領域に、高い熱的要件が要求される場合、特に有利である。例えば、オプトエレクトロニクス部品の製造工程時と、オプトエレクトロニクス部品の製造ステップに続く後からの組立てステップにおいて、第１の部分領域を、より高い熱負荷にさらすことができる。高い熱的要件が要求されるハウジングの部分領域は、第１の熱可塑性プラスチック材料を含んでいることが好ましい。
さらなる実施形態においては、第１の熱可塑性プラスチック材料は、架橋した後、少なくとも２７５℃の温度まで安定性を有する。

このことは、特に、この熱可塑性プラスチック材料をこの温度下に置くことができ、このとき変色も変形も生じないことを意味する。この熱可塑性プラスチック材料は、２７５℃まで熱的安定性を有するため、第１の熱可塑性プラスチック材料を含んだ第１の部分領域において、例えばはんだ付け工程を行うことが可能である（はんだ付け工程は２７５℃以下の温度で行われる）。好ましくは、第１の熱可塑性プラスチック材料は、架橋した後、少なくとも３００℃の温度まで安定性を有する。
一実施形態においては、第１の部分領域は、ハウジング基体として形成されている。

本発明において、用語「ハウジング基体」とは、ハウジングの部分領域のうち、特にハウジングの基本部分を構成する領域であるものと理解されたい。さらには、ハウジング基体は、凹部（放射放出デバイスが配置される）を有するフレームを形成することもできる。ハウジング基体は、ハウジングの部分のうち、特にリードフレームに結合できる部分を構成する。
本発明のさらなる実施形態においては、第１の熱可塑性プラスチック材料は、架橋添加剤（crosslinkingadditive）を有する。

この架橋添加剤は、熱可塑性プラスチック材料の架橋を促進し、照射によって架橋が起こる。この場合、例えば、架橋の速度、さらには架橋の程度に影響を与える架橋添加剤とすることができる。しかしながら、この場合、対応する熱可塑性プラスチック材料との組合せにおいて、単に実際に架橋を起こさせる架橋添加剤とすることもできる。この場合、指定される照射によって所望の程度の架橋が達成されるように、第１の熱可塑性プラスチック材料に応じて架橋添加剤が調整され、したがって熱可塑性プラスチック材料において所望の物理特性および化学特性が達成される。

本発明のさらなる実施形態においては、架橋添加剤は、トリアリル・イソシアヌレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、から選択される。
これらの架橋添加剤は、試験において、特に有利であることが判明した。
本発明のさらなる実施形態においては、第２の部分領域は、第１の部分領域の上に配置されている。

この場合、例示として示した実施形態では、第２の部分領域が第１の部分領域の真上に配置されているが、第２の部分領域と第１の部分領域との間に、さらなる第３の部分領域が配置されている実施形態も、可能である。しかしながらいずれの場合も、第１の部分領域と第２の部分領域が明確に分かれている。したがって、１つの部分領域が第１の部分領域であり、かつ同時に第２の部分領域であることはできない。
本発明のさらなる実施形態においては、第１の部分領域は、第１の熱可塑性プラスチック材料から形成されている。
本発明のさらなる実施形態においては、第２の部分領域は、第２の熱可塑性プラスチック材料から形成されている。

第１の部分領域が第１の熱可塑性プラスチック材料から形成されており、第２の部分領域が第２の熱可塑性プラスチック材料から形成されていることにより、各部分領域の物理特性および化学特性は、それぞれの熱可塑性プラスチック材料によって決定的に決まる。
本発明のさらなる実施形態においては、第２の部分領域は、反射器として形成されている。

この実施形態の場合、第２の熱可塑性プラスチック材料は、反射器の内側に配置されている放射放出デバイスによって放出される放射に対して高い耐性を有することが好ましい。この場合、第２の熱可塑性プラスチック材料の耐性は、放出される放射の波長に応じて調整される。したがって、紫外線成分も含む放射が例えば放射放出デバイスによって放出される場合、第２の熱可塑性プラスチック材料または（この第２の熱可塑性プラスチック材料を含んでいる）反射器が、紫外線放射に対する高い耐性、したがって高い安定性を有するように、第２の熱可塑性プラスチック材料およびその架橋の程度を選択する。放出される放射に対する安定性が高いことによって、反射器の破壊および劣化現象が低減する。これにより、オプトエレクトロニクス部品の耐用年数が延びる。

本発明のさらなる実施形態においては、第２の熱可塑性プラスチック材料は、放射放出デバイスによって放出される放射に対して、第１の熱可塑性プラスチック材料よりも高い程度の反射率を有する。

第２の熱可塑性プラスチック材料が、高い程度の反射率を有することによって、例えば、ハウジングの部分領域のうち反射器を形成する領域を、この熱可塑性プラスチック材料を使用して形成することができる。ハウジングが複数の異なる部分領域を有し、部分領域それぞれが異なる熱可塑性プラスチック材料を含んでいることによって、各部分領域をそれぞれの要件に直接的に適合させることが可能である。結果として、例えば、後から反射器の内壁をコーティングするステップを省くことが可能であり、なぜなら、第２の熱可塑性プラスチック材料が所望の反射率を有するように選択されているためである。その一方で、複数の異なる部分領域に分割されていることによって、この高い反射率を有する１種類の材料からハウジング全体を製造する必要がない。高い反射率は、必ずしも熱可塑性プラスチック材料自体に固有に備わっている必要はなく、熱可塑性プラスチック材料に加えられる添加剤によって達成することもできる。添加剤は、例えば、顔料または金属とすることができる。顔料は、白色顔料であることが好ましい。ハウジングの別の部分領域は、その領域の要件に応じて別の添加剤を有することができる。高い反射率によって、オプトエレクトロニクス部品の光出力を増大させることができる。

本発明のさらなる実施形態においては、第１の熱可塑性プラスチック材料は、高温ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリフェニルサルファイド、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、から選択される。

本発明のさらなる実施形態においては、第２の熱可塑性プラスチック材料は、ポリアミド、ポリブチレン・テレフタレート、ポリエチレン・テレフタレート、ポリエステル、ポリエステル・コポリマー、フッ素化ポリマー、から選択される。

試験において、これらのポリマーは有利であることが判明した。ポリブチレン・テレフタレートおよびポリアミドは、特に有利であることが判明した。この場合、ポリアミド、ポリブチレン・テレフタレート、およびポリエステル・コポリマーは、例えばβ線によって架橋させることができる。
本発明のさらなる実施形態においては、第２の熱可塑性プラスチック材料は、放射によって架橋している。

したがって、第１の熱可塑性プラスチック材料のみならず、第２の熱可塑性プラスチック材料が照射によって架橋しているため、高い安定性および耐性を有する。したがって、例えば、一方の熱可塑性プラスチック材料が熱の影響に対して特に高い耐性を有するように、この熱可塑性プラスチック材料およびその架橋の程度を選択することができ、他方の熱可塑性プラスチック材料が照射に対して特に効果的な耐性を有するように、この熱可塑性プラスチック材料およびその架橋の程度を選択することができる。したがって、ハウジングは少なくとも２つの部分領域を有し、これらの部分領域は、それぞれが熱可塑性プラスチック材料を含んでいる、または熱可塑性プラスチック材料から形成されており、架橋しない熱可塑性プラスチック材料と比較して、部分領域それぞれの要件に応じて調整された高い耐性を有する。

本発明のさらなる実施形態においては、第１の部分領域には第２の熱可塑性プラスチック材料が存在せず、第２の部分領域には第１の熱可塑性プラスチック材料が存在しない。

このことは、この実施形態においては、第１の部分領域が第２の熱可塑性プラスチック材料を含んでおらず、第２の部分領域が第１の熱可塑性プラスチック材料を含んでいないことを意味する。この実施形態においては、第１の部分領域の熱可塑性プラスチック材料と、第２の部分領域の熱可塑性プラスチック材料が、特に、それぞれの部分領域の要件に応じて調整されており、２種類の熱可塑性プラスチック材料の混合物（第１の部分領域と第２の部分領域を形成する）は存在しない。
本発明の一実施形態においては、放射放出デバイスは、ＬＥＤである。

ハウジングに複数のＬＥＤが配置されている実施形態も可能である。これらのＬＥＤは、同じ波長域を放出する、または異なる波長域を放出することができる。ハウジングが複数の凹部を有する、または１つの大きな凹部を有し、この凹部が、仕切り壁の挿入によっていくつかのサブ領域を有し、これら複数の凹部またはサブ領域が例えば複数の異なる反射器を形成している場合、各反射器は、それぞれが固有の熱可塑性プラスチック材料を有する個別の部分領域を構成することができる。これらの部分領域は、安定性および反射率に関して、対応する反射器またはサブ領域の中に配置されているＬＥＤに応じて、固有の方法で調整することができる。特に、個々のＬＥＤの周囲に配置されている反射器の反射率を、対応する熱可塑性プラスチック材料およびその架橋の程度を選択することによって、調整することができる。したがって、この反射率によって、個々のＬＥＤの光出力と、最終的にオプトエレクトロニクス部品によって放出される混合光における個々の光出力の割合を、調整することもできる。オプトエレクトロニクス装置によって放出される光の全体的な印象は、混合光における個々のＬＥＤの光の割合によって、制御することができる。
オプトエレクトロニクス部品自体に加えて、前述したオプトエレクトロニクス部品の製造方法も請求する。

前述したオプトエレクトロニクス部品の製造方法は、ステップＡ）として、第１の熱可塑性プラスチック材料を含んでいる材料から、ハウジングの第１の部分領域を形成する方法ステップと、ステップＢ）として、第２の熱可塑性プラスチック材料を含んでいる材料から、ハウジングの第２の部分領域を形成する方法ステップと、ステップＣ）として、第１の部分領域を照射して第１の熱可塑性プラスチック材料を架橋させるステップと、ステップＤ）として、放射放出デバイスをハウジングの凹部の中に導入するステップと、を含んでいる。

この場合、第１の部分領域を照射するステップＣ）（これにより第１の熱可塑性プラスチック材料が架橋する）は、ステップＢ）の前、およびステップＢ）の後にも行うことができる。

第２の部分領域に含まれる熱可塑性プラスチック材料も照射によって架橋させる場合、第１の部分領域および第２の部分領域を１回の照射ステップで照射することができる。しかしながら、各部分領域を、それぞれ固有の照射量によって個別に照射することも同様に可能である。この場合、照射量（radiation dosage）は、それぞれの熱可塑性プラスチック材料、または熱可塑性プラスチック材料の所望の架橋の程度に応じて調整することができる。

熱的安定性が小さい方の部分領域を最初に形成することが好ましい。結果として、熱的安定的が大きい方の部分領域を形成するときに、熱的安定性が小さい方の部分領域との接触面を短時間だけ加熱することができ、これにより２つの部分領域の間に確実な相互接続を形成することができる。
本方法のさらなるバリエーションにおいては、ステップＣ）において、第１の部分領域が、３３〜１６５ｋＧｙの照射量によって照射される。

この場合、照射量は、熱可塑性プラスチック材料と、熱可塑性プラスチック材料中に存在する架橋添加剤の濃度とに応じて調整することができる。さらには、照射量は、熱可塑性プラスチック材料において達成するべき架橋の所望の程度に応じて調整することもできる。照射は、例えばβ線によって行うことができる。
本方法のさらなるバリエーションにおいては、ステップＡ）における形成は、射出成形によって行われる。
本方法のさらなるバリエーションにおいては、ステップＢ）における形成は、射出成形によって行われる。
したがって、本オプトエレクトロニクス部品の製造方法の場合、２成分射出成形法を使用することができる。
以下では、本発明のバリエーションについて、図面および例示的な実施形態を参照しながらさらに詳しく説明する。

本発明によるオプトエレクトロニクス部品の第１の実施形態の概略断面図を示している。 本発明によるオプトエレクトロニクス部品の第２の実施形態の概略断面図を示している。

図１は、ハウジング１を備えたオプトエレクトロニクス部品を示しており、ハウジング１は、第１の部分領域２および第２の部分領域３を有する。この例示的な実施形態においては、第１の部分領域２は、ハウジング基体として形成されており、第２の部分領域３は、反射器として形成されている。反射器の内側には放射放出デバイス４が配置されており、放射放出デバイス４は、この例示的な実施形態においてはＬＥＤである。放射放出デバイス４は、リードフレーム５の第１の部分に導電接続されており、リードフレーム５の第２の部分にボンディングワイヤ６を介して導電接続されている。ハウジング１の凹部（中に放射放出デバイス４が配置されている）は、注型コンパウンド７によって満たされており、注型コンパウンド７は、放射出口面の上にレンズ８として形成されている。

図１に示した例示的な実施形態の場合、第１の部分領域２は、特に高い熱的安定性を有するのに対して、第２の部分領域３は、放射に対する特に高い安定性を有する。したがって、第１の部分領域２は、放射放出デバイス４によって出力される放射から、第２の部分領域３によって保護されている。その一方で、例えばはんだ付け工程によってオプトエレクトロニクス部品の下面に影響する過度な温度から、第２の部分領域３を第１の部分領域２によって保護することができる。したがって、ハウジング１の２つの部分領域それぞれは、含まれる熱可塑性プラスチック材料によって、対応する要件に適合している。

本発明においては、ハウジング１の凹部２の中に位置している注型コンパウンド７は、ハウジングの一部ではなく、オプトエレクトロニクス部品全体の一部とみなされる。

図２は、図１に示した例示的な実施形態と実質的に同じであるさらなる例示的な実施形態を示している。図２に示した例示的な実施形態は、ハウジング基体の上面に、第２の部分領域３の一部をさらに備えている。結果として、第１の部分領域２によって形成されているハウジング基体は、放射放出デバイス４によって放出される放射から保護されているのみならず、上方からオプトエレクトロニクス部品に影響する放射からも、さらに保護されている。

ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に制限されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１００１１４２８．６号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

Claims (15)

1. 第１の熱可塑性プラスチック材料を有する第１の部分領域（２）と、第２の熱可塑性プラスチック材料を有する第２の部分領域（３）とを備えたハウジング（１）と、
   前記ハウジング（１）における凹部と、
   前記凹部の中に配置されている放射放出デバイス（４）と、
   を具備しており、
   前記第１の熱可塑性プラスチック材料が照射によって架橋している、
   オプトエレクトロニクス部品。
2. 前記第１の熱可塑性プラスチック材料が前記第２の熱可塑性プラスチック材料とは異なる、
   請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品。
3. 前記第１の熱可塑性プラスチック材料が、前記第２の熱可塑性プラスチック材料よりも高い熱的安定性を有する、
   請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス部品。
4. 前記第１の熱可塑性プラスチック材料が、架橋した後、少なくとも２７５℃の温度まで熱的安定性を有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
5. 前記第１の部分領域（２）がハウジング基体として形成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
6. 前記第１の熱可塑性プラスチック材料が架橋添加剤を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
7. 前記架橋添加剤が、
   トリアリル・イソシアヌレート、トリメチロールプロパン・トリアクリレート、ペンタエリスリトール・トリアクリレート、
   から選択される、
   請求項６に記載のオプトエレクトロニクス部品。
8. 前記第２の部分領域（３）が前記第１の部分領域（２）の上に配置されている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
9. 前記第２の部分領域（３）が反射器として形成されている、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
10. 前記第２の熱可塑性プラスチック材料が、前記放射放出デバイス（４）によって放出される放射に対して、前記第１の熱可塑性プラスチック材料よりも高い程度の反射率を有する、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
11. 前記第２の熱可塑性プラスチック材料が、
    ポリアミド、ポリブチレン・テレフタレート、ポリエチレン・テレフタレート、ポリエステル、ポリエステル・コポリマー、フッ素化ポリマー、
    から選択される、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
12. 前記第２の熱可塑性プラスチック材料が、放射によって架橋している、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品の製造方法であって、
    Ａ）前記第１の熱可塑性プラスチック材料を含んだ材料から、前記ハウジング（１）の前記第１の部分領域（２）を形成するステップと、
    Ｂ）前記第２の熱可塑性プラスチック材料を含んだ材料から、前記ハウジング（１）の前記第２の部分領域（３）を形成するステップと、
    Ｃ）前記第１の部分領域（２）を照射して前記第１の熱可塑性プラスチック材料を架橋させるステップと、
    Ｄ）前記放射放出デバイス（４）を前記ハウジング（１）の凹部の中に導入するステップと、
    を含んでいる、製造方法。
14. ステップＣ）において、前記第１の部分領域（２）が、３３〜１６５ｋＧｙの照射量によって照射される、
    請求項１３に記載の製造方法。
15. ステップＡ）における形成が、射出成形によって行われる、
    請求項１３または１４に記載の製造方法。
    

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