ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ УЗЕЛ С ОТВОДОМ ТЕПЛА, А ТАКЖЕ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО КОНСТРУКТИВНОГО УЗЛА Российский патент 2022 года по МПК F21S41/143 F21S41/147 F21S41/151 F21S45/47 F21V29/76 H01L33/62 H01L33/64 H05K1/18 H05K3/10 

Изобретение относится к электрооптическому конструктивному узлу согласно ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения.

Кроме того, изобретение исходит из способа изготовления электрооптического конструктивного узла согласно категории независимого пункта 12 формулы изобретения.

Подобный конструктивный узел целесообразен для того, чтобы, например, индивидуально ориентировать светодиоды (испускающие свет диоды/Light Emitting Diodes), в частности высокомощные светодиоды, в сочетании с MID-технологией (Molded Interconnect Device - литое соединительное устройство). При этом под MIDs могут пониматься фасонные детали с интегрированной структурой токопроводящих дорожек.

Подобный конструктивный узел равным образом целесообразен для того, чтобы, например, при пространственно отлитой под давлением базовой пластине или несущей пластине (MID-элементе) отводить или подводить внешние или внутренние сигналы или снабжение током и/или напряжением с разъемным контактированием.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники из патентной заявки WO 00/28362 A1 известен электрооптический конструктивный узел, а также способ изготовления такого конструктивного узла. Так из указанной патентной заявки известно выполнение в несущей пластине металлического слоя на дне выемки для приема электрооптического элемента, например светодиода, в качестве радиатора охлаждения.

Применение отлитых под давлением несущих пластин с пространственной ориентацией (3D) отдельных электрооптических конструктивных элементов, как например светодиодов, в частности высокомощных светодиодов, приобретает все большее значение. Подобные отлитые под давлением несущие пластины предоставляют преимущество сложных трехмерных геометрий конструктивного элемента, которые также полностью интегрируют трехмерные структуры токопроводящих дорожек. Так, например, токопроводящие дорожки на нескольких плоскостях конструктивного элемента могут частично соединяться друг с другом. Область применения высокомощных светодиодов в сочетании с MID-технологией для индивидуальной ориентации отдельных светодиодов очень широка. В качестве примера, но без ограничения следует указать автомобильные фары, а также автомобильные задние фонари, внешние и внутренние осветительные устройства всех типов, а также осветительные устройства камеры.

Существенным моментом при использовании MID-технологии является объединение механических и электрических функций в одном конструктивном элементе, причем в этом случае благодаря сокращению отдельных элементов уменьшается трудоемкость монтажа, и укорачивается технологическая цепочка, что приводит к сокращению производственных расходов и уменьшению электронных конструктивных узлов.

Альтернативно или дополнительно к этому базовая пластина может быть выполнена при помощи так называемой реализации покрытого металлом каркаса (Metal Plated Frame Implementation). При этом базовая пластина также изготавливается предпочтительно посредством способа литья под давлением. Способ реализации покрытого металлом каркаса подробно описан в документе WO 2011/157515 A1.

Дополнительно можно, например, функциональные электрические вводы изготавливать посредством гальванизации отверстий, что до сих пор невозможно при помощи общепринятого лазерного структурирования. Тем самым состоящие зачатую из нескольких конструктивных элементов конструктивные узлы могут заменяться продуктами, которые производятся посредством предпочтительно простого и быстрого двухступенчатого способа изготовления, причем способ изготовления состоит из литья под давлением и последующей гальванизации. В сочетании со свободой исполнения в дизайне конструктивного элемента этот способ зачастую более экономичен по сравнению с прежним изготовлением. Так, например, создаются сложные мехатронные системы для применений в автомобилестроении, в медицинской технике, в области телекоммуникации, а также электроники, которые объединяют механические и электрические свойства на чрезвычайно узком пространстве.

Также возможно применение устойчивых к высоким температурам термопластов и их структурируемая металлизация, что делает возможными новые размерности базовых пластин.

Для конструктивных MID-элементов с пластиком в качестве несущего материала надежный отвод тепла является до сих пор проблемой, причем тепло создается, в частности электрооптическими конструктивными элементами. Созданное тепло, которое возникает. в частности благодаря использованию высокомощных светодиодов, приводит к изменению формы и длительной деформации пластиковой несущей пластины, так что большой срок службы конструктивного узла не может гарантироваться. Созданное и неотведенное тепло может повлечь за собой далее то, что электрооптический конструктивный элемент прогорает и/или плавится и имеет таким образом лишь кратковременную работоспособность.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В основе изобретения лежит задача указать (тип конструкции для) конструктивный узел, по меньшей мере, для одной базовой пластины, который предотвращает перегрев, так что базовая пластина и/или электрооптический элемент остаются максимально свободными от тепла и долгосрочного разрушения.

Эта задача решается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения.

Конструктивный узел состоит, по меньшей мере, из одной базовой пластины, соединенной с ней обратной пластины и электрооптического элемента. Базовая пластина снабжена, по меньшей мере, одной токопроводящей дорожкой для подключения электрооптического элемента и, по меньшей мере, одним элементом теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента. Элемент теплопередачи создает теплопроводное функциональное соединение между электрооптическим элементом и обратной пластиной.

Достигнутые при помощи изобретения преимущества состоят, в частности в том, что благодаря внедрению функционального соединения от производящей тепло области к области охлаждения может реализовываться крайне долговечный конструктивный узел.

Особым преимуществом является при этом то, что при помощи изобретения может на таком же установочном пространстве такой же электрической энергией создаваться большая сила света - или, говоря иначе, меньшей электрической энергией такая же сила света. Другими словами благодаря соответствующему изобретению отводу тепла можно существенно повышать коэффициент полезного действия светодиодов. Это повышение коэффициента полезного действия может быть наибольшим преимуществом, например, для светодиодных конструктивных узлов с автономным электропитанием, например от солнечных элементов с накопителем электрической энергии.

Наконец, без соответствующего изобретению решения нагрев светодиодов приводил бы к их более низкому коэффициенту полезного действия. Это означало бы, что для создания такой же силы света было бы необходимо большее количество электрической энергии. Это повлекло бы за собой в свою очередь еще больший нагрев светодиодов, то есть в виде цепной реакции и повысило бы потребление энергии, и существенно сократило бы срок службы светодиодов. Такой, следовательно, крайне нежелательной цепной реакции оказывается наиболее предпочтительное противодействие изобретением.

Дальнейшим преимуществом изобретения может быть реализация очень экономичного вставного соединения штекерного соединителя с пространственно отлитой под давлением базовой пластиной (3D-MID).

Согласно предпочтительному варианту осуществления базовая пластина образована из пластикового материала.

И в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления базовая пластина является отлитым под давлением конструктивным элементом, в частности конструктивным MID-элементом. И в наиболее предпочтительном варианте осуществления отлитый под давлением конструктивный MID-элемент изготовлен при помощи 2K-(двухкомпонентного)-способа и/или посредством LDS-(лазерное прямое структурирование)-способа.

Базовая пластина может быть в соответствии с этим отлитой под давлением, трехмерной (3D) несущей пластиной, по меньшей мере, из одного пластикового компонента. Несущая пластина, которая изготовлена способом литья под давлением, предоставляет преимущество сложных трехмерных геометрий конструктивного элемента. При этом может равным образом просто реализовываться интеграция трехмерных структур токопроводящих дорожек. Так более чем одна токопроводящая дорожка на более чем одной плоскости несущей пластины могут быть частично соединены друг с другом. Возможность предпочтительно быстрого, простого и крайне индивидуального исполнения таких отлитых под давлением конструктивных элементов предоставляет далее решение для проблем с пространством. Тем самым состоящие зачастую из нескольких конструктивных элементов громоздкие конструктивные узлы могут заменяться выполняемыми гибко, компактными продуктами. Такой способ изготовления для конструктивного MID-элемента может, следовательно, гибко и индивидуально адаптироваться к соответствующим геометрическим требованиям, например, требованиям к токопроводящим дорожкам или электрооптическим элементам.

Электрооптический элемент может быть, например, светодиодным средством освещения, в частности высокомощным светодиодным средством освещения. Однако также включены лампы накаливания и другие средства освещения.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления обратная пластина является радиатором охлаждения. Возможно, что обратная пластина является пластиной корпуса и/или стенкой корпуса, на которой закрепляется конструктивный узел. Это является особым преимуществом, так как соответствующий изобретению конструктивный узел может размещаться также впоследствии на уже существующем корпусе. В этом случае не является необходимым предусматривать в соответствующем изобретению конструктивном узле дополнительную обратную пластину.

Обратная пластина может быть штампованной деталью. Например, обратная пластина может быть штампованной из металлического листа деталью, в частности штампованной за одно целое из металлического листа деталью. Например, обратная пластина может быть штампованной из стального листа деталью, в частности штампованной за одно целое из стального листа деталью. Тем не менее не исключено выполнение обратной пластины, например, из керамического материала.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления обратная пластина выполнена из теплопроводного материала, предпочтительно из металла. Также возможна комбинация из различных теплопроводных металлов. Кроме того, возможно выполнять обратную пластину в любых возможных геометрических исполнениях. Так в зависимости от требования к монтажному пространству и в зависимости от мощности электрооптического элемента и тем самым в зависимости от количества произведенного тепла обратная пластина может иметь соответствующую поверхность охлаждения и/или соответствующий объем охлаждения для поглощения тепла и/или для отвода тепла. В частности, размеры поверхности и/или объема охлаждения обратной пластины могут быть выполнены в соответствии с количеством произведенного электрооптическим элементом тепла. Так является целесообразным предусматривать теплопроводную обратную пластину с большой поверхностью для быстрого поглощения тепла и/или быстрого отвода тепла для электрооптических элементов с высокой мощностью или высоким теплообразованием.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления обратная пластина имеет охлаждающие ребра и/или охлаждающие пальцы и/или охлаждающие штифты. Такой вариант осуществления обеспечивает большую поверхность охлаждения обратной пластины при малых конструктивных размерах.

Элемент теплопередачи отводит произведенное на электрооптическом элементе тепло и передает его далее на обратную пластину. Согласно изобретению целесообразным является то, что элемент теплопередачи является прямым функциональным соединением между электрооптическим элементом и обратной пластиной. Является предпочтительным предусматривать элемент теплопередачи непосредственно на производящем тепло электрооптическом элементе. В частности, является целесообразным соединять элемент теплопередачи, по меньшей мере, частично с электрооптическим элементом и/или соединять элемент теплопередачи, по меньшей мере, частично с обратной пластиной. Таким образом, количество произведенного электрооптическим элементом тепла может при помощи элемента теплопередачи оптимально передаваться на обратную пластину. Следовательно, созданное количество тепла может при помощи элемента теплопередачи оптимально отводиться от пластиковой базовой пластины. Также большие количества тепла, например, от высокомощных светодиодов могут таким образом отводиться при помощи элемента теплопередачи, так что пластиковая базовая пластина и/или электрооптический элемент остаются неповрежденными и имеют большой срок службы.

Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления элемент теплопередачи является металлической вставкой, в частности металлическим штифтом. Является целесообразным выполнять элемент теплопередачи в виде теплопроводного материала, в частности металла. Также возможна комбинация из различных теплопроводных металлов. В целесообразном варианте осуществления металлический штифт выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Параллелепипеидальный металлический штифт имеет предпочтительно в каждом случае большую контактную поверхность для контактирования с электрооптическим элементом, а также для контактирования с обратной пластиной. Параллелепипеидальное исполнение металлического штифта имеет дополнительно самое короткое функциональное соединение до охлаждающей обратной пластины. Равным образом параллелепипеидальный штифт может просто отштамповываться при своем изготовлении.

В дальнейшем варианте осуществления элемент теплопередачи размещен перпендикулярно к первой плоскости базовой пластины и перпендикулярно к противоположной второй плоскости базовой пластины в базовой пластине. Предпочтительно создана таким образом минимальная длина функционального соединения между элементом теплопередачи и радиатором охлаждения. Таким образом, также количество произведенного тепла отведено по кратчайшему пути от электрооптического элемента через элемент теплопередачи к радиатору охлаждения, и базовая пластина и/или электрооптический элемент остаются свободными от вызванных теплом повреждений.

Для того чтобы реализовывать меньшие потери тепла на местах перехода между элементом теплопередачи и обратной пластиной, возможно выполнять элемент теплопередачи и обратную пластину за одно целое. Далее возможно выполнять выполненный таким образом за одно целое охлаждающий конструктивный элемент из одинакового материала. Например, возможно предусмотреть штампованный лист в качестве обратной пластины. Является целесообразным выгибать из штампованного листа, по меньшей мере, один, предпочтительно два и наиболее предпочтительно большее количество элементов теплопередачи. Тем самым простым и экономичным образом реализована выполненная за одной целое с элементом теплопередачи обратная пластина. Штампованный лист является, например, отштампованным из латуни листом.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления базовая пластина предусматривает гнездо для элемента теплопередачи. Является целесообразным выполнять гнездо для элемента теплопередачи в виде приемного отверстия.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что гнездо для элемента теплопередачи является приемным пазом, который проходит от электрооптического элемента к обратной пластине, в частности проходящим перпендикулярно к первой плоскости базовой пластины и перпендикулярно к противоположной второй плоскости базовой пластины приемным пазом. Проходящий перпендикулярно к каждой плоскости базовой пластины приемный паз имеет то преимущество, что базовая пластина имеет кратчайшее соединение от электрооптического элемента к обратной пластине. Предпочтительно приемный паз является полостью в виде прямоугольного параллелепипеда. Подобное исполнение делает предпочтительно возможным размещение с геометрическим замыканием выполненного также в виде прямоугольного параллелепипеда металлического штифта. Отвод произведенного тепла от базовой пластины к охлаждающей обратной пластине реализован в этом случае оптимальным образом при помощи элемента теплопередачи.

Является предпочтительным, что гнездо является пробитым гнездом. Пробивка гнезда в изготовленной способом литья под давлением базовой пластине имеет преимущество гибкого варианта исполнения, в зависимости от необходимых требований.

Дальнейший вариант осуществления может предусматривать введение теплопроводной пасты и/или теплопроводной пленки в приемный паз для элемента теплопередачи. Теплопроводная паста и/или теплопроводная пленка вводится в приемный паз таким образом, что реализовано присоединение с геометрическим замыканием элемента теплопередачи в приемном пазу. Таким образом, предотвращаются включения воздуха и/или воздушные зазоры, которые препятствуют отводу тепла. В качестве теплопроводной пасты может быть предусмотрен, например, материал с фазовым переходом. Было обнаружено, что таким образом реализован оптимальный отвод тепла.

В альтернативном наиболее предпочтительном варианте осуществления предусмотрено то, что гнездо для элемента теплопередачи является приемным пазом с боковыми выходами, причем приемный паз с боковыми выходами проходит от электрооптического элемента к обратной пластине, в частности является проходящим перпендикулярно к первой плоскости базовой пластины и перпендикулярно к противоположной второй плоскости базовой пластины приемным пазом с боковыми выходами. Является предпочтительным, что приемный паз с боковыми выходами интегрирован в способ литья под давлением.

Согласно первому варианту осуществления элемент теплопередачи получен впрыскиванием в гнездо посредством заливки во время способа литья под давлением. Это имеет то преимущество, что элемент теплопередачи может интегрироваться в процесс изготовления базовой пластины. Впрыснутый элемент теплопередачи имеет предпочтительно H-образную форму, так что поверхность поглощения тепла для поглощения тепла от электрооптического элемента и/или поверхность отвода тепла для отвода тепла на обратную пластину элемента теплопередачи максимизирована. Элемент теплопередачи H-образной формы имеет далее то преимущество, что интегрированная токопроводящая дорожка для подключения электрооптического элемента может интегрироваться на и/или в боковые выемки элемента теплопередачи. Боковые выемки элемента теплопередачи описывают свободную поверхность, которая образуется между проходящими параллельно выходами H-образного элемента теплопередачи. Таким образом, созданы условия для оптимального использования поверхности базовой пластины, так что может реализовываться минимально большой конструктивный узел. Однако также возможно предусматривать I-образную форму, L-образную форму, T-образную форму или другую возможную форму для элемента теплопередачи.

Согласно альтернативному варианту осуществления элемент теплопередачи запрессован в гнездо. Подобное изготовление имеет то преимущество, что элемент теплопередачи может заделываться механически впоследствии. Последующая запрессовка элемента теплопередачи в его гнездо предпочтительна, так как он может адаптироваться к индивидуальным условиям охлаждения в отношении формы исполнения и/или состава материала. Также возможно запрессовывать впоследствии выполненный за одно целое охлаждающий конструктивный элемент, причем охлаждающий конструктивный элемент состоит из элемента теплопередачи и обратной пластины.

Соответствующий изобретению способ изготовления конструктивного узла из базовой пластины и, по меньшей мере, из одного электрооптического элемента, причем базовая пластина снабжена, по меньшей мере, одной токопроводящей дорожкой для подключения электрооптического элемента и, по меньшей мере, одним элементом теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента, включает в себя следующие этапы:

- предоставление базовой пластины, причем базовая пластина отливается под давлением из LDS-материала (лазерное прямое структурирование); и

ο элемент теплопередачи (равным образом) впрыскивается во время способа литья под давлением базовой пластины; или

ο элемент теплопередачи запрессовывается после способа литья под давлением базовой пластины;

- частичное активирование лазером/лазерное облучение базовой пластины, так что выполнена выемка для токопроводящей дорожки;

- нанесение покрытия/металлизация выемки для токопроводящей дорожки, предпочтительно для металлизации используется покрытие из меди, никеля или золота;

- размещение электрооптического элемента.

Говоря о пригодном к LDS материале, из которого изготавливается базовая пластина, речь может идти в частности об общепринятом пластиковом материале, например о PBT (полибутилентерефталате), к которому добавлена частица активного агента. Частица активного агента делает возможной с одной стороны абсорбцию энергии излучения и преобразование ее в тепловую энергию, а с другой стороны каталитическое действие при последующей металлизации. Таким образом, на дальнейших этапах может изготавливаться необходимая структура токопроводящих дорожек. Способ избирательного изготовления структуры токопроводящих дорожек подробно описан в документе DE 10 2012 100 299 A1, объем раскрытия которого включается настоящим посредством ссылки.

Альтернативно или дополнительно возможно примешивать частицу активного агента в предусмотренное для базовой пластины покрытие, например в порошковое покрытие. В качестве базовой пластины служит в этом случае образованная из металла базовая пластина или образованная из электропроводного пластика базовая пластина. В качестве материала для металлической базовой пластины может использоваться, например, сталь и/или алюминий. Базовая пластина может быть изготовлена при помощи способа Metal Plated Implementation (реализация металлического покрытия), который подробно описан в документе WO 2011/157515 A1, объем раскрытия которого включается в настоящее описание посредством ссылки.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Различные варианты осуществления изобретения разъясняются далее более подробно со ссылкой на фиг. 1 - 3. На чертеже показаны:

фиг. 1 - схематичный вид в разрезе конструктивного узла согласно первому варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 - схематичное изображение в разрезе фрагмента конструктивного узла;

фиг. 3 - вид в перспективе конструктивного узла согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения;

фиг. 4 - вид в перспективе сверху конструктивного узла согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения; и

фиг. 5 - вид в перспективе снизу конструктивного узла согласно варианту осуществления с фиг. 4.

Фигуры включают в себя частично упрощенные, схематичные изображения. Для одинаковых, но при необходимости неидентичных элементов частично используются идентичные ссылочные позиции. Различные виды одинаковых элементов могут иметь разный масштаб.

Фиг. 1 схематично показывает изображение в разрезе соответствующего изобретению конструктивного узла 1, состоящего из базовой пластины 2, обратной пластины 3, трех электрооптических элементов 4 и в каждом случае трех элементов 5 теплопередачи для отвода тепла от каждого электрооптического элемента 4 к обратной пластине 3.

Базовая пластина 2 образована в этом исполнении из пригодного к LDS материала. В другом исполнении базовая пластина 2 может быть образована из металла с порошковым покрытием, причем порошковое покрытие содержит пригодную к LDS присадку.

Электрооптический элемент 4 выполнен в данном примере в виде светодиода, в частности в виде высокомощного светодиода. Однако настоящим также раскрыты другие исполнения, которые используют дополнительные средства освещения, такие как лампы накаливания.

Элемент 5 теплопередачи размещен в предусмотренном для элемента 5 теплопередачи приемном пазу 6. Приемный паз 6 выполнен в базовой пластине 2. Приемный паз 6 соответствует в своем прохождении в z-направлении толщине базовой пластины 2, так что приемный паз 6 является приемным отверстием, которое проходит от первой плоскости базовой пластины к противоположной второй плоскости базовой пластины.

Приемный паз 6 соответствует в своем прохождении в x-направлении, по меньшей мере, одной ширине электрооптического элемента, предпочтительно меньшей ширине и наиболее предпочтительно трети ширины электрооптического элемента.

Приемный паз 6 соответствует в своем прохождении в y-направлении, по меньшей мере, одной ширине электрооптического элемента в y-направлении, предпочтительно большей ширине электрооптического элемента.

Элемент 5 теплопередачи проходит в своем приемном пазу 6 перпендикулярно от электрооптического элемента 4 в z-направлении к обратной пластине 3. Элемент 5 теплопередачи соответствует в своем прохождении в z-направлении, по меньшей мере, толщине базовой пластины 2, так что элемент 5 теплопередачи распространяется и/или проходит от первой плоскости базовой пластины к противоположной второй плоскости базовой пластины.

Элементом теплопередачи может быть в примере осуществления выполненный из теплопроводного металла металлический штифт 5, в частности выполненный из латуни металлический штифт 5.

Обратная пластина 3 на фиг. 1 имеет охлаждающие ребра 3`, причем охлаждающие ребра имеют выемки 3``. Выполненные таким образом охлаждающие ребра 3` имеют увеличенную поверхность для оптимизированного отвода тепла от обратной пластины 3 в окружающую среду. Такой вариант осуществления обеспечивает помимо этого большую поверхность охлаждения обратной пластины 3 при малых конструктивных размерах. Тепловой поток реализован в таком виде, что произведенное на электрооптическом элементе тепло поглощено элементом 5 теплопередачи и отведено в z-направлении на охлаждающую обратную пластину 3. Наращивание количества тепла на термочувствительной пластиковой базовой пластине 2 таким образом предотвращено, и она остается работоспособной в течение длительного времени.

Фиг. 2 показывает схематичное изображение фрагмента соответствующего изобретению конструктивного узла 1, причем показаны базовая пластина 2, электрооптический элемент 4, элемент 5 теплопередачи, гнездо 6 для элемента 5 теплопередачи, а также токопроводящая дорожка 7 для подключения электрооптического элемента 4.

Электрооптический элемент 4 согласно фиг. 2 имеет на своей обращенной к базовой пластине стороне, по меньшей мере, одну контактную ножку 4a для подключения к токопроводящей дорожке 7 и, по меньшей мере, одну контактную ножку 4b для контактирования с элементом 5 теплопередачи. Предпочтительно, по меньшей мере, одна контактная ножка 4b электрооптического элемента 4 и элемент 5 теплопередачи находятся в непосредственном контакте. Непосредственный контакт между электрооптическим элементом 4 и элементом 5 теплопередачи показал в серии испытаний, что произведенное количество тепла может отводиться непосредственно на элемент 5 теплопередачи. Следовательно, пластиковая базовая пластина 2 остается свободной от накапливающегося тепла, и деформация предотвращена.

Элемент 5 теплопередачи в своем приемном пазу 6 соответствует по своей протяженности в x-направлении, по меньшей мере, одной ширине электрооптического элемента 4, предпочтительно меньшей ширине и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, ширине контактной ножки 4b электрооптического элемента 4.

Элемент 5 теплопередачи в своем приемном пазу 6 соответствует по своей протяженности в y-направлении, по меньшей мере, одной ширине электрооптического элемента 4 в y-направлении, предпочтительно большей ширине электрооптического элемента. Выступающий за переделы электрооптического элемента 4 в y-направлении элемент теплопередачи обеспечивает в частности высокомощный светодиод.

Фиг. 3 показывает вид в перспективе конструктивного узла согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения, состоящего из базовой пластины 2, элемента 5 теплопередачи и дополнительного элемента 5`, 5`` теплопередачи. Далее изображен приемный паз 6 для элемента 5 теплопередачи и дополнительный приемный паз 6` с противоположными боковыми выходами 6`` для элемента 5`, 5`` теплопередачи.

Элемент 5 теплопередачи является согласно фиг. 3 запрессованным после способа литья под давлением в свой приемный паз 6 металлическим штифтом 5. Приемный паз 6 является пробитым равным образом после способа литья под давлением приемным пазом 6.

Элемент 5`, 5`` теплопередачи впрыснут в свой приемный паз 6` с боковыми выходами 6`` посредством заливки во время способа литья под давлением. Согласно фиг. 3, для элемента теплопередачи реализовано H-образное исполнение, причем его ориентированные параллельно друг к другу продолжения 5`` обладают существенно большей поверхностью поглощения тепла по сравнению с его соединительным штифтом 5` для ориентированных параллельно друг к другу продолжений 5``. Сравнительно тонкий соединительный штифт 5` предусмотрен предпочтительно для контактирования с электрооптическим элементом 4, и наиболее предпочтительно соединительный штифт 5` предусмотрен для контактирования с контактной ножкой 4b электрооптического элемента 4. Поглощенное соединительным штифтом 5` тепло от электрооптического элемента 4 отводится через соединительный штифт 5` с одной стороны на его примыкающие на концах, ориентированные параллельно друг к другу продолжения 5``, а с другой стороны непосредственно на охлаждающую обратную пластину 3.

Выполнение H-образной поверхности поглощения тепла на элементе 5`, 5`` теплопередачи предоставляет то преимущество, что реализована большая контактная поверхность для быстрого и надежного поглощения и последующего отвода тепла от электрооптического элемента 4 к охлаждающей обратной пластине 3. H-образное исполнение элемента 5`, 5`` теплопередачи проходит от присоединительной плоскости базовой пластины 2 для электрооптического элемента 4 к противоположной соединительной плоскости базовой пластины 2 для соединения с плоскостью обратной пластины. Следовательно, предусмотрена H-образная поверхность отдачи тепла к обратной пластине 3 на элементе 5`, 5`` теплопередачи.

Фиг. 4 показывает соответствующий изобретению конструктивный узел с базовой пластиной 2 и элементом 5 теплопередачи, причем элемент 5 теплопередачи выполнен в виде металлического штифта 5, и причем токопроводящие дорожки 7 явно не изображены. Кроме того, предусмотрено, по меньшей мере, одно возвышение 8, предпочтительно от двух до четырех возвышений и наиболее предпочтительно от 64 до 128 возвышений на базовой пластине 2, для размещения электрооптического элемента 4. В частности, возвышения 8 на базовой пластине 2 ориентированы под наклонным углом к первой плоскости базовой пластины. Первая плоскость базовой пластины является ровно той плоскостью, которая изображена видимой на фиг. 4. Наклонные возвышения 8 и базовая пластина 2 выполнены за одно целое. Предпочтительно возвышения 8 отлиты во время способа литья под давлением для изготовления базовой пластины 2. Наклон возвышений 8 служит для ориентирования электрооптического элемента 4, так что в зависимости от требования к ориентации светового луча электрооптического элемента 4 могут предусматриваться переменные углы наклона для возвышений 8.

Предпочтительно угол наклона возвышений 8 для ориентирования электрооптических элементов 4 составляет при измерении на первой плоскости базовой пластины 45°, наиболее предпочтительно менее 45° при измерении от первой плоскости базовой пластины.

В каждом случае один приемный паз 6 в каждом случае для одного элемента 5 теплопередачи предусмотрен в базовой пластине 2. В каждом случае один приемный паз 6 является предпочтительно пробитым приемным пазом 6. Приемный паз 6 проходит в каждом случае от одного возвышения 8 базовой пластины 2 первой плоскости базовой пластины к противоположной второй плоскости базовой пластины. Соответствующий элемент 5 теплопередачи размещен в своем приемном пазу 6 и распространяется соответственно в возвышение 8. Таким образом, отводящий тепло элемент 5 теплопередачи предусмотрен именно на области присоединения электрооптического элемента 4.

В частности, первый конец элемента 5 теплопередачи ориентирован под наклоном, а именно в соответствии с углом наклона возвышения 8 на первой плоскости базовой пластины, а второй конец выполнен проходящим параллельно к противоположной второй плоскости базовой пластины. Первый конец элемента 5 теплопередачи замыкает таким образом с геометрическим замыканием наклонную поверхность возвышения 8, а второй конец элемента 5 теплопередачи замыкает с геометрическим замыканием поверхность противоположной второй плоскости базовой пластины (см. фиг. 4, фиг. 5).

Согласно фиг. 4 и фиг. 5 элемент 5 теплопередачи является штампованным металлическим штифтом 5. Металлический штифт 5 проходит в этом случае от наклонного возвышения 8 плоскости базовой пластины с одной стороны к противоположной плоскости базовой пластины с другой стороны. Кроме того, металлический штифт 5 ориентирован перпендикулярно к первой плоскости базовой пластины и перпендикулярно к противоположной плоскости базовой пластины.

Крепежное отверстие 9, как изображено на фиг. 4, служит для размещения соответствующего изобретению конструктивного узла в необходимом месте. Данный пример осуществления предусматривает размещение конструктивного узла на фиксирующей штанге. Фиксирующая штанга выполнена предпочтительно из теплопроводного материала, так что фиксирующая штанга служит в качестве радиатора охлаждения. Произведенное электрооптическим элементом 4 тепло может отводиться в этом случае на фиксирующую штангу, и можно не предусматривать дополнительную обратную пластину 3.

Предпочтительно базовая пластина 2 является выполненной из металла базовой пластиной 2, так что тепло может поглощаться элементом 5 теплопередачи и отводиться через металлическую базовую пластину 2 на неизображенную охлаждающую фиксирующую штангу. Далее предпочтительно предусмотрена неизображенная теплопроводная паста и/или теплопроводная пленка на переходе от металлической базовой пластины 2 к фиксирующей штанге. Наиболее предпочтительно теплопроводная паста и/или теплопроводная пленка полностью заполняет включения воздуха, так что созданы условия для фиксации с геометрическим замыканием базовой пластины 2 на фиксирующей штанге. Фиксация с геометрическим замыканием имеет то преимущество, что реализован эффективный отвод тепла на охлаждающую фиксирующую штангу.

Таким образом, ясно, что соответствующий изобретению конструктивный узел 1 может экономично адаптироваться к различным геометрическим требованиям. Если, например, на необходимом месте размещения конструктивного узла имеется возможность охлаждающего закрепления, то является целесообразным отказаться от базовой пластины 2.

Фиг. 5 показывает вид в перспективе изображенного на фиг. 4 конструктивного узла 1 снизу, причем показаны базовая пластина 2, по меньшей мере, один элемент 5 теплопередачи, а также крепежное отверстие 9 для закрепления конструктивного узла 1 на неизображенной фиксирующей штанге. Изображенная на фиг. 5 базовая пластина 2 показывает вторую противоположную первой плоскости базовой пластины плоскость базовой пластины.

Возможны многочисленные дальнейшие примеры осуществления, например следующие:

Исполнение 1: конструктивный узел, состоящий, по меньшей мере, из одной базовой пластины, соединенной с ней обратной пластины и электрооптического элемента, причем базовая пластина снабжена, по меньшей мере, одной токопроводящей дорожкой для подключения электрооптического элемента и, по меньшей мере, одним элементом теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента, отличающийся тем, что элемент теплопередачи является теплопроводным функциональным соединением между электрооптическим элементом и обратной пластиной.

Исполнение 2: конструктивный узел согласно исполнению 1, отличающийся тем, что базовая пластина образована из пластикового материала.

Исполнение 3: конструктивный узел согласно исполнению 1 или исполнению 2, отличающийся тем, что базовая пластина является отлитым под давлением конструктивным элементом, в частности конструктивным MID-элементом (Molded Interconnect Device - литое соединительное устройство).

Исполнение 4: конструктивный узел согласно исполнению 3, отличающийся тем, что отлитый под давлением конструктивный MID-элемент изготовлен в частности при помощи 2K-(двухкомпонентного)-способа и/или LDS-(лазерное прямое структурирование)-способа.

Исполнение 5: Конструктивный узел согласно любому из исполнений 1-4, отличающийся тем, что обратная пластина является радиатором охлаждения.

Исполнение 6: Конструктивный узел согласно любому из исполнений 1-5, отличающийся тем, что обратная пластина выполнена из теплопроводного материала, предпочтительно из металла.

Исполнение 7: Конструктивный узел согласно любому из исполнений 1-6, отличающийся тем, что элемент теплопередачи является металлической вставкой, в частности металлическим штифтом.

Исполнение 8: Конструктивный узел согласно любому из исполнений 1-7, отличающийся тем, что в базовой пластине предусмотрено гнездо для элемента теплопередачи.

Исполнение 9: Конструктивный узел согласно исполнению 8, отличающийся тем, что гнездо для элемента теплопередачи является приемным пазом, который проходит от электрооптического элемента к обратной пластине, в частности является проходящим перпендикулярно к плоскости базовой пластины приемным пазом.

Исполнение 10: Конструктивный узел согласно исполнению 9, отличающийся тем, что элемент теплопередачи впрыснут в гнездо посредством заливки во время способа литья под давлением.

Исполнение 11: Конструктивный узел согласно исполнению 9, отличающийся тем, что элемент теплопередачи запрессован в гнездо.

Исполнение 12: Способ изготовления этого конструктивного узла согласно исполнениям 1-11 или другого конструктивного узла, по меньшей мере, из одной базовой пластины и, по меньшей мере, из одного электрооптического элемента, причем базовая пластина снабжена, по меньшей мере, одной токопроводящей дорожкой для подключения электрооптического элемента и, по меньшей мере, одним элементом теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента, включающий в себя следующие этапы:

- предоставление базовой пластины, причем базовая пластина отливается под давлением из LDS-материала (лазерное прямое структурирование); и

ο элемент теплопередачи впрыскивается во время способа литья под давлением базовой пластины; или

ο элемент теплопередачи запрессовывается после способа литья под давлением базовой пластины;

- частичное активирование лазером/лазерное облучение базовой пластины, так что выполнена выемка для токопроводящей дорожки;

- нанесение покрытия/металлизация выемки для токопроводящей дорожки, предпочтительно для металлизации используется покрытие из меди, никеля или золота;

размещение электрооптического элемента.

Несмотря на то, что на фигурах различные аспекты или признаки изобретения показаны в каждом случае в комбинации, для специалиста - если не указано другое - очевидно, что изображенные и рассмотренные комбинации не являются единственно возможными. В частности, соответствующие друг другу блоки или совокупности признаков из различных примеров осуществления могут заменяться друг другом.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 конструктивный узел

2 конструктивный MID-элемент, базовая пластина

3 металлический элемент, обратная пластина

3` охлаждающие ребра

3`` выемки

4 электрооптический элемент

4a контактная ножка для подключения к токопроводящей дорожке 7

4b контактная ножка для контактирования с элементом 5 теплопередачи

5 элемент теплопередачи или металлический штифт

5` соединительный штифт

5`` ориентированные параллельно друг к другу продолжения

6 приемный паз

7 токопроводящая дорожка

8 возвышения на базовой пластине 2

9 крепежное отверстие

Изобретение относится к электрооптическому конструктивному узлу и способу изготовления электрооптического конструктивного узла. Предложен конструктивный узел (1), состоящий по меньшей мере из одной базовой пластины (2), соединенной с ней обратной пластины (3) и электрооптического элемента (4). Причем базовая пластина (2) снабжена по меньшей мере одной токопроводящей дорожкой (7) для подключения электрооптического элемента (4) и по меньшей мере одним элементом (5) теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента (4). Элемент (5) теплопередачи является теплопроводным функциональным соединением между электрооптическим элементом (4) и обратной пластиной (3). При этом в конструктивном MID-элементе (2) предусмотрено гнездо (6) для элемента (5) теплопередачи. Технический результат - предотвращение перегрева, так что базовая пластина и/или электрооптический элемент остаются максимально свободными от тепла и долгосрочного разрушения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрооптический конструктивный узел (1) с отводом тепла, состоящий по меньшей мере из одного отлитого под давлением конструктивного MID (Molded Interconnect Device - литое соединительное устройство) элемента (2), соединенного с ним металлического элемента (3) и электрооптического элемента (4), причем конструктивный MID-элемент (2) снабжен по меньшей мере одной токопроводящей дорожкой (7) для подключения электрооптического элемента (4) и по меньшей мере одним элементом (5) теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента (4),

отличающийся тем,

что элемент (5) теплопередачи является теплопроводным функциональным соединением между электрооптическим элементом (4) и металлическим элементом (3), и тем, что в конструктивном MID-элементе (2) предусмотрено гнездо (6) для элемента (5) теплопередачи.

2. Конструктивный узел (1) по п.1, отличающийся тем, что конструктивный MID-элемент (2) образован из пластикового материала.

3. Конструктивный узел (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что отлитый под давлением конструктивный MID-элемент изготовлен, в частности, при помощи 2K-(двухкомпонентного)-способа и/или LDS-(лазерное прямое структурирование)-способа.

4. Конструктивный узел (1) по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлический элемент (3) является радиатором (3) охлаждения.

5. Конструктивный узел (1) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что металлический элемент (3) выполнен из теплопроводного материала.

6. Конструктивный узел (1) по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что элемент (5) теплопередачи является металлической вставкой, в частности металлическим штифтом (5).

7. Конструктивный узел (1) по п.1, отличающийся тем, что отлитый под давлением конструктивный MID-элемент является базовой пластиной (2) с плоскостью базовой пластины и что, говоря о металлическом элементе, речь идет об обратной пластине (3).

8. Конструктивный узел (1) по п.7, отличающийся тем, что гнездо (6) для элемента (5) теплопередачи является приемным пазом (6), который проходит от электрооптического элемента (4) к обратной пластине (3), в частности является проходящим перпендикулярно к плоскости базовой пластины приемным пазом (6).

9. Конструктивный узел (1) по п.8, отличающийся тем, что элемент (5) теплопередачи впрыснут в гнездо (6) посредством заливки во время способа литья под давлением.

10. Конструктивный узел (1) по п.8, отличающийся тем, что элемент (5) теплопередачи запрессован в гнездо (6).

11. Способ изготовления электрооптического конструктивного узла (1) с отводом тепла по любому из пп. 1-10 по меньшей мере из одного конструктивного MID-элемента (2) и по меньшей мере из одного электрооптического элемента (4), причем конструктивный MID-элемент (2) снабжен по меньшей мере одной токопроводящей дорожкой (7) для подключения электрооптического элемента (4) и по меньшей мере одним элементом (5) теплопередачи для отвода тепла от электрооптического элемента (4), включающий в себя следующие этапы:

- предоставление конструктивного MID-элемента (2), причем конструктивный MID-элемент (2) отливается под давлением из LDS-материала (лазерное прямое структурирование); и

о элемент (5) теплопередачи впрыскивается во время способа литья под давлением конструктивного MID-элемента (2); или

о элемент (5) теплопередачи запрессовывается после способа литья под давлением конструктивного MID-элемента (2);

- частичное активирование лазером/лазерное облучение конструктивного MID-элемента (2), так что выполнена выемка для токопроводящей дорожки (7);

- нанесение покрытия/металлизация выемки для токопроводящей дорожки (7), предпочтительно для металлизации используется покрытие из меди, никеля или золота;

- размещение электрооптического элемента (4) на конструктивном MID-элементе.