lageempfindlichen Elementes mit einem Aufnahmekörper

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur klebenden Verbindung eines lageempfindlichen Elementes mit einem Aufnahmekörper, insbesondere eines optischen Elementes wie eine Halbleiterlichtquelle, ein Reflektor oder dergleichen, wobei zwischen dem lageempfindlichen Element und dem Aufnahmekörper ein UV-aushärtender Klebstoff angeordnet ist.

STAND DER TECHNIK

Verbindungsanordnungen der hier interessierenden Art werden auf UV-aushärtendem Klebstoff aufgebaut, und es kann eine Justage zwischen dem lageempfindlichen Element, beispielsweise einem optischem Element, und dem Aufnahmekörper erfolgen, solange der UV-aushärtende Klebstoff noch nicht ausgehärtet ist. Die Justage und anschließende Aushärtung kann beispielsweise erfolgen zwischen einer Halbleiterlichtquelle wie einer LED oder einer Laserstrahl-Lichtquelle und einem Reflektor eines Scheinwerfers, und die Halbleiterlichtquelle muss sehr lagegenau zum Reflektor ausgerichtet werden. Die Ausrichtung erfolgt dabei relativ, d. h. das lageempfindliche Element kann gegenüber dem ortsfesten Aufnahmekörper ausgerichtet werden oder der Aufnahmekörper kann gegenüber dem ortsfesten lageempfindlichen Element ausgerichtet werden. Häufig ist die Halbleiterlichtquelle auf dem Aufnahmekörper angeordnet, und das lageempfindliche Element betrifft einen Reflektor, der relativ zum Aufnahmekörper justiert werden muss, auf dem wiederrum die Lichtquelle aufsitzt. Im Sinne des vorliegenden Wortgebrauchs betrifft das lageempfindliche Element folglich ein Element, das relativ zum Aufnahmekörper justiert werden muss, sodass durch die relative Justage auf gleiche Weise der Aufnahmekörper zum lageempfindlichen Element justiert wird. Die Verbindungsanordnung weist dabei den UV-aushärtenden Klebstoff in einer Anordnung zwischen dem lageempfindlichen Element und dem Aufnahmekörper auf. Beispielsweise zeigt die DE 198 56 333 A1 eine Verbindungsanordnung zwischen zwei Teilen, und die beiden Teile werden zunächst über eine Justagevorrichtung relativ zueinander ausgerichtet. Anschließend wird ein UV-aushärtender Klebstoff verwendet, der außenseitig zwischen den beiden Teilen angeordnet wird, sodass mit einer UV-Lichtquelle das UV-Licht auf den UV-aushärtenden Klebstoff aufgestrahlt werden kann. Eine solche Zugänglichkeit des UV-aushärtenden Klebstoffes ist jedoch abhängig von der Ausgestaltung des lageempfindlichen Elementes und dem Aufnahmekörper nicht grundsätzlich gegeben. Die Anordnung aus der DE 198 56 333 A1 weist ferner eine Klebemittelschicht auf, die zunächst zwischen den beiden zu justierenden Teilen angeordnet wird, und der UV-aushärtende Klebstoff dient lediglich als vorläufige Fixierung der beiden Teile zueinander, wenn diese mit der Justagevorrichtung zueinander justiert sind. Mit einer UV-Lichtquelle wird UV-Licht auf den UV- aushärtenden Klebstoff gerichtet, sodass dieser aushärtet und so die Fixierung erreicht wird. Anschließend können die beiden Teile zueinander justiert der Justagevorrichtung entnommen werden, und zwischen den beiden Teilen ist eine Klebemittelschicht angeordnet, der den eigentlichen kraftaufnehmenden Strukturklebstoff bildet. Die Aushärtung der Klebemittelschicht erfolgt außerhalb der Justagevorrichtung beispielsweise in einem Ofen. Der UV-aushärtende Klebstoff wird folglich lediglich als vorübergehende Fixierung der zueinander justierten Teile verwendet.

Durch die notwendige Zugänglichkeit des UV-Lichtes mit der UV-Lichtquelle an den UV-aushärtbaren Klebstoff ergeben sich Einschränkungen im konstruktiven Design der lageempfindlichen Elemente relativ zum Aufnahmekörper, sodass nicht jede Verbindungsanordnung mit den aus dem Stand der Technik bekannten Klebeverfahren basierend auf einem UV-aushärtbaren Klebstoff ausgeführt werden kann.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Verbindungsanordnung zur klebenden Verbindung zweier Teile, beispielsweise eines lageempfindlichen Elementes und eines Aufnahmekörpers, wobei die konstruktive Ausgestaltung der lageempfindlichen Elemente und des Aufnahmekörpers möglichst frei erfolgt, wobei zwischen dem läge- empfindlichen Element und dem Aufnahmekörper ein UV-aushärtender Klebstoff Anwendung finden soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Verbindungsanordnung gemäß Anspruch 1 und ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung gemäß Anspruch 9 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Verbindung zwischen dem lageempfindlichen Element und dem Aufnahmekörper Folgendes aufweist: wenigstens eine Kavität zur Aufnahme des UV-aushärtenden Klebstoffes und wenigstens ein Halteelement, das sich in die Kavität hinein erstreckt und in den UV-aushärtenden Klebstoff eintaucht, wobei die Kavität einen Bodenabschnitt aufweist, der so dünnwandig ausgebildet ist, dass der Klebstoff mit durch den Bodenabschnitt hindurch- strahlbarem UV-Licht aushärtbar ist.

Kern der Erfindung ist die Schaffung eines für das UV-Licht wenigstens teiltransparenten Bodenabschnittes, durch den in die Kavität UV-Licht eingestrahlt werden kann, um den in der Kavität aufgenommenen UV-aushärtbaren Klebstoff mit UV-Licht zu bestrahlen. Dadurch ergeben sich erweiterte konstruktive Freiheiten, da nicht mehr darauf geachtet werden muss, das UV-Licht von der Öffnungsseite in die Kavität einzustrahlen, wobei die Eintauchseite des lageempfindlichen Elementes ebenfalls von oben in die Kavität erfolgt. Die Erfindung ermöglicht ein dem lageempfindlichen Element gegenüberliegendes Einstrahlen des UV-Lichtes, sodass beispielsweise ein optisches Element die Anordnung der UV-Lichtquelle nicht behindert. In den meisten Fällen kann die UV-Lichtquelle gegenüberliegend zu dem optischen Element angeordnet werden, da auch der Bodenabschnitt der Anordnung des lageempfindlichen Elementes gegenüberliegend ausgebildet ist. In Folge der erfindungsgemäßen Wei ^¬ terbildung der Verbindungsanordnung ergeben sich deutliche Verbesserungen in der Handhabbarkeit des UV-aushärtbaren Klebstoffs, insbesondere dann, wenn das lageempfindliche Element die nach oben offene Öffnungsseite der Kavität im Wesentlichen vollständig überdeckt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist die Kavität bodenseitig mit dem UV-aushärtbaren Klebstoff gefüllt und es ist vorgesehen, dass in der Kavität weiterhin ein Strukturklebstoff aufgenommen wird. Der UV-aushärtbare Klebstoff kann dabei zur Fixierung der einjustierten Lage des lageempfindlichen Elementes relativ zum Aufnahmekörper Verwendung finden, indem nach dem Ausjustieren des lageempfindlichen Elementes relativ zum Aufnahmekörper der UV-aushärtbare Klebstoff durch Einstrahlung von UV-Licht schnell gehärtet wird. Anschließend kann der Strukturklebstoff langsam aushärten, wobei sich die Lage des lageempfindlichen Elementes relativ zum Aufnahmekörper auch während der Aushärtezeit des Strukturklebstoffes nicht mehr ändert. Der Strukturklebstoff kann dabei bereits vor dem Einstrahlen des UV-Lichtes in den UV-aushärtbaren Klebstoff in die Kavität eingegeben werden. Auf gleiche Weise kann eine Verbindungsanordnung geschaffen werden, bei der zunächst die Aushärtung des UV-aushärtbaren Klebstoffs erfolgt und anschließend der Strukturklebstoff in die Kavität eingegeben wird.

Der Strukturklebstoff kann mit weiterem Vorteil auf der Oberfläche des UV- aushärtbaren Klebstoffs aufgefüllt werden, sodass das Halteelement den Strukturklebstoff abschnittsweise durchwandert. Die Aufgabe des Strukturklebstoffs auf die Oberfläche des UV-aushärtbaren Klebstoffs kann dabei vor oder nach der UV- Aushärtung des UV-aushärtbaren Klebstoffs erfolgen.

Die Kavität kann am Aufnahmekörper oder am lageempfindlichen Element ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Kavität am Aufnahmekörper ausgebildet. Abhängig von der Ausführung des lageempfindlichen Elementes, beispielsweise als Reflektor, kann die Kavität jedoch auch am lageempfindlichen Element ausgeführt sein, insbesondere abhängig davon, in welcher Einbaulage die Kavität vorliegt. Die Kavität sollte insbesondere an demjenigen Element oder Körper ausgebildet sein, das oder der eine Einbaulage aufweist, bei der der UV-aushärtbare Klebstoff in der Kavität verbleiben kann, ohne dass dieser ausläuft, wenn der Klebstoff noch nicht gehärtet ist. Folglich kann das Halteelement am lageempfindlichen Element oder alternativ am Aufnahmekörper ausgebildet sein. Das zueinander zu justierende Paar aus Körper und Element weist folglich jeweils entweder wenigstens eine Kavität oder wenigstens ein Halteelement auf.

Mit besonderem Vorteil weist der Bodenabschnitt eine Dicke von 20 pm bis 500 pm, bevorzugt von 50 pm bis 200 pm und besonders bevorzugt von 100 pm auf. Die Dicke des Bodenabschnittes ist dabei so bestimmt, dass dieser noch die notwendige Stabilität aufweist, ohne dass die Gefahr eines Bruches des Bodenabschnittes insbesondere bei der Handhabung der Verbindungsanordnung besteht. Der Bodenabschnitt wird bevorzugt jedoch derart dünn gewählt, dass eine handelsüblich zum Einsatz kommende UV-Lichtquelle mit einer entsprechend üblichen Intensität des UV-Lichtes den Bodenabschnitt durchstrahlen kann.

Ein weiterer Vorteil wird erreicht, wenn der Bodenabschnitt einteilig und insbesondere materialeinheitlich mit dem Aufnahmekörper ausgebildet ist, auf gleiche Weise entsteht ein Vorteil, wenn der Bodenabschnitt einteilig und materialeinheitlich mit dem lageempfindlichen Element ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Aufnahmekörper, alternativ auch das lageempfindliche Element, einen Kunststoff auf Polymerbasis umfassend einen BMC ausweisen. BMC-Kunststoffe sind sogenannte Bulk-Moulding- Compound-Kunststoffe, die mit zusätzlichen Faserbestandteilen versehen sind. Derartige Kunststoffe können auf einfache Weise im Heißpressverfahren hergestellt werden, insbesondere auch mit einem Bodenabschnitt mit einer Dicke zwischen beispielsweise 20 pm bis 500 pm. Der Aufnahmekörper weist damit insbesondere ein Duroplast auf, wodurch sich besondere Vorteile hinsichtlich kleiner möglicher Toleranzen, einem sehr geringen Verzug und einer sehr geringen Schwindung ergeben.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung zur klebenden Verbindung eines lageempfindlichen Elementes mit einem Aufnahmekörper, insbesondere eines optischen Elementes wie einer Halbleiterlichtquelle, ein Reflektor oder dergleichen, wobei zwischen dem lageempfindli ^¬ chen Element und dem Aufnahmekörper ein UV-aushärtender Klebstoff angeordnet wird, und wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden einer Kavität am Aufnahmekörper oder am lageempfindlichen Element, Ausbilden ei- nes Halteelementes am lageempfindlichen Element oder am Aufnahmekörper, Einsetzen des Halteelementes in die Kavität, Füllen der Kavität mit dem UV-aushärtenden Klebstoff, sodass das Halteelement in den UV-aushärtenden Klebstoff eintaucht und Bestrahlen des UV-aushärtenden Klebstoffs durch einen dünnwandigen Bodenabschnitt der Kavität mittels UV-Licht.

Gemäß einem vorteilhaften weiteren Verfahrensschritt kann weiterhin ein Strukturklebstoff in die Kavität eingegeben werden. Die Zugabe des Strukturklebstoffs kann dabei vor oder nach dem Aushärten des UV-aushärtenden Klebstoffes mit UV-Licht erfolgen.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht der Verbindungsanordnung gemäß Figur 1 ,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Kavität mit einem in die Kavität hineinragenden Halteelement, wobei die Kavität mit einem UV-aushärtenden Klebstoff gefüllt ist,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lageempfindlichen Elementes in

Anordnung an einem Aufnahmekörper, wobei das lageempfindliche Element als Reflektor ausgebildet ist,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Reflektors aus Figur 4 und

Fig. 6 eine weitere Verbindungsanordnung mit einem Reflektor in Anordnung an einem Aufnahmekörper.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung 1 in einer Draufsicht (Figur 1) und in einer quergeschnittenen Seitenansicht (Figur 2). Die Verbindungsanordnung 1 dient zur klebenden Verbindung eines lageempfindlichen Elementes 10, beispielhaft gezeigt als Halbleiterlichtquelle 12, an einen Aufnahmekörper 11. Die Verbindung wird mit einem UV-aushärtenden Klebstoff 15 ausgeführt, der eine einjustierte Lage der Halbleiterlichtquelle 12 relativ zum Aufnahmekörper 11 durch einen Aushärtevorgang fixiert.

Unter dem Begriff UV-aushärtender Klebstoff wird erfindungsgemäß jeder Klebstoff verstanden, der unter der Einwirkung von Licht aushärtet, wobei die Wellenlänge des Lichts typischerweise in einem Bereich von 200 nm bis 500 nm liegt. Entsprechend wird unter UV-Licht insbesondere Licht mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 200 nm bis 500 nm verstanden.

Am Aufnahmekörper 11 sind Kavitäten 16 ausgebildet, beispielhaft vier Stück. An der Halbleiterlichtquelle 12 sind ebenfalls vier Halteelemente 17 ausgeführt, die, wie die Querschnittsansicht in Figur 2 verdeutlicht, in die Kavitäten 16 hineinragen. Die Kavitäten 16 sind mit dem UV-aushärtenden Klebstoff 15 wenigstens teilweise aufgefüllt.

Ist das lageempfindliche Element 10, also beispielsweise die Halbleiterlichtquelle 12, in die erforderliche Lage relativ zum Aufnahmekörper 11 gebracht worden, beispielsweise durch eine entsprechende Manipulationsvorrichtung, so wird mit dem UV- aushärtenden Klebstoff 15 die einjustierte Lage fixiert. Hierzu wird der UV- aushärtende Klebstoff 15 mit UV-Licht bestrahlt, wofür die Kavitäten 16 erfindungsgemäß einen Bodenabschnitt 18 aufweisen, der so dünn ausgeführt ist, dass das UV- Licht durch den Bodenabschnitt 18 hindurch in den Klebstoff 15 einstrahlen kann.

Figur 3 zeigt hierfür eine vergrößerte Ansicht der Kavität 16 im Aufnahmekörper 11 , und in die Kavität 16 ist das Halteelement 17 in Anordnung an der Halbleiterlichtquelle 12 eingesetzt worden. Die Kavität 16 ist mit UV-aushärtendem Klebstoff 15 gefüllt. Weiterhin gezeigt ist eine UV-Lichtquelle 21 zur Bereitstellung von UV-Licht 19, das durch den dünnen Bodenabschnitt 18 des Aufnahmekörpers 11 hindurchstrahlt.

Dadurch erfolgt eine Einstrahlung des UV-Lichtes 19 in den Klebstoff 15, sodass dieser aushärtet. Wie in Fig. 3 angedeutet, kann der UV-aushärtende Klebstoff 15 zusätzlich mit UV-Licht 19 beleuchtet werden, welches von der Seite des lageempfindlichen Elementes 10 her eingestrahlt wird. Ist der UV-aushärtende Klebstoff 15 nach erfolgter Exposition mit dem UV-Licht 19 ausgehärtet, kann die Verbindungsanordnung 1 aus der Manipulationseinrichtung entnommen werden, wobei die Lage des lageempfindlichen Elementes 10 relativ zum Aufnahmekörper 11 durch den ausgehärteten Klebstoff 15 fixiert ist.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung 1 mit einem lageempfindlichen Element 10, das als Beispiel durch einen Reflektor 13 gebildet ist. Unterseitig am Reflektor 13 sind Halteelemente 17 ausgebildet, die, wie die Figur 5 näher darstellt, als Haltelamellen 24 ausgeführt sein können.

Die Halteelemente 17 ragen in Kavitäten 16 hinein, die im Aufnahmekörper 11 eingebracht sind. Die Kavitäten 16 sind mit UV-aushärtbarem Klebstoff 15 wenigstens teilweise gefüllt, in den die Halteelemente 17 hineinragen.

An der linken Kavität 16 ist beispielhaft die Anordnung der UV-Lichtquelle 21 zur Bereitstellung von UV-Licht 19 gezeigt, das durch den Bodenabschnitt 18 im Aufnahmekörper 11 hindurchstrahlt, um den Klebstoff 15 zu bestrahlen und auszuhärten.

Figur 6 zeigt eine Variante der Verbindungsanordnung 1 mit Kavitäten 16, die am lageempfindlichen Element 10 ausgebildet sind. Das lageempfindliche Element 10, beispielhaft gezeigt als optisches Element in Form eines Reflektors 14, ist so angeordnet, dass die Öffnungen der Kavitäten 16 entgegen der Schwerkraft nach oben zeigen. So kann der UV-aushärtende Klebstoff 15 in die Kavitäten 16 eingefüllt werden. An ^¬ schließend werden die Halteelemente 17 am Aufnahmekörper 11 , beispielsweise ge ^¬ bildet durch einen Kühlkörper 22, in den Klebstoff 15 eingetaucht. Die Kavitäten weisen bodenseitig die Bodenabschnitte 18 auf, durch die das UV-Licht 19 mit den UV-Lichtquellen 21 in den Klebstoff 15 eingestrahlt werden kann.

Die Verbindungsanordnung 1 ist an einem Trägerkörper 23 aufgenommen. Der Reflektor 14 weist nach unten, sodass die Kavitäten 16 nach oben hin geöffnet sind. Oberhalb der Kavitäten 16 befindet sich der Aufnahmekörper 11 beispielsweise in Form eines Kühlkörpers 22, auf dem auch eine Lichtquelle aufgebracht ist, beispielsweise eine LED-Halbleiterlichtquelle oder eine Laserstrahl-Lichtquelle. Derartige Lichtquellen erfordern eine genaue Ausrichtung relativ zum Reflektor 14. Dazu wird zunächst der UV-aushärtende Klebstoff 15 in die Kavitäten 16 eingebracht. Bei noch nicht ausgehärtetem Klebstoff 15 erfolgt eine Justage des Kühlkörpers 22 bzw. der Lichtquelle relativ zu dem Reflektor 14. Ist die Justage erfolgt, wird der Klebstoff 15 durch die Bestrahlung mit dem UV-Licht ausgehärtet, womit die relative Ausrichtung von Kühlkörper 22 bzw. Lichtquelle und Reflektor 14 fixiert wird. Anschließend wird ein Strukturklebstoff 20 zusätzlich in die Kavitäten 16 eingefüllt, der unabhängig von dem bereits ausgehärteten UV-Klebstoff 15 über einen längeren Zeitraum aushärten kann. Die lagegenaue Anordnung des Reflektors 14 am Aufnahmekörper 11 , beispielsweise am Kühlkörper 22, ändert sich dabei nicht. Alternativ können auch beide Klebstoffe 15 und 20 zunächst in die Kavitäten 16 eingefüllt werden, anschließend können die Halteelemente 17 in die Kavitäten 16 eingeführt werden. Erfolgt anschließend eine Exposition des UV-aushärtenden Klebstoffes 15 mit dem UV-Licht 19, so härtet der UV- härtende Klebstoff 15 aus, unabhängig davon, ob der Strukturklebstoff 20 bereits eingebracht ist oder nicht. Der Strukturklebstoff 20 dient dabei beispielsweise vornehmlich zur endgültigen, kraftaufnehmenden Klebeverbindung zwischen dem lageempfindlichen Element 10 und dem Aufnahmekörper 11 , wohingegen der schnellaushärtende UV-Klebstoff 15 in erster Linie zur Fixierung der einjustierten Lage dient. Somit wird erreicht, dass die einjustierte Lage nicht über einen längeren Aushärtezeitraum für den Strukturklebstoff 20 beispielsweise in einer Justagevorrichtung oder einem Mani ^¬ pulator verbleiben muss. Vielmehr kann durch die schnelle Aushärtung des UV- aushärtenden Klebstoff 15 die Verbindungsanordnung 1 bereits in einem Handha ^¬ bungssystem weiterbewegt werden, während der Strukturklebstoff 20 noch aushärtet. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten oder räumlichen Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

I Verbindungsanordnung

10 lageempfindliches Element

I I Aufnahmekörper

12 Halbleiterlichtquelle

13 Reflektor

14 Reflektor

15 UV- aushärtender Klebstoff

16 Kavität

17 Halteelement

18 Bodenabschnitt

19 UV-Licht

20 Strukturklebstoff

21 UV-Lichtquelle

22 Kühlkörper

23 Trägerkörper

24 Haltelamelle