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Title:
HOUSING CAP AND HOUSING FOR AN ELECTRONICS COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/193975
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention provides a housing cap (1) for an electronics component (130). The housing cap comprises a main body (10) with an opening (12) which is closed by a window (60). The window (60) is connected to the main body (10) using a compensation element (30), wherein there is an integral connection using a first connection material (40) between the compensation element (30) and the window (60) and there is an integral connection using a second connection material (50) between the compensation element (30) and the main body (10), wherein a first coefficient of thermal expansion of the window (60) is adapted to a second coefficient of thermal expansion of the compensation element (30) or the first coefficient of thermal expansion is lower than the second coefficient of thermal expansion.

Inventors:
KISSL CHRISTOPH (DE)
GRAF RAINER (DE)
HETTLER ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/052807
Publication Date:
October 12, 2023
Filing Date:
February 06, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SCHOTT AG (DE)
International Classes:
H05K5/06; B81B7/00; H01P1/08; H01S5/022; H05K9/00
Domestic Patent References:
WO2021214040A12021-10-28
Foreign References:
US5986208A1999-11-16
US5430257A1995-07-04
EP0895110A21999-02-03
Attorney, Agent or Firm:
SCHOTT CORPORATE IP (DE)
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Claims:
Patentansprüche Gehäusekappe (1 ) für eine Elektronikkomponente (130) umfassend einen Grundkörper (10) mit einer Öffnung (12), welche mit einem Fenster (60) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (60) unter Verwendung eines Ausgleichselements (30) mit dem Grundkörper (10) verbunden ist, wobei zwischen dem Ausgleichselement (30) und dem Fenster (60) eine stoffschlüssige Verbindung unter Verwendung eines ersten Verbindungsmaterials (40) besteht und zwischen dem Ausgleichselement (30) und dem Grundkörper (10) eine stoffschlüssige Verbindung unter Verwendung eines zweiten Verbindungsmaterials (50) besteht, wobei ein erster Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters (60) an einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ausgleichselements (30) angepasst ist oder der erste Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient. Gehäusekappe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass i) der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements (30) größer ist als ein dritter Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers (10) oder dass ii) der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements (30) kleiner ist als der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers (10). Gehäusekappe (1 ) nach Anspruch 2 Alternative i), dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers (10) mindestens 0,2 ppm/K, bevorzugt mindestens 0,5 ppm/K, kleiner ist als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters (60) oder dass bei Alternative ii) die Differenz mindestens 3 ppm/K beträgt. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmatenal (40) ausschließlich mit dem Ausgleichselement (30) und dem Fenster (60) in Verbindung steht. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (30) in Form eines Rahmes ausgebildet ist, wobei die Form des Rahmens bevorzugt der Form der Öffnung (12) des Grundkörpers (10) folgt. Gehäusekappe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen einen erhöhten Rand (32) aufweist, der eingerichtet ist, einen Fluss des ersten Verbindungsmatenals (40) zu begrenzen, wobei der erhöhte Rand (32) vollständig um läuft oder an Ecken (34) des Rahmens unterbrochen ist. Gehäusekappe (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erhöhte Rand (32) über das Fenster (60) hervorsteht. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) in einer Seitenwand (14) des Grundkörpers (10) angeordnet ist, wobei die Seitenwand (14) außerhalb eines Bereichs um die Öffnung (12) bevorzugt hervorstehende Flächen (16) aufweist, welche über das Fenster (60) herausragen. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Fensters (60) Saphir ist oder ausgewählt ist aus einem Glas, insbesondere einem Borosilikatglas oder einem optischen Glas wie BK7, einer Glaskeramik, Silizium oder Germanium. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Grundkörpers (10) ausgewählt ist aus einem Metall, insbesondere einer Eisen-Nickel-Kobalt Legierung, einem Edelstahl, Aluminium oder Molybdän. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Ausgleichselements (30) ausgewählt ist aus einer Eisen-Nickel-Legierung, einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, einem ferntischen Edelstahl und Titan. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmatenal (40) ein Glaslot ist, insbesondere basierend auf einem Blei-Zink Glas oder einem Bismut-Zink Glas. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verbindungsmatenal (50) ein Metalllot ist, insbesondere ein Hartlot. Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Flansch (18) zur Verbindung mit einer Gehäusebasis (110) umfasst. Gehäuse (100) für eine Elektronikkomponente (130) umfassend eine Gehäusekappe (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und eine Gehäusebasis (110). Gehäuse (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers (10) der Gehäusekappe (1 ) des Gehäuses (100) an einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Gehäusebasis (110) angepasst ist. Gehäuse (100) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Gehäusebasis (110) eine Keramik ist, insbesondere AI2O3, AIN, oder ein Metall ist, bevorzugt eine Eisen-Nickel-Kobalt Legierung. Verwendung einer Gehäusekappe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder eines Gehäuse (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17 in einer Multilaser-Anordnung, bei der zwei oder mehr Laser als Elektronikkomponente (130) in dem gebildeten Gehäuse (100) angeordnet sind, wobei deren Emissionsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind, oder in einem LiDAR-Sensor, wobei in dem gebildeten Gehäuse (100) zumindest ein Laser als eine Elektronikkomponente (130) angeordnet ist.
Description:
Gehäusekappe und Gehäuse für eine Elektronikkomponente

Die Erfindung betrifft eine Gehäusekappe für eine Elektronikkomponente umfassend einen Grundkörper mit einer Öffnung, welche mit einem Fenster verschlossen ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Gehäuse umfassend eine solche Gehäusekappe und die Verwendung des Gehäuses und der Gehäusekappe.

Stand der Technik:

Elektronikkomponenten wie lichtemittierende Dioden (LED), LASER oder Photodioden sind üblicherweise in einem Gehäuse aufgenommen, welches die Elektronikkomponente schützt und ein Fenster aufweist, welches für elektromagnetische Strahlung mit der von der Elektronikkomponente genutzte Wellenlänge durchlässig ist.

Ein solches Gehäuse ist beispielsweise aus WO 2021 214040 A1 bekannt. Das Gehäuse weist eine Gehäusekappe mit einer Öffnung auf, die mit einem transparenten Element verschlossen ist, sowie eine Bodenplatte, die mit der Gehäusekappe verbunden ist. Das transparente Element wird in einer Variante mittels eines Glaslots an der Gehäusekappe gehalten. In einer anderen Variante wird das transparente Element mittels eines metallischen Lotes, bevorzugt ein AuSn- Lot, an der Gehäusekappe gehalten.

Nachteilig an dem Stand der Technik ist, dass ein Glaslot nie unter Zugspannung stehen darf. Das hat zur Folge, dass ein Verbinden des Fensters mit der Gehäusekappe unter Verwendung eines Glaslots nur dann möglich ist, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient der Gehäusekappe größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters oder die beiden Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich sind. Abhängig von den optischen Anforderungen an das Fenster und den Materialanforderungen für die Gehäusekappe ist es nicht immer möglich, diese Bedingung zu erfüllen, so dass auf Metalllote wie Gold-Zinn-Lote mit beispielsweise 80% Gold und 20% Zinn zurückgegriffen werden muss. Diese Lotmaterialien sind jedoch sehr teuer und darüber hinaus ist es bei bevorzugten Fenstermaterialien wie Saphir erforderlich, die Oberfläche des Fensters vorzubehandeln, damit das Metalllot auf dem Fenster haften kann. Darüber hinaus wird in diesen Konstellationen bei Verwendung eines Metalllots das Fenstermaterial unter Zugspannung gesetzt, so dass dessen mechanische Stabilität geschwächt ist.

Somit wäre es wünschenswert, beispielsweise ein Fenster aus Saphir ohne aufwändige Oberflächenvorbehandlung und teure goldhaltige Metalllote mit einer Gehäusekappe verbinden zu können. Zudem wäre es wünschenswert, das Fenster nicht durch Zugspannungen mechanisch zu schwächen.

Offenbarung der Erfindung

Es wird eine Gehäusekappe für eine Elektronikkomponente vorgeschlagen. Die Gehäusekappe umfasst einen Grundkörper mit einer Öffnung, welche mit einem Fenster verschlossen ist. Das Fenster ist unter Verwendung eines Ausgleichselements mit dem Grundkörper verbunden, wobei zwischen dem Ausgleichselement und dem Fenster eine stoffschlüssige Verbindung unter Verwendung eines ersten Verbindungsmaterials besteht und zwischen dem Ausgleichselement und dem Grundkörper eine stoffschlüssige Verbindung unter Verwendung eines zweiten Verbindungsmaterials besteht, wobei ein erster Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters an einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ausgleichselements angepasst ist oder der erste Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient. Bevorzugt ist gemäß einer ersten Variante i) der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements größer ist als ein dritter Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers. Alternativ dazu ist gemäß einer zweiten Variante ii) der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements kleiner als der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers.

Die hierin gemachten Angaben zu den Wärmeausdehnungskoeffizienten sind dabei auf einen Temperaturbereich von 20°C bis 300°C bezogen.

Die Gehäusekappe ist dazu eingerichtet, mit weiteren Teilen zu einem Gehäuse gefügt zu werden und zumindest eine Elektronikkomponente aufzunehmen. Bei der Elektronikkomponente handelt es sich bevorzugt um eine optoelektronische Komponente, welche elektromagnetische Strahlung wie beispielsweise sichtbares Licht oder Infrarotlicht aussendet und/oder empfängt. Das Fenster ist dabei derart ausgewählt, dass es für die von der Elektronikkomponente emittierte bzw. empfangene elektromagnetische Strahlung transparent ist. Selbstverständlich kann die Gehäusekappe auch so ausgebildet sein, dass mehrere Elektronikkomponenten in einem gebildeten Gehäuse aufgenommen werden können. Dabei kann vorgesehen sein, dass mehreren Elektronikkomponenten ein einziges Fenster zugeordnet ist oder dass mehrere Fenster in der Gehäusekappe vorgesehen sein. Entsprechend kann die Gehäusekappe eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, die durch ein oder mehrere Fenster verschlossen sind. Weist die Gehäusekappe mehrere Fenster auf, kann jedes dieser Fenster über ein eigenes Ausgleichselement an dem Grundkörper befestigt sein. Denkbar ist dabei aber auch, dass beispielsweise zwei oder mehr Fenster unter Verwendung eines Ausgleichselements an dem Grundkörper befestigt sind.

Das Fenster ist bevorzugt unter Verwendung des Ausgleichselements und des ersten und zweiten Verbindungsmaterials an der Außenseite des Grundkörpers mit diesem Verbunden. Alternativ dazu kann das Fenster unter Verwendung des Ausgleichselements auch an der Innenseite des Grundkörpers mit diesem verbunden werden. Für die erste stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Fenster und dem Rahmen unter Verwendung des ersten Verbindungsmatenals wird bevorzugt der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements an den ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Fensters angepasst, wobei unter einer Anpassung eine Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 0,5 ppm, bevorzugt von maximal 0,2 ppm/K und besonders bevorzugt von maximal 0,1 ppm/K verstanden wird.

Sofern diese Anpassung aufgrund der Materialauswahl für das Fenster und das Ausgleichselement nicht möglich ist, wird der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements größer als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters gewählt. Eine Differenz zwischen dem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten und dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten liegt dabei bevorzugt im Bereich größer 0 bis 5 ppm/K, besonders bevorzugt im Bereich größer 0 bis 3 ppm/K größer ganz besonders bevorzugt im Bereich größer 0 bis 1 ppm/K. Es kann vorgesehen sein, durch Einstellen eines Unterschieds zwischen dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Fensters und dem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ausgleichselements gezielt Druckkräfte auf das Fenster zu übertragen. Hierdurch kann das Fenster derart vorgespannt werden, dass dieses gegen mechanische Einwirkungen verstärkt wird. In diesen Fällen beträgt der Unterschied bevorzugt mindestens 1 ppm/K, besonders bevorzugt mindestens 2 ppm/K und ganz besonders bevorzugt mindestens 4 ppm/K.

Auch wird hierdurch erreicht, dass nach dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung bei einer Verarbeitungstemperatur das erste Verbindungsmatenal immer unter einer durch das Ausgleichselement ausgeübten Druckspannung steht. Bei Erhöhen der Umgebungstemperatur auf eine Temperatur, welche unterhalb der Verarbeitungstemperatur liegt, wird diese Druckspannung geringer, es werden aber auch bei Temperaturänderungen in einem für den Betrieb des Bauelements zulässigen Temperaturbereich keine Zugspannungen auf das erste Verbindungsmatenal ausgeübt. Der zulässige Temperaturbereich kann beispielsweise für Unterhaltungselektronik im Bereich von 0°C bis 70°C, für Anwendungen im industriellen Bereich als Bereich von -40°C bis 85°C, im Automobilbereich als Bereich von -40°C bis 125°C und für militärische Anwendungen im Bereich von - 55°C bis 125°C spezifiziert werden. Ferner kann für Hochtemperaturanwendungen in der Industrie die maximale Temperatur des zulässigen Temperaturbereichs auf 200 °C spezifiziert werden.

Gemäß Variante ii) kann aber auch der Fall auftreten, dass der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers sehr viel größer ist, als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters. In solchen Fällen treten zwar keine Zugspannungen auf, die erzeugten Druckspannungen können bei großen Differenzen zwischen dem dritten und dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten jedoch so groß werden, dass die eingesetzten Verbindungsmatenalien, insbesondere Glaslote, den Kräften nicht standhalten. Derartige Situationen können beispielsweise bei einer Differenz von mehr als 5 ppm/K, insbesondere bei mehr als 7,5 ppm/K entstehen. Das Anordnen eines Ausgleichselements mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten, dessen Wert zwischen dem des Fensters und des Grundkörpers liegt, kann die auftretende Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten und damit die auftretenden Druckkräfte begrenzen. Bei großen Bauteildimensionen, insbesondere bei einem Durchmesser bzw. bei rechteckigen Fenstern der längeren Kantenlänge von 20 mm oder mehr, kann auch eine geringere Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten als groß angesehen werden. In derartigen Fällen wird bereits ab einer Differenz von ca. 3 ppm/K die Anordnung des Ausgleichselements bevorzugt.

Das Vorsehen des Ausgleichselements sowie der beiden verschiedenen stoffschlüssigen Verbindungen erlaubt es, das Material des Grundkörpers der Gehäusekappe unabhängig vom Material und damit dem Ausdehnungskoeffizienten des Fensters zu wählen. Insbesondere können für den Grundkörper Materialen eingesetzt werden, welche einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der kleiner ist als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters. Derartige Auswahlen würden bei einer direkten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Fenster und der Gehäusekappe Zugkräfte auf das eingesetzte Verbindungsmaterial ausüben, wodurch insbesondere Glaslote nicht eingesetzt werden können. Bevorzugt wird der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers mindestens 0,2 ppm/K, besonders bevorzugt mindestens 0,5 ppm/K, kleiner gewählt als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters.

Das erste Verbindungsmatenal steht bevorzugt ausschließlich mit dem Ausgleichselement und dem Fenster in Verbindung, so dass auch nicht von anderen Teilen der Gehäusekappe, wie dem Grundkörper, Kräfte, insbesondere Zugkräfte, auf das erste Verbindungsmatenal übertragen werden können.

Das Ausgleichselement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es eine Rahmenform aufweist. Die Rahmenform ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass die Form des Rahmens der Form der Öffnung im Grundkörper folgt. Die vom Rahmen gebildete Öffnung kann dabei genau so groß sein, wie die Öffnung des Grundkörpers. Die Öffnung im Rahmen kann aber alternativ auch größer oder kleiner sein. Der Rahmen kann flach ausgebildet sein und beispielsweise als ein flaches Blech mit einer Öffnung darin ausgebildet sein. Alternativ zu einer flachen Form kann der Rahmen Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Erhöhungen können beispielsweise aus einem ursprünglich flachen Blechteil durch Biegen erhalten werden. Erhöhte bzw. vertiefte Bereiche können beispielsweise auch durch Fräsen erhalten werden.

Eine Dicke des Ausgleichselements wird bevorzugt so groß gewählt, dass sich dieses bei den durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auftretenden Kräften nicht verformt. Gleichzeitig wird die Dicke bevorzugt so gering wie möglich gewählt, damit eine möglichst kompakte Bauform der Gehäusekappe erreicht wird. Die Dicke des Ausgleichselements wird beispielsweise im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm gewählt. Dabei wird die Dicke des Ausgleichselements bevorzugt gering gewählt, also bevorzugt dünner als 1 mm, besonders bevorzugt dünner als 0,5 mm und besonders bevorzugt dünner als 0,2 mm, um die Abmessungen des Gehäuses möglichst kompakt zu halten. Gleichzeitig wird die Dicke des Ausgleichselements ausreichend dick gewählt, um ein Abdämpfen des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten zu ermöglichen. Durch Wählen einer Dicke von mindestens 0,1 mm kann die Dämpfung weiter erhöht werden.

Bei dem stoffschlüssigen Verbinden des Rahmens mit dem Fenster wird das erste Verbindungsmaterial aufgeschmolzen, so dass dieses fließfähig wird und sich gut mit den beiden Fügepartnern verbindet. Bevorzugt ist der Rahmen dazu eingerichtet, einen dabei auftretenden Fluss des ersten Verbindungsmatenals zu begrenzen. Hierzu weist der Rahmen bevorzugt einen erhöhten Rand auf. Der Rand grenzt dabei bevorzugt an eine Außenkontur der Rahmenform an und kann beispielsweise durch Auffalten eines flachen Rahmenrohlings oder durch Ausfräsen der nicht-erhöhten Teile des Rahmens erhalten werden. Der erhöhte Rand ist bevorzugt dazu eingerichtet, den Fluss des ersten Verbindungsmaterials zu begrenzen. Dazu kann der erhöhte Rand in einer Variante vollständig umlaufend ausgestaltet sein oder der erhöhte Rand kann an Ecken des Rahmens unterbrochen sein. Derartige Unterbrechungen des erhöhten Rands sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die entsprechenden Ecken des Fensters nicht angefast sind, sondern scharfkantig ausgeführt sind. Sind die Ecken des erhöhten Randes am Ausgleichselement durch die Unterbrechungen freigestellt, kann das Fenster scharfkantig bleiben und es besteht bei der Montage keine Kollision mit eventuellen Innenradien des umlaufenden erhöhten Rands.

Die Höhe des erhöhten Rands ist bevorzugt derart gewählt, dass dieser über das Fenster hervorsteht. Beispielsweise steht der erhöhte Rand um eine Länge im Bereich von 100 pm bis 500 pm über das Fenster hervor. In dieser Ausführungs- Variante wird durch den erhöhten Rand zusätzlich eine Schutzfunktion übernommen. Der erhöhte Rand schützt insbesondere die Ränder des Fensters vor mechanischer Beschädigung. Alternativ dazu kann der erhöhte Rand aber auch derart ausgestaltet sein, dass dieser mit dem Fenster bündig abschließt oder nicht über das Fenster hervorsteht. Um einen Fluss des ersten Verbindungsmatenal begrenzen zu können, weist der erhöhte Rand bevorzugt eine minimale Höhe auf, welche in der Größenordnung der Dicke der gebildeten Schicht des ersten Verbindungsmatenals liegt. Beispielsweise wird hierzu die Mindesthöhe im Bereich von 20 pm bis 300 pm gewählt.

Bevorzugt weist der Grundkörper eine Deckelwand und eine oder mehrere Seitenwände auf. Bevorzugt ist der Grundkörper einstückig ausgeführt, so dass insbesondere die Deckelwand und die Seitenwände einstückig ausgebildet sind. Der Grundkörper ist bevorzugt hutartig ausgebildet, derart, dass die einstückig mit der Deckelwand ausgebildeten Seitenwände als seitlich umlaufende Wandung mit insbesondere vier planaren Seitenwänden ausgebildet ist. Eine Wandstärke der Deckelwand und/oder der Seitenwände liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1 mm. Grundkörper mit derartigen Wandstärken lassen sich beispielsweise einfach als Tiefziehteil fertigen. Bei Herstellung des Grundkörpers als Tiefziehteil wird üblicherweise die Deckelwand und ein gegebenenfalls vorhandener Flansch eine größere Wandstärke als die Seitenwände aufweisen. Grundkörper mit einer konstanten Wanddicke, bei der insbesondere die Seitenwände und die Deckelwand die gleiche Wanddicke aufweisen, können beispielsweise als Frästeil erhalten werden.

Die Öffnung im Grundkörper ist bevorzugt in einer Seitenwand des Grundkörpers angeordnet. Die Seitenwand kann außerhalb eines Bereichs mit der Öffnung hervorstehende Flächen aufweisen. Diese hervorstehenden Flächen können über das Fenster herausragen und damit einen besonders zuverlässigen Schutz des Fensters und des Ausgleichselements vor mechanischer Beschädigung bereitstellen. In Fällen, in denen die hervorstehenden Flächen bündig mit dem Fenster abschließen oder nicht über das Fenster hinausragen wird zumindest ein Schutz der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Ausgleichselement bereitgestellt. Die hervorstehenden Flächen können so ausgebildet und angeordnet sein, dass sich um die Öffnung in der Seitenwand herum eine Vertiefung ausbildet, welche als eine Positionierungshilfe für die Verbindung mit dem Ausgleichselement dienen kann.

Die Seitenwand mit der Öffnung kann dabei in Bezug zu einer angrenzenden Deckelwand senkrecht verlaufen, also einen Winkel von ca. 90° einschließen. Alternativ hierzu kann die Seitenwand in Bezug zu der angrenzenden Deckelwandung schräg verlaufen, also beispielsweise einen Winkel im Bereich von ca. 45° bis 135° einschließen. Denkbar ist aber auch, dass die Seitenwand mit der Öffnung in Bezug zu der Deckelwand senkrecht verläuft und in Bezug zu einer angrenzenden weiteren Seitenwand schräg verläuft. Durch eine derartige schräge Anordnung können störende Rückreflektionen von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von Laserstrahlung in die diese emittierende Elektronikkomponente vermieden werden.

Das Material des Fensters wird bevorzugt entsprechend den Anforderungen an die Transparenz für elektromagnetische Strahlung ausgewählt. Weitere Kriterien für die Auswahl des Materials sind insbesondere die Härte des Materials. Bevorzugt ist das Fenster transparent für Licht mit Wellenlängen im Bereich von 260 nm (UV) bis 11 pm (Infrarot). Besonders bevorzugt ist das Fenster transparent für sichtbares Licht und Licht im Nahinfrarotbereich, beispielsweise mit einer Wellenlänge von ca. 1440 nm. Insbesondere für infrarotbasierte Lasersensoren wie LiDAR-Sensoren sind Fenster bevorzugt, welche für Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 800 nm bis 2000 nm, beispielsweise Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1440 nm, transparent sind. Unter transparent wird hierbei insbesondere verstanden, dass mehr als 50%, bevorzugt mehr als 80% und besonders bevorzugt mehr als 85% der elektromagnetischen Strahlung durch das Fenster hindurch gelangen. Bevorzugt ist das Material des Fensters Saphir oder das Material für das Fenster ist ausgewählt ist aus einem Glas, insbesondere einem Borosilikatglas oder ein optisches Glas wie BK7, oder einer Glaskeramik. Für Anwendungen, welche eine Transparenz des Fenster im Infrarotbereich erfordern, können beispielsweise auch Silizium oder Germanium als Fenstermaterial ausgewählt werden.

Das Fenster folgt in seiner Form bevorzugt der Form der Öffnung im Grundkörper der Gehäusekappe, wobei das Fenster bevorzugt etwas größer gewählt ist, um dieses an dessen Rändern mit dem Ausgleichselement verbinden zu können, ohne Teile der Öffnung im Grundkörper zu verdecken.

Der Rand des Fensters kann zur Steigerung der Festigkeit eine Fase aufweisen.

Typische Abmessungen für die Öffnung im Grundkörper und entsprechend für das Fenster liegen im Bereich von 5 mm bis 50 mm. Bei einer rechteckigen Form, gegebenenfalls in Kombination mit abgerundeten Ecken, kann die Höhe beispielsweise im Bereich von 5 mm bis 20mm und die Breite beispielsweise im Bereich von 10 mm bis 50 mm liegen. Weitere bevorzugte Formen für die Öffnung umfassen insbesondere kreisrunde und elliptische Formen, wobei im Fall einer elliptischen Form bevorzugt eine Hauptachse in einer Richtung parallel zur Ebene der Deckelwand verläuft.

Die Dicke des Fensters wird bevorzugt möglichst gering gewählt, um Material und Bauraum einzusparen. Gleichzeitig sollte das Fenster aber eine Mindestdicke nicht unterschreiten, damit dieses ausreichend mechanisch stabil ist und sich nicht verziehen kann. Sollte sich das Fenster verformen könnten unerwünschte Linseneffekte auftreten. Entsprechend wird die Dicke des Fensters bevorzugt im Bereich von ca. 0,75 mm bis 2,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 mm bis 2 mm gewählt. Bei Wahl von Saphir als Fenstermaterial beträgt die Dicke beispielsweise 1 mm. Zur Vermeidung unerwünschter Rückreflektionen und zur Verbesserung des Transmissionsgrads kann das Fenster beispielsweise mit einer Anti-Reflexions- beschichtung versehen sein. Aber auch andere Arten von Beschichtungen, welche beispielsweise wie ein Bandpassfilter nur für bestimmte Wellenlängen durchlässig sind, können verwendet werden.

Das Material des Grundkörpers der Gehäusekappe wird bevorzugt derart ausgewählt, dass die Gehäusekappe eine gute mechanische Stabilität aufweist und sich gut mit weiteren Gehäuseteilen zu einem Gehäuse fügen lässt. Bevorzugt ist das Material des Grundkörpers ausgewählt ist aus einem Metall, insbesondere einer Eisen-Nickel-Kobalt Legierung wie Kovar®, einem Edelstahl, Aluminium oder Molybdän.

Bei Materialien des Grundkörpers mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere einem Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 6 ppm/K, tritt in der Regel der Fall i) auf, bei dem der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements größer gewählt wird, als der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers. Dies ist beispielsweise bei Molybdän oder einer Eisen-Nickel-Kobalt Legierung wie Kovar® als Material für den Grundkörper der Fall. Bei Materialien des Grundkörpers mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere einem Wärmeausdehnungskoeffizienten oberhalb von 10 ppm/K, tritt in der Regel der Fall ii) auf, bei dem der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements kleiner gewählt wird, als der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers. Dies ist beispielsweise bei Aluminium als Material für den Grundkörper der Fall.

Um innerhalb der Gehäusekappe unerwünschte Reflexionen von Licht zu vermeiden, kann die Innenseite des Gehäuses und damit insbesondere die Innenseite der Gehäusekappe geschwärzt, insbesondere mattiert geschwärzt ausgebildet sein, wobei ein Lack oder eine Beschichtung, wie beispielsweise eine Schwarzverchromung, eine dunkle Nickel-Beschichtung oder eine Zink-Nickel- Beschichtung, insbesondere auch als elektrolytische Beschichtung einsetzbar sind. Auf diese Weise können im von der aufgenommenen Elektronikkomponente verwendeten Wellenlängenbereich von einer derart beschichteten Oberfläche 98 % und mehr des auf diese Oberfläche auftreffenden Lichts absorbiert werden. Dunkle Nickel-Beschichtungen können beispielsweise durch Beeinflussung der Abscheideparameter der elektrolytischen Beschichtung ausgebildet werden, so dass eine raue und dunkle Nickel-Schicht erzeugt wird.

Wie bereits ausgeführt, wird das Material des Ausgleichselements bevorzugt so gewählt, dass aufgrund dessen Wärmeausdehnungskoeffizient nach dem Verbinden des Fensters eine Druckspannung auf das erste Verbindungsmatenal ausgeübt wird. Beispiele für geeignete Materialien für das Ausgleichselement umfassen Eisen-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen, ferriti- scher Edelstahl und Titan. Geeignete Beispiele für Eisen-Nickel-Legierungen umfassen insbesondere NiFe42 und NiFe46. Ein geeignetes Beispiel für einen femtischen Edelstahl ist AISI 430.

Das erste Verbindungsmaterial ist bevorzugt ein Glaslot. Besonders bevorzugt sind dabei Glaslote basierend auf einem Blei-Zink Glas oder einem Bismut-Zink Glas. Ebenfalls bevorzugt sind alle Glaslote, deren Verarbeitungstemperatur unterhalb von 600°C liegt. Als Verarbeitungstemperatur eines Glaslots wird die Temperatur verstanden, bei der das Glaslot eine Viskosität von T10 4 dPa s aufweist.

Das erste Verbindungsmaterial wird bei Verwendung eines Glaslots bevorzugt so gewählt, dass dessen Wärmeausdehnungskoeffizient an den ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Fensters angepasst ist, so dass zwischen Fenster und dem ersten Verbindungsmatenal nach dem Abkühlen nach dem Herstellen der Fügeverbindung keine Spannungen vorliegen. Nach dem Verbinden des Fensters und des Ausgleichselements bildet sich zwischen Fenster und Ausgleichselement eine Lotschicht aus, welche bei Verwendung eines Glaslots bevorzugt eine Dicke im Bereich von 20 pm bis 300 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 p bis 100 p aufweist.

Das zweite Verbindungsmaterial ist bevorzugt ein Metalllot. Abhängig von der Montagereihenfolge, also ob zuerst das Fenster unter Verwendung eines Glaslots mit dem Ausgleichselement verbunden wird oder zuerst das Ausgleichselement unter Verwendung eines Metalllots mit dem Grundkörper verbunden wird, wird bevorzugt ein Hartlot oder ein Weichlot verwendet. Bevorzugt wird ein Hartlot verwendet, wenn das Ausgleichselement vor dem Glaslotprozess an dem Grundkörper befestigt werden soll, da die Schmelztemperatur des Hartlots oberhalb einer Verarbeitungstemperatur des Glaslots liegt. Im umgekehrten Fall wird bevorzugt ein Weichlot verwendet, dessen Schmelztemperatur unter der Transformationstemperatur des Glaslots liegt. Dabei sind Hartlote wie CuAg, CuAgln, CuAgPd und CuAgNi besonders bevorzugt. Im Fall der Verwendung eines Weichlots ist SnAgCu bevorzugt.

Nach dem Verbinden des Ausgleichselements und des Grundkörpers bildet sich zwischen Grundkörper und Ausgleichselement eine Lotschicht aus, welche bei Verwendung eines Metalllots bevorzugt eine Dicke im Bereich von 10 pm bis 200 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 p bis 100 p aufweist.

Die Gehäusekappe ist bevorzugt derart eingerichtet und ausgestaltet, dass diese mit weiteren Gehäuseteilen zu einem Gehäuse gefügt werden kann. Hierzu umfasst der Grundkörper der Gehäusekappe bevorzugt einen Flansch zur Verbindung mit einer Gehäusebasis.

Der Flansch ist bevorzugt als ein an die Seitenwände des Grundkörpers angrenzender um laufender Flansch ausgebildet. Bevorzugt ist der Flansch einstückig mit den Seitenwänden des Grundkörpers ausgebildet. Eine Breite des Flanschs liegt beispielsweise im Bereich von 1 mm bis 5 mm.

Ist die Innenseite der Gehäusekappe geschwärzt, ist ein Flanschbereich des Grundkörpers bevorzugt ungeschwärzt. Hierdurch wird vermieden, dass die für das Schwärzen vorgenommene Oberflächenbehandlung die Verbindbarkeit, insbesondere die Lötbarkeit oder Schweißbarkeit, der Flanschoberfläche beeinträchtigt.

Der Grundkörper und das Fenster sind unter Verwendung des Ausgleichselements und des ersten und zweiten Verbindungsmaterials bevorzugt hermetisch dicht miteinander verbunden. Als hermetisch dicht wird insbesondere eine He- Leckrate von 1 ■ 10’ 8 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied angesehen.

Durch die hermetisch dichte Verbindung kann eine Gehäusekappe und damit ein Gehäuse geschaffen werden, dessen Innenraum hermetisch verschlossen ist. Dadurch kann zum einen das Eindringen von Stoffen aus der Umgebung, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder aggressive Chemikalien unterbunden werden. Zum anderen können aber auch in das Innere des Gehäuse eingebrachte Schutzatmosphären aufrechterhalten werden. Beispielsweise kann für Wasserdampf innerhalb des Gehäuses eine Obergrenze von 5000 ppm vorgegeben sein. Ein Verfahren zur Messung des in einem Gehäuse eingeschlossenen Wasserdampfs ist beispielsweise als MIL-STD-883 Method 1018 spezifiziert.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Elektronikkomponente, welches eine der hierin beschriebenen Gehäusekappen und eine Gehäusebasis umfasst.

Die Gehäusebasis ist bevorzugt durch Schweißen oder Löten mit dem Grundkörper der Gehäusekappe verbunden. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Gehäusebasis hermetisch dicht. Bevorzugt ist der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers der Gehäusekappe des Gehäuses an einen vierten Wärmeausdehnungskoeffizienten der Gehäusebasis angepasst. Hierdurch wird erreicht, dass bei Temperaturschwankungen keine unerwünschte Verformung des Gehäuses auftritt, durch die sich beispielsweise eine Ausrichtung der Elektronikkomponente relativ zum Fenster verändern könnte.

Bevorzugt ist das Material der Gehäusebasis eine Keramik, insbesondere eine AI2O3 oder AIN basierte Keramik, oder ein Metall, insbesondere eine Eisen-Ni- ckel-Kobalt Legierung wie Kovar®.

Wird als Material für die Gehäusebasis ein Metall ausgewählt, wird dieses bevorzugt identisch zu dem Material des Grundkörpers der Gehäusekappe gewählt.

Zur Aufnahme der Elektronikkomponente in dem Gehäuse kann dieses weitere Bauelemente wie beispielsweise einen Sockel aufweisen. Der Sockel ist bevorzugt an der Gehäusebasis befestigt oder mit dieser einstückig ausgeführt.

Bei der Elektronikkomponente kann es sich insbesondere um eine optoelektronische Komponente wie eine lichtemittierende Diode (LED), einen LASER, insbesondere in Form einer Laserdiode, oder eine Photodiode handeln.

Für eine elektrische Kontaktierung der in dem Gehäuse aufgenommenen Elektronikkomponente kann das Gehäuse eine oder mehrere elektrische Durchführungen aufweisen. Bevorzugt sind diese in der Gehäusebasis angeordnet. Die elektrischen Durchführungen können beispielsweise als Fixiermaterial-Metall- Durchführungen ausgebildet sein, bei der ein metallischer Leiter über ein Fixiermaterial in einer Öffnung des Gehäuses gehalten ist. Diese Fixiermaterial-Metall Durchführungen sind bevorzugt hermetisch dicht ausgeführt. Die vorgeschlagene Gehäusekappe ermöglicht dabei Gehäuse mit geringen Abmessungen. Bei einem im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuse können die Länge und Breite beispielsweise im Bereich von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt im Bereich von 20 mm bis 80 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 mm bis 50 mm gewählt sein. Die Höhe des Gehäuses kann beispielsweise im Bereich von 2 mm bis 40 mm, bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 20 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 8 mm bis 15 mm gewählt sein. Ein für das Aufnehmen einer Laserdiode eingerichtetes Gehäuse weist beispielsweise eine Länge und Breite von 45 mm bei einer Höhe von 11 mm auf.

Durch Anordnung des Fensters an der Seite des Gehäuses ist dieses insbesondere zur Aufnahme von seitenemittierenden Laserdioden als optoelektronische Komponente geeignet. Die seitenemittierende Laserdiode kann hierbei flach, also insbesondere parallel, auf eine Leiterplatte im Innern des Gehäuses aufgebracht werden. Ein Montagepodest für das Anordnen der Laserdiode unter einem Winkel von 90° ist somit nicht erforderlich, wodurch sich der Aufbau des Gehäuses vereinfacht.

Zum Verbinden des Fensters mit dem Grundkörper unter Verwendung des Ausgleichselements und der beiden Verbindungsmatenalien werden die Verbindungsmatenalien bzw. Vorläufer enthaltend die Verbindungsmatenalien zwischen dem Ausgleichselement und dem Fenster bzw. dem Grundkörper angeordnet und dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkt des betreffenden Verbindungsmatenals erwärmt. Das Verbindungsmatenal benetzt dann die beteiligten Oberflächen des Ausgleichselements und des Fensters bzw. des Grundkörpers. Nach einem anschließenden Abkühlen entsteht eine Verbindungschicht zwischen dem Ausgleichselement und dem Fenster bzw. dem Grundkörper, die aus dem Verbindungsmatenal besteht. Weisen das erste Verbindungsmaterial und das zweite Verbindungsmatenal unterschiedliche Schmelztemperaturen auf, kann das Verbinden in zwei voneinander getrennten Schritten erfolgen. Dabei wird zunächst eine Verbindung unter Verwendung des Verbindungsmatenals mit dem höheren Schmelzpunkt vorgenommen und anschließend in einem weiteren Schritt unter Verwendung des Verbindungsmatenals mit dem niedrigeren Schmelzpunkt eine weitere Verbindung vorgenommen.

Beispiel:

Ein Fenster mit einer Stärke von 1 ,0 mm aus Saphir, auch als Saphirglas bezeichnet, soll mit einem Grundkörper aus einer unter der Bezeichnung Kovar® bekannten Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung verbunden werden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Eisen-Nickel-Kobaltlegierung beträgt ca. 5 ppm/K (5 ■ 10’ 6 K’ 1 ) und ist damit kleiner als der Wärmeausdehungskoeffizient von Saphir, der parallel zur C-Achse ca. 5,6 ppm/K beträgt. Als erstes Verbindungsmaterial wird ein Bleioxid-Zinkoxid Glaslot verwendet, welches mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von ca. 5,7 ppm/K an den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Saphir angepasst ist. Als Ausgleichselement wird ein Rahmen mit umlaufenden erhöhten Rand verwendet. Die Dicke des Rahmens beträgt 0,5 mm und der umlaufende Rand ist gegenüber dem Rest des Rahmens um 1 ,0 mm erhöht ausgeführt. Als Material für das Ausgleichselement wird die Nickel-Eisen Legierung NiFe 46 mit einem Nickelanteil von 46 % verwendet, welche einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von ca. 7,4 ppm/K verwendet. Zur Verbindung des Ausgleichselements mit dem Grundkörper wird eutektisches CuAg als Hartlot verwendet. In einem ersten Schritt wird der Rahmen mit dem Grundkörper unter Verwendung des Hartlots bei einer Löttemperatur von ca. 780°C verbunden. In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird das Fenster mit dem Rahmen unter Verwendung des Glaslots bei einer Verarbeitungstemperatur von ca. 450°C verbunden. Gemäß diesem Beispiel beträgt der erste Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters 5,6 ppm/K und ist damit kleiner als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements von 7,4 ppm/K. Der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient ist in diesem Beispiel größer als der dritte Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers, der hier 5 ppm/K beträgt.

Die so erhaltene Gehäusekappe wurde einem Temperaturwechseltest unterzogen, wobei 15 Temperaturwechsel zwischen einer niedrigen Temperatur von - 65°C und einer erhöhten Temperatur von 150°C durch Eintauchen in einer Flüssigkeit mit dieser Temperatur durchgeführt wurden. Diese Messmethode ist als MIL883 Method 1011 Condition C bekannt.

Die erhaltene Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Fenster ist auch nach Durchführen der Temperaturwechseltests hermetisch dicht. Hierfür wurde eine Helium-Leckrate bestimmt, wobei als hermetisch dicht eine He-Leckrate von weniger als T10’ 8 mbar l/s bei 1 bar Druckunterschied angesehen wird.

Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer der hierin beschriebenen Gehäusekappen oder eines der hierin beschriebenen Gehäuse in einer Multilaser-Anordnung, oder in einem LiDAR-Sensor.

Bei Multi-Laseranordnungen sind zwei oder mehr Laser als Elektronikkomponenten in dem gebildeten Gehäuse angeordnet, wobei deren Emissionsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Laser können dabei beispielsweise auf einem gemeinsamen Sockel des Gehäuses angeordnet sein.

Bei einem LiDAR-Sensor ist zumindest ein Laser und/oder eine Photodiode als eine Elektronikkomponente in dem Gehäuse angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, auch weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Scaneinheit zum gezielten Ablenken eines Laserstrahls sowie gegebenenfalls einen Detektor in demselben Gehäuse anzuordnen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren und ohne Beschränkung hierauf eingehender beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Gehäusekappe,

Fig. 2 zeigt die Gehäusekappe in einer Ansicht von oben,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Gehäusekappe entlang der in Figur 2 markierten Schnittlinie,

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittansicht der Figur 2,

Fig. 5 zeigt eine erste Variante des Ausgleichselements,

Fig. 6 zeigt eine zweite Variante des Ausgleichselements und

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch ein Gehäuse mit der Gehäusekappe und im Gehäuse aufgenommener Elektronikkomponente.

In Figur 1 ist eine Gehäusekappe 1 perspektivisch dargestellt. Die Gehäusekappe 1 umfasst einen Grundkörper 10, der bevorzugt aus einem Metall gefertigt ist. Der Grundkörper 10 in dem in Figur 1 dargestellten Beispiel weist eine Deckelwand 11 und vier Seitenwände 14 auf. In einer der Seitenwände 14 befindet sich eine Öffnung 12, welche mit einem Fenster 60 verschlossen ist. Das Fenster 60 ist dabei nicht direkt mit der Seitenwand 14 des Grundkörpers 10 verbunden, sondern ist über ein rahmenförmiges Ausgleichselement 30 an dem Grundkörper 10 befestigt. In dem dargestellten Beispiel weist die Gehäusekappe 1 genau eine Öffnung 12 auf. In weiteren Ausführungsformen können aber auch mehrere Öffnungen 12 vorgesehen sein, welche alle in gleicher Weise mit einem Fenster 60 verschlossen sind. Auch ist es denkbar, dass mehrere Öffnungen 12 gemeinsam mit einem einzigen Fenster 60 verschlossen werden.

Das rahmenförmige Ausgleichselement 30 weist einen erhöhten Rand 32 auf, der über das Fenster 60 hervorsteht und dadurch einen Schutz des Fensters 60 vor mechanischer Beschädigung bereitstellt. Ein zusätzlicher mechanischer Schutz wird durch hervorstehende Bereiche 16 der Seitenwand 14 erreicht, welche an einen Bereich mit der Öffnung 12 angrenzen.

Die Gehäusekappe 1 ist dazu eingerichtet, zusammen mit einer Gehäusebasis 110 ein Gehäuse 100 für eine Elektronikkomponente 130 auszubilden, vergleiche Figur 7. Hierzu weist die Gehäusekappe 1 gemäß dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Verbindungsflansch 18 auf, der beispielsweise für ein Verlöten oder Verschweißen der Gehäusekappe 1 mit einer Gehäusebasis 110 geeignet ist.

Figur 2 stellt die mit Bezug zur Figur 1 beschriebene Gehäusekappe 1 in einer Ansicht von oben dar. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass die hervorstehenden Bereiche 16 Teile des rahmenförmigen Ausgleichselements 30 umgeben, in diesem Ausführungsbeispiel aber nicht über das Fenster 60, vergleiche Figur 1 , hinausragen. Die Breite des Verbindungsflansches 18 ist jedoch so gewählt, dass dieser über das Fenster 60 hinausragt und somit zumindest an der Unterseite zusätzlich einen mechanischen Schutz des Fensters 60 darstellt. Figuren 3 und 4 zeigen eine Schnittansicht der mit Bezug zu den Figuren 1 und 2 beschriebenen Gehäusekappe 1 entlang der in Figur 2 mit A-A markierten Linie. Die Figur 4 zeigt dabei einen Ausschnitt um das Fenster 60 in einer vergrößerten Darstellung.

In der Schnittansicht ist gut zu erkennen, dass das Fenster 60 unter Verwendung des Ausgleichselements 30 mit dem Grundkörper 10 verbunden ist. Dabei ist das Fenster 60 über ein erstes Verbindungsmatenal 40, beispielsweise in Glaslot, stoffschlüssig mit dem Ausgleichselement 30 verbunden und das Ausgleichselement 30 wiederum ist über ein zweites Verbindungsmatenal 50, beispielsweise ein Metalllot, stoffschlüssig mit dem Grundkörper 10 verbunden.

Durch das Verwenden des Ausgleichselements 30 kann das Material des Grundkörpers 10 unabhängig von dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters 60 gewählt werden und gleichzeitig das Übertragen von Zugspannungen auf das Fenster 60 und/oder das erste Verbindungsmaterial 40 vermieden werden.

Hierzu werden die Materialien des Fensters 60 und des Ausgleichselements 30 derart ausgewählt, dass ein erster Wärmeausdehnungskoeffizient des Fensters 60 an einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ausgleichselements 30 angepasst ist oder der erste Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient. Ein dritter Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers 10 kann dann gemäß der Alternative i) kleiner sein als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichselements 30. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann gemäß Alternative ii) auch ein Material für den Grundkörper 10 ausgewählt sein, welches einen dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der sehr viel größer ist als der des Ausgleichselements 30. In diesen Fällen wird durch den Einsatz des Ausgleichselements 30 die einwirkenden Druckkräfte auf ein Glaslot als erstes Verbindungsmaterial 40 begrenzt. Das Ausgleichselement 30 ist rahmenförmig ausgestaltet und weist in dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Beispiel eine Öffnung 36 auf, die in Form und Größe der Öffnung 12 in der Seitenwand 14 des Grundkörpers 10 entspricht. Das rahmenförmige Ausgleichselement 30 umfasst in diesem Beispiel einen erhöhten um laufenden Rand 32, dessen Höhe derart gewählt ist, dass der erhöhte Rand 32 über das Fenster 60 hervorsteht. Dadurch wird durch das Ausgleichselement 30 zusätzlich eine Schutzwirkung vor mechanischer Beschädigung des Fensters 60 bereitgestellt. Der erhöhte Rand 32 wirkt zudem als eine Begrenzung für das erste Verbindungsmatenal 40. Für das Verbinden des Fensters 60 mit dem Ausgleichselement 30 wird das erste Verbindungsmatenal 40 auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des ersten Verbindungsmatenals 40 erwärmt, so dass dieses fließfähig ist und die stoffschlüssige Verbindung zwischen Fenster 60 und dem Ausgleichselement 30 herstellen kann. Durch den erhöhten Rand 32 kann dabei das erste Verbindungsmatenal 40 nicht über das Ausgleichselement 30 hinausfließen. Ein solches Hinausfließen wäre insbesondere dann nachteilig, wenn dadurch ein direkter Kontakt zwischen dem ersten Verbindungsmatenal 40 und dem Grundkörper 10 hergestellt würde. Durch Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten könnten insbesondere Risse im ersten Verbindungsmatenal 40 auftreten, die sich durch die Lotzone ausbreiten und zu einer Undichtigkeit der Gehäusekappe 1 führen könnten.

In der Darstellung der Figuren 3 und 4 ist zudem zu erkennen, dass in diesem Beispiel die Seitenwand 14 mit der Öffnung 12 nicht senkrecht zu der Deckelwand 11 des Grundkörpers 10 angeordnet ist, sondern leicht schräg dazu verläuft. Hierdurch wird auch das Fenster 60 in einer vom 90° Winkel zur Deckelwand 11 bzw. nach dem Fügen zu einem Gehäuse 100 zu der Gehäusebasis 110 abweichenden Stellung an dem Grundkörper 10 aufgenommen. Diese geringe Schrägstellung des Fensters 60 kann vorteilhafterweise dazu genutzt werden, Reflexionen von elektromagnetischer Strahlung zu vermeiden. Ein beispielsweise von einem in dem gebildeten Gehäuse 100 aufgenommenen Laser emittierter Laserstrahl wird zwar nach wie vor teilweise an dem Fenster 60 reflektiert, gelangt aber aufgrund der Schrägstellung nicht direkt zurück in die Laserquelle, so dass Störungen im Betrieb des Lasers vermieden werden können. Alternativ dazu ist es aber selbstverständlich möglich, die Seitenwand 14 und damit das Fenster 60 auch senkrecht auszurichten.

Figur 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ausgleichselements 30. Das Ausgleichselement 30 ist rahmenförmig ausgestaltet und weist eine Öffnung 36 auf, welche beispielsweise in Form und Größe der Öffnung 12 des Grundkörpers 10, vergleiche Figur 4, entspricht. Um die Öffnung 36 herum befindet sich eine Auflagefläche 38, welche zur Verbindung mit dem Fenster 60 mit dem ersten Verbindungsmaterial 40 versehen wird, vergleiche Figur 4. Das in Figur 5 dargestellte Ausgleichselement 30 weist einen umlaufenden erhöhten Rand 32 auf, dessen Höhe, wie in dem Beispiel der Figuren 1 bis 4 gezeigt, so gewählt sein kann, dass der erhöhte Rand 32 über das Fenster 60 hinausragt. Die Höhe des erhöhten Rands 32 kann aber auch abweichend davon so gewählt werden, dass dieser nicht über das Fenster 60 hinausragt oder mit dem Fenster 60 bündig abschließt.

Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ausgleichselements 30. Das Ausgleichselement 30 ist wie bereits mit Bezug zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 5 beschrieben rahmenförmig ausgestaltet und umfasst einen erhöhten Rand 32. Abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel läuft der erhöhte Rand hier nicht vollständig um, sondern ist an den Ecken 34 des rahmenförmigen Ausgleichselements 30 unterbrochen. Durch diese unterbrochene Form des umlaufenden Rands 32 kann das Ausgleichselement 30 leicht aus einem flachen Blech durch Umbiegen erhalten werden.

Figur 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 100, welches die mit Bezug zu den Figuren 1 bis 4 beschriebene Gehäusekappe 1 und eine mit der Gehäusekappe 1 gefügte Gehäusebasis 110 umfasst. Die Gehäusebasis 110 ist beispielsweise durch Löten oder Schweißen stoffschlüssig mit der Gehäusekappe 1 verbunden. Die Gehäusebasis 110 weist in dem dargestellten Beispiel einen Sockel 120 auf, der eine Elektronikkomponente 130 trägt. Die Elektronikkomponente 130 kann beispielsweise eine Laserdiode sein, die derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass ein von der Elektronikkomponente 130 emittierter Laserstrahl parallel zu der Gehäusebasis 110 und der Deckelwand 11 der Gehäusekappe 1 verläuft und das Gehäuse 100 durch das Fenster 60 verlässt.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Bezugszeichenliste

I Gehäusekappe

10 Grundkörper

I I Deckelwand

12 Öffnung

14 Seitenwand

16 hervorstehende Fläche

18 Flansch

30 Ausgleichselement

32 erhöhter Rand

34 Ecke

36 Öffnung

38 Auflagefläche

40 erstes Verbindungsmaterial

50 zweites Verbindungsmatenal

60 Fenster

100 Gehäuse

110 Gehäusebasis

120 Sockel

130 Elektronikkomponente