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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
flächig
ausgeführten
elektronischen Komponenten, die eine freitragende Abdeckung über einem
Substrat aufweisen, kann mit wachsender Fläche der Komponente und damit
der Abdeckung die Gefahr einer Undichtigkeit oder einer Beschädigung der
Komponente auftreten, die durch außen einwirkenden Über- und
Unterdruck auf die Abdeckung hervorgerufen werden kann. Das hat
zur Folge, dass mit wachsender Fläche der Komponente der zulässige Über- oder
Unterdruck, der auf die Komponente wirken kann, ohne eine Beschädigung hervorzurufen,
reduziert werden muss.
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Zumindest
eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein elektronisches Bauelement
anzugeben, das die oben genannten Nachteile verringern kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet
und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen
hervor.
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Eine
elektronische Vorrichtung gemäß zumindest
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst insbesondere
- – ein Substrat,
- – ein
elektronisches Bauelement auf dem Substrat, und
- – eine
Abdeckung über
dem elektronischen Bauelement, wobei
- – zwischen
der Abdeckung und dem elektronischen Bauelement ein Zwischenraum
vorhanden ist und
- – die
Abdeckung auf einer zum elektronischen Bauelement hingewandten Innenseite
so ausgebildet ist, dass die Abdeckung zumindest eine in den Zwischenraum
ragende Stützstruktur
aufweist.
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Dadurch,
dass über
dem Substrat eine Abdeckung aufgebracht ist, kann das elektronische
Bauelement wirkungsvoll gegenüber äußeren Einwirkungen
geschützt
werden.
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Weiterhin
kann die Abdeckung einen um das elektronische Bauelement umlaufenden
Randbereich aufweisen, wobei die Abdeckung im Randbereich auf dem
Substrat aufgebracht sein kann. Dadurch kann die Abdeckung einen
großen
Bereich über
dem elektronischen Bauelement aufweisen, der frei tragend ist. Das
kann insbesondere bedeuten, dass sich die Abdeckung nur im Randbereich
auf dem Substrat abstützt,
während
der Bereich der Abdeckung, der sich über dem elektronischen Bauelement
befindet, weder mittelbar noch unmittelbar auf dem Substrat oder
auf dem elektronischen Bauelement aufliegt. Gerade dadurch kann
beispielsweise ein Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem elektronischen
Bauelement gebildet werden. Insbesondere können die Abdeckung und das
Substrat eine Kavität
bilden, in der das elektronische Bauelement angeordnet ist.
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Insbesondere
kann bei der elektronischen Vorrichtung das elektronische Bauelement
flächig ausgeführt sein.
Das kann bedeuten, dass das elektronische Bauelement entlang einer
Haupterstreckungsrichtung des Substrats groß gegenüber einer Dicke des elektronischen
Bauelements ausgeführt ist.
Je großflächiger das
elektronische Bauelement ausgeführt
ist, desto stärker
kann es erforderlich sein, für
eine ausreichende Stabilität
und mechanische Integrität
der Abdeckung Sorge zu tragen. Insbesondere bei äußeren Druckeinwirkungen, also Über- oder
Unterdruck kann es möglich
sein, dass eine großflächige Abdeckung
gerade in dem Bereich, der über
dem elektronischen Bauelement angeordnet ist und der wie oben beschrieben,
freitragend sein kann, Kräften
ausgesetzt ist, die eine Verformung der Abdeckung oder eine Ablösung von
zumindest Teilen des Randbereichs vom Substrat begünstigen
können.
Dabei können
solche Kräfte
auch beispielsweise durch in der Fertigung von elektronischen Vorrichtungen übliche Positionierwerkzeuge,
die mittels einer Unterdruckvorrichtung eine elektronische Vorrichtung
halten können,
auf die elektronische Vorrichtung ausgeübt werden.
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Eine
durch äußeren Druck
oder Kräfte
hervorgerufene Ablösung
oder Verformung der Abdeckung kann insbesondere beispielsweise durch
einen geraden Randbereich und/oder durch eine bevorzugt geringe
Dicke der Abdeckung, insbesondere des freitragenden Bereichs, bei
gleichzeitiger großer Fläche der
Abdeckung weiter begünstigt
werden. Gerade der Bereich, der über
dem elektronischen Bauelement angeordnet ist, kann einen Schwachpunkt der
Abdeckung für
ihre mechanische Integrität
darstellen. Anstatt die Dicke der Abdeckung in nachteiliger Weise
zu vergrößern, kann
durch die zumindest eine Stützstruktur,
die in den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem elektronischen
Bauelement ragen kann, mit Vorteil die Stabilität und damit die mechanische
Integrität
der Abdeckung erhöht werden.
Dadurch kann es möglich
sein, dass die optische Vorrichtung sowohl im Betrieb als auch bei
der Weiterverarbeitung der elektronischen Vorrichtung größeren äußeren Über- oder
Unterdrücken und/oder
Kräften
ausgesetzt ohne Beschädigung werden
kann als bei der Verwendung von bekannten Abdeckungen ohne Stützstruktur.
Gerade durch die Stützstruktur
kann es möglich
sein, dass einer Biegung der Abdeckung beim Einwirken äußerer Drücke oder
Kräfte
auf die Abdeckung und/oder die elektronische Vorrichtung wirksam
entgegen gewirkt werden kann.
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Weiterhin
kann die Abdeckung eine Vertiefung über dem elektronischen Bauelement
umfassen, die Teil des Zwischenraums ist. Dies kann insbesondere
beinhalten, dass die Abdeckung über
dem elektronischen Bauelement einen Bereich aufweist, der eine geringere
Dicke als der Randbereich aufweist, und der vom Randbereich umgeben
und/oder begrenzt und/oder umschlossen wird. Durch die Stützstruktur
kann gerade in diesem Bereich erreicht werden, dass die mechanische
Integrität
und Stabilität
erhöht
werden kann, ohne dass die Tiefe der Vertiefung verringert oder
die Dicke der Abdeckung nachteilhaftig erhöht werden müsste.
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Insbesondere
kann es bei der oben beschriebenen elektronischen Vorrichtung möglich sein,
dass das elektronische Bauelement auf dem Substrat mittels der Abdeckung
wirkungsvoll verkapselt werden kann. Dies kann insbesondere dadurch
bewirkt werden, dass durch die Stützstruktur die Stabilität der Abdeckung
soweit erhöht
werden kann, dass das elektronische Bauelement auf dem Substrat
mittels der Abdeckung auch bei großen Unter- und/oder Überdrücken verkapselt
werden kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist die Abdeckung vom elektronischen Bauelement beabstandet. Das
kann insbesondere beinhalten, dass die Abdeckung das elektronische
Bauelement nicht berührt.
Gerade dadurch kann ein Zwischenraum zwischen der Abdeckung und
dem gesamten elektronischen Bauelement ermöglicht werden. Insbesondere bei
einem großflächigen elektronischen
Bauelement kann dies bedeuten, dass die Abdeckung einen großen freitragenden
Bereich aufweist, dessen mechanische Stabilität gerade durch die Stützstruktur
wirksam erhöht
werden kann. Insbesondere kann dadurch eine nachteilige Eigenschaft
der Abdeckung, bei großen
Unter- und/oder Überdrücken in
Richtung des elektronischen Bauelements beziehungsweise vom elektronischen
Bauelement weg gebogen zu werden, verringert werden.
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Besonders
vorteilhaft kann es sein, wenn Bereiche der Abdeckung so ausgebildet
sind, dass sie die Stützstruktur
bilden. Das kann insbesondere beinhalten, dass die Stützstruktur
einen integralen Bestandteil der Abdeckung bildet. Das kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass die Stützstruktur und die Abdeckung
einstückig
ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind die Stützstruktur
und die Abdeckung dabei aus einem Stück gefertigt. Beispielsweise
kann die Stützstruktur
dabei durch einen Formprozess, beispielsweise ein Spritz-, Press-, oder
Gusstechnik, einen Prägeprozess,
Fräsen
oder Ätzen
zusammen mit der Abdeckung herstellbar sein. Die Stützstrukturen
können
weiterhin beispielsweise auch durch Aufkleben, Aufschmelzen oder Aufschweißen mit
der Abdeckung dauerhaft verbunden sein. Durch eine solche, bevorzugt
einstückige Ausbildung
der Abdeckung mit der Stützstruktur
kann mit Vorteil eine einfache Herstellbarkeit sowie eine hohe mechanische
Stabilität
und Integrität
gewährleistet
werden. Weist die Abdeckung eine Vertiefung auf, kann die Stützstruktur
mit Vorteil zumindest teilweise insbesondere in der Vertiefung angeordnet sein,
um dadurch die oben erwähnte
vorteilhafte Erhöhung
der mechanischen Stabilität
gerade dieses Bereichs bewirken zu können.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die zumindest eine Stützstruktur
als eine rippen-, steg- oder lamellenförmige Ausbuchtung der Abdeckung
ausgebildet. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Stützstruktur
eine Verdickung, insbesondere eine längliche Verdickung, auf der
dem elektronischen Bauelement zugewandten Innenseite der Abdeckung
bildet. Als solches kann die Stützstruktur
damit eine Ausstülpung
der Innenseite sein beziehungsweise eine Erhebung auf der Innenseite
der Abdeckung bilden. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein,
wenn die Stützstruktur
als Steg ausgebildet ist, das bedeutet, dass die Stützstruktur
eine längliche, über der
Innenseite der Abdeckung erhabene Form aufweisen kann.
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Weiterhin
kann es vorteilhaft sein, wenn sich die zumindest eine Stützstruktur
zumindest teilweise über
dem elektronischen Bauelement erstreckt. Das kann gerade dadurch
vorteilhaft sein, dass die Stützstruktur
gerade in diesem Bereich, der freitragend sein kann und daher wie
oben beschrieben einen mechanischen Stabilitätsschwachpunkt der Abdeckung bilden
kann, eine Erhöhung
der mechanischen Integrität
bewirken kann. Dabei kann die Stützstruktur
so ausgebildet sein, dass sie dem elektronischen Bauelement gegenüber liegt.
Insbesondere kann die Stützstruktur
einen Teil der Innenseite der Abdeckung, die dem elektronischen
Bauelement zugewandt ist, bilden. Besonders bevorzugt ist damit
auch ein Zwischenraum zwischen der Stützstruktur und dem elektronischen
Bauelement ausgebildet, so dass mit Vorteil eine mechanisch stabile,
freitragende Abdeckung über
dem elektronischen Bauelement erreicht werden kann.
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Weiterhin
kann die Stützstruktur
einen Steg bilden, der sich vom Randbereich aus über einen Teilbereich der Abdeckung
erstreckt. Insbesondere kann das bedeuten, dass die Stützstruktur
an den Randbereich angrenzt beziehungsweise diesen berührt und
sich von diesem weg erstreckt. Dabei kann die Stützstruktur als Ausbuchtung
bzw. Ausstülpung bzw.
Erhebung aus dem Randbereich ausgeformt sein und sich über die
Innenfläche
der Abdeckung erstrecken. Dabei kann die Abdeckung zumindest zwei sich
gegenüber
liegende Teilbereiche des Randbereichs aufweisen und sich die Stützstruktur
ausgehend von einem Teilbereich des Randbereichs in Richtung des
gegenüber
liegenden Teilbereichs des Randbereichs erstrecken kann. Dabei kann
sich die Stützstruktur
derart von einem Teilbereich des Randbereichs weg erstrecken, dass
sie mit dem Randbereich einen Winkel einschließt, der bevorzugt ein rechter
Winkel sein kann. Weiterhin kann der Winkel auch kleiner als ein
rechter Winkel sein und beispielsweise größer als 30°, bevorzugt größer oder
gleich 45° sein.
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Weiterhin
kann die Stützstruktur
die sich gegenüber
liegenden Teilbereiche des Randbereichs berühren. Das kann insbesondere
bedeuten, dass die Stützstruktur
von dem einen Teilbereich des Randbereichs bis zum gegenüber liegenden
Teilbereich des Randbereichs ragt. Insbesondere kann dadurch die
Stützstruktur
die Abdeckung zwischen den sich gegenüber liegenden Teilbereichen überspannen,
so dass die Stützstruktur
auch das elektronische Bauelement überspannen kann. Zumindest
entlang des Verlaufs der Stützstruktur
kann damit die mechanische Stabilität der Abdeckung mit Vorteil
erhöht werden,
da durch die die Stützstruktur
bildende Verdickung bzw. Erhebung der Innenseite der Abdeckung beispielsweise
eine Verbiegung der Abdeckung unter Einwirkung eines äußeren Drucks
verringert werden kann. Weist die Abdeckung eine Vertiefung wie
oben be schrieben auf, kann die Stützstruktur die Vertiefung in
zwei voneinander getrennte Bereiche aufteilen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann die Stützstruktur
eine Höhe
aufweisen, die sich vom Randbereich weg verringert. Die Höhe der Stützstruktur
kann dabei insbesondere durch eine Höhe relativ zur Innenseite der
Abdeckung gegeben sein. Insbesondere kann die zumindest eine Stützstruktur eine
geringere Höhe
aufweisen je weiter sie sich vom Randbereich weg erstreckt, wobei
es möglich
ist, dass die Stützstruktur
im Bereich des Randbereichs die gleiche Höhe aufweist wie der Randbereich
und sich die Höhe
dann mit zunehmenden Abstand vom Randbereich verjüngt. Diese Änderung
der Höhe kann
beispielsweise durch ein kontinuierliches Höhenprofil gegeben sein oder
auch durch ein Stufenprofil. Dabei kann sich bei einer sich verringernden Höhe das Profil
in Richtung vom Randbereich weg verjüngen. Insbesondere kann die
Stützstruktur
eine Höhe
aufweisen, die kleiner oder gleich der Tiefe einer Vertiefung der
Abdeckung ist. Das kann besonders bevorzugt bedeuten, dass die Stützstruktur
in die Vertiefung hineinragt und eine Höhe gegenüber der Vertiefung aufweist,
die der Höhe
des Randbereichs gegenüber
der Vertiefung entspricht oder kleiner als diese ist. Dabei kann
die Stützstruktur
mit dem Randbereich auch eine Stufe bilden. Beispielsweise kann
dadurch gewährleistet
werden, dass bei einer äußeren Druckeinwirkung
auf die Abdeckung, durch die sich die Abdeckung möglicherweise
in Richtung des elektronischen Bauelements biegen kann, die Abdeckung
sowie die Stückstruktur
das elektronische Bauelement nicht berühren können.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
weist die Stützstruktur
sich verzweigende Stege auf. Eine solche Verzweigung oder Verästelung
der Stützstruktur
kann dadurch ausgebildet sein, dass sich von der Haupterstreckungsrichtung
der Stützstruktur
weg weitere Stege in einem bestimmten Winkel von der Stützstruktur
weg erstrecken. Der Winkel kann dabei bevorzugt etwa ein rechter
Winkel sein, er kann jedoch auch kleiner als 90° und beispielsweise größer als
15° sein.
Gerade bei einer Stützstruktur,
die sich weit vom Randbereich weg auf der Innenseite der Abdeckung
erstreckt, kann eine solche Verzweigung mit sich verzweigenden Stegen
eine weitere Erhöhung
der mechanischen Stabilität
und Integrität
der Abdeckung erreicht werden. Beispielsweise kann die zumindest
eine Stützstruktur
V-förmige,
T-förmige oder
kreuzförmige
Verzweigungen oder Kombinationen daraus aufweisen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Abdeckung eine Mehrzahl von Stützstrukturen auf, die an eine
Mehrzahl von Teilbereichen des Randbereichs angrenzen und sich von diesen
weg erstrecken. Insbesondere kann dadurch die mechanische Stabilität der Abdeckung
in der oben beschriebenen Art und Weise ausgehend von der Mehrzahl
der Teilbereiche vorteilhaft erhöht
werden. Insbesondere kann die Mehrzahl von Stützstrukturen dabei nebeneinander
angeordnet sein. Das kann beispielsweise bedeuten, dass sich eine Mehrzahl
von gleichen oder ähnlichen
Stützstrukturen
benachbart zueinander vom Randbereich in gleicher oder ähnlicher
Art und Weise zu beispielsweise einem gegenüber liegenden Teilbereich des
Randbereichs hin erstrecken. Weiterhin können zumindest zwei Stützstrukturen
gegenüber
liegend angeordnet sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass eine erste
Stützstruktur
in einem ersten Teilbereich des Randbereichs angeordnet ist und
eine zweite Stützstruktur
in einem zweiten Teilbereich des Randbereichs, wobei sich der erste
und der zweite Teilbereich des Randbereichs gegenüber liegen.
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Besonders
bevorzugt ist die Mehrzahl von Stützstrukturen entlang des ganzen
Randbereichs angeordnet. Das kann insbesondere bedeuten, dass die
Stützstrukturen
einen freitragenden Bereich der Abdeckung umgeben. Insbesondere
sind die Stützstrukturen
dabei in regelmäßigen Abständen voneinander
angeordnet. Dadurch kann eine gleichmäßige und umfassende Erhöhung der
Stabilität
der Abdeckung vom gesamten das elektronische Bauelement umlaufenden
Randbereich erreicht werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist auf der Innenseite der Abdeckung ein Gettermaterial angeordnet.
Das Gettermaterial kann dabei bevorzugt benachbart zu der zumindest
einen Stützstruktur
auf der Innenseite der Abdeckung aufgebracht sein. Insbesondere
kann dies bedeuten, dass das Gettermaterial zwischen der zumindest
einen Stützstruktur und
dem Randbereich angeordnet ist. Bei einer Mehrzahl von Stützstrukturen
kann dies auch bedeuten, dass das Gettermaterial zwischen den Stützstrukturen
angeordnet ist. Weiterhin kann die Abdeckung eine Vertiefung aufweisen,
in der das Gettermaterial angeordnet ist. Das Gettermaterial kann dann
eine bestimmte Dicke aufweisen, die kleiner oder gleich der Tiefe
der Vertiefung der Abdeckung sein kann.
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Als
Gettermaterial kann vorzugsweise ein oxidierbares Material eingesetzt
werden, welches mit Sauerstoff und Feuchtigkeit reagieren und diese Schadstoffe
dabei binden kann. Als leicht oxidierende Materialien werden insbesondere
Metalle aus der Gruppe der Alkali- und Erdalkali-Metalle eingesetzt. Beispielsweise
kann das Gettermaterial Magnesium, Calcium, Barium und/oder Cäsium aufweisen.
Weiterhin können
auch andere Metalle, wie beispielsweise Aluminium, Zirkonium, Tantal,
und/oder Titan oder oxidierbare nichtmetallische Materialien geeignet sein.
Darüber
hinaus kann das Gettermaterial Materialien aus der Zeolithgruppe
und/oder Silikagel aufweisen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist zwischen dem Randbereich der Abdeckung und dem Substrat ein
Dichtungsmaterial angeordnet. Das Dichtungsmaterial kann dabei derart
sein, dass das elektronische Bauelement gegenüber der Umgebung abgedichtet
wird. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich
das Dichtungsmaterial um das elektronische Bauelement herum erstreckt
und insbesondere dieses umgibt. Geeignete Materialien für das Dichtungsmaterial
können
insbesondere Harze, bevorzugt Reaktionsharze sein, die das Herstellen
einer Klebe- und Dichtverbindung erleichtern können. Die Reaktionsharze können dabei
als ein- oder mehrkomponentige Harze realisiert sein, die thermisch
oder mit Hilfe von Licht, insbesondere UV-Licht, oder durch kombinierte
Härtung
auszuhärten
sein können.
Geeignete Materialien finden sich beispielsweise in Klasse der Silikone,
Epoxide, Acrylate, Imide oder Mischungen daraus, die sowohl als
Dicht- als auch als Klebemittel geeignet sein können. Weiterhin kann das Dichtungsmaterial
weitere Schichten, wie etwa Schutzschichten, beispielsweise aus
Kunststoffen oder den oben erwähnten
Harzen aufweisen. Durch die Anordnung des Dichtungsmaterials zwischen
dem Randbereich der Abdeckung und dem Substrat kann eine wirkungsvolle
Verkapselung des elektronischen Bauelements erreicht werden.
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Das
Dichtungsmaterial kann dabei eine Höhe aufweisen, die derart gewählt ist,
dass die Stützstruktur
das elektronische Bauelement nicht berührt. Beispielsweise kann die
zumindest eine Stützstruktur
eine Höhe
aufweisen, die der Tiefe einer Vertiefung in der Abdeckung entspricht.
Wird die Dicke des Dichtungsmaterials nun derart gewählt, dass
es eine Höhe
auf weist, die größer als
eine Höhe
des elektronischen Bauelements ist, kann die Abdeckung so auf dem
Substrat über
dem elektronischen Bauelement angeordnet werden, dass sich die zumindest eine
Stützstruktur über das
elektronische Bauelement erstrecken kann, ohne dieses zu berühren. Allgemein
kann dabei gelten, dass die Summe aus der Höhe des Dichtungsmaterials und
der Tiefe der Vertiefung der Abdeckung größer als die Summe aus der Höhe des elektronischen
Bauelements und der Höhe der
zumindest einen Stützstruktur
ist. Durch eine geeignete Dicke des Dichtungsmaterials kann somit
mit Vorteil die oben beschriebene Anordnung der Abdeckung über dem
elektronischen Bauelement derart, dass ein Zwischenraum zwischen
der Abdeckung und dem elektronischen Bauelement vorhanden ist, erreicht
werden.
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Alternativ
dazu kann die Dicke des Dichtungsmaterials derart gewählt sein,
dass die Summe aus der Höhe
des Dichtungsmaterials und der Tiefe der Vertiefung gleich der Summe
des elektronischen Bauelements und der Höhe der zumindest einen Stützstruktur
ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Stützstruktur das elektronische
Bauelement gerade in Kontakt steht und berührt, ohne jedoch einen Druck
oder eine Kraft auf das elektronische Bauelement auszuüben.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
weist die Abdeckung ein formbares, prägbares, fräsbares und/oder ätzbares
Material auf, das eine Fertigung einer Abdeckung mit zumindest einer
Stützstruktur ermöglichen
kann. Geeignete Materialien können beispielsweise
Glas, Kunststoffe, Metalle oder Kombinationen daraus aufweisen.
Weiterhin kann die Abdeckung auch als Laminat ausgeführt sein.
Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Abdeckung Barriereschichten
aufweist, die eine geringe Permeabilität für Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff aufweisen.
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Bei
einer Ausführungsform
weist das elektronische Bauelement eine Halbleiterschichtenfolge
auf. Insbesondere kann das elektronische Bauelement als optoelektronisches
Bauelement mit einer Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven
Bereich ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem
optoelektronisches Bauelement um ein strahlungsemittierendes optoelektronisches
Bauelement wie etwa eine Leuchtdiode oder um ein strahlunsempfangendes
optoelektronisches Bauelement wie etwa eine Photodiode handeln.
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Besonders
bevorzugt kann das optoelektronische Bauelement als organische lichtemittierende Diode
(OLED) ausgeführt
sein. Die OLED kann beispielsweise in einem aktiven Bereich eine
erste Elektrode auf dem Substrat aufweisen. Über der ersten Elektrode kann
ein funktionaler Bereich mit einer oder mehreren funktionalen Schichten
aus organischen Materialien aufgebracht sein. Die funktionalen Schichten
können
dabei beispielsweise als Elektronentransportschichten, elektrolumineszierende Schichten
und/oder Lochtransportschichten ausgebildet sein. über den
funktionalen Schichten kann eine zweite Elektrode aufgebracht sein.
In den funktionellen Schichten kann durch Elektronen- und Löcherinjektion
und -rekombination elektromagnetische Strahlung mit einer einzelnen
Wellenlänge
oder einem Bereich von Wellenlängen
erzeugt werden. Dabei kann bei einem Betrachter ein einfarbiger,
ein mehrfarbiger und/oder ein mischfarbiger Leuchteindruck erweckt
werden.
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Insbesondere
können
die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode besonders bevorzugt flächig oder
alternativ in ers te beziehungsweise zweite Elektrodenteilbereiche
strukturiert ausgeführt
sein. Beispielsweise kann die erste Elektrode in Form parallel nebeneinander
angeordneter erster Elektrodenstreifen ausgeführt sein und die zweite Elektrode
als senkrecht dazu verlaufende parallel nebeneinander angeordnete
zweite Elektrodenstreifen. Überlappungen
der ersten und zweiten Elektrodenstreifen können damit als separat ansteuerbare
Leuchtbereiche ausgeführt
sein. Weiterhin kann auch nur die erste oder die zweite Elektrode
strukturiert sein. Besonders bevorzugt sind die erste und/oder die
zweite Elektrode oder Elektrodenteilbereiche elektrisch leitend
mit ersten Leiterbahnen verbunden. Dabei kann eine Elektrode oder
ein Elektrodenteilbereich beispielsweise in eine erste Leiterbahn übergehen
oder getrennt von einer ersten Leiterbahn ausgeführt und elektrisch leitend
mit dieser verbunden sein.
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Beispielsweise
kann die elektronische Vorrichtung etwa als eine strukturierte Beleuchtungseinrichtung
oder auch als ein Display in einer Aktiv-Matrix- oder einer Passiv-Matrix-Ausführung zur
Anzeige alphanumerischer und/der graphischer Informationen ausgeführt sein.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
weist das erste Substrat bevorzugt Glas auf. Alternativ oder zusätzlich kann
das erste Substrat auch Quarz, Kunststofffolien, Metall, Metallfolien,
Siliziumwafer oder ein beliebiges anderes geeignetes Substratmaterial
umfassen. Ist das elektronische Bauelement als OLED und dabei insbesondere
als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt, das
heißt,
dass die in den funktionalen Schichten erzeugte Strahlung durch das
erste Substrat abgestrahlt wird, so kann das Substrat auf vorteilhafte
Weise eine Transparenz für
zumindest einen Teil der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen
Strahlung aufweisen.
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In
der Bottom-Emitter-Konfiguration kann vorteilhafterweise auch die
erste Elektrode eine Transparenz für zumindest einen Teil der
im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung aufweisen.
Eine transparente erste Elektrode, die als Anode ausgeführt sein
kann und somit als Löcherinjizierendes
Material dient, kann beispielsweise ein transparentes elektrisch
leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden
Oxid bestehen. Transparente elektrisch leitende Oxide (transparent
conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente,
leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise
Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder besonders
bevorzugt Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen,
wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch
ternäre
Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder
In4Sn3O12 oder
Mischungen unterschiedlicher transparenter elektrisch leitender
Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin müssen die TCOs nicht zwingend
einer stöchiometrischen
Zusammensetzung entsprechen und können auch p- oder n-dotiert
sein.
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Die
funktionalen Schichten können
organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere,
organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules") oder Kombinationen
daraus aufweisen. Geeignete Materialien sowie Anordnungen und Strukturierungen
der Materialien für
funktionale Schichten sind dem Fachmann bekannt und werden daher
an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt.
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Die
zweite Elektrode kann als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen-injizierendes Material
dienen. Als Kathodenmaterial können
sich unter anderem insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber,
Gold, Magnesium, Calcium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen
und Legierungen davon als vorteilhaft erweisen. Zusätzlich oder alternativ
kann die zweite Elektrode auch transparent ausgeführt sein
und/oder die erste Elektrode kann als Kathode und die zweite Elektrode
als Anode ausgeführt
sein. Das bedeutet insbesondere, dass die OLED auch als „Top-Emitter" ausgeführt sein
kann.
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Der
aktive Bereich kann weiterhin Merkmale und Komponenten für aktive
oder passive Anzeigen oder Beleuchtungseinrichtungen aufweisen,
etwa TFTs.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden
in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsformen.
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Es
zeigen:
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1A bis 1C schematische
Darstellungen einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
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2A und 2B schematische
Darstellungen einer Abdeckung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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3A bis 3C schematische
Darstellungen einer elektronischen Vorrichtung bzw. Abdeckungen
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel,
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4A bis 4C schematische
Darstellungen einer Abdeckung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
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5A bis 5G schematische
Schnittdarstellungen von Stützelementen
gemäß weiteren Ausführungsbeispielen
und
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6A bis 6E schematische
Darstellungen von Stützelementen
in einer Aufsicht gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen.
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In
den Ausführungsbeispielen
und Figuren können
gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren
Größenverhältnisse
untereinander sind grundsätzlich
nicht als maßstabsgerecht
anzusehen, vielmehr können
einzelne Elemente, wie z. B. Schichten, Bauteile, Bauelemente und
Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben
dick oder groß dimensioniert
dargestellt sein.
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In
den 1A bis 1C ist
ein Ausführungsbeispiel
für eine
elektronische Vorrichtung 100 gezeigt, wobei die 1A bis 1C jeweils
Schnittdarstellungen entlang der mit AA, BB und CC gekennzeichneten
Schnittebenen darstellen. Die folgende Beschreibung bezieht sich
gleichermaßen
auf alle drei 1A bis 1C.
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Die
elektronische Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 1,
auf dem ein elektronisches Bauelement 2 aufgebracht ist.
Das elektronische Bauelement 2 ist dabei flächig ausgebildet
und kann insbesondere in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine flächig ausgebildete
OLED sein. Über
dem elektronischen Bauelement 2 ist eine Abdeckung 3 angeordnet,
wobei die Abdeckung 3 einen Randbereich 31 aufweist,
der das elektronische Bauelement umgibt. Mittels des Randbereichs 31 ist
die Abdeckung 3 auf dem Substrat 1 aufgebracht.
Die Abdeckung 3 weist dabei eine Vertiefung 33 auf.
Damit bilden das Substrat 1 und die Abdeckung 3 eine
Kavität,
in der das elektronische Bauelement 2 angeordnet ist. Die
Abdeckung 3 ist dabei derart ausgebildet, dass sie eine Innenseite 32 aufweist,
die dem elektronischen Bauelement 2 und dem Substrat 1 zugewandt
ist. Weiterhin ist die Abdeckung so ausgebildet, dass zwischen der
Abdeckung 3 und dem elektronischen Bauelement 2 ein
Zwischenraum 330 vorhanden ist, das bedeutet, dass die
Abdeckung 3 so über
dem elektronischen Bauelement 2 angeordnet ist, dass sie
das elektronische Bauelement 2 nicht berührt.
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Die
Abdeckung 3 ist dabei, geeignet, das elektronische Bauelement 2 vor
schädlichen äußeren Einflüssen zu
schützen
und das elektronische Bauelement 2 zu verkapseln. Bei Druckbeaufschlagung weist
insbesondere der freitragende Bereich der Abdeckung zwischen dem
Randbereich 31 die Eigenschaft auf, sich zu verformen,
insbesondere sich zu verbiegen. Dabei kann es beispielsweise bei
einem Überdruck
zu einer „Einbeulung" insbesondere des freitragenden
Bereichs kommen. Die mechanische Stabilität der Abdeckung 3 hängt dabei
allgemein von der Größe der Abdeckung 3 und
der Tiefe der Vertiefung 33 ab. Die Größe der Abdeckung 3 bezeichnet dabei
sowohl die Ausdehnung der Abdeckung parallel zur Substratserstreckungsebene,
also die Seitenlängen,
als auch die Dicke der Abdeckung, insbesondere im Randbereich, als
auch das Verhältnis
der Seitenlängen
zueinander.
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Um
die mechanische Stabilität
der Abdeckung 3 insbesondere in dem freitragenden Bereich zwischen
den Randbereichen 31 zu erhöhen, weist die Abdeckung weiterhin
Stützstrukturen 4 auf.
Die Stützstrukturen 4 sind
dabei derart ausgebildet, dass sie sich von jeweils einem Teilbereich 34 des
Randbereichs entlang der Innenseite 32 der Abdeckung über das
elektronische Bauelement 2 hin erstrecken. Jede der Stützstrukturen 4 be wirkt
dabei, dass bei einer Druck- und/oder Kraftbeaufschlagung auf die elektronische
Vorrichtung 100 und insbesondere auf den freitragenden
Teil der Abdeckung 3 zwischen den Randbereichen 31 eine
mögliche
Biegung dieses freitragenden Bereichs verringert werden kann. Insbesondere
sind die Stützstrukturen 4 steg-
beziehungsweise rippenförmig
ausgebildet und sind dabei einstückig
mit der Abdeckung 3 ausgeführt. Insbesondere bedeutet
das, dass die Stückstrukturen 4 zusammen
mit der Abdeckung 3 aus dem selben Material gefertigt sind.
Bei der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gezeigten Abdeckung handelt es sich dabei um eine Glasabdeckung
mit Glasstegen.
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Insbesondere
kann die elektronische Vorrichtung 100 derart flächig ausgeführt sein,
dass sie eine Fläche
von zumindest einem Quadratdezimeter oder mehreren Quadratdezimetern
einnehmen kann. Alternativ zu der gezeigten rechteckigen Form der Abdeckung
und des elektronischen Bauelements 2 kann jede beliebige
andere Form gewählt
sein. Insbesondere kann die elektronische Vorrichtung 100 beispielsweise
auch kreisrund oder elyptisch sein oder als beliebiges N-Eck ausgeführt sein.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Stützstrukturen 4 derart
angeordnet, dass sie an zwei sich gegenseitig gegenüber liegenden
Teilbereichen 34 des Randbereichs 31 angrenzen
und sich von diesen aus aufeinander zu erstrecken. Dabei schließen die
Stege 4 mit dem Randbereich 31 einen rechten Winkel
ein. Alternativ zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die
Stege 3 auch einen anderen Winkel, wie im allgemeinen Teil
der Beschreibung ausgeführt,
einschließen.
Weiterhin bilden die Stege 4 mit dem Randbereich 31 jeweils
eine Stufe 34. Das bedeutet, dass die Stege 4,
von der Innen seite 32 der Abdeckung 3 aus gesehen,
eine geringere Höhe
aufweisen als die Vertiefung 33.
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Die
in den folgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen Variationen
und Erweiterungen des in den 1A bis 1C gezeigten
Ausführungsbeispiels.
Daher beschränkt
sich die weitergehende Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele
auf eine Beschreibung der Variationen und Erweiterungen.
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In
den 2A und 2B ist
ein Ausführungsbeispiel
für eine
Abdeckung 3 gezeigt. Die Abdeckung 3 der 2A und 2B könnte dabei
beispielsweise anstelle der Abdeckung 3 der elektronischen
Vorrichtung 100 der 1A bis 1C verwendet
werden.
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Die
in den 2A und 2B gezeigte
Abdeckung 3 ist dabei einstückig aus Glas gefertigt und weist
eine Vielzahl von Stützstrukturen 4 auf,
die als Stege ausgeführt
sind. Wie aus der 2B erkennbar ist, weisen die
Stege dabei eine Höhe
auf, die der Tiefe der Vertiefung 33 der Abdeckung 3 entspricht und
dieser gleich ist. Dabei sind die Stützstrukturen 4 regelmäßig beabstandet
nebeneinander angeordnet und erstrecken sich jeweils von einer Mehrzahl
von Teilbereichen 34 des Randbereichs 31 jeweils
paarweise entlang der Innenseite der Abdeckung 3 aufeinander
zu.
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Eine
derartig ausgeformte Abdeckung 3 kann etwa bewirken, dass
eine elektronische Vorrichtung, die eine solche Abdeckung 3 aufweist,
und dabei mittels des Randbereichs 31 eine Fläche von etwa
22 cm2 einschließt, einem Überdruck von bis zu 5 Bar und
einem Unterdruck von bis zu 10 mbar standhalten kann. Eine vergleichsweise
dimensionierte Abdeckung, die kei ne Stützstrukturen 4 aufweist,
ermöglicht
es hingegen nur, dass eine eine solche Abdeckung aufweisende elektronische
Vorrichtung einem Überdruck
von bis zu 1,5 Bar und einem Unterdruck von bis zu 500 mbar standhalten
kann. Durch die in den 2A und 2B gezeigte
Ausführungsform
der Abdeckung 3 kann somit eine Steigerung der mechanischen
Stabilität
und Integrität
der elektronischen Vorrichtung um bis zu 500% ermöglicht werden.
Insbesondere bedeutet dies, dass eine entsprechende elektronische
Vorrichtung im genannten Druckbereich eine wirkungsvolle Verkapselung für ein elektronisches
Bauelement gewährleisten kann.
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In
den 3A bis 3C ist
ein Ausführungsbeispiel
für eine
elektronische Vorrichtung 300 gezeigt. Die elektronische
Vorrichtung 300 weist dabei eine Abdeckung 3 auf,
die der im vorangegangenen Ausführungsbeispiel
gezeigten Abdeckung 3 entspricht. Die Abdeckung 3 ist
dabei derart auf dem Substrat 1 angeordnet und aufgebracht,
dass zwischen dem Randbereich 31 der Abdeckung 3 und dem
Substrat 1 ein Dichtungsmaterial 5 angeordnet ist.
Das Dichtungsmaterial 5 weist dabei ein Material wie im
allgemeinen Teil der Beschreibung ausgeführt auf und ist insbesondere
geeignet, dass das elektronische Bauelement 2 gegenüber der
Umgebung abgedichtet ist. Da wie in Verbindung mit den 2A bis 2B beschrieben
die Höhe
der Stützstrukturen 4,
die stegförmig
ausgebildet sind, der Höhe
der Vertiefung 33 der Abdeckung 3 entspricht,
und die stegförmigen
Stützstrukturen 4 sich
zumindest teilweise über
das elektronische Bauelement 2 erstrecken, ist die Dicke
des Dichtungsmaterials 5 derart gewählt, dass es eine Höhe aufweist,
so dass die Abdeckung 3 zusammen mit den Stützstrukturen 4 das
elektronische Bauelement 2 nicht berührt. Das bedeutet insbesondere,
dass das Dichtungsmaterial 5 eine Höhe aufweist, die größer als
die Höhe
des elektronischen Bauele ments 2 ist. Auf der Innenseite 32 der
Abdeckung 3 ist in der. Vertiefung 33 zwischen
den Stützstrukturen 4 ein
Gettermaterial 6 aufgebracht. Das Gettermaterial 6 ist
dabei geeignet, Feuchtigkeit und Sauerstoff zu absorbieren, und
damit eine Schädigung
des elektronischen Bauelements 2 durch diese Schadstoffe
zu vermeiden bzw. zu vermindern. Zusätzlich oder alternativ zur
gezeigten Anordnung des Gettermaterials kann dieses auch in den
Zwischenräumen
entlang den Erstreckungsrichtungen der Stützstrukturen 4 angeordnet
sein. Ein Spalt zwischen dem Gettermaterial 6 und den Stützstrukturen 4 sowie
ein Zwischenraum zwischen dem elektronischen Bauelement 2 und
der Abdeckung 3 kann dabei auch vorteilhaft sein, um beispielsweise
Feuchtigkeit oder Sauerstoff in der gesamten durch die Abdeckung 3 und
das Substrat 1 gebildeten Kavität absorbieren zu können.
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Die
Tiefe der Vertiefung 33 ist dabei derart gewählt, dass
das Gettermaterial 6, das über dem elektronischen Bauelement 2 angeordnet
ist, dieses nicht berührt.
Das bedeutet insbesondere, dass die Vertiefung eine Tiefe aufweist,
die zumindest so groß wie
die Dicke des Gettermaterials ist. Die Länge der Stützstrukturen hier ist weiterhin
vorgegeben durch die Dimensionierung der elektronischen Vorrichtung sowie
durch die durch das Gettermaterial 6 benötigte Fläche. Durch
die gezeigte Ausführungsform
der Abdeckung ist sowohl die Abdeckung 3 als auch die elektronische
Vorrichtung 300 geeignet, bei den vorangehend beschriebenen
Drücken
und den damit einhergehenden Kräften
verarbeitet und betrieben zu werden.
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In
den 4A bis 4C ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Abdeckung 3 gezeigt. 4A entspricht
dabei einer Schnittdarstellung der räumlichen Darstellung der Abdeckung 3 der 4B.
Die Abdeckung 3 weist dabei eine Stützstruktur 40 auf,
die sich zwischen zwei Teilbereichen 340 des Randbereichs 31 derart
erstreckt, dass sie die gegenüber
liegend angeordneten Teilbereiche 340 berührt. Dadurch
trennt die stegförmige
Stützstruktur 40 die
Vertiefung der Abdeckung 3 in zwei voneinander getrennte
Bereiche 331 und 332. Durch eine derartige Stützstruktur 40 kann
die mechanische Stabilität
und Integrität
der Abdeckung 3 wesentlich erhöht werden. Zusätzlich weist
die Stützstruktur 40 sich
verzweigende Stege 41 auf. Diese Stege 41 erstrecken
sich von der Stützstruktur 40 derart
weg, dass sie von der Stützstruktur 40 aus
in einem rechten Winkel in die Bereiche 331 beziehungsweise 332 der
Vertiefung der Abdeckung 3 hineinragen. Wie weiter oben
erwähnt,
kann der Winkel, unter dem die Stützstrukturen 4, 40 und 41 sich
jeweils von dem Randbereich 31 beziehungsweise der Stützstruktur 40 weg
erstrecken, von 90 Grad abweichen. Um eine weitere Erhöhung der
Stabilität
zu erreichen, können sich
beispielsweise Stege 41 bis zum gegenüber liegenden Randbereich 31 erstrecken
und diesen berühren
beziehungsweise in diesen übergehen.
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Wie
in der 4C gezeigt ist, können in
den Bereichen 331 und 332 jeweils Gettermaterialien 6 zwischen
den Stützstrukturen 4, 40, 41 angeordnet werden.
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In
den Ausführungsbeispielen
gemäß der 5A bis 5G sind
Ausführungsbeispiele
für Stützstrukturen
gezeigt. Dabei zeigen die Figuren jeweils Ausschnitte aus Abdeckungen 3.
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Die 5A zeigt
in einer räumlichen
Darstellung Stützstrukturen 4,
die sich vom Randbereich aus entlang der Innenseite 32 der
Abdeckung 3 in die Vertiefung 33 erstrecken. Die
Höhe der
Stützstrukturen,
die steg- beziehungsweise rippenförmig ausgebildet sind, entspricht
dabei der Höhe
des Rand bereichs 31 und damit der Tiefe der Vertiefung 33.
Die 5B zeigt eine schematische Schnittdarstellung. Eine
derartige Form der Stützstrukturen,
insbesondere die Tatsache, dass die Stützstrukturen 4 die
selbe Höhe
aufweisen wie die Vertiefung 33 beziehungsweise der Randbereich 31,
ermöglicht
eine kostengünstige
und einfache Herstellung der Abdeckung.
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In
den 5C und 5D sind
eine räumliche
beziehungsweise eine Schnittdarstellung eines Teils einer Abdeckung 3 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dargestellt, wobei sich die Höhe
der stegförmig
ausgebildeten Stützstrukturen 4 vom Randbereich 31 weg
verringert.
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In
der 5E ist in einer Schnittdarstellung eine stegförmige Stützstruktur 4 gezeigt,
die mit dem Randbereich 31 eine Stufe 43 bildet.
Die Höhe
der Stützstruktur
relativ zur Innenseite 32 der Abdeckung 3 bleibt
dabei entlang der Erstreckungsrichtung der Stützstruktur 4 gleich
und ist kleiner als die Tiefe der Vertiefung 33.
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Die
Höhe der
in der 5F gezeigten Stützstruktur
verringert sich wie im Falle der Ausführungsbeispiele in den 5C und 5D gezeigt
vom Randbereich entlang der Erstreckungsrichtung der Stützstruktur 4 kontinuierlich.
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Die
in der 5G gezeigte Stützstruktur 4 umfasst
mehrere Stufen, wobei sich die Höhe
vom Randbereich 31 weg entlang der Erstreckungsrichtung
der Stützstruktur
ebenfalls verringert.
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Die
in den 5C bis 5G gezeigten Ausführungsformen
für Stützstrukturen 4 eignen
sich insbesondere für
Abdeckungen, die eine hohe mechanische Stabilität und Integrität auch bei sehr
hohen oder sehr niedrigen Drücken
gewährleisten
sollen. Insbesondere sind solche Stützstrukturen auch geeignet
bei großflächigen elektronischen
Vorrichtungen, bei denen durch den größeren freitragenden Bereich
zwischen dem Randbereich 31 der Abdeckung 3 mit
einer größeren Durchbiegung
der Abdeckung 3 bei Druckbeaufschlagung gerechnet werden muss.
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In
den 6A bis 6E sind
Ausführungsbeispiele
für Formen
von Stützstrukturen 4 in
Aufsichten gezeigt. Dabei zeigt 6A die
in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
gezeigte gerade Rippen- oder Stegform, die sich im rechten Winkel vom
Teilbereich 34 des Randbereichs 31 weg erstreckt. 6B zeigt
ebenfalls eine gerade Rippen- beziehungsweise Stegform, die sich
jedoch einen spitzen Winkel mit dem Randbereich 31 einschließt. 6C zeigt
eine Stützstruktur 4 mit
Verzeigungen 41, so dass sich eine Stützstruktur mit einer T-Form ergibt. 6D zeigt
eine Stützstruktur 4 mit
Verzeigungen 41, so dass sich eine kreuzförmige Stützstruktur
ergibt. 6E zeigt eine Stützstruktur 4,
die aus zwei V-förmig angeordneten
Verzweigungen 41 besteht. Weiterhin kann eine Stützstruktur
auch eine Kombination der in den Ausführungsbeispielen gezeigten
Stützstrukturen
aufweisen.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese beschränkt.
Vielmehr umfasst diese Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht
explizit in den Patentansprüchen
oder Ausführungsbeispielen
angegeben ist.