DE102018106238A1

DE102018106238A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE102018106238A1
Application number: DE102018106238.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Leisen; Simon Jerebic
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Also published as: WO2019175419A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst:
ein Gehäuse, in welchem eine Kavität ausgebildet ist, die an einer Oberseite des Gehäuses eine Öffnung aufweist, und
wenigstens eine Lichtquelle, welche in der Kavität angeordnet ist, wobei die Kavität wenigstens teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei zumindest ein Volumenbereich des Füllmaterials mit einem Zusatz, insbesondere ein Gas, derart versetzt ist, dass der Volumenbereich einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement umfassend ein Gehäuse, in welchem eine Kavität ausgebildet ist, die an einer Oberseite des Gehäuses eine Öffnung aufweist, und wenigstens eine Lichtquelle, welche in der Kavität angeordnet ist.
In einem derartigen optoelektronischen Bauelement können, zum Beispiel durch eine während des Betriebs des optoelektronischen Bauelements auftretende Erwärmung, mechanische Spannungen auftreten, beispielsweise an Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Materialen des Bauelements.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf derartige mechanische Spannungen aufweist. Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten optoelektronischen Bauelements bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement umfasst ein Gehäuse, in welchem eine Kavität ausgebildet ist, die an einer Oberseite des Gehäuses eine Öffnung aufweist, und wenigstens eine Lichtquelle, welche in der Kavität angeordnet ist, wobei die Kavität wenigstens teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei zumindest ein Volumenbereich des Füllmaterials mit einem Zusatz, insbesondere einem Stoff oder Gas, derart versetzt ist, dass der Volumenbereich einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.
Der Volumenbereich des Füllmaterials mit dem Zusatz weist somit einen niedrigeren Elastizitätsmodul auf als das reine Füllmaterial. Als reines Füllmaterial wird hierin insbesondere das nicht mit Zusatz versetzte Füllmaterial bezeichnet. Die mechanische Spannung an einer Grenzfläche zu dem Füllmaterial kann berechnet bzw. abgeschätzt werden anhand der Gleichung: $σ=Ε * ε,$
wobei σ die Spannung an der Grenzfläche und E der Elastizitätsmodul des Füllmaterials ist, und ε bei einer Temperaturänderung ΔT durch: $ε= Δ Τ * (α 1 - α2)$
berechnet werden kann. Dabei bezeichnen α₁ und α₂ die Ausdehnungskoeffizienten der an der Grenzfläche aneinander liegenden Materialien.
Wie aus der oben erwähnten Formel ersichtlich ist, ergibt sich ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Spannung σ und dem Elastizitätsmodul E. Da der Volumenbereich des Füllmaterials mit dem Zusatz einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist, ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelement an der Grenzfläche des Volumenbereichs zur Umgebung, z.B. zu den Gehäusewänden, welche die Kavität umgeben, eine geringere Spannung im Vergleich zu einer Füllung der Kavität ausschließlich mit reinem Füllmaterial. Außerdem kann die mechanische Belastung auf die in der Kavität angeordneten Komponenten des optoelektronischen Bauelements reduziert werden. Beispiele für die Komponenten des optoelektronischen Bauteils sind die Lichtquelle und metallische Drähte, die als elektrische Leitungen z.B. für die Lichtquelle dienen. Ferner kann die mechanische Belastung auf verschiedene Grenzflächen in der Kavität reduziert werden. Beispiele hierfür sind Klebungen am Chip oder die Grenzfläche zwischen dem Füllmaterial und den die Kavität umgebenden Gehäusewänden. Das optoelektronische Bauelement weist somit im Hinblick auf Spannungen und andere mechanische Belastungen verbesserte Eigenschaften auf.
Das Füllmaterial kann ein Vergussmaterial, wie etwa Epoxidharz oder Silikon, sein. Das Füllmaterial kann mit Gas versetzt und dabei aufgeschäumt werden. Das aufgeschäumte Füllmaterial weist einen Elastizitätsmodul auf, der deutlich kleiner ist als der Elastizitätsmodul des reinen, nicht versetzten bzw. nicht aufgeschäumten Füllmaterials. Das optoelektronische Bautelement mit dem aufgeschäumten Vergussmaterial weist somit verbesserte mechanische Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf Spannungen und Belastungen an Grenzflächen des aufgeschäumten Vergussmaterials auf.
Der Elastizitätsmodul des Zusatzes kann, insbesondere um wenigstens eine Größenordnung oder um mehrere Größenordnungen, kleiner sein als der Elastizitätsmodul des reinen Füllmaterials. Der Elastizitätsmodul von Epoxidharz liegt zum Beispiel bei ca. 10 GPa und der Elastizitätsmodul von Luft liegt bei ca. 0,0001 GPa.
Der Zusatz kann ein Gas, wie etwa ein inertes Gas, Luft oder Kohlendioxid, sein und der Volumenbereich des Füllmaterials kann mittels des Gases aufgeschäumt sein. Da Gase typischerweise ein geringes Elastizitätsmodul aufweisen, kann durch Einbringen des Zusatzes „Gas“ eine deutliche Absenkung des Elastizitätsmoduls des Füllmaterials in dem Volumenbereich erreicht werden.
Der Volumenbereich kann sich über das gesamte Volumen oder über ein Teilvolumen des Füllmaterials erstrecken. Ferner kann die Kavität vollständig mit dem Füllmaterial gefüllt sein. Daher kann sich der Volumenbereich mit Füllmaterial mit Zusatz im Wesentlichen über das gesamte Volumen der Kavität oder nur über einen Teil des Kavitätsvolumens erstrecken.
Bei einem mit Gas aufgeschäumten Füllmaterial, z.B. Epoxidharz oder Silikon, ergibt sich ein weiterer Vorteil bei auftretender Materialdegradation mit optischer Veränderung, wie z.B. einer Bräunung des Füllmaterials. Durch das im Vergleich zum reinen Füllmaterial verringerte Volumen des versetzten Füllmaterials ist die spektrale Absorption im optischen Pfad des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund des geringeren Volumens ebenfalls geringer. Ferner können sich aufgrund des geringeren Verbrauchs an Füllmaterial Kostenvorteile ergeben.
Der Elastizitätsmodul des Volumenbereichs kann zumindest annähernd auf einen bestimmten Wert eingestellt sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass dem Volumenbereich eine vorgegebene Menge oder ein vorgegebenes Volumen an Zusatz zugeführt wird. Beispielsweise kann durch die stark verschiedenen Elastizitätsmoduln von Vergussmasse, wie z.B. Epoxidharz, und eingebrachtem Gas, wie z.B. Luft, eine einstellbare Anpassung der Materialeigenschaften vorgenommen werden, insbesondere in Abhängigkeit der eingebrachten Menge an Gas.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umgibt der Volumenbereich des Füllmaterials mit dem Zusatz die Lichtquelle. Spannungen und Belastungen auf die Lichtquelle, bei der es sich beispielsweise um einen LED-Chip handeln kann, oder deren Komponenten, wie etwa Metalldrähte, die als elektrische Leitungen dienen, können dadurch reduziert werden.
Vorzugsweise weist der Volumenbereich des Füllmaterials mit Zusatz, welcher die Lichtquelle umgibt, zumindest annähernd eine Teilkugelform oder zumindest annähernd die Form eines Teils eines Ellipsoids auf. Auch andere geometrische Formen, mit denen eine Umschließung der am Boden der Kavität angeordneten Lichtquelle erreicht werden kann, sind denkbar. Ein Volumenbereich mit einer Teilkugelform oder einer Teil-Ellipsoid-Form kann verhältnismäßig einfach hergestellt werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass Gas durch Kanäle im Gehäuse, die zur Herausführung von elektrischen Leitungen aus der Kavität dienen, in den unteren Bereich der Kavität eingebracht wird, nachdem diese mit Füllmaterial gefüllt wurde. Das Füllmaterial im unteren Bereich der Kavität kann somit aufgeschäumt werden, wodurch ein z.B. teilkugelförmig aufgeschäumter Volumenbereich an Füllmaterial gebildet werden kann.
Der Volumenbereich des Füllmaterials mit dem Zusatz bildet bevorzugt eine untere Füllmaterialschicht in der Kavität, über welcher sich eine weitere Schicht aus reinem Füllmaterial befindet. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lichtquelle und andere Komponenten, die sich im unteren Bereich der Kavität befinden, etwa am Boden der Kavität, von dem Volumenbereich des Füllmaterials mit Zusatz bedeckt sind, wodurch Spannungen und Belastungen auf die Lichtquelle und deren Komponenten reduziert werden können.
Insbesondere kann die untere Füllmaterialschicht den Boden der Kavität und/oder die Seitenwände der Kavität kontaktieren. Spannungen und Belastungen auf den Boden und die Seitenwände können dadurch reduziert werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Volumenbereich des Füllmaterials mit dem Zusatz eine obere Füllmaterialschicht in der Kavität, wobei in der Kavität zwischen deren Boden und der oberen Füllmaterialschicht eine weitere Schicht aus reinem Füllmaterial vorgesehen ist. Bei dem Zusatz kann es sich insbesondere um Gas handeln, welches in dem oberen Volumenbereich im Füllmaterial eingeschlossen ist. Die eingeschlossenen Gasblasen können als optische Streuzentren wirken und somit einen Diffusor-Effekt auslösen.
Insbesondere bildet die obere Füllmaterialschicht die Oberfläche des Füllmaterials. Dadurch kann besonders gut der erwähnte Diffusor-Effekt erreicht werden. Außerdem können Verbesserungen hinsichtlich Lichtauskoppeleffizienz und „Deglaring“ erreicht werden.
Die obere Füllmaterialschicht kann die Seitenwände der Kavität kontaktieren. Die obere Füllmaterialschicht kann sich dabei insbesondere über die gesamte, außenliegende Oberfläche der Füllung der Kavität erstrecken.
Der Volumenbereich des Füllmaterials mit Zusatz kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass in dem Volumenbereich das Füllmaterial Hohlräume, insbesondere Gasbläschen, aufweist, wobei die Hohlräume von Füllmaterial umschlossen und mit einem Gas gefüllt sind. Dies kann durch Aufschäumen des Füllmaterials in dem Volumenbereich mit einem Gas erreicht werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die hierin auch in Form eines unabhängigen Anspruchs beansprucht wird, umfasst ein optoelektronisches Bauelement ein Gehäuse, in welchem eine Kavität ausgebildet ist, die an einer Oberseite des Gehäuses eine Öffnung aufweist, und wenigstens eine Lichtquelle, welche in der Kavität angeordnet ist, wobei die Kavität wenigstens teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei zumindest ein Volumenbereich des Füllmaterials eine Vielzahl von in das Füllmaterial eingeschlossene und mit einem Gas gefüllte Hohlräume aufweist.
Die Hohlräume können durch Aufschäumen des Füllmaterials mit dem Gas ausgebildet sein. Die Hohlräume können dabei die Form von kleinen Gasbläschen aufweisen, welche in dem Volumenbereich vom Füllmaterial umschlossen sind.
Der Volumenbereich mit den Hohlräumen kann sich über das gesamte Volumen oder über ein Teilvolumen des Füllmaterials bzw. der Kavität erstrecken. Das aufgeschäumte Füllmaterial kann somit die gesamte Kavität ausfüllen oder nur bestimmte Teilbereiche der Kavität.
Der Volumenbereich des Füllmaterials mit den Hohlräumen kann die Lichtquelle, insbesondere zumindest annähernd teilkugelförmig, umgeben. Der Volumenbereich des Füllmaterials mit den Hohlräumen kann eine untere Füllmaterialschicht in der Kavität bilden, über welcher sich eine weitere Schicht aus reinem Füllmaterial befindet.
Die untere Füllmaterialschicht mit den Hohlräumen kann den Boden der Kavität und/oder die Seitenwände der Kavität kontaktieren.
Der Volumenbereich des Füllmaterials mit den Hohlräumen kann eine obere Füllmaterialschicht in der Kavität bilden, wobei in der Kavität zwischen deren Boden und der oberen Füllmaterialschicht eine weitere Schicht aus reinem Füllmaterial vorgesehen ist.
Bevorzugt bildet die obere Füllmaterialschicht die Oberfläche des Füllmaterials und/oder die obere Füllmaterialschicht kontaktiert die Seitenwände der Kavität.
Zur Reduzierung von mechanischen Spannungen können dem Füllmaterial ferner auch Füllpartikel mit einem Ausdehnungskoeffizienten beigegeben werden, der sich von dem Ausdehnungskoeffizient des Füllmaterials unterscheidet und insbesondere kleiner als dieser ist. Beispielsweise können dem Füllmaterial, wie etwa Epoxidharz, Partikel aus Siliziumoxid (SiO₂) beigegeben werden, z.B. in einer Konzentration von ca. 20-30 Gew.-%. Dadurch kann der effektive Ausdehnungskoeffizient des Füllmaterials an den Ausdehnungskoeffizient des umliegenden Gehäusematerials, z.B. PPA, wenigstens näherungsweise angepasst werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das die Schritte umfasst, dass eine an einer Oberseite eines Gehäuses offene Kavität des Gehäuses, in welcher wenigstens eine Lichtquelle angeordnet ist, mit einem Füllmaterial wenigstens teilweise gefüllt wird, wobei zumindest ein Volumenbereich des Füllmaterials mit einem Zusatz derart versetzt ist oder versetzt wird, dass der Volumenbereich einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.
Der Volumenbereich des Füllmaterials kann mit dem Zusatz versetzt werden, bevor die Kavität mit dem Füllmaterial gefüllt wird, während die Kavität mit dem Füllmaterial gefüllt wird, und/oder nachdem die Kavität mit dem Füllmaterial gefüllt wurde.
Bevorzugt wird als Zusatz ein Gas, wie etwa ein inertes Gas, Luft, Kohlendioxid oder Stickstoff zum Aufschäumen des Füllmaterials eingesetzt.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann außerhalb der Kavität das Füllmaterial in einem Behälter, insbesondere Kartusche, mit dem Zusatzstoff versetzt, insbesondere aufgeschäumt, werden. Anschließend kann das Füllmaterial mit Zusatzstoff in die Kavität eingebracht werden.
Bevorzugt ist im Gehäuse wenigstens ein Kanal für eine elektrische Leitung der Lichtquelle vorgesehen, wobei der Kanal von der Kavität nach außen verläuft, insbesondere vom Boden der Kavität zur Unterseite des Gehäuses, und der Zusatzstoff, insbesondere ein Gas, wie etwa Luft oder Kohlendioxid, kann bevorzugt durch den Kanal hindurch in die Kavität eingebracht werden, um dort das Füllmaterial aufzuschäumen.
Bevorzugt erfolgt das wenigstens teilweise Füllen der Kavität mit dem Füllmaterial mittels eines Ventils, durch welches das Füllmaterial in die Kavität eingebracht wird, wobei das Ventil derart betrieben wird, dass Gasblasen, insbesondere Luftblasen, in das Füllmaterial eingebracht werden. Bei dem Ventil kann es sich um ein Dosierventil, wie etwa ein Jet- oder Nadel-Dosierventil, handeln. Beispielsweise können durch Einstellungen an einem Jet-Dosierventil Gasblasen in das Füllmaterial eingebracht werden, etwa durch Auslösen von Kavitationseffekten im Ventil oder durch den Einschlag von Jetting-Tropfen in bereits dosiertes Material, welches z.B. bereits in die Kavität eingebracht wurde. Mit einem Dosierventil kann außerdem eine genaue Dosierung des Füllmaterials auf einfache Weise bewerkstelligt werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird zum zumindest annähernden Einstellen des Elastizitätsmoduls des Volumenbereichs auf einen bestimmten Wert eine vorgegebene Menge oder ein vorgegebenes Volumen an Zusatz, etwa ein vorgegebenes Volumen an Gas, zugeführt. Dies ist auch herstellungstechnisch von Vorteil, da die Eigenschaften des mit dem Gas aufgeschäumten Füllmaterials von Bauteil zu Bauteil dadurch leichter reproduzierbar sind.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauteils,
2 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauteils,
3 eine Querschnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauteils, und
4 eine Querschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauteils.

Das in 1 dargestellte optoelektronische Bauelement, das auch als Bauteil bezeichnet wird, umfasst ein Gehäuse 11, in welchem eine Kavität 13 ausgebildet ist, welche an einer Oberseite 15 eine Öffnung 17 aufweist. Das Bauteil umfasst eine Lichtquelle 19, bei der es sich um einen LED-Chip handeln kann. Die Lichtquelle 19 ist am Boden 21 der Kavität 13 angeordnet und dazu ausgebildet, Licht nach oben in Richtung der Öffnung 17 abzustrahlen. Die Lichtquelle 19 ist über elektrische Leitungen 23 mit an der Unterseite 25 des Gehäuses 11 liegenden elektrischen Kontakten 27 verbunden. Die elektrischen Leitungen 23 sind dabei durch das Gehäuse 11 geführt, zum Beispiel in entsprechenden Kanälen 45, die im Gehäuse 11 verlaufen.
Die Kavität 13 ist mit einem Füllmaterial 29 gefüllt. Dabei ist bei dem Bauelement gemäß 1 der gesamte von dem Füllmaterial 29 ausgefüllte Volumenbereich 31 mit einem Zusatz versetzt, durch den der Volumenbereich 31 einen Elastizitätsmodul aufweist, welcher gegenüber dem Elastizitätsmodul des reinen Füllmaterials, also ohne Zusatz, verringert ist.
Bei dem Zusatz kann es sich insbesondere um ein Gas handeln, beispielsweise um ein inertes Gas oder um Luft. Das Füllmaterial 29 wird mit dem Gas versetzt und dabei aufgeschäumt. Durch das Aufschäumen bildet sich in dem Volumenbereich 31 des Füllmaterials eine Vielzahl von Hohlräumen 33, die normalerweise mit dem zum Aufschäumen verwendeten Gas gefüllt sind. Die Hohlräume 33 bewirken einen verringerten Elastizitätsmodul im Vergleich zu dem Elastizitätsmodul des reinen Füllmaterials, also des Füllmaterials 29 ohne Hohlräume 33.
Durch den verringerten Elastizitätsmodul des Volumenbereichs 31 treten geringere Spannungen und Belastungen an Grenzflächen zu dem Volumenbereich 31 des Füllmaterials 29 auf. Der Volumenbereich 31 grenzt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 an den Boden 21 der Kavität 13 sowie an die Seitenwände 35 des Gehäuses 11, welche die Kavität 13 begrenzen. Ferner umgibt der Volumenbereich 31 die Lichtquelle 19 und die elektrischen Kontakte 23. Durch den effektiv geringeren Elastizitätsmodul des Volumenbereichs 31 mit dem aufgeschäumten Füllmaterial können auch, im Vergleich zu der Verwendung von reinem Füllmaterial, die mechanischen Spannungen und Belastungen auf die Lichtquelle 19 und die elektrischen Leitungen 23 reduziert werden. Die Lebensdauer und Funktionstüchtigkeit des Bauteils kann dadurch verbessert werden.
Das in 2 dargestellte optoelektronische Bauelement unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1 insbesondere dadurch, dass der Volumenbereich 31 des Füllmaterials 29 mit dem Zusatz eine obere Füllmaterialschicht 37 bildet. In dieser oberen Füllmaterialschicht 37 weist das Füllmaterial aufgrund einer erfolgten Aufschäumung mit Gas eine Vielzahl von Hohlräumen 33 auf.
Die obere Füllmaterialschicht 37 begrenzt die Füllung der Kavität 13 nach außen. Ferner ist zwischen dem Boden 21 der Kavität 13 und der oberen Füllmaterialschicht 37 eine untere Schicht 39 aus reinem Füllmaterial angeordnet. Bei der unteren Schicht 39 ist das Füllmaterial nicht mit Gas aufgeschäumt.
Die in der oberen Schicht 37 vorhandenen Hohlräume 33, bei denen es sich insbesondere um Gasbläschen handelt, wirken als optische Streuzentren und lösen einen diffusen Effekt aus für das von der Lichtquelle 19 emittierte Licht. Die obere Füllmaterialschicht 37 wirkt somit als eine Art Entspiegelung, welche die optischen Eigenschaften des Bauteils verbessern kann.
Bei dem optoelektronischen Bauelement der 3 bildet der Volumenbereich 31 des Füllmaterials 29 mit Hohlräumen 33 eine untere Füllmaterialschicht 41. Über dieser Schicht 41 befindet sich eine weitere Schicht 43 aus nicht aufgeschäumten Füllmaterial 29. Wie 3 zeigt, kontaktiert die untere Materialschicht 41 den Boden 21 der Kavität 13 und die Seitenwände 35 des Gehäuses 11, welche die Kavität 13 umschließen. Die untere Füllmaterialschicht 41 umgibt die Lichtquelle 19 sowie die elektrischen Kontakte 27 und gegebenenfalls weitere, nicht gezeigte elektrischen und/oder elektrooptischen Komponenten in der Kavität 13.
Wie vorstehend beschrieben, lassen sich durch die Füllmaterialschicht 41 aufgrund ihres geringeren Elastizitätsmoduls die Belastungen und Spannungen an Grenzflächen zu dieser Schicht 41 verringern. Dies kann für den Betrieb und die Lebensdauer des Bauelements von Vorteil sein kann.
Bei dem optoelektronischen Bauelemente der 4 bildet der Volumenbereich 31 des Füllmaterials 29 mit den Hohlräumen 33 zumindest annähernd eine teilkugelförmig ausgestaltete Abdeckung, welche die Lichtquelle 19 und die elektrischen Leitungen 23 umgibt. Spannungen und Belastungen auf die Lichtquelle 19 und die elektrischen Leitungen 23 an den Grenzflächen können daher vermieden oder zumindest reduziert werden.
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements, wie es die 1 bis 4 beispielhaft zeigen, lassen sich mittels eines Verfahrens herstellen, bei dem die Kavität 13 des Gehäuses 11 des Bauelements mit dem Füllmaterial 29 gefüllt wird, wobei ein jeweiliger Volumenbereich 31 des Füllmaterials 29 mit einem Zusatz, wie etwa einem Gas, derart versetzt wird, dass der Volumenbereich 31 einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.
Insbesondere kann der Volumenbereich 31 mittels eines Gases aufgeschäumt werden, wodurch sich die Hohlräume 33 in dem Volumenbereich 31 bilden und der Elastizitätsmodul im Vergleich zum reinen, nicht aufgeschäumten Füllmaterial 29 verringert wird.
Zur Erzeugung des aufgeschäumten Füllmaterials kann der Volumenbereich 31 insbesondere mit einem Gas aufgeschäumt werden, bevor die Kavität 13 mit dem Füllmaterial 29 gefüllt wird, während die Kavität 13 mit dem Füllmaterial 29 gefüllt wird, und/oder nachdem die Kavität 13 mit dem Füllmaterial 29 gefüllt wurde.
Außerhalb der Kavität 13 kann das Füllmaterial 29 beispielsweise in einem Behälter, wie etwa eine Kartusche, aufgeschäumt und anschließend in die Kavität eingebracht werden.
Im Gehäuse 11 des Bauteils kann auch ein Kanal 45 für eine elektrische Leitung 23 dazu verwendet werden, um Gas von außen in den unteren Bereich der Kavität 13 einzubringen und dort das zuvor eingefüllte, noch nicht ausgetrocknete Füllmaterial 29 aufzuschäumen. Dadurch können beispielsweise teilkugelförmige Volumenbereiche 31 mit aufgeschäumtem Füllmaterial 29, wie in 4 gezeigt ist, auf einfache Weise realisiert werden.
Das Füllen der Kavität 13 mit dem Füllmaterial 29 kann mittels eines Ventils, wie etwa ein Jet- oder Nadel-Dosierventil, erfolgen. Mittels des Ventils kann das Füllmaterial 29 in die Kavität 13 eingebracht werden. Das Ventil kann dabei derart betrieben werden, dass Hohlräume, insbesondere in Form von Gas- oder Luftblasen, in das Füllmaterial 29 eingebracht werden. Das Füllmaterial lässt sich dadurch während des Einfüllvorgangs in die Kavität aufschäumen.
Bezugszeichenliste

11: Gehäuse
13: Kavität
15: Oberseite
17: Öffnung
19: Lichtquelle
21: Boden
23: elektrische Leitung
25: Unterseite
27: elektrische Kontakte
29: Füllmaterial
31: Volumenbereich
33: Hohlraum
35: Seitenwand
37: obere Füllmaterialschicht
39: Schicht
41: untere Füllmaterialschicht
43: Schicht
45: Kanal

Claims

Optoelektronisches Bauelement umfassend: ein Gehäuse (11), in welchem eine Kavität (13) ausgebildet ist, die an einer Oberseite (15) des Gehäuses (11) eine Öffnung (17) aufweist, und wenigstens eine Lichtquelle (19), welche in der Kavität (13) angeordnet ist, wobei die Kavität (13) wenigstens teilweise mit einem Füllmaterial (29) gefüllt ist, wobei zumindest ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit einem Zusatz, insbesondere ein Gas, derart versetzt ist, dass der Volumenbereich (31) einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul des Zusatzes, insbesondere um wenigstens eine Größenordnung oder um mehrere Größenordnungen, kleiner ist als der Elastizitätsmodul des reinen Füllmaterials (29).
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz ein Gas, wie etwa ein inertes Gas, Luft, Kohlendioxid oder Stickstoff, ist und der Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mittels des Gases aufgeschäumt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Volumenbereich (31) über das gesamte Volumen oder über ein Teilvolumen des Füllmaterials (29) erstreckt, und/oder der Elastizitätsmodul des Volumenbereichs (31) zumindest annähernd auf einen bestimmten Wert eingestellt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit dem Zusatz die Lichtquelle (19), insbesondere zumindest annähernd teilkugelförmig, umgibt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit dem Zusatz eine untere Füllmaterialschicht (41) in der Kavität (13) bildet, über welcher sich eine weitere Schicht (43) aus reinem Füllmaterial befindet.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Füllmaterialschicht (41) den Boden (21) der Kavität (13) und/oder die Seitenwände (35) der Kavität (13) kontaktiert.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit dem Zusatz eine obere Füllmaterialschicht (37) in der Kavität (13) bildet, wobei in der Kavität (13) zwischen deren Boden (21) und der oberen Füllmaterialschicht (37) eine weitere Schicht (39) aus reinem Füllmaterial vorgesehen ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Füllmaterialschicht (29) die gesamte Oberfläche des Füllmaterials bildet und/oder die Seitenwände (35) der Kavität (13) kontaktiert.
Optoelektronisches Bauelement, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: ein Gehäuse (11), in welchem eine Kavität (13) ausgebildet ist, die an einer Oberseite des Gehäuses (11) eine Öffnung (17) aufweist, und wenigstens eine Lichtquelle (19), welche in der Kavität (13) angeordnet ist, wobei die Kavität (13) wenigstens teilweise mit einem Füllmaterial (29) gefüllt ist, wobei zumindest ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) eine Vielzahl von in das Füllmaterial (29) eingeschlossene und mit einem Gas gefüllte Hohlräume (31) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (31) durch Aufschäumen des Füllmaterials (29) mit dem Gas ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Volumenbereich (31) über das gesamte Volumen oder über ein Teilvolumen des Füllmaterials (29) erstreckt.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) die Lichtquelle (19), insbesondere zumindest annähernd teilkugelförmig, umgibt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) eine untere Füllmaterialschicht (41) in der Kavität (13) bildet, über welcher sich eine weitere Schicht (43) aus reinem Füllmaterial befindet, wobei, bevorzugt, die untere Füllmaterialschicht (41) den Boden (21) der Kavität (13) und/oder die Seitenwände (35) der Kavität (13) kontaktiert.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit eingeschlossenen Hohlräumen (33) eine obere Füllmaterialschicht (37) in der Kavität (13) bildet, wobei in der Kavität (13) zwischen deren Boden (21) und der oberen Füllmaterialschicht (37) eine weitere Schicht (39) aus reinem Füllmaterial vorgesehen ist, wobei, bevorzugt, die obere Füllmaterialschicht (37) die gesamte Oberfläche des Füllmaterials bildet und/oder die Seitenwände (35) der Kavität (13) kontaktiert.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das folgende Schritte umfasst: wenigstens teilweises Füllen einer an einer Oberseite eines Gehäuses (11) offenen Kavität (13) des Gehäuses (11) des Bauelements, in welcher wenigstens eine Lichtquelle (19) angeordnet ist, mit einem Füllmaterial (29), wobei zumindest ein Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit einem Zusatz derart versetzt ist oder versetzt wird, dass der Volumenbereich einen gegenüber dem reinen Füllmaterial verringerten Elastizitätsmodul aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenbereich (31) des Füllmaterials (29) mit dem Zusatz versetzt wird, bevor die Kavität (13) mit dem Füllmaterial (29) gefüllt wird, während die Kavität (13) mit dem Füllmaterial (29) gefüllt wird, und/oder nachdem die Kavität (13) mit dem Füllmaterial (29) gefüllt wurde, wobei, bevorzugt, der Zusatz ein Gas ist, mittels dem das Füllmaterial (29) aufgeschäumt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Kavität (13) das Füllmaterial (29) in einem Behälter, insbesondere eine Kartusche, mit dem Zusatzstoff versetzt, insbesondere aufgeschäumt, wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (11) wenigstens ein Kanal (45) für eine elektrische Leitung (23) der Lichtquelle (19) von der Kavität (13) nach außen verläuft, insbesondere vom Boden (21) der Kavität (13) zur Unterseite (25) des Gehäuses (11), und der Zusatzstoff ein Gas ist, welches durch den Kanal (45) hindurch in die Kavität (13) eingebracht wird, um dort das Füllmaterial (29) aufzuschäumen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens teilweise Füllen der Kavität (13) mit dem Füllmaterial (29) mittels eines Ventils, insbesondere Dosierventil wie etwa Jet- oder Nadel-Dosierventil, erfolgt, durch welches das Füllmaterial (29) in die Kavität (13) eingebracht wird, wobei das Ventil derart betrieben wird, dass Hohlräume, insbesondere Gasblasen, in das Füllmaterial (29) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum zumindest annähernden Einstellen des Elastizitätsmoduls des Volumenbereichs (31) auf einen bestimmten Wert eine vorgegebene Menge oder ein vorgegebenes Volumen an Zusatz zugeführt wird.