DE102020114952A1

DE102020114952A1 - Hermetisch dichtes optoelektronisches Modul mit erhöhter Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung

Info

Publication number: DE102020114952A1
Application number: DE102020114952.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Gindele; Christian RAKOBRANDT; Alexander Neumeier; Robert Hettler
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2021-12-09
Also published as: TW202205548A; US11870013B2; US20210384384A1; JP2021193731A; KR20210152400A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Modul mit einem Trägerelement, zumindest einem darauf angebrachten optoelektronischen Element, einer Abdeckung für das optoelektronische Element sowie einer Kavität.Die Abdeckung umfasst einen das optoelektronische Element in Umfangsrichtung umgebenden und mit dem Trägerelement verbundenen Rahmen sowie ein an dem Rahmen angebrachtes und dem Trägerelement im Wesentlichen gegenüberliegendes Glaselement zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die oder aus der Abdeckung. Die Kavität ist innerhalb eines zumindest teilweise durch eine Innenfläche der Abdeckung und eine Fläche des Trägerelements begrenzten Volumens ausgebildet. Das optoelektronische Element ist in der Kavität angeordnet und von der Abdeckung hermetisch und/oder autoklavierbar umschlossen. Das optoelektronische Modul weist ferner ein die Kavität zumindest teilweise ausfüllendes Füllmaterial auf, ist zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial eingenommenen Volumens eingerichtet und ausgebildet und umfasst zumindest ein erstes verformbares Ausgleichsvolumen, welches an einem Teilbereich der Abdeckung und/oder des Trägerelements angrenzend angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hermetisch dichtes optoelektronisches Modul mit erhöhter Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Modul sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen optoelektronischen Moduls.
Optoelektronische Elemente bzw. Bauteile wie beispielsweise LEDs werden nach dem Stand der Technik häufig durch Epoxidharze und Silikone, aber auch mit Glasgehäusen, Keramik-Glasgehäusen oder Metall-Glasgehäusen verkapselt. Solche Metall-Glasgehäuse bzw. Keramik-Glasgehäuse umfassen meist ein Metall- bzw. Keramik-Gehäuseelement und ein transparentes Gehäuseelement zur Ein- oder Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse. Die Verkapselung von optoelektronischen Elementen an sich dient einerseits dem Schutz des optoelektronischen Elements, andererseits aber auch einer Erhöhung der Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Element, wobei eine erhöhte Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung durch eine geeignete Wahl des Brechungsindex des Materials der Verkapselung erzielt werden kann. Das optoelektronische Element wird auf ein Substrat bzw. ein Trägerelement aufgebracht und von dem entsprechenden Gehäuse üblicherweise durch einen Lötprozess oder Schweißprozess verkapselt bzw. umschlossen. Teils kommt auch ein Füllmaterial zum Einsatz, welches in die Verkapselung bzw. in das Gehäuse eingebracht wird und zu einer Erhöhung der Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung beitragen soll.
So beschreibt die US-Patentanmeldung US 2005/0239227 A1 eine Leiterplatte mit mindestens einem LED Chip und eine den mindestens einen LED Chip umgebende lichtdurchlässige Abdeckung, die an ihrem offenen Ende mit der Leiterplatte verbunden ist. Durch die Innenfläche der Abdeckung und die Leiterplatte wird ein den mindestens einen LED Chip enthaltendes Innenvolumen definiert, in welchem ein den mindestens einen LED Chip bedeckendes transparentes Füllmaterial wie Silikon oder Epoxid eingebracht ist. Die Lichtauskopplung wird durch das Füllmaterial erhöht, indem das Füllmaterial zu einer die Lichtauskopplung erhöhenden Änderung des Brechungsindex in dem Innenvolumen führt.
Auch die US-Patentanmeldung US 2003/0219207 A1 verwendet ein Füllmaterial in Form eines optischen Gels zur Anpassung des Brechungsindex, um die Lichtauskopplung aus einer Lichtquelle wie einer LED in einen Leichtleiter, beispielsweise einer Faseroptik, zu erhöhen. Das optische Gel füllt einen die Lichtemissionsfläche umgebenden und von einer Kunststoffkuppel umschlossenen Hohlraum aus, um Licht zwischen der Lichtquelle und dem Lichtleiter zu übertragen, wenn der Lichtleiter nicht an die lichtemittierende Oberfläche gebunden ist.
Die US-Patentanmeldung US 2009/0206352 A1 offenbart einen von einem Gehäuse umgebenen LED Chip, wobei das Gehäuse mindestens einen Grundkörper und eine von einem Glaskörper gebildete Kappe umfasst und der LED Chip in einer Aussparung des Grundkörpers und auf diesem sitzt. Die Primärstrahlung des LED Chips wird von einem Konversionselement zumindest teilweise in Strahlung mit größerer Wellenlänge umgewandelt, wobei das Konversionsmittel in dem Glaskörper der Kappe enthalten ist und der Brechungsindex des Glaskörpers größer als 1,6, vorzugsweise mindestens n = 1,7 ist. Die Aussparung des Grundkörpers ist mit einem den LED Chip bedeckenden Füllmaterial ausgefüllt, welches eine Immersionsflüssigkeit als Hauptbestandteil und Bestandteile von Glas und Phosphorpigmenten enthält und zur Erhöhung der Konversionseffizienz der Primärstrahlung des LED Chips beiträgt.
Ein Füllmaterial gemäß dem Stand der Technik, welches in ein Innenvolumen, welches durch ein Trägerelement mit darauf angebrachtem optoelektronischen Element wie einem LED Chip und durch eine Abdeckung bzw. durch eine Kappe begrenzt ist, eingebracht ist, dehnt sich bei zunehmender Temperatur, insbesondere infolge von elektromagnetischer Wärmestrahlung bzw. Strahlungswärme, aus. Füllt das Füllmaterial das Innenvolumen insbesondere vollständig aus, so übt es durch dessen Volumenausdehnung bei zunehmender Temperatur einen zunehmenden Druck auf die Abdeckung und auch auf das Trägerelement mit darauf angebrachtem optoelektronischen Element aus. Neben Rissen in der Abdeckung, die zu einer deutlichen Verschlechterung der Effizienz der Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung führen, kann auch das optoelektronische Element durch den darauf ausgeübten Druck des Füllmaterials beschädigt werden.
Demnach ist es zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, hermetisch dichtes optoelektronisches Modul mit zumindest einem optoelektronischen Element und einem das optoelektronische Element bedeckenden Füllmaterial bereitzustellen, welches die oben aufgeführten Nachteile überwindet und zugleich eine erhöhte Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Modul aufweist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass auch bei einer eintretenden Volumenänderung des Füllmaterials eine erhöhte Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Modul erfolgt.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 10 gelöst und durch die weiteren Merkmale der jeweiligen Unteransprüche ausgestaltet und weiterentwickelt.
Das erfindungsgemäße optoelektronische Modul weist ein Trägerelement, zumindest ein auf dem Trägerelement angebrachtes optoelektronisches Element, eine Abdeckung für das optoelektronische Element sowie eine Kavität auf. Die Abdeckung des optoelektronischen Moduls, welche auch Kappe genannt wird, weist einen das optoelektronische Element in Umfangsrichtung umgebenden und mit dem Trägerelement verbundenen Rahmen sowie ein an dem Rahmen angebrachtes und dem Trägerelement im Wesentlichen gegenüberliegendes Glaselement zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die Abdeckung bzw. aus der Abdeckung auf. Die Kavität ist innerhalb eines Volumens ausgebildet, welches zumindest teilweise durch eine Innenfläche der Abdeckung und eine Fläche des Trägerelements begrenzt ist. Das optoelektronische Element ist derart in der Kavität angeordnet, dass es von der Abdeckung hermetisch und/oder autoklavierbar umschlossen ist. Das optoelektronische Modul umfasst ferner ein Füllmaterial, mit welchem die Kavität zumindest teilweise ausgefüllt ist. Das optoelektronische Modul ist ferner zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial eingenommenen Volumens eingerichtet und ausgebildet und weist dazu zumindest ein erstes verformbares Ausgleichsvolumen auf.
Es ist auch denkbar, das Ausgleichsvolumen so auszulegen, dass dessen Volumen bei oder ab über- oder Unterschreitung einer Temperaturschwelle gegen null gehen kann. Das Ausgleichsvolumen ist aber typischerweise vorhanden und wirksam in einem für die Anwendungen optoelektronischer Komponenten üblichen Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C, vorzugsweise von -25 °C bis +125 °C
Das erfindungsgemäße optoelektronische Modul stellt eine Lösung zum Kompensieren einer Volumenausdehnung eines das optoelektronische Element bedeckenden bzw. eines in eine Kavität eingebrachten Füllmaterials bereit, indem zumindest ein erstes verformbares Ausgleichsvolumen für das optoelektronische Modul vorgesehen ist. Bei einer Temperaturerhöhung innerhalb des optoelektronischen Moduls, beispielsweise infolge von elektromagnetischer Wärmestrahlung bzw. Strahlungswärme, kann sich das Füllmaterial zumindest in das erste Ausgleichsvolumen hin ausdehnen. Daraufhin wird das zumindest erste Ausgleichsvolumen, welches ursprünglich nicht mit Füllmaterial ausgefüllt ist, zumindest teilweise mit dem sich ausdehnenden Füllmaterial ausgefüllt. Dadurch, dass sich das Füllmaterial zumindest in das erste Ausgleichsvolumen ausdehnen kann, übt das Füllmaterial deutlich weniger bis nahezu gar keinen Druck mehr auf das Trägerelement mit dem darauf angebrachten optoelektronischen Element und/oder auf die Abdeckung aus. Die Gefahr einer Beschädigung der Abdeckung und/oder des optoelektronischen Elements auf dem Trägerelement ist somit durch die Möglichkeit des Füllmaterials, sich zumindest in das erste Ausgleichsvolumen hin auszudehnen, deutlich reduziert, wenn nicht sogar aus dem Weg geräumt, was eine erhöhte Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Modul zur Folge hat.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Füllmaterial eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Öl, und bildet bei dessen Ausdehnung eine Oberfläche aus, die gewölbt, insbesondere konvex gewölbt, ist. Eine solche gewölbte Oberfläche wird in der Hydrostatik Meniskus genannt und basiert auf der Wechselwirkung zwischen der einen Meniskus bildenden Flüssigkeit und der Oberfläche der an der Flüssigkeit angrenzenden Wandung.
Neben dem zumindest ersten Ausgleichsvolumen können auch mehrere Ausgleichsvolumina, also ein zweites, drittes usw. ursprünglich nicht mit Füllmaterial ausgefülltes, verformbares Ausgleichsvolumen in dem optoelektronischen Modul vorgesehen sein, wobei die jeweiligen Ausgleichsvolumina räumlich voneinander getrennt sind.
Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer Auskopplung elektromagnetischer Strahlung oder auch Lichtauskopplung die Rede ist, so bezieht sich der Begriff der elektromagnetischen Strahlung bzw. des Lichts auf einen vorbestimmten Spektralbereich und ist nicht auf das Spektrum des sichtbaren Lichts beschränkt. So kann beispielsweise Infrarotlicht oder ultraviolettes (UV) Licht von diesem vorbestimmten Spektralbereich mit umfasst sein. Das Glaselement der Abdeckung kann beispielsweise ein Glasfenster in Form eines Glasscheibchens sein, kann aber auch verschieden geformt, beispielsweise konvex oder konkav geformt, sein. Insbesondere kann das Glaselement auch als Linse ausgestaltet sein. Neben Glasfenstern können beispielsweise auch Glaskeramikfenster, Saphirfenster, Quarzfenster oder Siliziumfenster als transparentes Glaselement zum Einsatz kommen. Ein Siliziumfenster ist dabei ein Beispiel für ein nur für Infrarotlicht transparentes Glaselement.
Das erste verformbare Ausgleichsvolumen kann in einer beispielhaften Ausführungsform an einem Teilbereich der Abdeckung und/oder an einem Teilbereich des Trägerelements des optoelektronischen Moduls angrenzen, sodass Grenzflächen mit möglichst geringem Sprung des Brechungsindex innerhalb der Abdeckung entstehen, welche den optischen Pfad der auszukoppelnden elektromagnetischen Strahlung negativ beeinträchtigen. Wäre das erste Ausgleichsvolumen im Gegensatz zu dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht an einem Teilbereich der Abdeckung und/oder des Trägerelements angrenzend, sondern beispielsweise zwischen zwei voneinander getrennten Bereichen eines Füllmaterials und an diesen Bereichen des Füllmaterials jeweils unmittelbar angrenzend angeordnet, so entstünden mehr Grenzflächen zwischen Ausgleichsvolumen und Füllmaterial. Diese würden den optischen Pfad der auszukoppelnden elektromagnetischen Strahlung negativ beeinflussen und die Effizienz der Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Modul verringern. Diese dann im Allgemeinen als Grenzflächen zu Luft oder einem Gas vorliegenden Übergänge weisen dann auch noch größere Brechungsindex-Sprünge auf, welche hohe Reflexionsverluste mit sich bringen.
Alternativ zu einem Angrenzen des ersten Ausgleichsvolumens an einem Teilbereich der Abdeckung und/oder an einem Teilbereich des Trägerelements des optoelektronischen Moduls kann das zumindest erste Ausgleichsvolumen in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform auch vollständig von Füllmaterial umgeben sein. Insbesondere kann das zumindest eine erste Ausgleichsvolumen als Blase ausgebildet sein, welche sich in dem mit Füllmaterial befüllten Bereich des optoelektronischen Moduls befindet.
Das Ausgleichsvolumen ist vorzugsweise mit einem kompressiblen Medium, insbesondere einem gasförmigen Medium, oder mit einem elastischen Medium gefüllt. Alternativ kann das Ausgleichsvolumen ein Vakuum sein. Alle diese Varianten ermöglichen, dass das Ausgleichsvolumen bei einer Ausdehnung des Füllmaterials in das Ausgleichsvolumen hinein zugunsten des Füllmaterials komprimiert werden kann, sodass das Füllmaterial sein Volumen in das Ausgleichsvolumen hinein vergrößern kann.
In einer Ausführungsform kann ein Teilbereich der Abdeckung und/oder ein Teilbereich des Trägerelements beispielsweise mit einer für das Füllmaterial nicht benetzenden und/oder für das Füllmaterial nicht haftenden Beschichtung beschichtet sein, sodass das zumindest erste Ausgleichsvolumen durch Ablösen des Füllmaterials von dieser Beschichtung ausgebildet ist. Dieses Beschichten muss vor dem Befüllen der Kavität mit Füllmaterial erfolgen. Wird die Kavität nach dem Beschichten mit Füllmaterial befüllt, so haftet das Füllmaterial nicht an der nicht benetzenden und/oder nicht haftenden Beschichtung. Das Füllmaterial kann sich von dieser Beschichtung ablösen bzw. zurückziehen, sodass durch das Ablösen das zumindest erste Ausgleichsvolumen ausgebildet wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist auch denkbar, dass zumindest ein Teilbereich des ersten Ausgleichsvolumens mit einer für das Füllmaterial nicht benetzenden und/oder für das Füllmaterial nicht haftenden Beschichtung beschichtet ist. Nach Einbringen des ersten Ausgleichsvolumens in das optoelektronische Modul und dessen zumindest teilweisem Beschichten haftet das Füllmaterial beim Befüllen der Kavität mit Füllmaterial nicht an dieser Beschichtung und kann sich von dieser ablösen. Dadurch entsteht ein zweites Ausgleichsvolumen, welches dann als Vakuum vorliegt, wohingegen das erste Ausgleichsvolumen entweder ein kompressibles Medium oder ein elastisches Medium ist.
Das optoelektronische Modul, insbesondere die Abdeckung oder das Trägerelement, kann zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial eingenommenen Volumens beispielsweise zumindest eine, insbesondere mit dem Rahmen oder dem Trägerelement verbundene, flexible Membran aufweisen. Eine solche Membran besteht aus einem elastischen und somit dehnbaren Material und ist derart beschaffen, dass das Füllmaterial die Membran nicht durchdringen kann, sondern bei dessen Ausdehnung von der Membran begrenzt bzw. gehalten wird. Es kann im Rahmen der Erfindung auch mehr als eine solche flexible Membran in dem optoelektronischen Modul vorgesehen sein, wobei die entsprechenden Membranen dann räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Ausgleichsvolumen zumindest zwischen einer zur Kavität gewandten Innenfläche des Rahmens und/oder zur Kavität gewandten Fläche des Trägerelements angeordnet. Ist eine flexible Membran vorgesehen, so kann sich diese in das erste Ausgleichsvolumen hin auswölben, wenn das Füllmaterial infolge von dessen Volumenausdehnung Druck auf die Membran ausübt. Dehnt sich das Füllmaterial in Richtung des ersten Ausgleichsvolumens, und somit in Richtung der Membran, aus, so kann es von der Membran in dessen Ausdehnungsrichtung begrenzt werden, jedoch ohne dabei an einer weiteren Ausdehnung in Richtung des Ausgleichsvolumens gehindert zu werden. Folglich dehnt sich das Füllmaterial zusammen mit der sich verformenden bzw. auswölbenden Membran in Richtung des ersten Ausgleichsvolumens aus.
Die zumindest eine Membran des erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls begrenzt vorzugsweise die hermetisch abgeschlossene Kavität. Dies bedeutet, dass ein Teilbereich der Kavität von der zumindest einen Membran begrenzt wird und somit unmittelbar an die zumindest eine Membran angrenzt. Die Kavität ist demzufolge durch ein Volumen ausgebildet, welches durch die Innenfläche der Abdeckung, durch eine dem optoelektronischen Element zugewandten Fläche des Trägerelements und durch die zumindest eine Membran begrenzt ist. Folglich ist die Membran in einer solchen Ausführungsform neben der Abdeckung und dem Trägerelement ein Bestandteil der hermetischen Verkapselung des optoelektronischen Elements.
Alternativ zu oder auch in Kombination mit einer zuvor beschriebenen flexiblen Membran kann das optoelektronische Modul ein bimetallisches Element aufweisen. Insbesondere kann der Rahmen der Abdeckung in einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise bimetallisch ausgebildet sein, um eine Ausdehnung eines vom Füllmaterial eingenommenen Volumens auszugleichen. Ein bimetallisches Element weist zwei Schichten unterschiedlicher, formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbundener Metalle auf und zeichnet sich durch die Eigenschaft aus, dass er bei Temperaturänderung seine Form ändert, insbesondere sich verbiegt. Die Ursache der Verbiegung liegt darin, dass die für die Bimetallverbindung bzw. das bimetallische Element verwendeten Metalle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und somit auch Längenausdehnungskoeffizienten aufweisen und sich bei Erwärmung folglich um unterschiedlich lange Strecken verlängern, was durch deren miteinander eingegangene Verbindung zu einer Verbiegung führt. Im Falle eines zumindest teilweise bimetallisch ausgebildeten Rahmens ist der bimetallische Rahmen derart konstruiert, dass er sich bei Temperaturerhöhung nach außen, d.h. von der Kavität weg, biegt, sodass ein Hohlraum, welcher ein zweites Ausgleichsvolumen darstellt, entsteht. In dieses zweite Ausgleichsvolumen kann sich das Füllmaterial infolge der Temperaturerhöhung ausdehnen. Das zweite Ausgleichsvolumen ist vorzugsweise ein von dem zumindest einen ersten Ausgleichsvolumen verschiedenes Ausgleichsvolumen. Aber es kann sich bei dem zweiten Ausgleichsvolumen auch um das zumindest eine erste Ausgleichsvolumen handeln.
Das Füllmaterial kann gemäß einer Ausführungsform insbesondere ein Silikon, Polymer, Epoxidharz oder Öl sein und/oder der Rahmen der Abdeckung kann eine Keramik oder ein Metall, vorzugsweise ein zumindest teilweise mit Glas beschichtetes Metall oder eine zumindest teilweise mit Glas beschichtete Keramik, sein. Die Wahl des Füllmaterials kann anhand von dessen Brechungsindex erfolgen und kann insbesondere von dem Brechungsindex des verwendeten Glaselements sowie von der Wellenlänge der ein- oder auszukoppelnden elektromagnetischen Strahlung abhängig gemacht werden. Bei einem Rahmen aus Metall oder Keramik mit einer zumindest teilweisen Beschichtung aus Glas dient die Glasbeschichtung insbesondere dazu, den Rahmen mit dem Trägerelement zu verbinden.
Weiterhin kann das Trägerelement beispielsweise zumindest teilweise aus Keramik und/oder Metall bestehen und vorzugsweise ein elektrisches Layout zur Kontaktierung des optoelektronischen Elements aufweisen. Das optoelektronische Element wird insbesondere durch einen Lötprozess oder Klebprozess auf dem Trägerelement aufgebracht.
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls vorgesehen, dass das Volumen der Kavität um zumindest einen Faktor 2,5 größer ist als das Volumen des ersten Ausgleichsvolumens.
Neben einem flachen, ebenen Trägerelement kann das Trägerelement in einer weiteren Ausführungsform auch eine Ausnehmung aufweisen, in welcher das optoelektronische Element auf dem Trägerelement angeordnet ist. Dabei ist die Kavität im Wesentlichen durch die Ausnehmung des Trägerelements ausgebildet.
Neben einer hermetischen Verkapselung des optoelektronischen Elements in der Kavität kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein autoklavierbares Umschließen des optoelektronischen Elements in der Kavität erfolgen. Ein autoklavierbares Umschließen bedeutet ein gasdichtes Verschließen bzw, ein Umschließen des optoelektronischen Elements 2 in einer mit Dampf sterilisierten Kavität 11 für eine gewisse Zeitdauer. Dabei wird das optoelektronische Element 2 in der Kavität 11 für eine Dauer von mindestens 15 Minuten mit Dampf bei einer Temperatur von üblicherweise 110°C bis 140°C, vorzugsweise um die 135°C, und einem Druck von bis zu 3 bar sowie hoher Luftfeuchtigkeit gasdicht verschlossen. So kann beispielsweise auch ein gasdurchlässiger und/oder diffusionsoffener Kanal von einem Ausgleichsvolumen innerhalb des optoelektronischen Moduls 1 nach außen, d.h. außerhalb des optoelektronischen Moduls 1, ausgebildet sein, beispielsweise zum Druckausgleich, wenn das optoelektronische Element autoklavierbar in der Kavität umschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem auch ein Verfahren zum Herstellen eines hermetischen und/oder autoklavierbaren optoelektronischen Moduls, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Anbringen zumindest eines optoelektronischen Elements auf einem Trägerelement,
- Verbinden einer Abdeckung, welche einen Rahmen und ein Glaselement zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die oder aus der Abdeckung aufweist, mit dem Trägerelement derart, dass der Rahmen der Abdeckung mit dem Trägerelement verbunden wird, das optoelektronische Element in Umfangsrichtung von dem Rahmen umgeben wird und das Glaselement der Abdeckung dem Trägerelement im Wesentlichen gegenüberliegt, und
- Ausbilden einer Kavität innerhalb eines Volumens, welches zumindest teilweise durch eine Innenfläche der Abdeckung und eine Fläche des Trägerelements begrenzt ist, sodass das optoelektronische Element in der Kavität angeordnet ist und ein hermetisches und/oder autoklavierbares Umschließen des optoelektronischen Elements in der Kavität erfolgt,

- Bedecken des optoelektronischen Elements mit einem Füllmaterial entweder vor dem Schritt des Verbindens der Abdeckung mit dem Trägerelement oder zumindest teilweises Befüllen der ausgebildeten Kavität durch zumindest eine Einfüllöffnung, welche sich entweder durch das Trägerelement, den Rahmen oder dem Glaselement der Abdeckung erstreckt, sowie hermetisches und/oder autoklavierbares Verschließen der Einfüllöffnung und einer Entlüftungsöffnung nach dem Befüllen und
- Ausbilden zumindest eines ersten verformbaren Ausgleichsvolumens innerhalb des optoelektronischen Moduls.

Das erste Ausgleichsvolumen kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein, wie bereits durch die entsprechenden Ausführungsformen hinsichtlich des optoelektronischen Moduls zuvor beschrieben wurde. So kann beispielsweise nach dem Schritt des Anbringens des optoelektronischen Elements auf einem Trägerelement in einer Ausführungsform ein Beschichten von Teilbereichen des Rahmens und/oder des Trägerelements mit einer für das Füllmaterial nicht benetzenden und/oder nicht haftenden Beschichtung erfolgen.
Die Reihenfolge der zuvor genannten Verfahrensschritte ist dabei nicht zwingend entsprechend der Folge der vorstehend genannten Verfahrensschritte. So kann beispielsweise das Ausbilden der Kavität bereits vor dem Verbinden der Abdeckung erfolgen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich die bereits hinsichtlich des erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls genannten Vorteile.
Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Verbinden der Abdeckung mit dem Trägerelement zum hermetischen und/oder autoklavierbaren Umschließen des optoelektronischen Elements in einer Ausführungsform insbesondere durch einen der folgenden Prozesse:

- Laserschweißen, wobei das Trägerelement vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall ist und der Rahmen vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall, insbesondere ein mit Glas beschichtetes Metall, ist,
- Widerstands-Schweißen,
- Löten mit einem Metalllot, wobei das Trägerelement und die Abdeckung jeweils eine Oberfläche aufweisen, welche geeignet ist, eine feste Verbindung mit einem Lot einzugehen, und vorzugsweise eine Lot-Preform aufweist,
- Löten mit Glaslot,
- Verkleben von zumindest Rahmen und Glaselement, Rahmen und Trägerelement oder Glaselement und Trägerelement mit Füllmaterial,
- Verkleben von zumindest Rahmen und Glaselement, Rahmen und Trägerelement oder Glaselement und Trägerelement mit einem Silikon, Polymer oder Fügematerial, welches sich von dem Füllmaterial unterscheidet.

Alle zuvor genannten Prozesse sorgen jeweils dafür, dass das optoelektronische Element von der Abdeckung und dem Trägerelement hermetisch dicht und/oder autoklavierbar umschlossen ist und tragen somit zum Schutz des optoelektronischen Elements vor äußeren Einflüssen bei.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Verschließen der Einfüllöffnung und der Entlüftungsöffnung nach einem Befüllen der Kavität mit dem Füllmaterial im Falle einer sich durch das Glaselement erstreckenden Einfüllöffnung und Entlüftungsöffnung vorzugsweise durch ein Abdichten mit einem Glaslot oder ein Abdichten mit dem Füllmaterial, welches vorzugsweise Silikon oder Epoxidharz ist. Im Falle einer sich durch das Trägerelement oder den Rahmen erstreckenden Einfüllöffnung und Entlüftungsöffnung erfolgt das Verschließen der Einfüllöffnung und Entlüftungsöffnung vorzugsweise durch ein Verlöten der metallisierten Einfüllöffnung oder durch ein Verschweißen mit einem metallischen Lot. Die Entlüftungsöffnung dient einem Druckausgleich in der Kavität während des Vorgangs des Befüllens, insbesondere zum Ablassen von in der Kavität eingeschlossener Luft. Nach Abschluss des Befüllvorgangs müssen die Einfüllöffnung und die Entlüftungsöffnung wieder verschlossen werden, um eine hermetische und/oder autoklavierbare Verkapselung des optoelektronischen Elements in der Kavität zu gewährleisten, was wie zuvor beschrieben erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht gemäß einer Ausführungsform vor, dass ein Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial eingenommenen Volumens durch ein Auswölben bzw. Verformen zumindest einer, vorzugsweise mit dem Rahmen der Abdeckung oder dem Trägerelement verbundenen, flexiblen Membran erfolgt. Dabei wölbt sich die zumindest eine Membran in Richtung auf das erste Ausgleichsvolumen aus. Das erste Ausgleichsvolumen ist dabei entweder zumindest zwischen einer zur Kavität gewandten Innenfläche des Rahmens und/oder einer zur Kavität gewandten Fläche des Trägerelements und der zumindest einen Membran oder in einer Ausnehmung des Rahmens oder des Trägerelements an die zumindest eine Membran angrenzend angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform kann die flexible Membran auch durch die Oberfläche des Füllmaterials selbst ausgebildet sein. Beispielsweise kann dazu das Füllmaterial an dessen Oberfläche gehärtet werden, um eine Membran zu formen.
Alternativ zu einer flexiblen Membran oder auch in Kombination dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner beispielsweise vorsehen, dass ein Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial eingenommenen Volumens durch ein Verbiegen bzw. Verformen zumindest eines an dem Füllmaterial anliegenden Bereichs des Rahmens der Abdeckung erfolgt, wobei der Rahmen zumindest in dem an dem Füllmaterial anliegenden Bereich bimetallisch ausgebildet ist. Wie zuvor beschrieben, zeichnet sich eine bimetallische Verbindung, die aus zwei Schichten unterschiedlicher, formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbundener Metalle besteht, durch eine Formänderung, insbesondere ein Verbiegen, bei Temperaturänderung aus.
Weiterhin kann das das Anbringen des optoelektronischen Elements auf dem Trägerelement bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise durch einen Lötprozess oder Klebprozess erfolgen. Vorzugsweise erfolgt zudem ein Aufbringen eines elektrischen Layouts auf dem Trägerelement zur Kontaktierung des optoelektronischen Elements.
Optoelektronische Module gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen können u.a. Verwendung auf Oberflächen für Hautbehandlungen, Gewebebehandlungen, Tumorbehandlungen, UV-basierte Industrieanlagen und Fahrzeuge finden. Generell kann das Modul für die UV-B- oder UV-C-Behandlung von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich.

1: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
4,5: zeigen eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zu zwei verschiedenen Zeitpunkten,
6: zeigt einen grundsätzlichen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls vor dem Einbringen von Füllmaterial in einer perspektivischen Ansicht,
7: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls vor dem Einbringen von Füllmaterial gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
8: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
9: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung,
10: zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung,
11: zeigt eine auf einer Simulation basierende graphische Ansicht einer polarwinkelabhängigen Lichtleistung von aus einem optoelektronischen Modul ohne Füllmaterial ausgekoppeltem UV-Licht,
12: zeigt eine auf einer Simulation basierende graphische Ansicht einer polarwinkelabhängigen Lichtleistung von aus einem erfindungsgemäßen, mit Silikon befüllten optoelektronischen Modul ausgekoppeltem UV-Licht.

1 und 2 zeigen jeweils ein optoelektronisches Modul 1 gemäß einer ersten (1) und einer zweiten (2) Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht durch das optoelektronische Modul 1. Das optoelektronische Modul 1 der 1 und 2 umfasst ein Trägerelement 3 sowie ein darauf angebrachtes optoelektronisches Element 2. Das optoelektronische Element 2 kann beispielsweise ein LED Chip sein und zum Beispiel auf das Trägerelement gelötet oder geklebt sein. Das Trägerelement 3 gemäß 1 und 2 besteht teilweise aus Keramik, könnte aber auch in einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise aus Metall, möglicherweise in Kombination mit Keramik, bestehen. Zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 2 weist das Trägerelement 3 elektrische Durchführungen 17 mit darin verlaufenden Leitern 19 auf.
Ferner umfasst das in 1 und 2 gezeigte optoelektronische Modul 1 eine Abdeckung 5 für das optoelektronische Element 2 sowie eine Kavität 11. Die Abdeckung 5 weist einen Rahmen 7, welcher das optoelektronische Element 2 in Umfangsrichtung in 1 und 2 vollständig umgibt, mit dem Trägerelement 3 verbunden ist und im vorliegenden Beispiel der 1 und 2 als Gehäusekappe ausgestaltet ist, sowie ein dem Trägerelement 3 im Wesentlichen gegenüberliegendes Glaselement 9 zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die oder aus der Abdeckung 5 auf. Der als Gehäusekappe ausgestaltete Rahmen 7 umfasst eine kegelstumpfförmige Hülse aus mit Glas beschichtetem Metall mit einer zum Ein- und Austreten von elektromagnetischer Strahlung geeigneten Durchgangsöffnung 12 in der Bodenfläche. Zur Herstellung der Abdeckung 5 kann das Glaselement 9 auf die Innenseite der die Durchgangsöffnung 12 aufweisenden Bodenfläche der Gehäusekappe 7 eingelegt und, vorzugsweise mittels Glaslot, hermetisch verbunden werden. Das Glaselement 9 ist folglich gemäß einer Ausführungsform, wie in 1 und 2 zu sehen, nicht bündig in einer Öffnung des Rahmens 7 bzw. der Gehäusekappe 7, sondern relativ zu dem Rahmen 7 in Bezug auf das zusammengebaute optoelektronische Modul 1 in Richtung des optoelektronischen Elements 2 versetzt angeordnet. Das Glaselement 9 ist transparent und in 1 und 2 beispielhaft als Glasfenster ausgebildet, könnte in einer weiteren Ausführungsform jedoch auch beispielsweise konvex oder konkav geformt sein. Alternativ zu einem Glasfenster können in einer weiteren Ausführungsform auch beispielsweise Glaskeramikfenster, Saphirfenster, Quarzfenster oder auch strahlablenkende optische Elemente, wie Linsen oder Prismen als transparentes Glaselement verwendet werden.
Die Kavität 11 ist jeweils innerhalb eines Volumens, welches durch eine Innenfläche der Abdeckung 5 und eine dem optoelektronischen Element 2 zugewandten Fläche des Trägerelements 3 begrenzt ist, ausgebildet. Das optoelektronische Element 2 ist somit derart in der Kavität 11 angeordnet, dass es von der Abdeckung 5 und dem Trägerelement 3 hermetisch umschlossen bzw. verkapselt ist.
Das optoelektronische Modul 1 der 1 und 2 weist jeweils ein Füllmaterial 13 auf, welches die Kavität 11 teilweise ausfüllt. Bei dem Füllmaterial 13 gemäß 1 handelt es sich um ein Öl, während das Füllmaterial gemäß 2 ein Epoxidharz ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das Füllmaterial jedoch auch ein Polymer oder Silikon sein. In 1 und 2 wurde das Füllmaterial zunächst in die umgedrehte Abdeckung 5 bestehend aus Rahmen 7 bzw. Gehäusekappe und Glasfenster 9 gefüllt, bevor dann die Abdeckung 5 mit dem Trägerelement 3 hermetisch verbunden wurde. Während das Füllmaterial 13 in 1 ein Volumen innerhalb des optoelektronischen Moduls 1 ausfüllt, welches nicht an den Rahmen 7 der Abdeckung 5 angrenzt, füllt das Füllmaterial 13 in 2 ein verglichen mit 1 größeres Volumen innerhalb des optoelektronischen Moduls 1 aus und grenzt im Gegensatz zu 1 größtenteils an den Rahmen 7 der Abdeckung 5 an.
Weiterhin ist das optoelektronische Modul 1 gemäß 1 und 2 jeweils zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem jeweiligen Füllmaterial 13 eingenommenen Volumens eingerichtet und ausgebildet und weist dazu jeweils ein verformbares erstes Ausgleichsvolumen 15 innerhalb des optoelektronischen Moduls 1, und zwar in der Kavität 11, auf. Das Ausgleichsvolumen 15 ist jeweils an einem Teilbereich der Abdeckung 5 und des Trägerelements 3 angrenzend angeordnet und ist in 1 und 2 beispielhaft mit Luft gefüllt. In 1 grenzt das Ausgleichsvolumen 15 an der gesamten Innenfläche des als Gehäusekappe ausgebildeten Rahmens 7 an und umgibt das Füllmaterial 13 in Umfangsrichtung vollständig. Das Volumen der Kavität 11 ist in 1 um einen Faktor von 2,5 größer ist als das Volumen des Ausgleichsvolumens 15. In 2 hingegen ist ein im Vergleich zu 1 kleineres Ausgleichsvolumen 15 vorhanden, welches an einem unteren Bereich einer Innenfläche des als Gehäusekappe ausgebildeten Rahmens 7 sowie an einem Bereich des Trägerelements 3 anliegt. Das Volumen der Kavität 11 in 2 ist um einen Faktor von etwa 15 größer ist als das Volumen des Ausgleichsvolumens 15.
In 1 hat noch keine im Hinblick auf eine Ausdehnung des Füllmaterials relevante Temperaturerhöhung innerhalb des optoelektronischen Moduls 1 stattgefunden, d.h. das Füllmaterial 13 hat sich folglich nicht ausgedehnt. Die Oberfläche des Füllmaterials 13 ist nach innen, d.h. in Richtung des optoelektronischen Elements 2, und somit konkav gewölbt und bildet einen konkaven Meniskus 25 aus. Ein durch die Oberfläche des Füllmaterials 13 ausgebildeter Meniskus 25 basiert auf der Wechselwirkung zwischen dem als Öl ausgebildeten Füllmaterial 13 und der Oberfläche des Trägerelements 3 sowie des Glaselements 9. Bei einer Temperaturerhöhung würde sich das Füllmaterial 13 in 1 in Richtung des Ausgleichsvolumens 15 ausdehnen, was jedoch nicht in 1 gezeigt ist. Die Oberfläche des Füllmaterials 13 würde sich daraufhin konvex auswölben und folglich einen konvexen Meniskus ausbilden. Im Sinne dieser Offenbarung wird als Meniskus jede durch die Oberflächenspannung geformte Grenzfläche zum Ausgleichsvolumen verstanden.
Im Gegensatz zu 1 umfasst das optoelektronische Modul 1 in 2 zum Ausgleichen der Ausdehnung des von dem Füllmaterial 13 eingenommenen Volumens eine flexible Membran 26, welche in 2 an dem Rahmen 7 sowie an dem Trägerelement 3 befestigt ist. In 2 hat ebenfalls noch keine Temperaturerhöhung stattgefunden, welche zu dem Ausdehnen des Füllmaterials 13 führen würde. Demzufolge befindet sich die Membran 26 in einem entspannten Zustand, d.h. sie ist nicht mit Druck beaufschlagt. Bei einer Temperaturerhöhung innerhalb des optoelektronischen Moduls 1, insbesondere bedingt durch entstandene Strahlungswärme innerhalb des optoelektronischen Moduls 1, kann sich das Füllmaterial 13 dahingehend kontrolliert in das Ausgleichsvolumen 15 ausdehnen, dass es von der Membran 26 begrenzt bzw. gehalten wird, jedoch die Membran 26 nicht durchdringen kann (nicht in 2 gezeigt). Durch den von dem sich ausdehnenden Füllmaterial 13 auf die Membran 26 ausgeübten Druck verformt sich die Membran 26 in Richtung des Ausgleichsvolumens 15 bzw. wölbt sich entsprechend aus. Das Ausgleichsvolumen 15 in 2 kann somit definiert werden als ein Volumen, welches durch eine zur Kavität 11 gewandten Innenfläche des Rahmens 7, eine zur Kavität 11 gewandten Fläche des Trägerelements 3 sowie der Membran 26 begrenzt ist.
Das in 3 in einer Schnittansicht dargestellte optoelektronische Modul 1 gemäß einer dritten Ausführungsform entspricht in dessen grundsätzlichem Aufbau den in 1 und 2 gezeigten optoelektronischen Modulen. Das in 3 dargestellte optoelektronische Modul 1 unterscheidet sich jedoch von den in 1 und 2 gezeigten optoelektronischen Modulen dadurch, dass das Ausgleichsvolumen 15 nicht an einem Teilbereich des Rahmens 7 oder der Abdeckung 5 angrenzt, sondern vielmehr vollständig vom Füllmaterial 13 umgeben ist. Das Ausgleichsvolumen 15 ist in 3 vielmehr beispielhaft als Blase 27 ausgebildet, wobei die Kavität 11 des optoelektronischen Moduls 1 abgesehen von dem als Blase 27 ausgebildeten Ausgleichsvolumen 15 vollständig mit Füllmaterial 13 befüllt ist.
4 und 5 zeigen eine Schnittansicht eines optoelektronischen Moduls 1 gemäß einer vierten Ausführungsform. Gezeigt ist eine Abdeckung 5 bestehend aus einem Glaselement 9, welches beispielhaft eine Linse 90 ist, und einem Rahmen 7, der beispielhaft aus einer teilweise mit Glas beschichteten Keramik besteht, sodass der Rahmen durch die Glasbeschichtung mit der Linse 90 verbunden ist. Ein Teilbereich des Rahmens 7 ist mit einer für das verwendete Füllmaterial 13 nicht benetzenden und/oder für das verwendete Füllmaterial 13 nicht haftenden Beschichtung 14 beschichtet, wobei das Beschichten vor dem Einbringen des Füllmaterials 13 in die Kavität 11 stattfindet. Die Abdeckung 5 bzw. der Rahmen 7 ist über das Füllmaterial 13, welches beispielhaft Silikon ist und die Kavität 11 zunächst im Wesentlichen vollständig ausfüllt, mit dem Trägerelement 3 verklebt, sodass das optoelektronische Modul 1 hermetisch dicht ist. 5 zeigt, dass sich das Füllmaterial 13, nachdem es in die Kavität 11 gefüllt wurde, von der Beschichtung abgelöst hat. Durch das Ablösen des Füllmaterials 13 von dieser Beschichtung 14 bildet sich ein erstes Ausgleichsvolumen 15. Ein Ausgleichsvolumen 15 in dem optoelektronischen Modul 1 kann somit auch dadurch erst zustande kommen, dass sich das bereits in die Kavität 11 gefüllte Füllmaterial 13 von einer nicht benetzenden bzw, nicht haftenden Beschichtung ablöst und dadurch ein freies Volumen, das Ausgleichsvolumen 15, entsteht. Selbstverständlich muss die Beschichtung 14 derart ausgewählt werden, dass sie für das Material des Füllmaterials 13, in dem dargestellten Beispiel für Silikon, nicht haftend wirkt. Somit ist die Bezeichnung nicht benetzend und nicht haftend stets in Bezug auf das verwendete Füllmaterial 13 zu sehen.
6 zeigt einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls in einer perspektivischen Ansicht, wobei 3, und auch 4, der Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus des optoelektronischen Moduls 1 vor dem Befüllen der Kavität 11 mit Füllmaterial dienen. Daher wurde auf die erfindungswesentlichen Merkmale eines Füllmaterials 13 und eines Ausgleichsvolumens 15 verzichtet. Auf das Trägerelement 3, in 3 beispielhaft eine Keramik, wird zunächst das optoelektronische Element 2 beispielhaft durch einen Klebprozess angebracht, wobei alternativ dazu im Rahmen der Erfindung auch ein Lötprozess in Frage kommt. Zudem wird ein elektrisches Layout auf das Trägerelement 3 zur Kontaktierung des optoelektronischen Elements 2 aufgebracht, was aus 3 jedoch nicht hervorgeht. Daraufhin wird die Abdeckung, bestehend aus Rahmen 7 und Glaselement 9, mit dem Trägerelement 3 verbunden. Der Rahmen 7 der Abdeckung, in 3 beispielhaft eine Keramik, wird auf das Trägerelement 3 gesetzt und mit dem Trägerelement 3 hermetisch verbunden, wobei in 3 ein Verbinden des Rahmens 7 mit dem Trägerelement 3 beispielhaft durch Laserschweißen erfolgt. Der Rahmen 7 umgibt das optoelektronische Element 2 in Umfangsrichtung vollständig. Das Glaselement 9 der Abdeckung zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die Abdeckung oder aus der Abdeckung wird mit dem Rahmen 7 verbunden, so dass das Glaselement 9 dem Trägerelement 3 im Wesentlichen gegenüberliegt. Eine Kavität 11 wird innerhalb eines Volumens ausgebildet, welches durch eine Innenfläche der Abdeckung und eine in Richtung des optoelektronischen Elements 2 zeigende Fläche des Trägerelements 3 begrenzt ist. Somit ist das optoelektronische Element 2 in der Kavität 11 angeordnet und wird in der Kavität 11 hermetisch umschlossen.
7 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls 1 in einer Schnittansicht, welches entsprechend der zuvor hinsichtlich 6 beschriebenen Prozesse hergestellt wurde. Ein optoelektronisches Element 2 ist auf einem beispielhaft aus einem Metall bestehenden Trägerelement 3 angebracht, wobei das Trägerelement 3 eine Einfüllöffnung 21 und eine Entlüftungsöffnung 23 für das Befüllen der Kavität 11 mit einem Füllmaterial nach dem Verbinden einer Abdeckung 5 mit dem Trägerelement 3 aufweist. Die Abdeckung 5 des optoelektronischen Moduls 1 besteht aus einem Rahmen 7, in 7 beispielhaft aus Metall, und einem Glaselement 9, welches in 7 als Linse 90 ausgestaltet ist und dem Trägerelement 3 gegenüberliegt.
Bei einem nicht in 7 dargestellten Befüllen der Kavität 11 mit Füllmaterial wird das Füllmaterial durch die Einfüllöffnung 21 in die Kavität 11 eingeführt, wobei die Entlüftungsöffnung 23 zum Druckausgleich in der Kavität 11 während des Befüllens, insbesondere durch ein Ablassen von in der Kavität 11 eingeschlossener Luft, dient. Nach Abschluss des Befüllvorgangs müssen die Einfüllöffnung 21 und die Entlüftungsöffnung 23 wieder verschlossen werden, um eine hermetische Verkapselung des optoelektronischen Elements 2 in der Kavität 11 zu gewährleisten. Das Verschließen erfolgt dann entweder durch ein Verlöten der metallisierten Einfüllöffnung 21 und der metallisierten Entlüftungsöffnung 23 des Trägerelements 3 oder durch ein Verschweißen mit einem metallischen Lot. In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können sich die Einfüllöffnung 21 und Entlüftungsöffnung 23 durch das Glaselement 9 erstrecken, wobei ein Verschließen der Einfüllöffnung 21 und Entlüftungsöffnung 23 in diesem Fall insbesondere durch ein Abdichten mit einem Glaslot oder durch ein Abdichten mit dem Füllmaterial 13 selbst erfolgt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, zumindest die Entlüftungsöffnung nicht zu verschließen, d.h. offen zu lassen. Auch ist es in einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform denkbar, dass ein gasdurchlässiger und/oder diffusionsoffener Kanal von einem Ausgleichsvolumen innerhalb des optoelektronischen Moduls 1 nach außen, d.h. außerhalb des optoelektronischen Moduls 1, ausgebildet ist. In beiden Fällen erfolgt zwar keine hermetische Verkapselung des optoelektronischen Elements 2 in der Kavität 11, jedoch ist das optoelektronische Element 2 in der Kavität 11 dann autoklavierbar umschlossen. Ein autoklavierbares Umschließen bedeutet ein gasdichtes Verschließen bzw, ein Umschließen des optoelektronischen Elements 2 in einer mit Dampf sterilisierten Kavität 11. Dabei wird das optoelektronische Element 2 in der Kavität 11 für eine Dauer von mindestens 15 Minuten mit Dampf bei einer Temperatur von üblicherweise 110°C bis 140°C, vorzugsweise um die 135°C, und einem Druck von bis zu 3 bar sowie hoher Luftfeuchtigkeit gasdicht verschlossen.
8 und 9 zeigen eine sechste bzw. siebte Ausführungsform eines optoelektronischen Moduls 1 in einer Schnittansicht. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2 verwendet und im Folgenden die Unterschiede zu 1 und 2 beschrieben. Die Abdeckung 5 weist in 8 und 9 jeweils einen Rahmen 7 und ein als Glasfenster ausgebildetes Glaselement 9 zum Ein- und Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung entsprechend 1 und 2 auf. Jedoch ist der Rahmen 7 nicht als kegelstumpfförmige Gehäusekappe wie in 1 und 2 ausgestaltet, auf deren Boden das Glasfenster 9 aufliegt. Die Rahmen 7 der Abdeckung 5 gemäß 8 und 9 sind im Wesentlichen senkrecht zum Trägerelement 3 ausgebildet und das Glasfenster 9 ist auf dem Rahmen 7 jeweils aufliegend und im Wesentlichen parallel zum Trägerelement ausgerichtet angebracht.
Der Rahmen 7 in 8 besteht beispielhaft aus Metall, während der Rahmen 7 in 9 beispielhaft bimetallisch ausgebildet ist und sich bei Temperaturerhöhung verformt, insbesondere verbiegt. Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich somit nicht nur das die Kavität 11 ausfüllende Füllmaterial 13 in 9 aus. Auch der bimetallische Rahmen 7 reagiert auf die Temperaturerhöhung, und zwar mit einer Verbiegung. In 9 ist der bimetallische Rahmen 7 derart konstruiert, dass er sich bei Temperaturerhöhung nach außen, d.h. von der Kavität 11 weg, biegt, sodass ein Hohlraum, welcher ein zweites Ausgleichsvolumen darstellt, in dem optoelektronischen Modul 1 entsteht (nicht in 9 gezeigt). In dieses zweite Ausgleichsvolumen kann sich das Füllmaterial 13 infolge der Temperaturerhöhung ausdehnen. Der bimetallische Rahmen 7 der 9 kann bei Temperaturerhöhung durch dessen Verbiegen somit eine Ausdehnung des von dem Füllmaterial 13 eingenommenen Volumens ausgleichen.
Zur Herstellung des optoelektronischen Moduls 1 der 8 und 9 wird die Abdeckung 5 mit dem Trägerelement 3 zum hermetischen und/oder autoklavierbaren Umschließen des optoelektronischen Elements 2 durch Löten mit einem Metalllot verbunden, wobei das Trägerelement 3 und die Abdeckung 5 jeweils eine lötfähige Oberfläche, d.h. eine Oberfläche, die geeignet ist, eine feste Verbindung mit einem Lot einzugehen, aufweisen und die jeweilige lotfähige Oberfläche eine Lot-Preform aufweist. Alternativ zu einem Lötprozess mit Metalllot sind jedoch in weiteren Ausführungsformen auch weitere Prozesse zum Verbinden der Abdeckung 5 mit dem Trägerelement 3 anwendbar. So kann beispielsweise ein Löten mit einem Glaslot erfolgen. Auch ein Schweißprozess ist denkbar, zum Beispiel Widerstands-Schweißen oder Laserschweißen, bei welchem das Trägerelement 3 vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall ist und der Rahmen 7 vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall, insbesondere ein mit Glas beschichtetes Metall, ist. Die einzelnen Elemente wie Abdeckung 5 bzw. Rahmen 7 und Glaselement 9 sowie Trägerelement 3 können auch mit dem Füllmaterial 13 oder aber mit einem Silikon, Polymer oder Fügematerial, welches sich vom Füllmaterial unterscheidet, verklebt werden.
Die in 8 und 9 abgebildeten optoelektronischen Module 1 weisen jeweils ein innerhalb des jeweiligen optoelektronischen Moduls 1 angeordnetes Ausgleichsvolumen 15 auf. Das Ausgleichsvolumen 15 ist jeweils beispielhaft mit Luft gefüllt, könnte in einer weiteren Ausführungsform jedoch auch mit einem beliebigen kompressiblen Medium, insbesondere mit einem beliebigen gasförmigen Medium, gefüllt sein. Neben einem kompressiblen Medium könnte das Ausgleichsvolumen 15 in weiteren ausführungsformen auch ein elastisches Medium oder ein Vakuum sein. Im Gegensatz zu 1 und 2 ist das Ausgleichsvolumen 15 jedoch in 8 in einer Ausnehmung bzw. einer Bohrung 28 des Rahmens 7 und in 9 in einer Ausnehmung bzw. Bohrung 28 des Trägerelements 3 angeordnet und grenzt einerseits an dem Rahmen 7 bzw. dem Trägerelement 3 und andererseits jeweils an eine flexible Membran 26 an. Im Gegensatz zu 2 ist die Membran in 8 und 9 jeweils außerhalb der Kavität 11 angeordnet.
In 8 ist die Membran 26 an Bereichen des Rahmens 7 befestigt, welche an der Ausnehmung des Rahmens 7 anliegen. Dehnt sich das Füllmaterial 13 bei Temperaturerhöhung wie in 8 dargestellt aus, so strebt es in Richtung des in der Ausnehmung des Rahmens 7 angeordneten Ausgleichsvolumens 15 und übt entsprechend Druck auf die Membran 26 aus. Die Membran 26 wölbt sich daraufhin aufgrund ihrer Elastizität von der Kavität 11 weg nach außen aus, d.h. in das Ausgleichsvolumen 15 hinein und begrenzt das Füllmaterial 13.
In 9 hingegen ist die Membran 26 an Bereichen des Trägerelements 3 befestigt, welche an der Ausnehmung des Trägerelements 3 anliegen. Dehnt sich das Füllmaterial 13 bei Temperaturerhöhung wie in 9 dargestellt aus, so strebt es in Richtung des in der Ausnehmung des Trägerelements 3 angeordneten Ausgleichsvolumens 15 und übt Druck auf die Membran 26 aus. Die Membran 26 wölbt sich daraufhin aufgrund ihrer Elastizität von der Kavität 11 weg nach außen aus, d.h. in das Ausgleichsvolumen 15 hinein und begrenzt das Füllmaterial 13, wie auch in 8.
Sowohl in 8 als auch in 9 bildet die Membran 26 jeweils einen Bestandteil der hermetischen Verkapselung des optoelektronischen Elements 2, wobei die Membran 26 in 8 einen Teilbereich des Rahmens 7 und in 9 einen Teilbereich des Trägerelements 3 bei dem hermetischen Verschließen des optoelektronischen Elements 2 ersetzt.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Ausnehmung im Rahmen 7 bzw. im Trägerelement 3 auch nicht durchgehend ausgestaltet sein und lediglich auf der zur Kavität 11 hin gewandten Innenfläche des Rahmens 7 bzw. des Trägerelements 3 einen nach außen hin durch Rahmen 7 bzw. Trägerelement 3 verschlossenen Hohlraum ausbilden. Dabei wäre das optoelektronische Element 2 stets von dem Trägerelement 3 und der Abdeckung 5 vollständig hermetisch verschlossen, während die jeweils in dem Hohlraum angeordnete Membran keinen Bestandteil der hermetischen Verkapselung des optoelektronischen Elements 2 ausbilden würde.
10 stellt eine Schnittansicht durch ein optoelektronisches Modul 1 gemäß einer achten Ausführungsform dar. Wie auch in 1-3, 8 und 9 beispielhaft zu sehen, ist ein optoelektronisches Element 2 auf einem Trägerelement 3 angebracht, welches elektrische Durchführungen 17 mit darin verlaufende Leiter 19 zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 2 aufweist. Die Abdeckung 5 des optoelektronischen Moduls 1 besteht in 10 aus einem Glaselement 9.und einem Rahmen 5, welcher hier beispielhaft aus mit Glas beschichtetem Metall hergestellt ist und durch die Glasbeschichtung mit dem
Glaselement 9 verbunden ist. Die Kavität 11 des optoelektronischen Moduls 1 ist beispielhaft vollständig mit Füllmaterial, welches in 10 ein Polymer ist, befüllt. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist das Glaselement 9, wie in 10 zu sehen, verformbar und dehnt sich bei auf das Glaselement 9 ausgeübtem Druck entsprechend aus. Insbesondere ist das Glaselement 9 ein sogenanntes Dünnstglas bzw. ein ultradünnes Glas, welches stabil und gleichzeitig sehr flexibel und dadurch verformbar ist und eine Dicke im Bereich von wenigen 10 µm bis zu etwa 200µm, in 10 beispielhaft um die 30 µm, aufweist. Durch die Ausdehnung des Glaselements 9 infolge von Druck, welcher im Falle einer Ausdehnung des Füllmaterials 13 auf das Glaselement 9 ausgeübt wird, entsteht ein Ausgleichsvolumen 15, in welches sich das Füllmaterial 13 ausbreiten kann. Das Glaselement 9 wirkt durch dessen Verformbarkeit als flexible Membran 26 und ist somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung als eine mögliche Ausführungsform einer Membran 26 anzusehen.
11 und 12 zeigen jeweils ein graphisches Ergebnis einer simulierten Lichtleistung in Abhängigkeit von dem Polarwinkel einer aus einem optoelektronischen Modul austretenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge von 280 nm, d.h. von UV-Licht. Der Polarwinkel beschreibt den Winkel zwischen der Flächennormalen des Trägerelements 3 und des austretenden UV-Lichts. Das Glaselement 9 zur Auskopplung des UV-Lichts wurde in der Simulation mit einem Brechungsindex von n = 1,45 angenommen. Während das UV-Licht bei dem Simulationsergebnis der 11 aus einem nicht mit Füllmaterial befüllten optoelektronischen Modul austritt, tritt das UV-Licht in dem in 12 gezeigten Simulationsergebnis aus einem mit Silikon befüllten optoelektronischen Modul aus, wobei bei der Simulation der 12 mit einer Transmission von T = 0,83 und einem Brechungsindex von n_F = 1,41 für Silikon als Füllmaterial gerechnet wurde. Wie deutlich aus einem Vergleich der 11 und 12 zu erkennen ist, erhöht sich die Lichtleistung des aus dem optoelektronischen Modul austretenden UV-Lichts um mehr als das Doppelte, wenn das optoelektronische Modul gemäß 12 mit Silikon befüllt ist. Durch das Befüllen einer Kavität des optoelektronischen Moduls mit einem geeigneten Füllmaterial kann somit eine deutlich erhöhte Lichtauskopplung erzielt werden, wie 11 und 12 am Beispiel von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 280 nm zeigen.
Optoelektronische Module 1 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf vielen verschiedenen Gebieten zum Einsatz kommen. So ist deren Verwendung u.a. auf Oberflächen für Hautbehandlungen, Gewebebehandlungen, Tumorbehandlungen, UV-basierte Industrieanlagen und Fahrzeuge vorgesehen.
Es wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, die sich einem Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung, den Figuren ergeben, auch wenn diese Merkmale nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammensetzungen mit anderen der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Zugunsten der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wurde eine umfassende, ausdrückliche Beschreibung sämtlicher möglicher Kombinationen von Merkmalen vermieden. Der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die in der Beschreibung und den Zeichnungen im Detail dargestellten und lediglich als Beispiel dienenden Ausführungsformen der Erfindung beschränkt. Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. Das in den Patentansprüchen aufgeführte Wort „aufweisen“ schließt andere Elemente oder Schritte nicht aus. Der unbestimmte Artikel „eine“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die Kombination von Merkmalen, die in verschiedenen Patentansprüchen beansprucht sind, ist nicht ausgeschlossen. Insbesondere können auch Merkmale der in den Figuren dargestellten Beispiele miteinander kombiniert werden. So kann eine Linse 90, wie sie das Ausführungsbeispiel der 4 zeigt auch in jedem der anderen gezeigten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Auch kann neben einem durch eine Membran von einem Ausgleichsvolumen abgegrenztes Füllmaterial auch ein Ausgleichsvolumen vorhanden sein, das wie in 1 direkt an die Oberfläche des Füllmaterials angrenzt, so dass beispielsweise auch die Merkmale der 1 und 2 in einem einzelnen Bauelement realisiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Modul
2: optoelektronisches Element
3: Trägerelement
5: Abdeckung
7: Rahmen
9: Glaselement
11: Kavität
12: Durchgangsöffnung
13: Füllmaterial
14: nicht benetzende und/oder nicht haftende Beschichtung
15: Ausgleichsvolumen
17: elektrische Durchführung
19: Leiter von 17
21: Einfüllöffnung
23: Entlüftungsöffnung
25: Meniskus
26: Membran
27: Blase
28: Bohrung
90: Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2005/0239227 A1 [0003]
US 2003/0219207 A1 [0004]
US 2009/0206352 A1 [0005]

Claims

Optoelektronisches Modul (1) aufweisend ein Trägerelement (3), zumindest ein auf dem Trägerelement (3) angebrachtes optoelektronisches Element (2), eine Abdeckung (5) für das optoelektronische Element (2) sowie eine Kavität (11), wobei die Abdeckung (5) einen das optoelektronische Element (2) in Umfangsrichtung vollständig umgebenden und mit dem Trägerelement (3) verbundenen Rahmen (7) sowie ein an dem Rahmen (7) angebrachtes und dem Trägerelement (3) im Wesentlichen gegenüberliegendes Glaselement (9, 90) zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in oder aus der Abdeckung (5) aufweist, wobei die Kavität (11) innerhalb eines Volumens, welches zumindest teilweise durch eine Innenfläche der Abdeckung (5) und eine Fläche des Trägerelements (3) begrenzt ist, ausgebildet ist und das optoelektronische Element (2) derart in der Kavität (11) angeordnet ist, dass es von der Abdeckung (5) hermetisch und/oder autoklavierbar umschlossen ist, wobei das optoelektronische Modul (1) ein Füllmaterial (13) aufweist, mit welchem die Kavität (11) zumindest teilweise ausgefüllt ist, wobei das optoelektronische Modul (1) zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial (13) eingenommenen Volumens eingerichtet und ausgebildet ist und dazu zumindest ein erstes verformbares Ausgleichsvolumen (15) aufweist.
Optoelektronisches Modul gemäß Anspruch 1, wobei das zumindest erste Ausgleichsvolumen (15) mit einem kompressiblen Medium, insbesondere einem gasförmigen Medium, oder einem elastischen Medium gefüllt ist oder ein Vakuum ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich der Abdeckung (5) und/oder ein Teilbereich des Trägerelements (3) mit einer für das Füllmaterial (13) nicht benetzenden und/oder für das Füllmaterial (13) nicht haftenden Beschichtung (14) beschichtet ist, sodass das zumindest erste Ausgleichsvolumen (15) durch Ablösen des Füllmaterials (13) von dieser Beschichtung (14) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest erste Ausgleichsvolumen (15) an einem Teilbereich der Abdeckung (5) und/oder einem Teilbereich des Trägerelements (3) angrenzend angeordnet ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Ausgleichsvolumen (15) vollständig von Füllmaterial (13) umgeben ist und vorzugsweise als Blase (27) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Ausgleichsvolumen (15) zumindest zwischen einer zur Kavität (11) gewandten Innenfläche des Rahmens (7) und/oder zur Kavität (11) gewandten Fläche des Trägerelements (3) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optoelektronische Modul (1), insbesondere die Abdeckung (5) oder das Trägermaterial (3), zum Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial (13) eingenommenen Volumens zumindest eine, vorzugsweise mit dem Rahmen (7) oder dem Trägerelement (3) verbundene, flexible Membran (26) aufweist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 7, wobei die zumindest eine Membran (26) die hermetisch abgeschlossene Kavität (11) begrenzt.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (13) ein Silikon, Polymer, Epoxidharz oder Öl ist und/oder der Rahmen (7) der Abdeckung (5) eine Keramik oder ein Metall, vorzugsweise ein zumindest teilweise mit Glas beschichtetes Metall oder eine zumindest teilweise mit Glas beschichtete Keramik, ist.
Optoelektronisches Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (3) zumindest teilweise aus Keramik und/oder Metall besteht und vorzugsweise ein elektrisches Layout (17) zur Kontaktierung des optoelektronischen Elements (2) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines hermetischen und/oder autoklavierbaren optoelektronischen Moduls (1) mit den folgenden Schritten: - Anbringen zumindest eines optoelektronischen Elements (2) auf einem Trägerelement (3), - Verbinden einer Abdeckung (5), welche einen Rahmen (7) und ein Glaselement (9, 90) zum Ein- und/oder Auskoppeln von elektromagnetischer Strahlung in die oder aus der Abdeckung (5) aufweist, mit dem Trägerelement (3) derart, dass der Rahmen (7) der Abdeckung (5) mit dem Trägerelement (3) verbunden wird, das optoelektronische Element (2) in Umfangsrichtung von dem Rahmen (7) umgeben wird und das Glaselement (9, 90) der Abdeckung dem Trägerelement (3) im Wesentlichen gegenüberliegt, und - Ausbilden einer Kavität (11) innerhalb eines Volumens, welches im Wesentlichen durch eine Innenfläche der Abdeckung (5) und eine Fläche des Trägerelements (3) begrenzt ist, sodass das optoelektronische Element (2) in der Kavität (11) angeordnet ist und ein hermetisches und/oder autoklavierbares Umschließen des optoelektronischen Elements (2) in der Kavität (11) erfolgt, - Bedecken des optoelektronischen Elements (2) mit einem Füllmaterial (13) entweder vor dem Schritt des Verbindens der Abdeckung (5) mit dem Trägerelement (5) oder zumindest teilweises Befüllen der ausgebildeten Kavität (11) mit einem Füllmaterial (13) durch zumindest eine Einfüllöffnung (21), welche sich entweder durch das Trägerelement (3), den Rahmen (5) oder das Glaselement (9, 90) der Abdeckung (5) erstreckt, sowie hermetisches und/oder autoklavierbares Verschließen der Einfüllöffnung (21) und einer Entlüftungsöffnung (23) nach dem Befüllen - Ausbilden zumindest eines ersten verformbaren Ausgleichsvolumens (15) innerhalb des optoelektronischen Moduls (1).
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Abdeckung (5) mit dem Trägerelement (3) zum hermetischen und/oder autoklavierbaren Umschließen des optoelektronischen Elements (2) durch einen der folgenden Prozesse erfolgt: - Laserschweißen, wobei das Trägerelement (3) vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall ist und der Rahmen 7) vorzugsweise eine Keramik oder ein Metall, insbesondere ein mit Glas beschichtetes Metall, ist, - Widerstands-Schweißen, - Löten mit einem Metalllot, wobei das Trägerelement (3) und die Abdeckung (5) jeweils eine Oberfläche aufweisen, welche geeignet ist, eine feste Verbindung mit einem Lot einzugehen, und vorzugsweise eine Lot-Preform aufweist, - Löten mit Glaslot, - Verkleben von zumindest Rahmen (7) und Glaselement (9), Rahmen (7) und Trägerelement (3) oder Glaselement (9) und Trägerelement (3) mit Füllmaterial, - Verkleben von zumindest Rahmen (7) und Glaselement (9), Rahmen (7) und Trägerelement (3) oder Glaselement (9) und Trägerelement (3) mit einem Silikon, Polymer oder Fügematerial, welches sich von dem Füllmaterial unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen der Einfüllöffnung (21) und der Entlüftungsöffnung (23) nach dem Befüllen der Kavität (11) mit dem Füllmaterial (13) im Falle einer sich durch das Glaselement (9, 90) erstreckenden Einfüllöffnung (21) und Entlüftungsöffnung (23) durch ein Abdichten mit einem Glaslot oder ein Abdichten mit dem Füllmaterial (13), welches vorzugsweise Silikon oder Epoxidharz ist, erfolgt und im Falle einer sich durch das Trägerelement (3) oder den Rahmen (7) erstreckenden Einfüllöffnung (21) und Entlüftungsöffnung (23) durch ein Verlöten der metallisierten Einfüllöffnung (21) und Entlüftungsöffnung (23) oder durch ein Verschweißen mit einem metallischen Lot erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichen einer Ausdehnung eines von dem Füllmaterial (13) eingenommenen Volumens durch ein Auswölben zumindest einer, vorzugsweise mit dem Rahmen (7) der Abdeckung (5) oder dem Trägerelement (3) verbundenen, flexiblen Membran (26) erfolgt, wobei sich die zumindest eine Membran (26) in Richtung des zumindest ersten Ausgleichsvolumens (15) auswölbt, wobei das zumindest eine erste Ausgleichsvolumen (15) zumindest zwischen einer zur Kavität (11) gewandten Innenfläche des Rahmens (7) und/oder einer zur Kavität (11) gewandten Fläche des Trägerelements (3) und der zumindest einen Membran (26) oder in einer Ausnehmung des Rahmens (7) oder des Trägerelements (3) an die zumindest eine Membran (26) angrenzend angeordnet ist.
Verwendung eines optoelektronischen Moduls (1) gemäß einem der Ansprüche 1-10 auf Oberflächen für: - Hautbehandlungen, - Gewebebehandlungen, - Tumorbehandlungen, - UV-basierte Industrieanlagen, - Fahrzeuge, oder für die - UV-B- oder UV-C-Behandlung von Flüssigkeiten oder Gasen.