DE102022100008B4

DE102022100008B4 - Strukturierter Wafer und damit hergestelltes optoelektronisches Bauteil

Info

Publication number: DE102022100008B4
Application number: DE102022100008.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ortner; Fabian Wagner; Martin Blezinger; Ulrich Peuchert; Tilmann Götze
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2022-01-03
Filing date: 2022-01-03
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2042-01-04
Also published as: DE102022100008A1; WO2023126155A1

Abstract

Strukturierter Wafer (2) zur Herstellung eines Verbunds gekapselter optoelektronischer Bauteile (9) mit zungenförmigen Umlenkelementen zum Umlenken elektromagnetischer Strahlen, wobei der Wafer (2) plattenförmig ist und sich in eine Längsrichtung L und eine Querrichtung B erstreckt und eine Platte mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (2a, 2b) darstellt, sowie eine Vielzahl von in einem Raster verteilt angeordneten, in Längs- und Querrichtung L, B voneinander getrennten Öffnungen (20) aufweist, wobei im Bereich jeder Öffnung (20) zumindest ein zungenförmiger Umklappbereich (13) definiert ist, wobei durch Umklappen des zungenförmigen Umklappbereichs (13) jeweils ein zungenförmiges Umlenkelement (14) mit zumindest einer optischen Fläche (30) bildbar ist, welches als Teil des einteiligen strukturierten Wafers (2) derart dauerhaft reversibel deformierbar ist, so dass jedes zungenförmige Umlenkelement (14) um zumindest eine erste Achse (31) wiederholt neigbar oder biegbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:- jedes zungenförmige Umlenkelement (14) ist durch einen Abschnitt mit einer materialschwächenden Struktur (16) mit dem Wafer (2) verbunden, so dass für eine Biegung des Wafermaterials an diesem Abschnitt geringere Verformungskräfte erforderlich sind, als an einem unstrukturierten Abschnitt,- jedes zungenförmige Umlenkelement (14) ist durch zumindest einen durchtrennbaren Teilbereich mit dem Wafer (2) verbunden, so dass das zungenförmige Umlenkelement (14) nach Durchtrennen des Teilbereichs, insbesondere lediglich über eine materialschwächende Struktur (16) mit dem Wafer (2) verbunden bleibt..

Description

Die Erfindung betrifft allgemein gekapselte optoelektronische Bauteile zur Emission oder zum Empfangen von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere Licht definierter Wellenlängen. Insbesondere betrifft die Erfindung gekapselte kantenemittierende Laserdioden.
Einleitung
Optoelektronische Bauteile, wie beispielsweise Leuchtdioden, insbesondere sogenannte Edge Emitting Laser Diodes (EELD), also auf Wafer- oder Chipbasis hergestellte kantenemittierende Laserdioden werden in der Regel zur Verlängerung ihrer Lebensdauer in einem trockenen, hermetisch abgedichteten Gehäuse betrieben. Das durch die Dioden ausgesendete Licht tritt in diesen Fällen aus einem seitlichen Fenster aus dem Gehäuse aus, oder nach Umlenkung durch ein Prisma oder Spiegel durch ein Fenster oberhalb der Diode. Die 1 und 2 zeigen jeweils eine dieser beiden Bauformen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Das Gehäusegrundmaterial besteht hierbei im Allgemeinen bevorzugt aus Silizium beziehungsweise aus Glas oder Glaskeramik. Um die Strahlqualität beim Verlassen des Gehäuses möglichst wenig zu beeinflussen sind die Durchtrittsflächen und/oder Reflektionsflächen üblicherweise als ein- oder beidseitig polierte optische Flächen ausgeführt.
Sowohl die Fertigung der optischen Komponenten in der Mikrosystemtechnik, beispielsweise Fenster, Prismen, Spiegel, u.a., als auch ihr Zusammenbau zum hermetisch dichten Gehäuse, entsprechen eher den Bedingungen einer Einzelteilfertigung und sind zeit- und arbeitsaufwendig und daher kostenintensiv.
Typischerweise werden ein flaches Substrat mit aufgesetzten Hohlraum oder ein Substrat mit einem Hohlraum, beispielsweise aus Glas oder Glaskeramik, sowie die Fenster durch Versiegelung oder Bonden zusammengefügt und zu einem hermetisch dichten Gehäuse verbunden. Auch das Montieren eines Prismas und insbesondere einer kantenemittierenden Diode senkrecht zur Substratebene erfordert einen hohen Arbeitsaufwand und führt damit zu hohen Kosten.
Weiterhin bringt eine schiefe Strukturierung der Seitenwände zum Erzeugen einer Umlenkvorrichtung für das von der Diode ausgesendete Licht verminderte optische Eigenschaften einer bearbeiteten Oberfläche mit sich, welche beispielsweise durch prozessbedingte Rauheiten oder Unebenheiten hervorgerufen werden.
Die US 2009 / 0 257 215 A1 beschreibt eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem LED-Substrat, einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden, die auf dem LED-Substrat montiert sind und einem Reflektor, der auf dem LED-Substrat montiert ist. Der Reflektor weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, derart, dass Licht, das von einer Leuchtdiode emittiert wird, durch die erste Oberfläche, und Licht von einer benachbarten Leuchtdiode durch die zweite Oberfläche reflektiert wird. Auf diese Weise soll in einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung eine gleichmäßige Leuchtdichte erzielt werden.
Die WO 2020 / 228 893 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Displays auf einem Trägersubstrat. Hierzu werden in das Trägersubstrat in einem ersten Schritt mittels Laserstrahlung Modifikationen entlang einer geschlossenen oder linienförmigen Kontur in das Trägersubstrat eingebracht. Anschließend wird ein Schichtaufbau aus mehreren Schichten zumindest in dem die Modifikationen aufweisenden Bereich auf die Substratoberfläche aufgebracht. Nachfolgend wird eine der Schicht abgewandte Seite des Trägersubstrats einem Ätzangriff ausgesetzt, durch den der Materialabtrag des Trägersubstrats entlang der Kontur der lasermodifizierten Bereiche erreicht wird, sodass sich Ausnehmungen zwischen der Schicht und einer der Schicht abgewandten Außenfläche des Trägersubstrats erstrecken. Auf diese Weise erhält das Trägersubstrat sowie die darauf aufgebrachten Schichten die gewünschten flexiblen Eigenschaften.
Die DE 10 2016 107 715 A1 betrifft ein Lasermodul mit einem Gehäuse mit einer Kavität und einer Fensteröffnung, sowie einer in der Kavität angeordneten seitenemittierenden Halbleiterlaserdiode Eine optische Umlenkstruktur ist zum Umlenken des von der Halbleiterlaserdiode emittierten Laserstrahls in Richtung der Fensteröffnung vorgesehen. Mit einem im Bereich der Fensteröffnung angeordneten diffraktiven optischen Element wird ein Laserstrahl mit einem definierten Abstrahlprofil erzeugt. Dabei sind die optische Umlenkstruktur und das diffraktive optische Element einstückig in Form eines gemeinsamen optischen Bauteils ausgebildet.
Die WO 2020 / 259 755 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilanordnung, bei welchem ein Wafers aus einem Halbleitermaterial mit einer polierten Waferoberfläche bereitgestellt und eine Öffnung in dem Wafer mittels anisotropen Ätzen ausgebildet wird, wobei hierbei eine anisotrop geätzte Oberfläche im Bereich der Öffnung hergestellt wird. Dann wird ein Bauteil von dem anisotrop geätzten Wafer abgetrennt, wobei das Bauteil die folgenden Flächen aufweisend hergestellt wird: eine optische Fläche, die im Bereich eines Oberflächenabschnitts der polierten Waferoberfläche gebildet ist, und eine Montagefläche, die im Bereich der anisotrop geätzten Oberfläche gebildet ist. Das Bauteil wird auf einer Substratoberfläche eines Trägersubstrats unter Verwendung der Montagefläche montiert, so dass die anisotrop geätzte Oberfläche mit der Substratoberfläche verbunden wird, wobei hierbei die optische Fläche als geneigte freiliegende Fläche angeordnet wird. Die optische Funktionsfläche dient dazu, Lichtstrahlen, die von einem optischen Bauelement, zum Beispiel einer lichtemittierenden Diode, abgegeben werden, aus einer Bauteilanordnung heraus umzulenken oder zu reflektieren.
Aus der WO 2020 / 244 964 A1 ist eine Halbleiterlaservorrichtung mit einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode bekannt, die Laserlicht entlang einer horizontalen Richtung abstrahlt. Mit einem Reflektorelement wird ein erster Teil des Laserlichts in eine vertikale Richtung umgelenkt, während sich ein zweiter Teil des Laserlichts in horizontaler Richtung weiter ausbreitet. Ein Detektorelement ist zumindest teilweise in einem Strahlengang des zweiten Teils des Laserlichts angeordnet.
In US 2018 / 0 287 334 A1 wird eine Lichtquellenvorrichtung beschrieben, welche ein Basiselement, einen Halbleiterlaser, der auf dem Basiselement angeordnet ist und einen Seitenwandabschnitt, der so ausgebildet ist, dass er den Halbleiterlaser umgibt, sowie einen lichtdurchlässigen Deckel umfasst. Der Seitenwandabschnitt weist dabei eine geneigte reflektierende Oberfläche auf, so dass von dem Halbleiterlaser emittiertes Licht zum Deckel reflektiert wird. Das Erzeugen solcher schrägen Wände in Silizium, beispielsweise mittels anisotropem Ätzen in Abhängigkeit der Kristallorientierung, insbesondere bei speziell gewählten Winkeln, wie beispielsweise einem Winkel von 45°, ist aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das optische Setup im Innern eines Gehäuses einfach und flexibel konfigurierbar zu gestalten und insbesondere auch ein hermetisch dichtes Gehäuse, insbesondere für optoelektronische Bauteile, beispielsweise Laserdioden in großer Anzahl parallel und möglichst auf Waferbasis bereitzustellen und zu fertigen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Demgemäß betrifft die Erfindung einen strukturierten Wafer zur Herstellung eines Verbunds gekapselter optoelektronischer Bauteile mit Umlenkelementen zum Umlenken elektromagnetischer Strahlen. Der Wafer ist plattenförmig und erstreckt sich in eine Längsrichtung und eine Querrichtung und stellt eine Platte mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen dar und weist eine Vielzahl von in einem Raster verteilt angeordneten, in Längs- und Querrichtung voneinander getrennten Öffnungen auf. Im Bereich jeder Öffnung ist zumindest ein zungenförmiger Umklappbereich definiert, wobei durch Umklappen des Umklappbereichs jeweils ein zungenförmiges Umlenkelement mit zumindest einer optischen Fläche bildbar ist, welches als Teil des einteiligen strukturierten Wafers derart dauerhaft reversibel deformierbar ist, sodass jedes Umlenkelement um zumindest eine erste Achse wiederholt neigbar oder biegbar ist.
Durch das wiederholt neigbare Umlenkelement kann die optische Fläche des Umlenkelements vorteilhafterweise innerhalb eines gekapselten optoelektronischen Bauteils in einem beliebigen Winkel, beispielsweise zwischen 0° und 90° eingestellt werden. Auf diese Weise kann der von der Diode ausgehende Lichtstrahl wunschgemäß eingestellt werden.
Vorzugsweise ist die optische Fläche zumindest eines Umlenkelements plan ausgebildet, insbesondere sodass der von der Diode ausgehende Lichtstrahl oder von einer Wandung oder einem Deckelelement kommende Lichtstrahl gleichmäßig umgelenkt wird. Mit einer plan ausgebildeten Fläche kann Licht besser gelenkt, beispielsweise reflektiert werden.
Zungenförmig wird im Sinne der Erfindung derart verstanden, dass zumindest ein Abschnitt des zungenförmigen Umklappbereichs und/oder des zungenförmigen Umlenkelements mit dem Wafer verbunden ist. Ein anderer Abschnitt ragt vorzugsweise in die Öffnung hinein. Dabei kann der zungenförmige Umklappbereich und/oder das zungenförmige Umlenkelement länglich ausgeformt und an einer Schmalseite mit dem Wafer verbunden sein. Andersherum ist es aber auch möglich, dass eine Längsseite mit dem Wafer verbunden ist.
Gleichfalls können der zungenförmige Umklappbereich und/oder das zungenförmige Umlenkelement eine rechteckige oder quadratische Form aufweisen. Andere Formen, wie beispielsweise ovale, runde, teilkreisförmige, trapezoidale, dreieckige Formen oder allgemein frei geformte Flächen, bei denen jeweils ein Abschnitt mit dem Wafer verbunden ist, sind allerdings ebenfalls denkbar. Allgemein kann sich der zungenförmige Umklappbereich beziehungsweise das zungenförmige Umlenkelement in eine Längsrichtung und eine Querrichtung erstrecken. Dabei kann die Längsseite länger ausgebildet sein, als die Querseite, oder die Querseite länger als die Längsseite.
Um die Herstellung von gekapselten optoelektronischen Bauteilen zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten, werden zumeist zunächst viele einzelne Bauteile in einem Verbund hergestellt, welche später vereinzelt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Öffnungen derart angeordnet sind, dass durch Abtrennen von Abschnitten des Wafers entlang von Trennlinien zwischen den Öffnungen vereinzelte einteilige Plattenelemente mit jeweils einer Öffnung mit einem Rahmen und zumindest einem mit dem Rahmen verbunden Umlenkelement erhältlich sind.
Die Aufgabe kann daher auch durch ein Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile gelöst werden, wonach der Verbund ein Gehäuse mit zumindest einem Grundelement und einem Deckelelement bildet, wobei eine Mehrzahl optoelektronischer Bauteile in jeweils einem Hohlraum des Gehäuses angeordnet sind, der von dem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch das Deckelelement abgedeckt ist, sodass die optoelektronischen Bauteile zwischen dem Deckelelement und dem Grundelement angeordnet sind und das Grundelement Seitenwandungen ausbildet, welche jeweils einen Hohlraum seitlich umschließen, wobei das Grundelement, insbesondere ein Substrat mit Ausnehmungen, welche die Hohlräume definieren und/oder einen Träger und einen darauf angeordneten Abstandhalter mit Öffnungen, welche die Hohlräume definieren, umfasst, wobei zwischen dem Deckelelement und dem Grundelement und/oder zwischen dem Träger und dem Substrat ein einteiliger strukturierter Wafer, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zungenförmigen Umlenkelementen angeordnet ist, wobei in jedem Hohlraum ein um zumindest eine erste Achse umgebogenes oder wiederholt neigbares oder biegbares, zungenförmiges Umlenkelement mit zumindest einer optischen Fläche angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche von den optoelektronischen Bauteilen emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist.
Vorteilhaft ist, wenn das Grundelement, insbesondere das Substrat ebenfalls als Wafer ausgebildet sind. Gleichfalls kann auch der Träger und/oder der Abstandhalter als Wafer ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann auch das Deckelelement als Wafer ausgebildet sein. Wenn zumindest eines dieser Elemente, oder vorzugsweise eine Mehrzahl oder alle dieser Elemente waferförmig sind, lassen sich diese Elemente besonders einfach übereinanderstapeln und/oder an einander ausrichten, sodass der Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile auf besonders einfache Weise herstellbar ist. Der Verbund weist daher bevorzugt zumindest vier Wafer auf, insbesondere einen Deckelwafer, einen Wafer mit Umlenkelementen, einen Trägerwafer und einen Abstandhalter-Wafer.
Daher weist der Verbund zumindest eines, vorzugsweise mehrere der folgenden Merkmale auf:

- Der Wafer, insbesondere der strukturierte Wafer und/oder zumindest ein Umlenkelement weist eine Dicke im Bereich von 0,03 mm bis 1,3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,05 mm bis 0,4 mm auf,
- der Abstandhalter weist eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,7 mm bis 2,6 mm auf, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 mm bis 1,5 mm,
- der Träger weist eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 3,0 mm auf
- das Deckelelement weist eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,2 mm auf, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm.

Auf diese Weise stellt beispielsweise der Abstandhalter einen besonders für die Unterbringung von Dioden, insbesondere kantenemittierende Dioden geeigneten Hohlraum mit ausreichender Höhe bereit. Das Deckelelement ist vorzugsweise dünner, als der Abstandhalter und/oder der Träger. Der Wafer, beziehungsweise strukturierte Wafer ist idealerweise als Dünnglaswafer ausgebildet und/oder dünner als das Deckelelement und/oder der Träger, um das bewegliche Umlenkelement, beziehungsweise die beweglichen Umlenkelemente bereitzustellen.
Weitere Ausführungsformen sehen zumindest eines der folgenden Merkmale vor:

- Der Wafer umfasst oder besteht aus Glas, Glaskeramik, Keramik, Metall, Kunststoff, oder eine Mischung bzw. Kombination aus diesen Materialien,
- der Träger oder das Substrat umfasst oder besteht aus Glas, Glaskeramik und/oder Keramik,
- das Grundelement oder der Abstandhalter umfasst oder besteht aus Glas, Glaskeramik und/oder Keramik,
- das Deckelelement umfasst oder besteht aus Glas, insbesondere für elektromagnetische Strahlen zumindest teiltransparenten Glas
- das Deckelelement umfasst oder besteht aus vorgespanntem und/oder gehärtetem Glas.

Wenn der Träger oder auch das Substrat aus Glas, Glaskeramik und/oder Keramik ausgeführt ist, kann er in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auch als submount und/oder elektronische, insbesondere mehrlagige Leiterplatte ausgebildet sein, insbesondere sodass optoelektronische Bauteile auf dem Träger, beziehungsweise dem Substrat anordbar sind. In einer weiteren Ausführungsform ist die submount-Fläche noch mittels einer wärmeleitenden Epoxy-Schicht mit einer Wärmesenke verbunden. Bestenfalls sind die optoelektronischen Bauteile dann auch durch den Träger oder das Substrat mit einem Strom-, oder Schaltkreis verbindbar.
Um elektromagnetische Strahlung aus dem Gehäuse heraus, oder in das Gehäuse hineinzulassen, umfasst zumindest das Deckelelement und/oder der Abstandhalter, beziehungsweise das Substrat ein für elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise, in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen transmittives Material, insbesondere Glas. Um eine seitliche Abstrahlung zu erreichen, weist vorzugsweise der Abstandhalter, beziehungsweise das Substrat ein für elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transmittives Material auf. Bei einem nach oben abstrahlenden gekapselten optoelektronischen Bauteil weist bevorzugt das Deckelelement ein für elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transmittives Material auf. Ein solches Material wird auch bevorzugt in einer Ausführungsform eingesetzt, bei welcher ein elektromagnetischer Strahl von oben auf das gekapselte optoelektronische Bauteil, bzw. das Deckelement auftrifft.
Ein derart zusammengesetzter Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile kann auf einfache Weise zur Herstellung einzelner gekapselter optoelektronischer Bauteile verwendet werden.
Die Aufgabe kann daher auch durch ein gekapseltes optoelektronisches Bauteil gelöst werden, insbesondere ein gekapseltes optoelektronisches Bauteil, welches aus dem zuvor dargestellten Verbund herstellbar oder hergestellt ist. Das gekapselte optoelektronische Bauteil weist ein Gehäuse und zumindest ein optoelektronisches Bauteil auf, welches in einem Hohlraum angeordnet ist, der von einem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch ein Deckelelement abgedeckt ist, sodass das optoelektronische Bauteil zwischen dem Deckelelement und dem Grundelement angeordnet ist. Das Grundelement bildet Seitenwandungen aus, welche den Hohlraum seitlich umschließen, wobei das Grundelement ein Substrat mit zumindest einer Ausnehmung, welche den Hohlraum definiert und/oder einen Träger und einen darauf angeordneten Abstandhalter mit zumindest einer Öffnung, welche den Hohlraum definiert, umfasst. Zwischen dem Deckelelement und dem Grundelement ist ein einteiliges Plattenelement mit zumindest einem umgebogenen zungenförmigen Umlenkelement derart angeordnet, dass in dem Hohlraum das Umlenkelement mit zumindest einer optischen Fläche angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche vom optoelektronischen Bauteil emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist.
Da das gekapselte optoelektronische Bauteil insbesondere kostengünstig auf Waferbasis, bzw. aus einem Verbund durch Vereinzelung hergestellt wird, kann es vorgesehen sein, dass das gekapselte optoelektronische Bauteil rechteckig oder quadratisch geformt ist. Die Seitenlängen eines solchen Bauteils können dann beispielsweise zwischen 3 mm und 12 mm liegen, vorzugsweise zwischen 5 mm und 7 mm. Besonders bevorzugt ist ein Quadratmaß von 7×7 mm, oder Rechteckmaß von 5×10 mm. Derartige Abmessungen sind besonders für Mikroelektronische Anwendungen gut geeignet und kompatibel zu anderen Bauteilen in diesem Anwendungsbereich. Es können aber auch andere Maße mit einer Seitenlänge von mehr als 12 mm und/oder weniger als 3 mm realisiert werden. Gleichfalls können die optoelektronischen Bauteile auch andere Formen aufweisen, beispielsweise ovale, runde, kreisförmige, trapezoidale oder dreieckige Formen, insbesondere Formen, bei denen die Seitenwände in einem schrägen Winkel zueinander stehen, beispielsweise, wie in einem Parallelogramm.
In einer besonderen Ausführungsform ist zumindest ein Aktuator, vorzugsweise zwei oder mehr Aktuatoren derart angeordnet, dass das Umlenkelement durch den Aktuator, oder die Aktuatoren ausrichtbar ist, insbesondere sodass der Strahlengang des von der Lichtquelle / Diode emittierten Lichtes während des Betriebs durch eine Ausrichtung des Umlenkelements mithilfe des/der Aktuators/Aktuatoren reversibel veränderbar oder steuerbar ist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Umlenkelement deformiert und/oder deformierbar ist, insbesondere sodass das Umlenkelement eine konkave oder konvexe Form aufweist. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Umlenkelemente als auf eine Wellenfront adaptierter Spiegel ausgebildet ist, vorzugsweise als auf eine Wellenfront elektromagnetischer Strahlung insbesondere eines Bereichs vorbestimmter Wellenlängen adaptierter Spiegel.
Die Aufgabe wird insbesondere auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines gekapselten optoelektronischen Bauteils gelöst, insbesondere zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen gekapselten optoelektronischen Bauteils, bei welchem:

- Schnitte in zumindest einer der Seitenflächen eines plattenförmigen Wafers erzeugt werden, wobei
- Schnitte auf dem Wafer entlang mehrerer vorgegebener und voneinander beabstandeter geschlossener Pfade erzeugt werden und
- Schnitte auf dem Wafer entlang mehrerer vorgegebener und voneinander beabstandeter Verbindungspfade erzeugt werden und
- wobei die Schnitte der geschlossenen Pfade durch den Wafer hindurch verlaufen, von einer Seitenfläche zu einer gegenüberliegenden Seitenfläche, und
- die Schnitte der Verbindungspfade eine materialgeschwächte Struktur erzeugen, derart, dass angrenzend zu jedem Verbindungspfad ein Sektor erzeugt wird, der einen zungenförmigen Umklappbereich bildet, welcher zumindest mittelbar mit dem Wafer verbunden bleibt, wobei
- eine Mehrzahl optoelektronischer Bauteile, ein Grundelement mit Hohlräumen, der Wafer und zumindest ein Deckelelement bereitgestellt werden, und
- jeweils ein optoelektronisches Bauteil in einem Hohlraum angeordnet sowie der Wafer zwischen dem Deckelelement und dem Grundelement angeordnet wird, sodass ein Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile, insbesondere ein zuvor beschriebener Verbund hergestellt wird, wobei
- zumindest ein Umklappbereich derart geneigt wird, dass zumindest ein Umlenkelement oder alle Umlenkelemente in einen Hohlraum hineingeneigt wird/werden, wobei
- der Verbund, insbesondere der Waferverbund gekapselter optoelektronischer Bauteile entlang von Trennlinien zwischen den Hohlräumen zu einzelnen gekapselten optoelektronischen Bauteilen vereinzelt wird, insbesondere zu vorstehend beschriebenen gekapselten optoelektronischen Bauteilen.

Ein derart heruntergeklapptes Umlenkelement dient als umlenkende optische Fläche, insbesondere als Spiegelfläche, deren optische Eigenschaften durch beispielsweise die Reflexionseigenschaften des Wafers (Brechungsindex, Reflexionsgrad), seiner Oberflächenqualität (Waviness, Roughness) und den Eigenschaften einer eventuell aufgebrachten Beschichtung bestimmt werden.
Um die Qualität des emittierten Laserstrahls der optoelektronischen Bauteile bei Reflexion an geklapptem Spiegel, beziehungsweise Umlenkelement oder Transmission durch Glasflächen oder geklapptem Spiegel durch gleichbleibende optische Eigenschaften zu gewährleisten, sollte der direkte Kontakt von optischen Flächen vermieden werden. Daher wird in einer weiteren Ausführungsform zwischen dem strukturierten Wafer und dem Deckel ein weiterer Abstandhalter angeordnet, der den direkten Kontakt der Flächen verhindert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, zumindest die Schnitte im Wafer mittels Laser, insbesondere eines Ultrakurzpulslasers zu erzeugen. Vorzugsweise wird eine Methode der Lasermaterialbearbeitung, insbesondere die Laserfilamentierung verwendet, um die Eindringtiefe der Schnitte, beziehungsweise der Filamente präzise zu bestimmen und zu kontrollieren.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der beigeschlossenen Figuren erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Elemente. Es zeigen:

1 Eine aus dem Stand der Technik bekannte Bauform einer gekapselten Laserdiode;
2 Eine aus dem Stand der Technik bekannte Bauform einer gekapselten Laserdiode;
3 Schematische Darstellung der Erzeugung einer Schädigung im Wafer durch einen Laser;
4 Schematische Darstellung eines Glaselements mit mehreren Schädigungen;
5 Schematischer Verlauf der Schnittpfade zur Herstellung eines Wafers mit Umlenkelementen.
6 Schematische Darstellung eines Wafers mit Umlenkelementen in Aufsicht.
7-10 Schematische Aufsicht verschiedener Ausführungsformen der materialgeschwächten Struktur.
11-13 Schematischer Querschnitt verschiedener Ausführungsformen der materialgeschwächten Struktur.
14 Schematische Darstellung der Vereinzelung eines Verbunds gekapselter optoelektronischer Bauteile
15 Schematische Darstellung der Wandung des Abstandhalters.
16 Schematische Darstellung des Aufbaus eines gekapselten optoelektronischen Bauteils mit seinen Komponenten.
17 Gekapselten optoelektronisches Bauteil mit einem Deckelelement mit einem Vorsprung.
18 Schematische Darstellung der Herstellung einer schrägen Kante am Umlenkelement.
19 Gekapseltes optoelektronisches Bauteil mit einer schrägen Kante am Abstandhalter.
20-22 Verschiedene Ausrichtungen des Umlenkelements.
23 Schematische Darstellung eines Umlenkelements mit einem Umlenkabschnitt und einem Positionierungsabschnitt.
24 Schematische Darstellung eines Umlenkelements mit zwei Umlenkabschnitten.
25-28 Verschiedene geometrische Bauformen des Umlenkelements.
29 Ein Verbund mit zwei strukturierten Wafern, deren Umlenkelemente gegeneinander gedreht sind, so dass eine Positionierung und Ausrichtung des Laserstrahls in zwei voneinander unabhängigen Richtungen möglich wird.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Bauform 200 des Standes der Technik. In 1 ist beispielsweise eine Bauform 200 eines gekapselten Laserdiodenchips 203 dargestellt. Der Laserdiodenchip 203 ist auf einem Submount 202 angeordnet, welcher seinerseits auf einem Keramiksubstrat angebracht ist. Eine Kavität wird dadurch hergestellt, dass die Kappe 205 seitlich Fenster 204 aufweist zwischen denen die Kavität ausgebildet ist. Die Kappe 205 ist mit den Fenster 204 derart mittels eines Klebemittels 206 verbunden, dass die Kapsel hermetisch geschlossen ist. Der Laserdiodenchip 203 emittiert den Licht entlang des Keramiksubstrats 201, sodass der Lichtstrahl 150 seitlich durch die Fenster 204 austritt.
2 zeigt eine andere Bauform 200 aus dem Stand der Technik, bei welcher der Lichtstrahl 150 nicht seitlich, sondern in einem festen vorgegebenen Winkel nach oben durch die Kappe 205 abstrahlt. Dabei wird der von dem Laserdiodenchip 203 emittierte Lichtstrahl 150 durch ein Spiegelprisma 207, welches auf dem Keramiksubstrat 201 angeordnet ist, in einem festen Winkel nach oben abgelenkt. Bei dieser Bauform wird die Kavität durch ein ausgehöhltes Keramiksubstrat 201 gebildet.
Der Nachteil der in den 1 und 2 gezeigten Bauformen 200 besteht darin, dass der Abstrahlwinkel des Lichtstrahls 150 nicht flexibel wählbar ist, insbesondere nicht individuell wählbar ist und vor allem nicht nachträglich, also nach der Montage der gekapselten Laserdiode, geändert werden kann. Insbesondere ist auch die Montage einzelner Umlenkelemente, etwa in Form kleiner Prismen im Waferverbund sehr aufwändig.
Die 3 bis 16 zeigen daher ein Verfahren zur Herstellung eines gekapselten optoelektronischen Bauteils 1, insbesondere mit einem zungenförmigen Umklappbereich, wobei ein zungenförmiges Umlenkelement mit zumindest einer optischen Fläche 30 durch Umklappen des Umklappbereichs 13 bildbar ist. Dabei ist das Umlenkelement 14 um zumindest eine erste Achse wiederholt neigbar oder biegbar, insbesondere kann aber der Winkel des Umlenkelements 14, beziehungsweise dessen Position gegebenenfalls auch noch nach der Montage der gekapselten Laserdiode geändert werden.
In einem ersten Schritt wird zunächst ein plattenförmiger Wafer 2, insbesondere aus Glas oder Glaskeramik bereitgestellt. Besonders bevorzugt ist der Wafer 2 ein Dünnglaswafer. Der Wafer 2 weist eine Dicke D auf, die größer ist als 0,03 mm, bevorzugt größer als 0,05 mm, besonders bevorzugt größer als 0,1 mm und/oder kleiner ist, als 1,3 mm, bevorzugt kleiner als 0,4 mm. Derartige Dicken sind besonders gut geeignet, um diese als zusätzliches Element in einem gekapselten optoelektronischen Bauteil 1 zu verwenden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Wafer 2 Borosilikatglas umfassen, oder aus diesem bestehen. Es kann aber auch eine der folgenden chemischen Zusammensetzungen eingesetzt werden, wobei nachfolgende Zusammensetzungen in Gew% angegeben sind:

SiO₂ 58 bis 65

B₂O₃ 6 bis 10,5

Al₂O₃ 14 bis 25

MgO 0 bis 3

CaO 0 bis 9

BaO 3 bis 8

ZnO 0 bis 2,

wobei gilt, dass die Summe des Gehalts von MgO, CaO und BaO im Bereich von 8 bis 18 Gew.-/ liegt.
Die Zusammensetzung des Wafers 2 ist beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung:

SiO₂ 30 bis 85

B₂O₃ 3 bis 20

Al₂O₃ 0 bis 15

Na₂O 3 bis 15

K₂O 3 bis 15

ZnO 0 bis 12

TiO₂ 0,5 bis 10

CaO 0 bis 0,1
Die Zusammensetzung des Wafers 2 kann beispielhaft auch durch folgende Zusammensetzung gegeben sein:

SiO₂ 40 bis 50

B₂O₃ 10 bis 20

Al₂O₃ 10 bis 20

A_S2O₃ weniger als 1

BaO 20 bis 30

CaO weniger als 1
Die Zusammensetzung des Wafers 2 kann beispielhaft auch durch folgende Zusammensetzung gegeben sein:

SiO₂ 70 bis 82

B₂O₃ 10 bis 20

Al₂O₃ 1 bis 10

Na₂O 1 bis 10

K₂O weniger als 1

Fe-Oxid weniger als 1

Cl-Oxid weniger als 1
Derartige Zusammensetzungen lassen sich besonders gut mit einem Laserverfahren bearbeiten, beziehungsweise strukturieren. Außerdem sind diese Glassorten auch besonders gut geeignet, eine Biegung für das Umlenkelement ohne große Bruchgefahr zu ermöglichen. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung des Glases, beziehungsweise des Wafers derart ausgewählt, dass dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an die thermischen Eigenschaften des Trägers, des Deckelelements und/oder des Abstandhalters angepasst wird. Auf diese Weise können Spannungen zwischen den Bauteilen, insbesondere bei Erwärmung während des Betriebes des optoelektronischen Bauteils vermieden oder zumindest verringert werden.
Wie beispielhaft in 3 gezeigt, kann der Wafer 2 in einem weiteren Schritt wie folgt mittels eines Ultrakurzpulslasers oder der Laserablation strukturiert werden:

- Ein Laserstrahl 100 eines Ultrakurzpulslasers 101 wird auf eine der Seitenflächen 2a des plattenförmigen Wafers 2 gerichtet und vorzugsweise mit einer Fokussierungsoptik 102 insbesondere zu einem langgezogenen Fokus in das Material des Wafers konzentriert. Die eingestrahlte Energie des Laserstrahls 100 erzeugt eine filamentförmige Schädigung 103 im Volumen des Wafers 2, deren Länge quer zu einer Seitenfläche 2a, 2b des Wafers 2, insbesondere senkrecht zur Seitenfläche 2a, 2b verläuft und zur Erzeugung einer filamentförmigen Schädigung 103 der Ultrakurzpulslaser 101 einen Puls oder ein Pulspaket mit mindestens zwei aufeinander folgenden Laserpulsen einstrahlt.
- Der Auftreffpunkt des Laserstrahls 100 auf dem Wafer 2 wird entlang mehrerer vorgegebener und voneinander beabstandeter Pfade 10, 11, 12 geführt, sodass
- eine Vielzahl von nebeneinander auf den Pfaden liegende filamentförmige Schädigungen 103 eingefügt werden.

Durch die Wahl geeigneter Laserparameter können die Dimensionen und Abstände der Schädigungen 103 beeinflusst, oder sogar eingestellt werden. Eine geeignete Laserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Nd:YAG-Laser) mit einer Wellenlänge von 1064 Nanometern sein. Die Laserquelle erzeugt beispielsweise einen Rohstrahl mit einem (1/e²)-Durchmesser von 12 mm. Als Optik kann eine Bikonvex-Linse mit einer Brennweite von 16 mm zum Einsatz kommen. Zur Erzeugung des Rohstrahls kann ggf. eine geeignete strahlformende Optik, wie beispielsweise ein Galilei-Teleskop zum Einsatz kommen. Die Laserquelle arbeitet vorzugsweise mit einer Repetitionsrate, welche zwischen 1 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 2 kHz und 100 kHz, besonders bevorzugt zwischen 3 kHz und 200 kHz liegt. Diese Repetitionsrate und/oder die Scangeschwindigkeit kann dabei so gewählt werden, dass ein gewünschter Abstand benachbarter Schädigungen erreicht wird.
Andere Varianten des Nd:YAG-Lasers, wie die durch Frequenzverdopplung (SHG) oder Frequenzverdreifachung (THG) erzeugten Wellenlängen 532 nm bzw. 355 nm oder auch wie der Yb:YAG-Laser (Emissionswellenlänge 1030 nm) können ebenfalls als Strahlquellen in geeigneter Weise verwendet werden.
Es ist auch denkbar, dass ein Laserpuls in eine Mehrzahl von Einzelpulsen aufgeteilt wird, und die Mehrzahl kleiner als 10 ist, bevorzugt kleiner als 8, bevorzugt kleiner als 7 und/oder größer als 1, bevorzugt größer als 2, bevorzugt größer als 3. Diese Einzelpulse können zu einem Pulspaket, einem sogenannten Burst, zusammengefasst werden und werden insbesondere in aufeinander folgenden Laserpulsen abgegeben. Vorzugsweise werden diese Einzelpulse auf dieselbe Stelle beziehungsweise denselben Ort auf der Seitenfläche 2a, 2b gerichtet, sodass die Schädigungen 103 durch die aufeinanderfolgenden Einzelpulse immer weiter ausgeweitet werden, insbesondere sodass Kanäle entstehen, die beispielsweise durch die gesamte Dicke D beziehungsweise das Volumen des Wafers 2 hindurch verlaufen.
4 zeigt beispielhaft und ohne Beschränkung auf das gezeigte Beispiel, eine Anordnung von filamentförmigen Schädigungen 103, welche im Wafer 2 erzeugt wurden. Dabei erstreckt sich der Wafer in einen Längsrichtung L und eine Querrichtung B. Die Pfade 10, 11, 12 liegen demnach entlang der Längsrichtung L und der Querrichtung B. Auf diese Weise kann die Gesamtfläche des Wafers 2 in vorzugsweise regelmäßig angeordnete Teilflächen 104 unterteilt werden, die jeweils geeignete Öffnungen für optischen Komponenten bieten können. Derartige Öffnungen können in einem späteren Prozessschritt erzeugt werden.
In einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Schädigungen 103 im Wafer 2 erzeugt, um idealerweise eine Perforation des Wafers 2 durch die Schädigungen 103 ausbilden zu können, insbesondere um Teilflächen 104 herum. Hierzu werden vorzugsweise mehrere Schädigungen 103 derart nebeneinander erzeugt, dass eine Reihe von Schädigungen 103 eine größere Struktur darstellt, welche vorzugsweise durch die Pfade 10, 11, 12 definiert wird. Die Schädigungen 103 sind insbesondere als filamentförmige Kanäle ausgebildet und verlaufen in Ihrer Längsrichtung quer zu zumindest einer Seitenfläche 2a, 2b des Wafers 2. Dabei erstrecken sich die Kanäle zumindest von einer Seitenfläche 2a, und insbesondere senkrecht von dieser Seitenfläche 2a in den Wafer 2 hinein und durchbrechen zumindest diese Seitenfläche 2a. Vorzugsweise erstrecken sich die Kanäle allerdings von der einen Seitenfläche 2a zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 2b, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist.
Ohne Beschränkung auf das gezeigte Beispiel werden in 5 beispielhaft unterschiedliche Pfade 10, 11, 12 gezeigt. Dementsprechend können Schädigungen 103 entlang von geschlossenen Pfaden 10, offenen Pfaden 11 und Verbindungspfaden 12 erzeugt werden. Die jeweiligen Pfade 10, 11, 12 geben vorzugsweise unterschiedliche Strukturen vor, sodass beispielsweise die geschlossenen Pfade 10 die vorgesehenen Teilflächen 104, welche jeweils Öffnungen 20 für optischen Komponenten bieten können, umschließen. Vorzugsweise angrenzend an geschlossene Pfade 10 können offene Pfade 11 verlaufen, beziehungsweise erzeugt werden. Die offenen Pfade 11 grenzen insbesondere mit einem Ende an einen geschlossenen Pfad 10 an, und mit dem anderen Ende an einen Verbindungspfad 12. Dabei können die offenen Pfade 11 als Verlängerung von Teilstrecken der geschlossenen Pfade 10 ausgebildet sein.
Zwischen offenen Pfaden 11 und Verbindungspfaden 12 können weiterhin auch zungenförmige Umklappbereiche 13 definiert werden. Dabei ist bevorzugt jeweils ein zungenförmiger Umklappbereich 13 an einer Teilfläche 104 angeordnet, wobei die Teilfläche 104 durch zumindest einen offenen Pfad 11 und/oder zumindest einen geschossenen Pfad 10 vom Umklappbereich 13 getrennt sein kann. Der Umklappbereich 13 kann allerdings auch zumindest teilweise von einem geschlossenen Pfad 10 umgeben sein, und insbesondere an einer dem geschlossenen Pfad 10 gegenüberliegenden Seite an einen Verbindungspfad 12 angrenzen. Dies ist beispielweise dann der Fall, wenn der Umklappbereich 13 teilkreisförmig oder teiloval ausgebildet ist. Der Verbindungspfad 12 liegt in diesem Fall zwischen zwei Ecken des geschlossenen Pfades 10.
Es ist denkbar, dass die geschlossenen 10 und/oder offenen Pfade 11 durch zumindest einen, vorzugsweise mehrere durchtrennbare Teilbereiche unterbrochen sind, insbesondere, so dass jeder Umklappbereich 13 während weiterer Prozessschritte mit dem Wafer 2 über die Teilbereiche verbunden bleibt.
Der Umklappbereich 13 ist bestenfalls derart angeordnet, dass er nach einem Ätzvorgang umgeklappt werden kann, wobei dieser zumindest mittelbar oder unmittelbar mit dem Wafer 2 verbunden bleibt. Unter einer mittelbaren Verbindung wird hier eine Verbindung über die materialgeschwächte Struktur verstanden. Vorzugsweise wird durch Umklappen jeweils eines Umklappbereichs 13 jeweils ein Umlenkelement 14 gebildet. Demnach kann das Umlenkelement 14 eine dem Umklappbereich 13 entsprechende Form aufweisen, und umgekehrt.
Vorzugsweise verlaufen die geschlossenen Pfade 10, die offenen Pfade 11 und/oder die Verbindungspfade geradlinig, insbesondere entlang der Längsrichtung L und/oder der Querrichtung B des Wafers 2. Dabei können die Teilflächen 104, beziehungsweise Öffnungen rechteckig oder quadratisch ausgeformt werden. Die Pfade 10, 11, 12 können aber auch gekrümmt, beziehungsweise kurvig, verlaufen, beispielsweise teilkreisförmig, insbesondere sodass der Umklappbereich 13, beziehungsweise das Umlenkelement 14 zumindest eine abgerundete Kante oder Ecke aufweist.
In einer Ausführungsform wird der Wafer nach dem Einfügen der filamentförmigen Schädigungen 103, insbesondere entlang der Pfade 10, 11, 12 einem Ätzmedium 300 ausgesetzt, wobei

- durch das Ätzen der Durchmesser der Kanäle so weit vergrößert wird, bis das Wafermaterial zwischen den Kanälen der geschlossenen Pfade 10 und offenen Pfade 11 abgetragen wird und die Kanäle sich vereinigen, sodass eine Vielzahl von in einem Raster verteilt angeordneten und voneinander getrennten Öffnungen 20 sowie daran angeordnete zungenförmige Umklappbereiche 13 im Wafer 2 gebildet werden, und
- durch das Ätzen der Durchmesser der Kanäle so weit vergrößert wird, bis ein Teil des Wafermaterials zwischen den Kanälen der Verbindungspfade 12 derart abgetragen wird, dass im Bereich jedes Verbindungspfads 12 eine materialgeschwächte Struktur 16 entsteht und der Umklappbereich 13 zwischen den offenen Pfaden 11 oder einem offenen Pfad 11 und einem geschlossenen Pfad 10 ein Umlenkelement 14 bildet, welches durch die materialgeschwächte Struktur 16 mit dem Wafer 2 verbunden bleibt.

In einer alternativen Ausführungsform können die Teilflächen 104 des Wafers 2 bevorzugt in Form kleinerer rechteckiger Bereiche strukturiert werden, insbesondere dergestalt, dass an 3 Seiten des Rechtecks eine Perforation des Materials durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann durch Einbringen der Schädigungen 103 eine Perforation des Materials entlang der geschlossenen 10 und/oder offenen Pfade 11 durchgeführt erzeugt werden, beispielsweise durch einen Laser, beziehungsweise eine Laserfilamentierung. Die Teilflächen 104, beziehungsweise die Umklappbereiche 13 können dann durch Einbringen einer mechanischen Spannung, vorzugsweise durch einen Brechprozess, geöffnet werden kann. An der vierten Seite des Rechtecks, insbesondere am Verbindungspfad 12 wird das Material aber derart strukturiert, dass das Material dauerhaft reversibel deformiert werden kann, vorzugsweise so dass dieser Bereich als Scharnier zum Biegen oder Klappen eines inneren Rechtecks oder anders geformten Umklappbereichs 13 dient.
Demnach können Schnitte im Sinne der Erfindung definiert werden, als geschlossene Pfade 10, offene Pfade 11 und/oder Verbindungspfade 12, welche im Zuge eines Ätzverfahrens oder eines mechanischen Verfahrens modifiziert, beispielsweise geweitet oder aufgebrochen wurden. Die Pfade 10, 11, 12 können aber auch als Schnitte aufgefasst werden, insbesondere da die Schnitte analog zu den Pfaden 10, 11, 12 verlaufen.
6 zeigt daher beispielhaft einen strukturierten Wafer 2 mit voneinander beabstandeten Öffnungen 20. An jeder Öffnung 20 ist ein Umklappbereich 13 angeordnet, welcher beispielsweise durch Ausüben einer mechanischen Spannung zu einem Umlenkelement 14 umgeklappt werden kann. Dabei ist das Umlenkelement 14, beziehungsweise der Umklappbereich 13 über die materialgeschwächte Struktur 16, welche vorzugsweise analog zu einem Verbindungspfad 12 verläuft, mit dem Wafer 2 verbunden.
Vorteilhaft ist daher, wenn jedes Umlenkelement 14 durch einen Abschnitt mit einer materialschwächenden Struktur 16 mit dem Wafer 2 verbunden ist, so dass für eine Biegung des Wafermaterials an diesem Abschnitt geringere Verformungskräfte erforderlich sind, als an einem unstrukturierten Abschnitt. Auf diese Weise kann das Umlenkelement 14 mehrfach, insbesondere beliebig oft gebogen, oder vorzugsweise geklappt oder geneigt werden. Hierbei kann der Neigewinkel idealerweise frei gewählt werden, beispielsweise in einem Bereich zwischen 90° und 0°, sodass Licht entsprechend der vorgesehenen Anwendung entsprechend umgelenkt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass jedes Umlenkelement 14 durch zumindest einen, vorzugsweise mehrere durchtrennbare Teilbereiche mit dem Wafer 2 verbunden ist, so dass das Umlenkelement 14 nach Durchtrennen des Teilbereichs, insbesondere lediglich über die materialschwächenden Struktur 16 mit dem Wafer 2 verbunden bleibt. Auf diese Weise kann das Handling und der Transport des Wafers 2 erleichtert werden, insbesondere für den Fall, dass die Glasbearbeitung und das Assembly der Diode, beziehungsweise ein Zusammenfügen einzelner Elemente zu dem optoelektronischen Bauteil 1, getrennt voneinander stattfinden. Die Umlenkelemente 14 wären in diesem Fall während des Transports fixiert und können nicht unkontrolliert verkippen.
Es ist auch zumindest eines der folgenden Merkmale denkbar:

- Die materialschwächende Struktur 16 weist Ausnehmungen 90 auf, welche entlang der Dicke D des Wafers 2 zumindest teilweise durch das Wafermaterial hindurchverlaufen, sodass nur eine Seitenfläche 2a von den Ausnehmungen 90 durchbrochen wird,
- die materialschwächende Struktur 16 weist Ausnehmungen auf, welche entlang der Dicke D des Wafers 2 vollständig durch das Wafermaterial hindurchverlaufen, sodass zwei gegenüberliegende Seitenflächen 2a, 2b von den Ausnehmungen durchbrochen werden,
- die materialschwächende Struktur 16 weist Ausnehmungen 90 auf, welche derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Bereiche, zwischen denen die materialschwächende Struktur angeordnet ist, durch Stege 92, 94 miteinander verbunden sind.
- die Ausnehmungen 90 sind länglich ausgeformt wobei deren Längsrichtung vorzugsweise parallel zu einer Neig- oder Biegeachse des Umlenkelements 14 verläuft, insbesondere zur ersten Achse 31,
- die Ausnehmungen 90 sind reihenweise entlang der Richtung der Neig- oder Biegeachse angeordnet,
- die Ausnehmungen sind reihenweise entlang der Richtung der Neig- oder Biegeachse angeordnet, wobei die in Reihe angeordneten Ausnehmungen 90 versetzt zueinander angeordnet sind.

7 zeigt eine Ausführungsform der materialschwächenden Struktur 16. Der Wafer 2 ist als Ausschnitt in Draufsicht auf eine seiner Seitenflächen 2a dargestellt. Die Oberfläche des Wafers ist dabei als schraffierte Fläche dargestellt. Vorzugsweise besteht der Wafer 2 aus Glas, insbesondere Dünnglas. Der Wafer 2 lässt sich in diesem Ausschnitt in drei Abschnitte unterteilen, nämlich einen ersten Abschnitt, in Form einer materialgeschwächten Struktur 16 mit Ausnehmungen 90 und einen an die materialgeschwächte Struktur 16 anschließenden zweiten Abschnitt 15, sowie einen Umklappbereich 13, beziehungsweise das Umlenkelement 14. Der zweite Abschnitt stellt den Bereich des Wafers 2 dar, welcher das Umlenkelement 14 umgibt und an welchem das Umlenkelement 14 zumindest mittelbar über die materialgeschwächte Struktur 16 befestigt ist. Dabei liegt die materialgeschwächte Struktur 16 zwischen dem zweiten Abschnitt 15 und dem Umlenkelement 14. Der zweite Abschnitt 15 und das Umlenkelement 14, beziehungsweise der Umklappbereich 13 weisen vorzugsweise eine geschlossene, ebene Oberfläche und damit insbesondere keine Ausnehmungen 90 auf. Im Gegensatz dazu bilden die Ausnehmungen 90 in der materialgeschwächten Struktur 16 gemäß einer Ausführungsform Durchgänge bzw. Durchgangslöcher von einer Seitenfläche 2a zur gegenüberliegenden, nicht sichtbaren Seitenfläche 2b.
Es ist andererseits auch denkbar oder möglich, die Verbindung des Umklappelements mit dem Wafer ohne materialschwächende Struktur auszuführen. Das Umklappelement kann dann ebenfalls durch Biegen des Glases in Position gebracht werden. Eine solche Ausführungsform ist besonders für sehr dünne Gläser mit Dicken kleiner als 50 µm, vorzugsweise höchstens 30 µm geeignet.
Ohne Beschränkung auf das in 7 dargestellte spezifische Beispiel sind die Ausnehmungen 90 im Allgemeinen in einer Anordnung benachbarter paralleler Linien 91 angeordnet. Diese Linien können beispielsweise parallel zu einer ersten 31 oder zweiten Achse 32 verlaufen, an welcher sich das Umlenkelement 14 umklappen, bzw. neigen lässt. Die Ausnehmungsreihen 91 sind vorzugsweise parallel angeordnet. Auf diese Weise bleibt der Abstand zwischen den Ausnehmungen 90 benachbarter Reihen 91 konstant. Die Ausnehmungen 90 innerhalb einer Reihe 91 sind durch erste Stege 92 getrennt. Ferner sind die Öffnungen 90 benachbarter Reihen 91 durch zweite Stege 94 getrennt. Somit kann die materialgeschwächte Struktur 16 allgemein auch als ein Geflecht aus miteinander verbundenen ersten und zweiten Stegen 92, 94 mit dazwischen angeordneten Ausnehmungen 90 beschrieben werden.
Durch das Netz der Ausnehmungen 90 bzw. Stege 92, 94 weist die materialgeschwächte Struktur 16 eine hohe Flexibilität auf, so dass der Wafer 2 der materialgeschwächten Struktur 16 leicht gebogen werden kann. Die Flexibilität ist besonders hoch, wenn längliche Ausnehmungen 90 in den Wafer 2 eingebracht werden, um die materialgeschwächte Struktur 16 zu bilden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Längsrichtung der Ausnehmungen 90 entlang der Längsrichtung der Reihen 91 verläuft. Mit der Form der Stege 92, 94 und deren jeweiligen Abmessungen können Biegekräfte beeinflusst und verringert werden. Generell, ohne Beschränkung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, ist die Anordnung und Form der Stege 92, 94 so ausgelegt, dass die Flexibilität der materialgeschwächten Struktur 16 bei der ersten Achse 31, insbesondere einer Biegeachse entlang der Längsrichtung der Ausnehmungen 90 höher ist als bei einer Biegeachse senkrecht zu der Längsrichtung der Ausnehmungen 90. Die bevorzugte Biegeachse, insbesondere die erste Achse 31 in Richtung entlang der Längsrichtung der Ausnehmungen 91 ist in 7 gezeigt. Da sich die Biegeachse entlang der Grenzlinien 95 zwischen dem zweiten Abschnitt 15 und dem Umklappbereich 13, beziehungsweise dem Umlenkelement 14 erstreckt, stellt die materialgeschwächte Struktur 16 ein Scharnier bereit, um das Umlenkelement 14 vorzugsweise beliebig oft zu klappen und/oder in einem gewünschten Winkel zu neigen.
Ferner sind, wie aus 7 ersichtlich, die ersten Stege 92 benachbarter Reihen 91 zueinander versetzt angeordnet. Die ersten Stege definieren auch die Aufhängepunkte für die zweiten Stege 94. Durch die versetzte Anordnung dieser Aufhängepunkte wird eine Biegung des ersten Abschnitts 9 teilweise durch eine Torsion der zweiten Stege 94 aufgefangen. Der sehr vorteilhafte Effekt der Translation der Biegespannung in Torsionsspannung besteht darin, dass die im spröden Material maximal auftretende Zugspannung im Vergleich zu der in einer gebogenen massiveren Platte auftretenden Zugspannung reduziert wird. So kann das Element aus sprödem Material als allgemeines Konzept auch durch ein Netz von Stegen 92, 94 gekennzeichnet sein, die derart miteinander verbunden sind, dass eine Biegung des Umlenkelements 14 zu einer Torsion zumindest einer Teilmenge der Stege 92, 94 führt.
In der in 7 gezeigten beispielhaften Ausführungsform beträgt die Anzahl der zweiten Stege 94, die eine Torsionsdehnung erfahren, ungefähr die Hälfte der Gesamtzahl der Stege 92, 94. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird im Allgemeinen bevorzugt, dass die Stege, insbesondere die ersten und zweiten Stege 92, 94 ein Netz bilden, wobei die Stege miteinander verbunden sind, so dass mindestens eine Teilmenge der Stege innerhalb des Netzes beim Biegen 2 der materialgeschwächten Struktur 16 eine Torsionsspannung erfährt, wobei die Teilmenge mindestens ein Drittel der Gesamtzahl der Stege innerhalb des Netzes umfasst.
Neben einer Biegung des Umlenkelements 14 können auch Dehnungen durch eine einachsige Zugkraft entlang der materialgeschwächten Struktur 16 ausgeübt werden. In diesem Fall nehmen die Stege die Zugkraft durch Biegung innerhalb einer Ebene parallel zu den Seitenflächen 2a, 2b auf. Aufgrund dieser Biegung können die begleitenden Dehnungen an den Enden der Ausnehmungen 90 konvergieren. Wie bei der Ausführungsform von 7 wird es aus diesem Grund im Allgemeinen bevorzugt, Ausnehmungen 90 mit einer abgerundeten Kontur bereitzustellen, insbesondere einer Kontur mit abgerundeten Enden. Diese Enden befinden sich insbesondere in Richtung entlang der Reihen 91 an entgegengesetzten Stellen. Eine abgerundete Kontur bedeutet nicht, dass die Ausnehmungen 90 auch geradlinige Abschnitte aufweisen können. Tatsächlich weist die Ausführungsform von 7 geradlinige Segmente 93 der Kontur auf, die sich entlang der Längsrichtung der länglichen Ausnehmungen 90 erstrecken. Eine abgerundete Kontur bedeutet vielmehr, dass die Kontur der Ausnehmungen 90 keine scharfen Kanten aufweist.
Die 8 und 9 zeigen zwei Ausführungsformen des Netzes von Ausnehmungen 90 innerhalb der materialgeschwächten Struktur 16. Die Ausführungsform von 8 ähnelt der in 7 gezeigten. Dementsprechend sind die Ausnehmungen 90 länglich und haben eine abgerundete Kontur mit geraden Längskanten. Die Form der Ausnehmungen 90 und der Stege 92, 94 der Ausführungsform aus 9 ist jedoch komplexer. Im Allgemeinen, ohne Beschränkung auf die gezeigte spezifische Ausführungsform, weisen die Ausnehmungen 90 eine variierende Breite entlang ihrer Längsrichtung auf. Die Ausnehmungen 90 weisen nämlich zwei in Längsrichtung beabstandete Maxima 17 der Breite auf, wobei zwischen den beiden Maxima 17 ein dazwischenliegendes Minimum 18 der Breite liegt.
In ähnlicher Weise haben die zweiten Stege 94 zwei Minima 19 der Breite. Diese Minima 19a sind in Längsrichtung der Stege 94 beabstandet. Ferner befindet sich ein mittleres Maximum 19b der Breite zwischen den Minima 19 der Breite der zweiten Stege 94.
Obwohl die Kontur der Ausnehmungen 90 im Vergleich zum Beispiel von 8 komplexer ist, weist die Kontur der Ausnehmungen 90 oder der zweiten Stege 94 in beiden Beispielen mindestens ein geradliniges Segment 96 auf. Insbesondere und gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Position des Zwischenmaximums 19b der Breite des zweiten Stegs 94 an dem geradlinigen Abschnitt 96. Ebenso befindet sich die Position des Zwischenminimums 18 der Ausnehmungsbreite entlang des geradlinigen Segments 96. Wenn gegenüberliegende geradlinige Segmente 96 parallel angeordnet sind, führen diese Merkmale zu Minima und Maxima, die in Längsrichtung, also insbesondere entlang der Richtung der Linien 91, verlängert sind. Dies ist vorteilhaft, um die maximale Zugspannung, die beim Biegen der materialgeschwächten Struktur 16 entlang der Kontur auftreten kann, zu verbreitern und dadurch zu verringern.
Im Folgenden wird der Einfluss von verschiedenen Abmessungen der Ausnehmungen 90 und Stege 92, 94 auf die Hauptspannungen näher erläutert. Zu diesem Zweck wurden die Merkmale eines Basisdesigns und einigen Variationen davon mit Hilfe der Finite-Elemente-Analyse untersucht. 10 zeigt die materialgeschwächte Struktur 16 des Grundaufbaus mit den jeweiligen Abmessungen. So haben die ersten Stege 92 eine Länge von 0,1 mm, die zweiten Stege 94 eine minimale Breite von 0,05 mm. Die Ausnehmungen 90 haben eine Länge von 3 mm und eine Breite, die zwischen 0,1 mm und 0,2 mm variiert. Die Dicke des Referenzelements 1 beträgt 100 µm.
In einer ersten Analyse werden unterschiedliche Längen der ersten Stege 92 untersucht. Die Längen sind 50 µm, 100 µm (Referenz), 200 µm, 300 µm. Die Finite-Elemente-Analyse zeigt, dass die S11-Komponente der Dehnung für einen Biegeradius bei 50 MPa nahezu konstant bleibt. Allerdings nimmt der S22-Anteil mit zunehmender Länge der ersten Stege 92 deutlich ab. 50 MPa für 300 µm Steglänge bei einem Biegeradius von 3 mm. Somit ist gemäß einer Ausführungsform die Länge der ersten Stege 92 mindestens so groß wie die Waferdicke D, vorzugsweise mindestens doppelt so groß, um die Gesamtbiegespannung zu senken.
In einer zweiten Analyse werden unterschiedliche Längen der Ausnehmungen 90 untersucht. Konkret wurden Ausnehmungen mit Längen von 2 mm und 3 mm verglichen. Die Analyse zeigt, dass die Länge der Ausnehmungen 90 keinen starken Einfluss auf die Hauptdehnungen hat. Somit weisen die Ausnehmungen 90 gemäß einer weiteren Ausführungsform vorzugsweise eine Länge auf, die mindestens 25-mal größer ist als die Dicke D des Wafers 2. Ist die Länge jedoch zu groß, nimmt die Stabilität gegen einen Druck auf eine der Seitenflächen 2a, 2b ab. Daher ist es bevorzugt, die Länge der Ausnehmungen 90 auf höchstens das 100-fache der Waferdicke zu begrenzen.
In einer dritten Analyse wird die minimale Breite der zweiten Stege 94 variiert. Konkret wurden neben dem Referenzmodell mit einer Mindestbreite von 50 µm weitere Breiten von 25 µm, 35 µm und 70 µm untersucht. Während eine Reduzierung der minimalen Stegbreite einen geringen Einfluss auf den S 11-Anteil hat, nimmt der S22-Anteil deutlich ab. Andererseits führt jedoch eine geringe Stegbreite zu einer sehr empfindlichen, bruchempfindlichen Struktur. Daher ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die minimale Breite der zweiten Stege 92 vorzugsweise kleiner als die Dicke D des Wafers 2 und liegt besonders bevorzugt im Bereich des 0,3-fachen bis 0,6-fachen der Dicke D des Wafers 2.
Die 11 bis 13 zeigen weitere Ausführungsformen der materialschwächenden Struktur 16. In 11 ist beispielsweise ein Wafer 2 in Querschnittsansicht entlang seiner Dicke D dargestellt. In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform verlaufen die Ausnehmungen 90 entlang der Dicke D des Wafers 2 nur teilweise durch das Wafermaterial hindurch, sodass nur eine Seitenfläche 2a von den Ausnehmungen 90 durchbrochen wird. Die Schnitte verlaufen demnach ebenfalls entlang der Dicke D nur teilweise durch das Wafermaterial. Die Schnitte, also auch die Ausnehmungen 90 können daher unterschiedlich tief in das Wafermaterial hineinragen. Dabei können die Stege, insbesondere die ersten 92 und/oder zweiten Stege 94 mit analoger Höhe bezüglich der Dicke D ausgebildet sein. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Stege eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Beispielsweise können die ersten Stege 92 niedriger oder höher, als die zweiten Stege 94 sein. Vorzugsweise ist die Höhe der Stege bündig zu zumindest einer der Seitenflächen 2a, 2b des Wafers, insbesondere sodass eine Oberkante der Stege und die Seitenfläche 2a, 2b auf einer Ebene liegen.
In einer weiteren Ausführungsform können entsprechend des Beispiels der 12 Ausnehmungen 90 auf beiden Seitenflächen 2a, 2b des Wafers angeordnet sein. In diesem Fall verlaufen die Ausnehmungen 90 entlang der Dicke D des Wafers 2 ebenfalls nur teilweise durch das Wafermaterial hindurch. Allerdings werden beide Seitenflächen 2a und 2b von Ausnehmungen 90 durchbrochen, insbesondere sodass jeweils zwei gegenüberliegende Seitenflächen von Ausnehmungen durchbrochen werden. Auf diese Weise können die während des Biegeprozesses entstehenden Spannungen durch die erhöhte Flexibilität des verbleibenden Restmaterials leichter abgebaut werden bzw. entstehen gar nicht erst. Vorzugsweise sind die gegenüberliegenden Ausnehmungen 90 versetzt zueinander angeordnet, insbesondere sodass beispielsweise eine Ausnehmung 90 der Seitenfläche 2b zwischen zwei Ausnehmungen positioniert ist, welche auf der gegenüberliegenden Seitenfläche 2a angeordnet sind. Die Ausnehmungen 90 können aber auch untereinander, beziehungsweise gegenübereinander bezüglich ihrer jeweiligen Seitenfläche 2a, 2b angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform können entsprechend des Beispiels der 13 können die oder zumindest einige der Ausnehmungen 90 in einem schrägen Winkel. insbesondere einem Winkel ungleich 90° in den Wafer hineingeschnitten sein. Auf diese Weise kann die materialschwächenden Struktur 16 der angestrebten Biegerichtung angepasst werden. Derartige schräge Ausnehmungen 90 können natürlich auch mit anderen Ausführungsformen, beispielsweise solche aus den 11 und 12 kombiniert werden. Denkbar wäre beispielsweise, dass die Ausnehmungen 90 auf einer Seitenfläche 2a des Wafers 2 quer, insbesondere senkrecht in den Wafer 2 hineinverlaufen und Ausnehmungen 90 auf der gegenüberliegenden Seitenfläche 2b schräg in das Material hineinverlaufen. Auf diese Weise kann beispielsweise der Biegewinkel begrenzt werden, insbesondere derart, dass das Umlenkelement nur bis zu einem Maximalwinkel geneigt werden kann.
Allgemein ohne Beschränkung auf die gezeigten Beispiele können die Ausnehmungen 90 und die Stege 92, 94, insbesondere aber die materialschwächende Struktur weitere nicht gezeigte Ausführungsformen aufweisen. So kann das Umlenkelement allgemein mit einem Knickbereich versehen sein, indem eine lokale, einseitige oder beidseitige Verdünnung („local slimming“), beispielsweise durch einen Ätzprozess. Im Prinzip ist ja auch bei den Ausführungsformen der 11 bis 13 eine Verdünnung vorgesehen, hier jedoch mit einer komplexeren Strukturierung.
Beispielsweise können die Stege auch als rechteckige oder quadratische Vorsprünge ausgebildet sein. Die Ausnehmungen 90 können weiterhin in unterschiedlichen Formen ausgestaltet sein, beispielsweise können die Ausnehmungen 90 trapezförmig oder annähernd dreieckig geformt sein, oder als abgerundete Mulde. Sollte jedoch eine geschlossene Oberfläche des Wafers 2 angestrebt werden, können zu diesem Zweck die Ausnehmungen 90 mit organischen Materialien gefüllt sein, beispielsweise mit Kunststoffen, Gummi oder Klebstoffen. Je nach Anwendungsfall kann es auch sinnvoll sein, einige der Ausnehmungen 90 offen zu lassen. Somit kann ein Wafer 2 bereitgestellt werden, bei dem zumindest eine Teilmenge oder ein Teil der Anzahl von Ausnehmungen 90 mit organischen Materialien gefüllt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Ausführungsform mit den mit organischen Materialien gefüllten Ausnehmungen 90 ist vorgesehen, dass das organische Material so gewählt und angepasst ist, dass sich die Reaktionskraft aufgrund einer Auslenkung des Umlenkelements 14 um einen höchsten Maximalbetrag ändert. Diese Änderung wird relativ zu einer Ausführungsform mit offenen Ausnehmungen gemessen, also ohne mit organischem Material gefüllte Ausnehmungen 90.
Zur Herstellung eines gekapselten optoelektronischen Bauteils 1 kann vorzugsweise auch ein Grundelement verwendet werden. Bevorzugt umfasst das Grundelement einen Träger 3 und einen darauf angeordneten Abstandhalter 4 mit Öffnungen 20, welche die Hohlräume 6 definieren, in die optoelektronische Bauteile 9 eingesetzt werden können. Bevorzugt haben diese Hohlräume 6 eine Höhe, die der Dicke des Abstandhalters 4 entspricht. Diese kann beispielsweise mit einem Wert größer 0,5 mm, bevorzugt größer 0,7 mm und/oder kleiner 3,0 mm, bevorzugt kleiner 2,6 mm, besonders bevorzugt kleiner 1,5 mm angegeben werden. Besonders bevorzugt ist eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1 mm. Die Dicke des Träger kann vorzugsweise mit einem Wert zwischen 0,5 mm - 1 mm angegeben werden. In einer Ausführungsform sind der Träger und/oder der Abstandhalter als Wafer ausgebildet.
Alternativ zu einer Kombination aus Träger 3 und Abstandhalter 4 kann das Grundelement, welches insbesondere als Substrat oder Substratwafer ausgebildet ist, in einer weiteren Ausführungsform selbst durch vorgelagerte Fertigungsprozesse als Hohlraum 6 ausgeführt sein. Eine ähnliche Konstruktion ist beispielhaft in 2 gezeigt. In diesem Fall kann auf den Abstandhalter-Wafer 4 verzichtet werden. Die zuvor genannten Höhenwerte des Hohlraums 6 oder der Hohlräume 6 können aber ebenso eingehalten werden.
In einer anderen Ausführungsform ist es denkbar, dass die Hohlräume 6 sowohl durch Ausnehmungen im Träger 4, als auch durch Ausnehmungen im Abstandhalter 4 definiert werden. In diesem Fall können der Abstandhalter 4 und der Träger 3 derart übereinander montiert werden, dass die jeweiligen Ausnehmungen einen gemeinsamen Hohlraum 6 oder eine gemeinsame Öffnung definieren. Auf diese Weise kann die Höhe der Hohlräume 6 oder Öffnungen sichergestellt werden und gleichzeitig die Dicke des Abstandhalters 4 reduziert werden, wodurch insgesamt eine kompaktere Bauform ermöglicht wird.
Im Folgenden wird der Abstandhalter näher beschrieben. In den 14 und 15 sind Beispiele von Abstandhaltern 4, insbesondere Abstandhalter-Wafern dargestellt. Bei der Ausführungsform der 14 ist ein runder Abstandhalter 4 gezeigt. Eine runde Form des Abstandhalters 4 kann beispielsweise günstig für einen Wafer-Level-Packaging-Prozess sein, bei welchem der Abstandhalter 4 vor dem Auftrennen mit anderen Komponenten der gekapselten optoelektronischen Bauteile 1, beispielsweise einem Wafer 2 mit Umlenkelementen 14 oder einem Träger 3, verbunden wird.
Der Abstandhalter 4 dient insbesondere zur Herstellung von Abstandhaltern für die Gehäusung optoelektronischer Bauteile 9 durch Abtrennen von Abschnitten 40 vom Abstandhalter 4. Generell werden für Abstandhalter 4 vorzugsweise Gläser mit Ausdehnungskoeffizienten von kleiner 10·10^-6 K^-1, bevorzugt kleiner 8·10^-6 K^-1 verwendet, um insbesondere im Waferverbund mit den dafür gängigen Materialien thermomechanische Spannungen gering zu halten. Der Abstandhalter 4 umfasst oder besteht daher vorzugsweise aus einer transparenten Glasplatte. Diese weist eine Vielzahl von in einem Raster verteilt angeordneten und voneinander getrennten Öffnungen 20 auf. Erfolgt das Abtrennen von Abschnitten 4 des Abstandhalters 4 entlang von Trennlinien 45, die zwischen den Öffnungen 20 verlaufen, so werden vereinzelte Abstandhalter erhalten, die jeweils eine Öffnung 20 mit einem umlaufenden, geschlossenen Rand aufweisen. Die Vereinzelung kann allerdings auch erst nach einer Verbindung der Komponenten des gekapselten optoelektronischen Bauteils 1 erfolgen.
Gemäß noch einer Ausführungsform weist der Abstandhalter 4 eine sehr geringe Dickenvariation (TTV=Total Thickness Variation) auf. Die Dickenvariation des Abstandhalter 4 ist bei dieser Ausführungsform geringer als 10 µm, bevorzugt 5 µm, vorzugsweise geringer als 2 µm, besonders bevorzugt geringer als 1 µm. Dieser geringe TTV-Wert ist unter anderem günstig und notwendig, um bei einem Zusammenbau der gekapselten optoelektronischen Bauteile 1 auf Waferebene die verschiedenen Wafer ganzflächig miteinander verbinden zu können. Ein geringer TTV-Wert ist auch günstig, um eine auf dem Abstandhalter 4 aufgebrachte, beziehungsweise mit dem Abstandhalter 4 verbundene optische Komponente sehr genau positionieren zu können. Ein geringer TTV ist ebenso wichtig um eine möglichst gleiche Abstandseinhaltung zu erreichen, insbesondere bei optischen Systemen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Abstandhalters 4, weisen Seitenwandungen 50 der Öffnungen 20 jeweils mindestens einen ebenen Abschnitt 52 auf, vorzugsweise mindestens 2 ebene Abschnitte 52, welche insbesondere quer zueinander angeordnet sind. Durch diese ebenen Abschnitte 52 kann Licht hindurchtreten, ohne dass die Seitenwandung 50 als Linse bzw. Zylinderlinse wirkt oder in sonstiger Weise das räumliche Intensitätsprofil des Lichts deformiert.
Allgemein, ohne Beschränkung auf die speziellen dargestellten Beispiele können die Seitenwandungen 50 der Öffnungen 20 auch vier ebene Abschnitte 52 aufweisen. Dabei können insbesondere jeweils zwei ebene Abschnitte 52 gegenüberliegen. Dieses Merkmal ist besonders dann erfüllt, wenn die Öffnungen 20 eine rechteckige oder quadratische Grundform aufweisen. Das Merkmal ist aber auch dann noch erfüllt, wenn die Ecken rechteckiger oder quadratischer Öffnungen 20 abgerundet sind.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Abstandhalters 4 mit einer Öffnung 20. Die Öffnungen 20 weisen Seitenwandungen 50 auf, wobei zumindest eine dieser Seitenwandungen 50, insbesondere jedoch alle Seitenwandungen eine Mikrostrukturierung 21 mit einer Rauigkeit aufweisen. Diese Rauigkeit weist eine Mittenrauwert Ra von kleiner als 3 µm, insbesondere kleiner 2 µm, besonders bevorzugt kleiner 0,5 µm bei einer Meßstrecke von 500 µm auf. Die Mikrostrukturierung 21 ist in der 15 durch unregelmäßig angeordnete und unterschiedlich große Kreise und Ellipsen symbolisiert. Die Außenwandung des Abstandhalters 4, oder auch des Wafers 2 kann ebenfalls eine solche Mikrostrukturierung 21 aufweisen. Sowohl der Wafer 2, als auch der Abstandhalter 4 können mittels eines Ultrakurzpulslasers, beispielsweise wie in 3 gezeigt, und gegebenenfalls auch eines daran anschließenden Ätzverfahrens strukturiert werden.
Dabei können insbesondere die Rauigkeiten der Seitenwandungen 50 der Öffnungen 20 durch eine geeignete Wahl der Laser- und Ätzparameter eingestellt werden. Vorteilhafterweise kann eine um die vorgesehenen Öffnungen 20 zu erzeugende Seitenwandungen 50 durch eine geschickte Wahl der Anzahl der Einzelpulse innerhalb eines Pulspakets beeinflusst werden, und insbesondere eine Struktur der Seitenwandungen 50 gezielt eingestellt werden. Da die Gesamtleistung eines Laserpulses bei einem Pulspaket beziehungsweise in einem Burst auf mehrere Einzelpulse verteilt wird, hat jeder Puls eine geringere Energie im Vergleich zu einem einzelnen Laserpuls. Daraus resultiert, dass mit höherer Anzahl an Einzelpulsen, die Energie jedes einzelnen Einzelpulses abnimmt. Insbesondere kann die Gesamtenergie der Pulsgruppe gleichmäßig auf die Einzelpulse verteilt werden.
Ferner kann bei einem Betrieb des Ultrakurzpuls-Lasers im Burst-Modus die Repetitionsrate die Wiederholrate der Abgabe von Bursts sein. Weiterhin treffen die Einzelpulse zeitlich versetzt auf der Seitenfläche 2a, 2b des Wafers beziehungsweise in der Schädigung auf, sodass jeder Einzelpuls den zuvor erzeugten Zustand der Seitenwandungen 50 verändert. Auf diese Weise kann durch Wahl der Anzahl der Einzelpulse eines Bursts, die Seitenwandungen 50 gezielt strukturiert und verändert werden.
Die typische Leistung der Laserquelle liegt dabei besonders günstig in einem Bereich von 20 bis 300 Watt. Um die Schädigungen/Kanäle zu erzielen, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Pulsenergie der Pulse und/oder von Pulspaketen von mehr als 400 Mikrojoule eingesetzt, ferner vorteilhaft eine gesamte Energie von mehr als 500 Mikrojoule. Eine geeignete Pulsdauer eines Laserpulses liegt in einem Bereich von weniger als 100 Pikosekunden, bevorzugt bei weniger als 20 Pikosekunden.
Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass eine Pulsdauer gewählt wird, die kleiner ist als 15 ps, bevorzugt kleiner 10 ps, bevorzugt kleiner 5 ps. Vorzugsweise wird sogar eine Pulsdauer von 1 ps verwendet, um eine glatte Seitenwandungen 50, insbesondere mit einer geringen Rauheit beziehungsweise einem geringen Mittenrauwert zu erzeugen. Dabei kann die Rauheit mit zunehmender Pulsdauer erhöht werden. Ein Grund dafür kann das thermische Verhalten des Glases sein, da das Glas bei einer längeren Pulsdauer folglich länger der Energie des Lasers, und damit auch der dadurch entstehenden Wärme des Laserstrahls ausgesetzt ist, wodurch insbesondere thermisch weniger stabiles Glas, beispielsweise durch Ausdehnung geschädigt wird. Folglich kann das Glas des Glaselements durch präzise Wahl der Pulsdauer in spezieller Weise geschädigt werden, und damit idealerweise auch eine Rauheit der Seitenwandungen 50. Die Burstfrequenz kann im Bereich von 15 MHz bis 90 MHz liegen, bevorzugt im Bereich von 20 MHz bis 85 MHz liegen und beträgt beispielsweise 50 MHz.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Schädigungen 103 in einem Abstand zueinander angeordnet werden, und dieser Abstand kleiner ist als 20 µm, bevorzugt kleiner als 15 µm, bevorzugt kleiner als 10 µm und/oder größer als 1 µm, bevorzugt größer als 2 µm, bevorzugt größer als 3 µm. Der Abstand der Schädigungen 103 kann allerdings auch größer als 5 µm sein und/oder kleiner als 100 µm, bevorzugt kleiner als 50 µm, bevorzugt kleiner als 15 µm. Unabhängig vom Durchmesser der Schädigung 103 kann der Abstand benachbarter Schädigungen 103 zueinander auch als Pitch bezeichnet werden, also beispielsweise ein Abstand der Laserpulse, die zeitgleich oder insbesondere nacheinander in einem Abstand versetzt zueinander abgegeben werden. Dieser Abstand wird dabei von Mitte zu Mitte der Schädigung 103, oder aber auch vom Zentrum eines Pulses zum Zentrum eines benachbart abgegebenen Pulses gemessen. Mit der Wahl des Abstands der Schädigung 103 kann die Rauheit insofern beeinflusst werden, dass die Abschnitte zwischen den Kanälen, bewusst nicht vom Laser bearbeitet werden brauchen, und nur einem anschließenden Ätzprozess unterzogen werden. Die Abschnitte zwischen den Kanälen, beziehungsweise der Abstand der Schädigungen 103 weist vorzugsweise Abmessungen auf, welche vorzugsweise der Dicke des Abstandhalters 4 oder des Wafers 2 entsprechen.
Um die Struktur beziehungsweise die Rauheit der Seitenwandungen 50 optimal einstellen zu können, kann zumindest einer der folgenden Zusammenhänge eingestellt werden:

- Burst × Pulsdauer = Konstant
- Pitch / Abtrag = Konstant

Mit Blick auf diese Zusammenhänge wird klar, dass die Laserparameter, und insbesondere der Pitch und der Burst, beziehungsweise die Anzahl der Einzelpulse eines Pulspakets einen erheblichen Einfluss auf die Rauheit der Seitenwandungen 50 haben.
Wie am Beispiel der Herstellung des Wafers 2 beschrieben, können die Schädigungen 103 entlang von geschlossenen Pfaden angeordnet sein, welche die zu erzeugenden Öffnungen 20 umgeben. Zu Erzeugung der Öffnungen 20 des Abstandhalters 4 kann daher in einem weiteren Schritt vorgesehen sein, die Schädigungen 103, wie am Beispiel der Wafer-Herstellung durch ein zusätzliches Ätzverfahren soweit auszuweiten, dass durchgehende Schnitte erzeugt werden und die Öffnungen 20 innerhalb der geschlossenen Pfade auf diese Weise geöffnet werden können.
Das Ätzmedium kann dabei gasförmig sein, ist jedoch vorzugsweise eine Ätzlösung. Daher wird das Ätzen gemäß einer Ausführungsform nasschemisch durchgeführt. Dies ist günstig, um während des Ätzens Glasbestandteile von den Schädigungsinnenflächen zu entfernen. Hierdurch können die Seitenwandungen 50 entsprechend den Anforderungen mit einer geringen Rauheit und insbesondere vorteilhaften kalottenförmigen Vertiefungen ausgestattet beziehungsweise erzeugt werden. Derartige Vertiefungen sind beispielsweise Teil der Mikrostrukturierung 21 und in als unterschiedlich große Kreise und Ellipsen in 15 dargestellt.
Vorzugsweise wird der gesamte Abstandhalter 4 und/oder Wafer 2, diesem Ätzmedium ausgesetzt, sodass beispielsweise eine Vielzahl von Öffnungen gleichzeitig, beziehungsweise in einem Fertigungsschritt erzeugt werden können. Hierzu können sowohl saure, als auch alkalische Lösungen verwendet werden. Als saure Ätzmedien sind insbesondere HF, HCl, H₂SO₄, Amoniumbifluorid, HNO₃-Lösungen oder Mischungen aus diesen Säuren geeignet. Für basische Ätzmedien kommen beispielsweise KOH- oder NaOH-Laugen in Betracht. Idealerweise wird das zu verwendende Ätzmedium nach dem zu ätzenden Glas des Glaselements ausgewählt.
In einer Ausführungsform kann die Abtragsrate zur Einstellung der Mikrostrukturierung durch die Wahl einer Kombination von Glaszusammensetzung, beziehungsweise Materialzusammensetzung des Abstandhalters 4 und/oder des Wafers 2 und Zusammensetzung des Ätzmediums eingestellt werden. Bei beispielsweise einem Glas mit hohem Calcium-Gehalt wird beispielsweise bevorzugt ein saures Ätzmedium gewählt, während bei einem Glas mit geringerem Calcium-Gehalt vorzugsweise ein basisches Ätzmedium zum Einsatz kommt. Andererseits ist die Abtragsrate, also die Ätzrate bei einem sauren Ätzmedium und einem Glas mit hohem Silikatanteil, sehr viel höher, als bei einem basischen Ätzmedium, allerdings ist das saure Ätzmedium auch sehr viel schneller, durch die bereits gelösten Stoffe, neutralisiert und damit das Ätzmedium verbraucht, bzw. mit Glas gesättigt. Demnach kann je nach Materialzusammensetzung des Abstandhalters 4 und/oder des Wafers 2 ein saures Ätzmedium zum Einstellen einer schnellen Abtragsrate, oder ein basisches, insbesondere alkalisches Ätzmedium zum Einstellen einer langsamen Abtragsrate, gewählt werden.
Um den Abtrag besser steuern zu können ist allerdings eine langsamere Abtragsrate beziehungsweise ein basisches Ätzmedium bevorzugt. Dadurch kann eine Abtragsrate von kleiner 5 µm/h, bevorzugt kleiner 4 µm/h, bevorzugt kleiner 3 µm/h und/oder größer als 0,3 µm/h, bevorzugt größer als 0,5 µm/h, bevorzugt größer als 1 µm/h, bevorzugt größer als 1,5 µm/h, und insbesondere zwischen 2 µm/h und 2,5 µm/h erreicht werden. Eine solche Abtragsrate lässt vorteilhafterweise genügend Zeit, um auch während des Ätzvorgangs noch Einfluss auf das Ätzmedium, beziehungsweise den Ätzvorgang, zu nehmen.
Weitere veränderbare Ätzparameter sind beispielsweise das Zuführen von Additiven oder die Temperatur. So wird beispielsweise eine Temperatur zwischen 40°C und 150°C bevorzugt. Diese Temperatur schafft eine ausreichende Mobilität der zu lösenden Ionen beziehungsweise Bestandteile des Materials des Abstandhalters 4 und/oder des Wafers 2.
Ein weiterer Faktor ist Zeit. So lässt sich beispielsweise allgemein ein höherer Abtrag erzielen, wenn der Abstandhalter 4 und/oder der Wafers 2 mehrere Stunden, insbesondere länger als 30 Stunden, oder nur beispielsweise 10 Stunden dem Ätzmedium ausgesetzt werden. Andererseits ist es möglich den Abtrag zu begrenzen, indem das Glaselement dem Ätzmedium weniger als 30 Stunden, beispielsweise nur 10 Stunden ausgesetzt wird. Allgemein wird die Abtragsrate durch die Temperatur, der Zusammensetzung des Ätzmediums, der Dauer des Ätzens, sowie der Zusammensetzung des Materials des Abstandhalters 4 und/oder des Wafers 2 definiert. Durch Einstellen einer höheren Abtragsrate, insbesondere oberhalb von 2 µm pro Stunde kann beispielsweise ein Mittenrauwert (Ra) unterhalb von 15 nm erzielt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, definierte Bereiche auf einer Seitenfläche des Wafer 2 oder des Abstandhalters 4 gegenüber dem Ätzmedium abzuschirmen, beispielsweise bestimmte Bereiche, wie dem Umklappbereich 13 des Wafers 2. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung spezieller Halterungen realisiert werden, mit welchen der Wafer 2 oder der Abstandhalter 4 im Volumen des Ätzmediums gehalten wird. Weiterhin sind spezielle Formelemente denkbar, die auf dem Wafer 2 oder dem Abstandhalter 4 angeordnet werden, bevor diese dem Ätzmedium ausgesetzt werden. Auch ist es möglich eine Schutzschicht, beispielsweise eine Polymerschicht auf ausgewählte Bereiche des Wafers 2 oder des Abstandhalters 4 aufzubringen, bevor diese dem Ätzmedium ausgesetzt werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein Mittenrauwert (Ra) dieser Bereiche realisiert werden, der kleiner ist als 40 nm, bevorzugt kleiner 25 nm, und damit eine besonders glatte Oberfläche.
Aufgrund dieses Verfahrens weisen die Seitenwandungen der Öffnungen 20 des Wafers 2 und/oder des Abstandhalters 4 kalottenförmige Vertiefungen auf. Die kalottenförmigen Vertiefungen bilden idealerweise eine besondere Mikrostrukturierung 21 der Seitenwandungen, die mehrere Vorteile mit sich bringt. So stellen die abgerundeten Strukturen beziehungsweise Kalotten eine besonders günstige Form dar, um an der Kantenoberfläche auftretende Zugspannungen bis zu den tiefsten Punkten der Seitenwandungsoberfläche, nämlich den tiefsten Punkten der Kalotten, abzubauen. Damit wird das Risswachstum an möglichen Defekten der Kantenoberfläche wirksam unterdrückt.
Vorzugsweise weisen die Seitenwandungen einen Flächenanteil mit konvex geformten Bereichen auf, der kleiner ist als 5%, vorzugsweise kleiner als 2%. Idealerweise ist damit ein Flächenanteil konkav geformter Bereiche, also Bereiche mit kalottenförmigen Vertiefungen, größer als 95%, vorzugsweise größer als 98% der Seitenwandungsoberfläche. Dabei bedeutet konkav, dass eine Wölbung in Richtung des Wafers 2 / Abstandhalters 4 verläuft, und konvex, dass eine Wölbung vom Wafer 2 / Abstandhalter 4 weg, also in Richtung der Öffnungen 20 verläuft. Eine Tiefe der kalottenförmigen Vertiefungen ist typischerweise kleiner als 5 µm, idealerweise bei Querabmessungen von vorzugsweise zwischen 5 - 20 µm.
Es ist weiterhin denkbar, dass durch gezielte Einstellung der Abtragsrate die Tiefe und Größe beziehungsweise Abmessungen der Kalotten verändert werden können. So können beispielsweise bei einer höheren Abtragsrate flachere und breitere Kalotten ausgebildet werden, sodass die Oberfläche der Seitenwandungen glatter ausgebildet werden kann.
Zum Herstellen eines gekapselten optoelektronischen Bauteils 1 können dann eine Mehrzahl optoelektronischer Bauteile 9, ein Grundelement mit Hohlräumen 6, der insbesondere geätzte Wafer 2 und zumindest ein Deckelelement 5 bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise weist das Grundelement einen Träger 3 sowie einen Abstandhalter 4 auf, welcher die Hohlräume 6 ausbildet. Diese Bestandteile können dann übereinander angeordnet werden. Hierzu wird/werden jeweils ein oder mehrere optoelektronische/s Bauteil/e 9 in einem Hohlraum 6 angeordnet sowie der Wafer 2 zwischen dem Deckelelement 5 und dem Abstandhalter 4 angeordnet, insbesondere sodass ein Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile 9, bereitgestellt wird. Dabei wird zumindest ein Umlenkelement 14 oder alle Umlenkelemente 14 in einen Hohlraum 6 hineingeneigt. In 16 ist beispielhaft ein solcher Verbund im Querschnitt dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber, lediglich Ausschnitt eines Hohlraums 6 mit den jeweils darin und darum angerordneten Komponenten dargestellt ist.
Die optoelektronischen Bauteile 9 werden vorzugsweise direkt auf dem Grundelement, dem Substrat oder besonders bevorzugt auf dem Träger 3 angeordnet. Allerdings ist es auch denkbar, dass die optoelektronischen Bauteile 9 jeweils auf einem submount angeordnet sind, welcher seinerseits auf dem Grundelement, dem Substrat oder besonders bevorzugt auf dem Träger 3 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform können die optoelektronischen Bauteile 9 auch am Deckelelement 5 angeordnet werden. Das Deckelelement kann allgemein eine Dicke zwischen 300 µm und 700 µm aufweisen.
Jedes optoelektronische Bauteil 9 kann weiterhin beispielsweise über eine oder mehrere elektrische Durchführungen im Grundelement, dem Substrat oder dem Träger 3 elektrisch versorgt werden. Beispielsweise kann zumindest ein oder mehrere optoelektronische Bauteile 9 mit Bonddrähten mit den Durchführungen verbunden werden oder sein. Zumindest ein oder mehrere optoelektronische Bauteile 9 können weiterhin als SMD-Baustein ausgebildet sein. In diesem Fall können auf den Durchführungen Lotkugeln aufgebracht sein. Selbstverständlich existieren hier viele weitere Bauformen. Bei einer weiteren möglichen Bauform kann beispielsweise der Träger 3 selbst Bestandteil der optoelektronischen Bauteile 9 sein, etwa wenn der Träger 11 ein Halbleitersubstrat ist, in dem die optoelektronischen Bauteile 9 ausgebildet sind. Bevorzugt wird allerdings eine Stromversorgung der optoelektronischen Bauteile 9 über den Träger 3 oder sogar kapazitive Energieversorgung.
In einer Ausführungsform werden zumindest das Deckelelement 5, der Wafer 2 und/oder das Grundelement oder der Träger 3 und der Abstandhalter 4 mit Alignmentmarken versehen, um eine präzise Positionierung dieser Elemente auch zueinander zu ermöglichen. Diese Alignmentmarken können beispielsweise Löcher oder Markierungen sein. In bevorzugter Ausführungsform werden daher das Deckelelement 5, der Wafer 2 und/oder das Grundelement oder der Träger 3 und der Abstandhalter 4 zu einem Stapel zusammengefügt und alle Elemente des Stapels mit Alignmentmarken gleichzeitig, beziehungsweise parallel versehen. In einer weiteren Ausführungsform geschieht dies am Beginn des Fertigungsprozesses. Auf diese Weise können, insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise die Öffnungen 20 des Wafers 2 und des Abstandhalters 4 derart positioniert werden, dass jeweils ein gemeinsamer Hohlraum 6 durch jeweils eine Öffnung 20 des Wafers 2 und des Abstandhalters 4 gebildet wird. Weiterhin kann durch eine präzise Positionierung sichergestellt werden, dass jeweils ein Umlenkelement 14 in einen dieser Hohlräume 6 hineingeneigt werden kann.
In einer Ausführungsform kann das Umlenkelement 14 beispielsweise im Zuge, oder während der Positionierung oder eines Verbindens der Komponenten des gekapseltes optoelektronischen Bauteils 1 in den Hohlraum 6 hineingeneigt werden, beispielsweise in Richtung des Grundelements, des Substrats oder Trägers 3, oder des Deckelelements 5, beziehungsweise nach unten oder nach oben. Dies kann zum einen automatisch, insbesondere mit Hilfe der Schwerkraft oder Gravitation geschehen, oder zum anderen durch zugeführte Kräfte. Derartige Kräfte können beispielsweise durch ein Druckelement ausgeführt werden. Ein solches Druckelement kann zum Einsatz kommen, bevor das Deckelelement 5 auf den Wafer 2 aufgebracht wird. Das Druckelement kann allerdings auch ein Teil des Deckelelements 5 sein, beispielsweise in Form eines Vorsprungs25, welcher in den Hohlraum 6 hineinragt und insbesondere dadurch das Umlenkelement 14 in den Hohlraum 6 hineindrückt. Dieser Fall ist beispielhaft in 17 gezeigt. Dabei ist der Vorsprung 25 so am Deckelelement angeordnet, dass der Vorsprung 25 während des Aufsetzens des Deckelelements 5 auf den Wafer 2 auf die optische Fläche 30 des Umlenkelements 14 aufdrückt, dass dieses durch den Druck in den Hohlraum 6 hineinklappt. Mit anderen Worten, das Umlenkelement 14 ist derart ausgebildet, dass es vor oder während einer Montage des Deckelelements 5 umgeklappt, oder vielmehr in den Hohlraum 6 hineingeneigt werden kann. Auf diese Weise braucht das Umlenkelement 14 vorteilhafterweise nicht nachträglich, also nach der Montage in eine für die Anwendung vorgesehene Position gebracht werden. Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform, die besonders bevorzugt ist, ist das umgeklappte Umlenkelement 14 am Träger 3 befestigt. Dazu kann beispielsweise ein Befestigungselement 26 vorgesehen sein, welches das Umlenkelement 14, beispielsweise an dessen der materialgeschwächten Struktur 16 gegenüberliegenden Kante am Träger 3 fixiert. In einer einfachen Ausführungsform kann das Umlenkelement dabei einfach am Träger 3 angeklebt sein. In diesem Fall umfasst das Befestigungselement 26 demgemäß eine Verklebung oder allgemein ein Klebemittel, insbesondere in Form eines organischen Klebers. Alternativ oder zusätzlich ist eine Fixierung des Umlenkelements 14 mit seiner der materialgeschwächten Struktur 16 gegenüberliegenden Kante am Träger 3 mittels Laserbonding, Glaslot oder Metalllot möglich. Generell können die gleichen Verfahren verwendet werden, mit denen die Elemente des Waferverbunds verbunden werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Umlenkelement 14 zumindest eine schräge Kante 22 auf, vorzugsweise deren Fläche in einem Winkel zwischen 100° und 170° zu einer Seitenfläche 2a des Wafers 2, insbesondere aber zu der optischen Fläche 30 Umlenkelement 14 verläuft. Ein solcher Fall ist in 18 schematisch dargestellt. Bevorzugt liegt diese schräge Kante 22 gegenüber einer komplementären Innenfläche 23 des Wafers 2. Vorteilhaft ist die schräge Kante 22 auch quer, insbesondere senkrecht zu einer Biegeachse des Umlenkelements 14 angeordnet, beispielsweise der ersten Achse 31. Durch eine schräge Kante 22 an der Außenseite des Umlenkelements 14 kann ein Verkanten des Umlenkelements 14 am Wafer 2 während des Biegens, Neigens oder Klappens wirksam vermieden werden.
Um eine derartige schräge Kante 22 zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn die eingestrahlte Energie des Laserstrahls 100 im Bereich zumindest einiger der Pfade filamentförmige Schädigungen 103 im Volumen des Wafers 2 erzeugt, deren Längen in einem Winkel zwischen 80° und 10° zu einer Seitenfläche 2a des Wafers 103, insbesondere nicht senkrecht zur Seitenfläche 2a verlaufen. Mit anderen Worten, die Schnitte werden nicht senkrecht zu den Seitenflächen 2a, 2b erzeugt, sondern schräg.
Auf eine ähnliche Weise kann auch im Abstandhalter 4 eine schräge Kante 22 erzeugt werden, wie sie beispielsweise in 19 gezeigt ist. Es kann daher vorgesehen sein, dass der Abstandhalter 4 zumindest eine schräge Kante 22 aufweist, deren Fläche vorzugsweise in einem Winkel zwischen 100° und 170° zu einer Auflagefläche 24 verläuft. Die schräge Kante 22 des Abstandhalters 4 kann dazu dienen, das Umlenkelement 14 beim Umklappen abzufangen, oder den Biege- oder Neigewinkel des Umlenkelements 14 zu begrenzen. In einem solchen Fall bietet die schräge Kante 22 des Abstandhalters einen Maximalwinkel, um welchen das Umlenkelements 14 bewegt werden kann. Das Umlenkelement 14 kann somit auch auf dem Abstandhalters 4 aufliegen, insbesondere kann das Umlenkelement 14 auf einer schrägen Kante 22 des Abstandhalters 4 aufliegen. In diesem Fall kann auch ein Befestigungselement 26 vorgesehen sein, welches das Umlenkelement 14 mit der schrägen Kante 22 verbindet.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Deckelelement 5, der Wafer 2 und das Grundelement dauerhaft zusammengefügt werden, beispielsweise können die einzelnen Elemente durch Kleben oder Bonden, insbesondere anodisches Bonden miteinander verbunden werden. Bevorzugt werden die Elemente mittels eines Ultrakurz-Puls-Lasers verschweißt, wobei alle Elemente durch Änderung der Fokussierung in unterschiedlichen Tiefen verschweißt und dadurch in einem Arbeitsschritt miteinander verbunden werden. Dabei kann der Fokus des Lasers jeweils insbesondere auf die Kontaktflächen zweier Komponenten des Verbunds oder des gekapselten Bauteils 1 gerichtet werden. Dabei wird dann das Material im Fokus des Lasers geschmolzen und so die Kontaktflächen miteinander verbunden. Beispielhaft seien die Kontaktfläche des Deckelelements 5 mit dem Wafer 2 und/oder die Kontaktfläche des Wafers 2 mit dem Grundelement oder dem Substrat genannt. Der Fokus kann allerdings auch auf der Kontaktfläche des Trägers 3 mit dem Abstandhalter 4 gerichtet sein. Auf diese Weise können alle nötigen Kontaktflächen, beziehungsweise Komponenten fluiddicht, insbesondere hermetisch dicht miteinander verbunden werden.
Der Ultrakurz-Puls-Laser-Schweißprozess bietet den Vorteil, dass durch Änderung der Fokussierung in unterschiedlichen Tiefen des Komponentenstapels gearbeitet werden kann, das heißt es genügt ein (gemeinsamer) Aufspannprozess der verwendeten Komponenten und/oder Wafer, um eine dauerhafte Versiegelung erzeugen zu können. Als Verfahren zur dauerhaften, hermetischen Verbindung der Komponenten können aber auch die klassischen Verfahren wie Kleben, Ansprengen, Bonden, oder Verschmelzen mittels Glasfritte zum Einsatz kommen.
Ein vorzugsweise letzter Schritt zur Herstellung eines gekapselten optoelektronischen Bauteils 9 sieht ein Vereinzeln des Verbunds gekapselter optoelektronischer Bauteile 9 entlang von Trennlinien 45 zwischen den Hohlräumen 6 zu einzelnen gekapselten optoelektronischen Bauteilen 9 vor. Diese Trennlinien 45 können beispielsweise derart verlaufen, wie sie in 14 gezeigt sind, insbesondere sodass die gekapselten optoelektronischen Bauteile 1 durch Abtrennen von Abschnitten 40 aus dem Verbund erhalten werden. Auf diese Weise kann in vereinfachter Weise eine Vielzahl einzelner gekapselten optoelektronischer Bauteile 1 gefertigt werden, insbesondere sodass auf eine Einzelfertigung oder eine nachträgliche Bearbeitung einzelner Bauteile verzichtet werden kann.
Das gekapselte optoelektronische Bauteil 1 ist demnach vorzugsweise aus einem Verbund gekapselter Bauteile 1 hergestellt oder herstellbar und weist ein Gehäuse auf, welches zumindest ein optoelektronisches Bauteil 9 umschließt, insbesondere hermetisch einschließt. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Grundelement, insbesondere einem Grundelement mit einem Träger 3 und zumindest einem Abstandhalter 4 ausgebildet. Insbesondere weist der Abstandhalter 4 zumindest eine Öffnung 20 auf, welche einen Hohlraum 6 definiert, der vorzugsweise von den Seitenwandungen 50 gebildet wird. Der Hohlraum 6 ist auf einer Unterseite durch den Träger 3 begrenzt und auf einer Oberseite durch ein Deckelelement 5. Das optoelektronische Bauteil 9 ist demnach in dem Hohlraum 6, und insbesondere zwischen den Seitenwandungen 50, vorzugsweise zwischen dem Deckelelement 5 und dem Träger 3 angeordnet.
Vorzugsweise umfasst oder ist das optoelektronische Bauteil 9 eine kantenemittierende Diode, insbesondere Laserdiode (EELD). Die EELD kann gemäß einer Weiterbildung im blauen VIS Bereich emittieren. Derartige Laserdioden emittieren üblicherweise Wellenlängen zwischen etwa 400 nm bis 500 nm. Besonders bevorzugt sind allerdings Dioden, welche zumindest eine der Wellengenlängen 405 nm, 445 nm, 473 nm und/oder 485 nm emittieren. In anderen Ausführungen können allerdings auch andere Wellenlängen zum Einsatz kommen, beispielsweise Wellenlängen zwischen 500 und 800 nm oder solche aus dem Infrarotbereich, insbesondere Nah- und Mittlerem Infrarotbereich, oder kürzere Wellenlängen unter 400 nm, beispielsweise aus dem Ultravioletten Bereich. Derartige EELs müssen technologiebedingt hermetisch von der Umgebung abgeschirmt werden, wobei dies durch das Gehäuse realisiert wird. Ein wichtiges Anwendungsfeld kann beispielsweise Laser Lighting sein, wobei das blaue Laserlicht mit Phosphor-convertern in andere Wellenlängen umgewandelt und diffus gemacht werden kann. Die Laserdiode kann dementsprechend im mW bis W Bereich arbeiten, beispielsweise bei 3 mW bis 5 W. Die Abmessungen der Laserdiode können zwischen 500 µm und 2000 µm in Länge und zwischen 500 µm und 1000 µm in der Breite variieren, sowie vorzugsweise etwa 100 µm, beispielweise zwischen 50 µm und 300 µm in der Höhe sein. Dementsprechend weist der Hohlraum 6 Abmessungen auf, welche in der Länge, Breite und Höhe größer sind, als die Abmessungen des optoelektronischen Bauteils 9, sodass dieses optimal in den Hohlraum 6 hineinpasst.
In einer Ausführungsform ist auf dem Träger 3 auf der Seite mit dem optoelektronischen Bauteil 9 der Abstandhalter 4 befestigt und vorzugsweise auf dem Abstandhalter 4 ein einteiliges Plattenelement 8 mit zumindest einem zungenförmigen Umlenkelement 14. Dabei ist das Plattenelement 8 im Zuge der Vereinzelung aus dem Wafer 2 hervorgegangen und umfasst somit dasselbe Material, wie der Wafer 2. Vorzugsweise ist auf dem Plattenelement 8 das Deckelelement 5 oder ein weiteres Plattenelement 8 angeordnet, auf welchem dann das Deckelelement sitzt. Zwischen dem Abstandhalter und dem Deckelelement ist daher zumindest ein Plattenelement 8 mit zumindest einem zungenförmigen Umlenkelement 14 vorgesehen.
Dabei kann insbesondere Licht 70, welches vom optoelektronischen Bauteil 9, insbesondere der Laserdiode emittiert wird, den Hohlraum 6 queren. Das Licht kann dann auf eine dem optoelektronischen Bauteil 9 gegenüberliegende Seitenwandung 50 und/oder auf das Umlenkelement 14 auftreffen, welches derart in dem Hohlraum 6 angeordnet ist, dass das Umlenkelement 14 mit zumindest einer optischen Fläche 30 das Licht 70 umlenken kann. Ein Beispiel hierfür zeigt 20. Es ist vorgesehen, dass das Licht 70 durch das Umlenkelement 14 umgelenkt wird, sodass umgelenktes Licht 71 in Richtung des Deckelelements 5 verläuft und insbesondere durch das Deckelelement 5 aus dem gekapselten optoelektronischen Bauteil 1 austritt.
In einer Ausführungsform kann das Deckelelement 5 verwendet werden um weitere optische Elemente in den Strahlengang einzubringen. Beispielsweise kann die Oberfläche des Deckelelements 5 in einem Laserablationsprozess mit Gräben strukturiert werden. Die Gräben können dann mit einem weiteren optisch aktiven Material gefüllt werden, um beispielsweise ein (Phasen-)Gitter zu erzeugen. So kann die optische Qualität verbessert werden, insbesondere eine hinreichend geringe Rauheit zur Vermeidung von Streuung erzeugt werden. Durch ein derart erzeugtes Phasengitter kann die Wellenfront des emittierten (Laser-)Lichts 70 und damit die Strahlform bereits zu Beginn des Emissionsprozesses an die weitere Verwendung im optischen Aufbau angepasst werden. Die strukturierte Oberfläche kann andererseits auch durch einen sauren oder alkalischen Ätzprozess geglättet werden. Weitere Formen der Strukturierung sind ebenfalls möglich wie das Einbringen konvex oder konkav gekrümmter Oberflächen auf das Deckelelement 5.
In einer besonderen Ausführungsform können auf dem Deckelelement 5 auch aus dem Stand der Technik bekannte Flüssigkeitslinsen, deren geometrische Form vorzugsweise durch Anlegen eines Feldes variabel eingestellt werden kann, um den Strahl der EELD flexibel einstellen zu können, aufgebracht werden. Hierzu ist dann zumindest ein weiterer Abstandhalter notwendig, welche insbesondere zwischen zwei Deckelelementen 5 angeordnet sein kann. Auf diese Weise können die Flüssigkeitslinsen zwischen den zwei Deckelelementen realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Umlenkelement 14 zumindest eines der folgenden Merkmale:

- das Umlenkelement 14 ist reversibel in den Hohlraum 6 hineinklappbar,
- das Umlenkelement 14 ist derart neig- oder kippbar, dass die optische Fläche 30 des Umlenkelements 14 elektromagnetische Strahlen, insbesondere Licht 70 in Richtung des Deckelelements 5 oder des optoelektronische Bauteils 9 umlenken kann, wobei das optoelektronische Bauteil 9 die elektromagnetischen Strahlen seitlich empfängt oder emittiert und damit die elektromagnetischen Strahlen in schrägem Einfall, insbesondere in einem Winkel ungleich 90° auf die optische Fläche 30 auftreffen,
- das umgeklappte Umlenkelement 14 ist am Träger 3 befestigt.

Dadurch, dass das Umlenkelement 14 reversibel in den Hohlraum 6 hineinklappbar ist, kann das Umlenkelement 14 präzise auf einen vorgesehenen Winkel eingestellt werden. Auf diese Weise kann auch das durch das Umlenkelement 14 abgelenkte Licht 71 in einem bestimmten Winkel abgestrahlt werden. Generell bestimmen die Dicke des Abstandhalters 4 und des Umlenkelements 14, sowie dessen räumliche Erstreckung den maximalen Neigungswinkel des Umlenkelements 14 und damit den dem Laserstrahl zugänglichen Raumwinkelbereich. In 19 ist der maximale Neigungswinkel des Umlenkelements 14 in Richtung Abstandhalter 4 beispielsweise durch die schräge Kante 22 des Abstandhalters 4 definiert, auf welche das Umlenkelement 14 beispielsweise aufgelegt werden kann. In anderen Bauformen ist vorgesehen, dass die Dicke des Abstandhalters 4, also insbesondere die Höhe der Seitenwandung 50 kleiner ist, als die Länge des Umlenkelements 14. So kann sichergestellt werden, dass das Umlenkelement 14 im maximal geneigten Zustand nicht senkrecht, sondern schräg zur Propagationsrichtung des Laserstrahls, beziehungsweise von der Diode emittierten Lichtstrahls 70.
In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Umlenkelement 14 einen Keilwinkel. Bei einer geeigneten Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere einer geeigneten Beschichtung der beiden Oberflächen des keilwinkelbehafteten Umlenkelements 14 kann erreicht werden, dass ein Teil des von der EELD ausgesandten Lichtes 70 an der optischen Fläche 30 des Umlenkelements 14 reflektiert wird, der verbleibende Anteil aber erst nach Durchqueren des Umlenkelements 14 an einer zweiten Oberfläche reflektiert wird und somit zwei Teilstrahlen unter verschiedenen Winkeln, oder bei einem Keilwinkel von 0° auch gleichen Winkeln, das Gehäuse verlassen.
Um die optischen Eigenschaften des Umlenkelements 14 flexibel gestalten zu können, ist daher zumindest eines der folgenden Merkmale vorgesehen:

- Zumindest die optische Fläche 30 des Umlenkelements 14 ist als Spiegelfläche ausgebildet,
- zumindest die optische Fläche 30 des Umlenkelements 14 ist strukturiert und/oder beschichtet,
- die Beschichtung umfasst ein dielektrisches Material, ein Metall und/oder ein Schichtsystem aus dielektrischen Schichten.

Die angegebenen Möglichkeiten der Gestaltung des Umlenkelements 14 erlauben daher auch eine präzise Einstellung der optischen Eigenschaften des Umlenkelements 14 in Bezug auf vorbestimmte Wellenlängen und/oder Anwendungen. Die optischen Eigenschaften des Umlenkelements 14 können daher insbesondere wellenlängenabhängig ausgeführt werden, vorzugsweise so dass beispielsweise der Laserstrahl einer ersten auf die optische Fläche 30 auftreffenden Wellenlänge λ1 reflektiert sowie der Strahl einer zweiten Wellenlänge λ2 von der optischen Fläche 30 transmittiert wird. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn Laserdioden, die zur Emission zweiter oder dritter Harmonischer fähig sind, verwendet werden oder wenn Licht verschiedener Quellen/Wellenlängen kombiniert würden. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise in der Projektions- und Displaytechnik von Vorteil.
Vorteilhaft ist auch, wenn der Winkel der durch das Umlenkelement 14 umgelenkten elektromagnetischen Strahlen, beziehungsweise umgelenkten Lichts 71 während des Betriebs des optoelektronischen Bauteils 9 mittels zumindest eines Aktuators 80 reversibel veränderbar oder steuerbar ist. Es ist daher auch denkbar, beziehungsweise vorgesehen, dass zumindest ein Aktuator 80 gegenüber der Auftreffseite der elektromagnetischen Strahlen, also hinter dem Umlenkelement 14, derart positioniert ist, dass das Umlenkelement 14 durch den Aktuator 80 in der Position veränderbar ist. Diese Ausführungsform ist beispielsweise in den 20 und 21 gezeigt, wobei der Aktuator zumindest ein Piezoelement umfassen kann. Dies kann beispielsweise ein Piezokristall oder eine Piezokeramik sein. Piezoelemente sind für derartige Anwendungen besonders gut geeignet, da ihre Abmessungen ausreichend klein sind und die deren Bewegung oder Auslenkung präzise steuerbar ist.
Mit anderen Worten, in einer Ausführungsform ist in Propagationsrichtung des Laserstrahls der Diode oder des optoelektronischen Bauteils 9 und hinter dem Umlenkelement 14 jeweils mindestens ein Aktuator / Piezoelement 80 angeordnet. Abhängig von der geometrischen Größe und Dicke des Umlenkelements 14, kann auch ein Aktuator / Piezoelement 80 ausreichend sein. Bei dickeren Umlenkelementen 14, beispielsweise über 0,6 mm kann ein Aktuator 80 ausreichend sein. Bei dünnen Umlenkelementen 14, beispielsweise unter 0,6 mm sind wegen der geringen Formstabilität mehrere Aktuatoren/Piezoelemente 80 notwendig. Bei sehr dünnen Umlenkelementen, beziehungsweise Wafer 2 oder Plattenelementen 8, deren Dicke geringer als 200 µm ist, kann wegen der generellen Biegbarkeit des Wafers 2 oder Plattenelements 8 sogar die materialgeschwächte Struktur 16 entfallen. In diesem Fall biegt sich das Umlenkelement 16 automatisch, also insbesondere aufgrund seines Eigengewichts in den Hohlraum hinein. Hier sind dann mehrere Aktuatoren/Piezoelemente 80 notwendig, welche vorzugsweise dann auch als Stützelemente fungieren können. Allgemein kann das Umlenkelement 14 auch mittels zumindest einem Befestigungselement 26 mit dem Aktuator verbunden sein. In diesem Fall, kann das Befestigungselement 26 ein elastisches Klebemittel aufweisen, welches insbesondere eine vorgesehene Winkeländerung erlaubt, ohne, dass sich das Umlenkelement 14 vom Aktuator 80 löst.
Durch den oder die Aktuatoren 80 wird die wiederholte Bewegung / Biegung des Umlenkelement 16 sowie seine reproduzierbare Endpositionierung gewährleistet. Damit ist es auch möglich, das Umlenkelement 16 insbesondere nach der Montage des gekapselten optoelektronischen Bauteils 1 in verschiedenen Neigungs-/Biegewinkeln zu positionieren und damit Austrittsposition und -Winkel des Laserstrahls statisch oder dynamisch flexibel einzustellen. Dies ist besonders vorteilhaft bei der späteren Applikation um beispielsweise Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.
Ebenso ermöglicht ein Aktuator 80 hinter dem Klappelement das flexible Einstellen mindestens zwei unterschiedlicher Strahlwege, indem beispielsweise hinter dem Umlenkelement 16 ein weiterer fester Umlenkspiegel oder ein Prisma oder eine Durchleitung zu einem weiteren Umlenkelement 16 angeordnet wird. Insbesondere ist somit eine Kaskadierung des Aufbaus möglich, welcher in 21 schematisch dargestellt ist, wobei ein Teilstrahl des Lichts 70 vom Umlenkelement 16 umgelenkt wird und ein weiterer Teilstrahl in Richtung, und insbesondere durch die Seitenwandung 50 hindurch verläuft. Das Umlenkelement 16 ist diesem Fall soweit in Richtung der Seitenwandung geneigt, dass noch ein Teilstrahl des von der Diode emittierten Lichtes 70 zwischen dem Umlenkelement 16 und dem Träger 3 hindurchtreten kann. Auf dieser Weise können beispielsweise mehrere optische Bauteile in Reihe geschaltet werden.
In einer weiteren Ausführungsform befindet sich hinter dem Umlenkelement 16 am oder nach Einbringen einer Bohrung im Abstandselement 4 ein weiteres elektrooptisches Bauteil, beispielsweise eine Monitordiode, das den Teil des Lichts 70, der hinter das Umlenkelement 14 gelangt, empfängt und auswertet und ein Regel- bzw. Steuersignal zur Kontrolle des elektrooptischen Bauteils 9 zur Verfügung stellt.
In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise das Umlenkelement 16 soweit in Richtung der Seitenwandung 50 geneigt werden, dass das Umlenkelement 16 an den Träger 3 angrenzt.
Während bei der statischen Positionierung des Umlenkelements 16 ein vorgegebener Neigungswinkel angefahren und gehalten wird, erlaubt das dynamische Positionieren, beispielsweise mittels zumindest eines Aktuators 80, das Scannen des Laserstrahls über einen Winkelbereich. Das gekapselte optoelektronische Bauteil kann dann beispielsweise als miniaturisierter Scanner verwendet werden.
Es ist vorteilhaft, wenn jedes Umlenkelement 14 zumindest einen Umlenkabschnitt 33 und einen Positionierungsabschnitt 34 aufweist, welche durch eine materialschwächende Struktur 16 voneinander getrennt sind, derart, dass der Umlenkabschnitt 33 um die erste Achse 31 neigbar oder biegbar ist und der Positionierungsabschnitt 34 um eine weitere Achse biegbar ist, welche parallel zur ersten Achse 31 angeordnet ist. Dabei kann zumindest ein Aktuator 80 unterhalb des Positionierungsabschnitts 34, also zwischen dem Positionierungsabschnitt 34 und dem Grundelement oder dem Träger 3 angeordnet sein.
Eine solche Ausführungsform ist in 22 gezeigt. Demnach ist der Aktuator 80 zwischen dem Positionierungsabschnitt 34 und dem Träger 3, oder insbesondere auf dem Träger 3 oder dem Grundelement angeordnet. In dieser Konfiguration kann der Aktuator 80 auf besonders einfache Weise mit elektrischer Spannung versorgt werden, insbesondere dann, wenn der Träger oder das Grundelement elektrisch leitend ausgebildet sind oder elektrische Leiterbahnen oder elektrische Durchführungen aufweisen. Durch den Aktuator 80 kann der Positionierungsabschnitt 34 nach oben, oder insbesondere in Richtung des Deckelelements 5 bewegt werden. Auf diese Weise bewegt sich auch der mit dem Positionierungsabschnitt 34 verbundene Umlenkabschnitt 33 mit der optischen Fläche 30, wodurch vorzugsweise der Neigungswinkel des Umlenkelements 14 oder vielmehr des Umlenkabschnitts 14 verändert wird.
Die 23 zeigt das Umlenkelement 14 aus 22 in Aufsicht und mit angrenzendem Hohlraum 6. Dargestellt ist eine Darstellung der Schnitte, welche bei der Erzeugung des Umlenkelements 14 und des Hohlraums 6 aus dem, insbesondere umgebenden Wafer 2 angewandt werden. Zur besseren Übersicht sind die jeweiligen dargestellten Elemente jeweils mit den Bezugszeichen der Schnitte, beziehungsweise Pfaden 10, 11, 12, als auch den final hergestellten Elementen, beispielsweise dem Umlenkelement 14 versehen. Demnach wird ein geschlossener Pfad 10 geschnitten, um die Öffnung 20 im Wafer 2 und dem späteren Hohlraum 6 zu erzeugen. Zwei offene Pfade 11 werden jeweils angrenzend an den geschlossenen Pfad 10 geschnitten, um die Öffnung 20, beziehungsweise den Hohlraum 6 zu vergrößern und das Umlenkelement 14 an diesen Stellen vom Wafer 2 frei zu schneiden.
Dabei sind die zwei offenen Pfade 11 voneinander beabstandet und vorzugsweise jeweils mit einem Endpunkt an einer Ecke des geschlossenen Pfades 10 angeordnet. Ein Verbindungspfad 12, welcher die materialgeschwächte Struktur 16 kennzeichnet, ist zwischen den beiden anderen Eckpunkten der offenen Pfade 11 angeordnet. Eine weitere materialgeschwächte Struktur 16 ist derart zwischen den offenen Pfaden 11 angeordnet, dass der Umlenkabschnitt 33 zwischen zwei, insbesondere parallel zueinanderstehenden materialgeschwächten Strukturen 16, beziehungsweise Verbindungspfaden 12 gebildet wird. Beide Strukturen 16 bilden somit eine Biegeachse aus, wobei vorzugsweise eine erste Achse 31 zwischen den Enden der offenen Pfade 11 ausgebildet wird. Der Positionierungsabschnitt 34 ist somit über eine materialgeschwächte Struktur 16 mit dem Umlenkabschnitt 33 verbunden und/oder bildet ein äußeres Glied des Umlenkelements 14.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das oder jedes Umlenkelement 14 zumindest zwei Umlenkabschnitte 33 aufweisen, welche durch eine materialschwächende Struktur 16 voneinander getrennt sind, derart, dass ein erster Umlenkabschnitt 33 um die erste Achse 31 neigbar oder biegbar ist und ein zweiter Umlenkabschnitt 35 um eine zweite Achse 32, wobei die zweite Achse 32 in einem Winkel, insbesondere quer oder senkrecht zur ersten Achse 31 angeordnet ist. Unterhalb jedes Umlenkabschnitts 33, 35 kann dabei zumindest ein Aktuator 80 angeordnet ist, sodass der Winkel der vom Umlenkelement 14 umgelenkten Strahlen 71 statisch oder dynamisch in mindestens zwei Achsen flexibel einstellbar ist. Somit wird eine Positionierung und Ausrichtung des Laserstrahls in zwei voneinander unabhängigen Richtungen und damit in der x-y-Ebene möglich.
Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in 24 in Aufsicht gezeigt. Wie in 23, werden auch in 24 die entsprechenden Schnitte, beziehungsweise Pfade 10, 11, 12 dargestellt. Der geschlossene Schnitt/Pfad 10 bildet wieder die Öffnung 20/Hohlraum 6. Daran angrenzend sind jeweils ein Eckpunkt eines offenen Schnittes/Pfades 11, sowie insbesondere ein Ende eines Verbindungspfades 12/materialschwächende Struktur 16. Die beiden Umlenkabschnitte 33, 35 ergeben sich nun daraus, dass zwei Verbindungspfade 12, beziehungsweise zwei längliche materialschwächende Strukturen 16 quer, insbesondere senkrecht zueinander angeordnet sind.
Alternativ dazu kann auch eine quer gekrümmte oder insbesondere senkrecht geknickte materialschwächende Struktur 16/Verbindungspfad 12 erzeugt werden. Die beiden Umlenkabschnitte 33, 35 sind somit an einer materialschwächende Struktur 16 miteinander verbunden, wobei der zweite Umlenkabschnitt 35 gegenüber dem ersten Umlenkabschnitt 33 an der zweiten Achse 32 geneigt werden kann. Insbesondere ist nur der erste Umlenkabschnitt 33 über eine materialschwächende Struktur 16 mit dem Wafer 2, beziehungsweise dem Plattenelement 8 verbunden. Vorzugsweise ist das Umlenkelement 14 derart in dem Hohlraum 6 angeordnet, dass der zweite Umlenkabschnitt 35, welcher vorzugsweise über die zweite Achse 32 neigbar ist, das Licht 70 des optoelektronischen Bauteils 9 umlenkt. Mit anderen Worten kann der zweite Umlenkabschnitt 35 mittelbar über die erste 31 und die zweite Achse 32 geneigt werden, wodurch auch das Licht 30 in zwei voneinander unabhängigen Richtungen gelenkt werden kann. Daher weist zumindest der zweite Umlenkabschnitt 35 auch eine optische Fläche 30 auf, mit welcher das Licht 30 umgelenkt werden kann. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass beide Umlenkabschnitte 33, 35 jeweils über eine optische Fläche verfügen.
Allgemein ohne Beschränkung auf die dargestellten Beispiele kann die materialgeschwächte Struktur 16 bündig, das heißt direkt über einer Seitenwandung 50 des Abstandhalters 4 angeordnet sein, oder bezüglich der Länge des Hohlraums 6 versetzt, insbesondere in Richtung des optoelektronischen Bauteils 9. Auf diese Weise kann das Umlenkelement 14 näher am optoelektronischen Bauteil 9 angeordnet oder deren Abstand zueinander eingestellt werden. Bei ausreichend dünnem oder flexiblem Plattenelement 8 oder Wafer 2 kann auch, insbesondere in den Ausführungsformen der 22 bis 24 auf die material schwächende Struktur 16 verzichtet werden, insbesondere sodass der Umlenkabschnitt 33 und der Positionierungsabschnitt 34 oder die beiden Umlenkabschnitte 33 unmittelbar miteinander verbunden sind.
In den vorigen Figuren wurde das Umlenkelement 14 in einer rechteckigen oder quadratischen Form gezeigt. In den 25 bis 28 sind verschiedene andere geometrische Bauformen des Umlenkelements 14 dargestellt. So zeigt 25 beispielsweise ein trapezförmiges Umlenkelement 14, 26 ein teilovales Umlenkelement 14, 27 ein teilkreisförmiges Umlenkelement 14 und 28 ein dreieckig geformtes Umlenkelement 14. Andere geometrische Formen, wie Vielecke, oder auch Mischformen sind ebenfalls denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein zweiter, ebenfalls in Form eines mit Umlenkelementen 14 strukturierter Wafer 2, in den Verbund integriert, dessen Umlenkelemente 14 gegen die Ausrichtung der ersten Umlenkelemente 14 gedreht sind, vorzugsweise unter 90°, so dass eine Positionierung und Ausrichtung des Laserstrahls in zwei voneinander unabhängigen Richtungen und damit in der x-y-Ebene möglich wird. Aus dieser Variante kann sich eine Bauform eines gekapselten optoelektronischen Bauteils 1 ergeben, wie sie in 29 gezeigt ist. Dabei ist ein Abstandhalter 4 zwischen dem Träger 3 und einem Plattenelement 8 angeordnet, sowie ein weiterer Abstandhalter 4 zwischen zwei Plattenelementen 8. Dadurch ist ein Plattenelement 8 höher positioniert als das andere Plattenelement 8. Jeweils ein Umlenkelement 14 ist dabei an jeweils einem Plattenelement 8 angeordnet, sodass ein Umlenkelement 14 höher positioniert als das andere ein Umlenkelement 14.
Vorzugsweise ist das optoelektronische Bauteil 9 in diesem Fall derart positioniert, dass die Abstrahlrichtung des Lichts nicht senkrecht zur ersten Achse steht, sondern in einem Winkel, bevorzugt einem Winkel zwischen 5° und 70°, bevorzugt zwischen 20° und 55°, besonders bevorzugt in einem Winkel zwischen 40° und 50°. Daraus resultiert, dass das Licht an jedem Umlenkelement 14 jeweils in einem Winkel beispielsweise zwischen 40° und 50° umgelenkt werden kann. Insbesondere sind dabei die ersten Achsen, beziehungsweise Biegeachsen der beiden Umlenkelemente 14 in einem Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere 90° zueinander angeordnet. Andere Winkelkombinationen sind aber auch denkbar und dem Fachmann auf einfache Weise herleitbar.
Bei den bisherigen Ausführungsformen bleibt das Umklappelement mit den umgebenden Wafer, beziehungsweise Glaselement verbunden. Denkbar ist aber auch eine Ausführungsform, bei welcher das Umlenkelement 14 vom Wafer 2 durch Brechen abgetrennt wird. In diesem Fall sind anstelle der gebogenen materialschwächenden Struktur 16, wie sie in den 16, 17, 19 bis 22 gezeigt ist, am Wafer und Umlenkelement 14 jeweils komplementäre Bruchkanten vorhanden, die durch das Umklappen des Umlenkelements 14 in einem entsprechenden Winkel zueinander stehen. Daher ist gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile 1 vorgesehen, welcher ein Gehäuse mit zumindest einem Grundelement und einem Deckelelement 5 bildet, wobei eine Mehrzahl optoelektronischer Bauteile 9 in jeweils einem Hohlraum 6 des Gehäuses angeordnet sind, der von dem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch das Deckelelement 5 abgedeckt ist, sodass die optoelektronischen Bauteile 9 zwischen dem Deckelelement 5 und dem Grundelement angeordnet sind und das Grundelement Seitenwandungen 50 ausbildet, welche jeweils einen Hohlraum 6 seitlich umschließen, wobei das Grundelement, insbesondere ein Substrat mit Ausnehmungen, welche die Hohlräume 6 definieren und/oder einen Träger 3 und einen darauf angeordneten Abstandhalter 4 mit Öffnungen 20, welche die Hohlräume 6 definieren, umfasst, wobei zwischen dem Deckelelement 5 und dem Grundelement ein einteiliger strukturierter Wafer 2 angeordnet ist, wobei sodass in jedem Hohlraum 6 ein zungenförmiges Umlenkelement 14 mit zumindest einer optischen Fläche 30 angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche von den optoelektronischen Bauteilen 9 emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist, wobei das Umlenkelement gegenüber dem einteiligen strukturierten Wafer 2 geneigt angeordnet ist, und wobei das Umlenkelement und der einteilige strukturierte Wafer 2 (durch das Abtrennen durch Brechen) komplementäre, entsprechend dem Winkel des Umlenkelements zum einteiligen, strukturierten Wafer 2 zueinander geneigte Bruchflächen aufweisen. Ensprechend können dann durch Abtrennen vereinzelte gekapselte optoelektronische Bauteile 1 erhalten werden, aufweisend ein Gehäuse und zumindest ein optoelektronisches Bauteil 9, welches in einem Hohlraum 6 angeordnet ist, der von einem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch ein Deckelelement 5 abgedeckt ist, sodass das optoelektronische Bauteil 9 zwischen dem Deckelelement 5 und dem Grundelement angeordnet ist und das Grundelement Seitenwandungen 50 ausbildet, welche den Hohlraum 6 seitlich umschließen, wobei das Grundelement ein Substrat mit zumindest einer Ausnehmung 90, welche den Hohlraum 6 definiert und/oder einen Träger 3 und einen darauf angeordneten Abstandhalter 4 mit zumindest einer Öffnung 20, welche den Hohlraum definiert, umfasst, wobei zwischen dem Deckelelement 5 und dem Grundelement ein einteiliges Plattenelement angeordnet ist, wobei in dem Hohlraum 6 ein vom einteiliges Plattenelement abgetrenntes, zum einteiligen Plattenelement geneigt positioniertes Umlenkelement 14 mit zumindest einer optischen Fläche (30) angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche vom optoelektronischen Bauteil (9) emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist, wobei das Umlenkelement 14 und das einteiliges Plattenelement (durch das Abtrennen durch Brechen) komplementäre, entsprechend dem Winkel des Umlenkelements zum einteiligen Plattenelement zueinander geneigte Bruchflächen aufweisen.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind. In allen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände dar, so dass Beschreibungen von Gegenständen, die ggf. nur in einer oder jedenfalls nicht hinsichtlich aller Figuren erwähnt sind, auch auf diese Figuren übertragen werden können, hinsichtlich welchen der Gegenstand in der Beschreibung nicht explizit beschrieben ist.
Bezugszeichenliste

1: Gekapseltes optoelektronisches Bauteil
2: Wafer
2a: Seitenfläche
2b: Seitenfläche
3: Träger
4: Abstandhalter
5: Deckelelement
6: Hohlräume
7: Kante des Umlenkelements
8: Plattenelement
9: optoelektronisches Bauteile
10: Geschlossene Pfade
11: Offene Pfade
12: Verbindungspfade
13: Umklappbereich
14: Umlenkelement
15: Zweiter Abschnitt
16: Material geschwächte Struktur
17: Maxima der Breite der Ausnehmungen
18: Minima der Breite der Ausnehmungen
19a: Minima der Stege
19b: Maxima der Stege
20: Öffnungen
21: Mikrostrukturierung
22: Schräge Kante
23: Komplementäre Innenfläche
24: Auflagefläche
25: Vorsprung
26: Befestigungselement für 14
30: Optische Fläche
31: Erste Achse
32: Zweite Achse
33: Erster Umlenkabschnitt
34: Positionierungsabschnitt
35: Zweiter Umlenkabschnitt
40: Abschnitte
45: Trennlinien
50: Seitenwandungen
52: Ebener Abschnitt
60: Vorsprung
70: Licht
71: Abgelenktes Licht
80: Aktuator
90: Ausnehmungen
91: Ausnehmungsreihen
92: Erste Stege
94: Zweite Stege
95: Grenzlinien
96: Gradliniges Segment
100: Laserstrahl
101: Ultrakurzpulslaser
102: Fokussierungsoptik
103: filamentförmige Schädigung
104: Teilflächen
150: Lichtstrahl
200: Bauform des Standes der Technik
201: Keramiksubstrat
202: Submount
203: Laserdiodenchip
204: Fenster
205: Kappe
206: Klebemittel
207: Spiegelprisma
300: Ätzmedium
B: Querrichtung
L: Längsrichtung
D: Dicke des Wafers

Claims

Strukturierter Wafer (2) zur Herstellung eines Verbunds gekapselter optoelektronischer Bauteile (9) mit zungenförmigen Umlenkelementen zum Umlenken elektromagnetischer Strahlen, wobei der Wafer (2) plattenförmig ist und sich in eine Längsrichtung L und eine Querrichtung B erstreckt und eine Platte mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (2a, 2b) darstellt, sowie eine Vielzahl von in einem Raster verteilt angeordneten, in Längs- und Querrichtung L, B voneinander getrennten Öffnungen (20) aufweist, wobei im Bereich jeder Öffnung (20) zumindest ein zungenförmiger Umklappbereich (13) definiert ist, wobei durch Umklappen des zungenförmigen Umklappbereichs (13) jeweils ein zungenförmiges Umlenkelement (14) mit zumindest einer optischen Fläche (30) bildbar ist, welches als Teil des einteiligen strukturierten Wafers (2) derart dauerhaft reversibel deformierbar ist, so dass jedes zungenförmige Umlenkelement (14) um zumindest eine erste Achse (31) wiederholt neigbar oder biegbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - jedes zungenförmige Umlenkelement (14) ist durch einen Abschnitt mit einer materialschwächenden Struktur (16) mit dem Wafer (2) verbunden, so dass für eine Biegung des Wafermaterials an diesem Abschnitt geringere Verformungskräfte erforderlich sind, als an einem unstrukturierten Abschnitt, - jedes zungenförmige Umlenkelement (14) ist durch zumindest einen durchtrennbaren Teilbereich mit dem Wafer (2) verbunden, so dass das zungenförmige Umlenkelement (14) nach Durchtrennen des Teilbereichs, insbesondere lediglich über eine materialschwächende Struktur (16) mit dem Wafer (2) verbunden bleibt..
Strukturierter Wafer nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Fläche (30) zumindest eines zungenförmigen Umlenkelements (14) plan ausgebildet ist.
Strukturierter Wafer nach dem vorherigen Anspruch, wobei jedes zungenförmige Umlenkelement (14) durch einen Abschnitt mit einer materialschwächenden Struktur (16) mit dem Wafer (2) verbunden ist, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, welche entlang einer Dicke D des Wafers (2) teilweise durch das Wafermaterial hindurchverlaufen, sodass nur eine der Seitenflächen (2a, 2b) von den Ausnehmungen (90) durchbrochen wird, - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, welche entlang der Dicke D des Wafers (2) vollständig durch das Wafermaterial hindurchverlaufen, sodass die zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (2a, 2b) von den Ausnehmungen (90) durchbrochen werden, - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, welche derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Bereiche, zwischen denen die materialschwächende Struktur (16) angeordnet ist, durch Stege (92, 94) miteinander verbunden sind. - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, wobei die Ausnehmungen (90) länglich ausgeformt sind, wobei deren Längsrichtung vorzugsweise parallel zu einer Neig- oder Biegeachse des zungenförmigen Umlenkelements (14) verläuft, insbesondere zur ersten Achse (31), - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, die reihenweise entlang der Richtung der Neig- oder Biegeachse angeordnet sind, - die materialschwächende Struktur (16) weist Ausnehmungen (90) auf, die in Reihe und versetzt zueinander angeordnet sind.
Strukturierter Wafer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zungenförmige Umlenkelement (14) zumindest zwei Umlenkabschnitte (33, 35) aufweist, welche durch eine materialschwächende Struktur (16) voneinander getrennt sind, derart, dass ein erster Umlenkabschnitt (33) um die erste Achse (31) neigbar oder biegbar ist und ein zweiter Umlenkabschnitt (35) um eine zweite Achse (32), wobei die zweite Achse (32) in einem Winkel, insbesondere quer oder senkrecht zur ersten Achse (31) angeordnet ist.
Strukturierter Wafer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zungenförmige Umlenkelement (14) zumindest einen Umlenkabschnitt (33) und einen Positionierungsabschnitt (34) aufweist, welche durch eine materialschwächende Struktur (16) voneinander getrennt sind, derart, dass der Umlenkabschnitt (33) um die erste Achse (31) neigbar oder biegbar ist und der Positionierungsabschnitt um eine weitere Achse biegbar ist, welche parallel zur ersten Achse (31) angeordnet ist.
Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile (1), welcher ein Gehäuse mit zumindest einem Grundelement und einem Deckelelement (5) bildet, mit einer Mehrzahl optoelektronischer Bauteile (9), die jeweils in einem Hohlraum (6) des Gehäuses angeordnet sind, der von dem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch das Deckelelement (5) abgedeckt ist, sodass die optoelektronischen Bauteile (9) zwischen dem Deckelelement (5) und dem Grundelement angeordnet sind und das Grundelement Seitenwandungen (50) ausbildet, welche jeweils einen Hohlraum (6) seitlich umschließen, wobei das Grundelement ein Substrat mit Ausnehmungen (90), welche die Hohlräume (6) definieren und/oder einen Träger (3) und einen darauf angeordneten Abstandhalter (4) mit Öffnungen (20), welche die Hohlräume (6) definieren, umfasst, wobei zwischen dem Deckelelement (5) und dem Grundelement ein einteiliger strukturierter Wafer (2), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zungenförmigen Umlenkelementen (14) angeordnet ist, sodass in jedem Hohlraum (6) ein um zumindest die erste Achse (31) umgebogenes oder wiederholt neigbares oder biegbares zungenförmiges Umlenkelement (14) mit zumindest der optischen Fläche (30) angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche von den optoelektronischen Bauteilen (9) emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist.
Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile (1) nach dem vorherigen Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - der Wafer (2) weist eine Dicke D im Bereich von 0,03 mm bis 1,3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,05 mm bis 0,4 mm auf, - das Grundelement umfasst einen Träger (3) und einen darauf angeordneten Abstandhalter (4) mit Öffnungen (20), welche die Hohlräume (6) definieren, wobei der Abstandhalter (4) eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,7 mm bis 2,6 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 mm bis 1,5 mm aufweist, oder wobei der Träger (3) eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 3,0 mm aufweist, - das Deckelelement (5) weist eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,2 mm auf, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm.
Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile (1) nach einem der Ansprüche 6-7, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - der Wafer (2) umfasst oder besteht aus Glas, Glaskeramik, Keramik, Metall, Kunststoff, oder eine Mischung aus diesen Materialien, - das Grundelement umfasst oder besteht aus Glas, Glaskeramik und/oder Keramik, - das Deckelelement (5) umfasst oder besteht aus Glas, insbesondere für elektromagnetische Strahlen zumindest teiltransparentes Glas, - das Deckelelement (5) umfasst oder besteht aus vorgespanntem und/oder gehärtetem Glas.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil (1), hergestellt aus einem Verbund nach einem der Ansprüche 6 bis 8, aufweisend ein Gehäuse und zumindest ein optoelektronisches Bauteil (9), welches in dem Hohlraum (6) angeordnet ist, der von dem Grundelement gebildet wird und auf einer Oberseite durch das Deckelelement (5) abgedeckt ist, sodass das zumindest eine optoelektronische Bauteil (9) zwischen dem Deckelelement (5) und dem Grundelement angeordnet ist und das Grundelement Seitenwandungen (50) ausbildet, welche den Hohlraum (6) seitlich umschließen, wobei das Grundelement ein Substrat mit zumindest der Ausnehmung (90), welche den Hohlraum (6) definiert und/oder einen Träger (3) und einen darauf angeordneten Abstandhalter (4) mit zumindest der Öffnung (20), welche den Hohlraum definiert, umfasst, wobei zwischen dem Deckelelement (5) und dem Grundelement ein durch Vereinzelung vom Wafer (2) erhaltenes einteiliges Plattenelement mit zumindest dem umgebogenen zungenförmigen Umlenkelement (14) derart angeordnet ist, dass in dem Hohlraum (6) das zungenförmige Umlenkelement (14) mit zumindest der optischen Fläche (30) angeordnet ist, mit welcher elektromagnetische Strahlung, welche vom zumindest einen optoelektronischen Bauteil (9) emittiert oder empfangen wird, umlenkbar ist.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - Zumindest die optische Fläche (30) des zungenförmigen Umlenkelements (14) ist als Spiegelfläche ausgebildet, - zumindest die optische Fläche (30) des zungenförmigen Umlenkelements (14) ist strukturiert und/oder beschichtet, - eine Beschichtung auf der optischen Fläche (30) des zungenförmigen Umlenkelements (14) umfasst ein dielektrisches Material, ein Metall und/oder ein Schichtsystem aus dielektrischen Schichten.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil nach einem der zwei vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - das zungenförmige Umlenkelement (14) ist reversibel in den Hohlraum (6) hineinklappbar, - das zungenförmige Umlenkelement (14) ist derart neig- oder kippbar, dass die optische Fläche (30) des zungenförmigen Umlenkelements (14) elektromagnetische Strahlen in Richtung des Deckelelements (5) oder des zumindest einen optoelektronischen Bauteils (9) umlenken kann, wobei das zumindest eine optoelektronische Bauteil (9) die elektromagnetischen Strahlen seitlich empfängt oder emittiert und damit die elektromagnetischen Strahlen in schrägem Einfall auf die optische Fläche (30) auftreffen, - das Grundelement umfasst einen Träger (3) und einen darauf angeordneten Abstandhalter (4) mit zumindest einer Öffnung (20), welche den Hohlraum definiert, wobei das umgeklappte zungenförmige Umlenkelement (14) am Träger (3) befestigt ist, - das zungenförmige Umlenkelement (14) ist deformiert und/oder deformierbar, insbesondere sodass das zungenförmige Umlenkelement (14) eine konkave oder konvexe Form aufweist.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel der durch das zungenförmige Umlenkelement (14) umgelenkten elektromagnetischen Strahlen während des Betriebs des zumindest einen optoelektronischen Bauteils (9) mittels zumindest eines Aktuators (80) reversibel veränderbar oder steuerbar ist.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (80) gegenüber einer Auftreffseite der elektromagnetischen Strahlen, also hinter dem zungenförmigen Umlenkelement (14), derart positioniert ist, dass das zungenförmige Umlenkelement (14) durch den Aktuator in der Position veränderbar ist.
Gekapseltes optoelektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 9-13, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: - das zungenförmige Umlenkelement (14) weist zumindest einen Umlenkabschnitt (33) und einen Positionierungsabschnitt (34) auf, welche durch eine materialschwächende Struktur (16) voneinander getrennt sind, derart, dass der Umlenkabschnitt (33) um die erste Achse (31) neigbar oder biegbar ist und der Positionierungsabschnitt (34) um eine weitere Achse, welche parallel zur ersten Achse (31) angeordnet ist, wobei zumindest ein Aktuator (80) unterhalb des Positionierungsabschnitts, also zwischen dem Positionierungsabschnitt (34) und dem Grundelement angeordnet ist, - das zungenförmige Umlenkelement (14) weist zumindest zwei Umlenkabschnitte (33, 35) auf, welche durch eine materialschwächende Struktur (16) voneinander getrennt sind, derart, dass ein erster Umlenkabschnitt (33) um die erste Achse (31) neigbar oder biegbar ist und ein zweiter Umlenkabschnitt (35) um eine zweite Achse (32), wobei die zweite Achse (32) in einem Winkel, insbesondere quer oder senkrecht zur ersten Achse (31) angeordnet ist, wobei unterhalb jedes Umlenkabschnitts (33, 35) zumindest ein Aktuator (80) angeordnet ist, sodass der Winkel der vom zungenförmigen Umlenkelement (14) umgelenkten Strahlen statisch oder dynamisch in mindestens zwei Achsen flexibel einstellbar ist
Verfahren zur Herstellung eines gekapselten optoelektronischen Bauteils nach einem der Ansprüche 9-14, bei welchem: - eine Mehrzahl optoelektronischer Bauteile (9), ein Grundelement mit Hohlräumen (6), ein strukturierter Wafer (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und zumindest ein Deckelelement (5) bereitgestellt werden, und - jeweils ein optoelektronisches Bauteil (9) in einem Hohlraum (6) angeordnet sowie der strukturierte Wafer (2) zwischen dem Deckelelement (5) und dem Grundelement angeordnet wird, sodass ein Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile (1), insbesondere ein Verbund nach einem der Ansprüche 6 bis 8 hergestellt wird, wobei - zumindest ein zungenförmiger Umklappbereich (13) derart geneigt wird, dass zumindest ein zungenförmiges Umlenkelement (14) oder alle zungenförmigen Umlenkelemente (14) in einen Hohlraum (6) hineingeneigt wird/werden, wobei - der Verbund gekapselter optoelektronischer Bauteile (1) entlang von Trennlinien (45) zwischen den Hohlräumen (6) zu einzelnen gekapselten optoelektronischen Bauteilen (1) vereinzelt wird, wobei - Schnitte in zumindest einer der Seitenflächen (2a, 2b) des strukturierten Wafers (2) erzeugt werden, wobei - Schnitte auf dem strukturierten Wafer (2) entlang mehrerer vorgegebener und voneinander beabstandeter geschlossener Pfade (10) erzeugt werden und - Schnitte auf dem strukturierten Wafer (2) entlang mehrerer vorgegebener und voneinander beabstandeter Verbindungspfade (12) erzeugt werden und - wobei die Schnitte der geschlossenen Pfade (10) durch den strukturierten Wafer (2) hindurch verlaufen, von einer Seitenfläche (2a) zu einer gegenüberliegenden Seitenfläche (2b), und - die Schnitte der Verbindungspfade (12) eine materialgeschwächte Struktur (16) erzeugen, derart, dass angrenzend zu jedem Verbindungspfad (12) ein Sektor erzeugt wird, der einen zungenförmigen Umklappbereich (13) bildet, welcher zumindest mittelbar mit dem strukturierten Wafer (2) verbunden bleibt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (5), der strukturierte Wafer (2) und das Grundelement mittels eines Ultrakurz-Puls-Lasers verschweißt werden, wobei alle Elemente durch Änderung der Fokussierung in unterschiedlichen Tiefen verschweißt und dadurch in einem Arbeitsschritt miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine eingestrahlte Energie des Laserstrahls im Bereich zumindest einiger der Pfade (10, 11) filamentförmige Schädigungen (103) im Volumen des Wafers (2) erzeugt, deren Längen in einem Winkel zwischen 80° und 10° zu einer Seitenfläche (2a, 2b) des strukturierten Wafers (2), insbesondere nicht senkrecht zur Seitenfläche (2a, 2b) verlaufen.