Stressarmes Kleben in der Elektro-Optik. Teil 2

Der Klebevorgang zur Herstellung einer VCSEL-Diode, der im vorausgehenden Artikel (Ausgabe 9/2006) beschrieben wurde, wird hier mit der Finite-Elemente-Methode theoretisch untersucht. Dabei wurden die Temperaturen (-40...80 Grad C), der Härtungsschrumpf (0,0...5,34 %) die Diodenposition (mittig, außermittig) und die Klebstoffverteilung (vollständig oder nur bei den 4 Einfüllbohrungen) variiert. Als Ergebnisse wurden mechanische Spannungen, Dehnungen und Verschiebungen der VCSEL-Diode relativ zum SMD-Gehäuse erhalten. Dabei wurden Spannungen bis zu 298 MPa erhalten. Bei Härtungsschrumpf wurde ein optimaler Wert von 1,78 % gefunden. Eine Optimierung der Klebstoffverteilung reduziert die Spannungsspitzen. Wenn die Diode wegen mangelnder Bauteilpräzision außermittig positioniert werden muss, vergrößert dies die Spannung. Bei der Berechnung des Härtungsschrumpfs wird die Änderung des E-Moduls während der Härtung berücksichtigt. Messungen des Härtungsschrumpfes bei vollem E-Modul zeigen, dass ein Wert von unter 0,70 % angesetzt werden muss, d.h. ein deutlich niedrigerer Wert als die Herstellerangaben. Dies bedeutet, dass ein Großteil des Volumenschrumpfs während des Anfangs der Härtung bei noch wenig vernetztem Klebstoff stattfindet.