WO2001009962A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung Download PDF

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Hans-Ludwig Althaus
Wolfgang Gramann
Gerhard Kuhn
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component with a light-emitting or receiving element and a system support supporting the element, for supporting or mounting the component, an auxiliary support made of a heat-conducting material which is at least partially permeable or at least translucent from light is provided, on the one hand with the System carrier is connected and on the other hand is thermally coupled to the element and in which a recess is provided through which the light passes, and a method for producing such an optoelectronic component.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Lasers
  • coherent light sources have so far been used in comparatively large-sized (in relation to the desired degree of miniaturization) metal housings (TO housings) with transparent windows and mostly in very complex and therefore expensive manufacturing technology manufactured.
  • TO housings metal housings
  • more cost-effective designs with completely cast translucent plastic housings (for example the conventional LED housing) or pre-injected plastic housings with transparent plastic casting are also known.
  • the disadvantage of these designs, in particular the cheap design of LED plastic casting technology, which is used billions of times, is in particular with VCSEL diodes that they do not have sufficient optical quality and / or mechanical precision for the coupling of a when manufactured with transparent plastics
  • Optical fiber can be manufactured. So far, only the expensive TO housings with an inserted optical window cap have been used.
  • plastic molding technology Another major disadvantage of plastic molding technology is that, when used with fiber optics, the stability of the designs and materials used for the plastic housing body is not sufficient for a precise coupling of the connecting fiber.
  • the plastic housing body can be used for secure connections up to a diameter of the glass fiber of 50 ⁇ m, but not particularly for single-mode fibers.
  • Another problem with optically emitting components is the power loss that arises when the light is generated. The heat that occurs in this case reduces the optical conductivity, in part, considerably by heating the active light-emitting zones.
  • an optoelectronic component which has a radiation-emitting and / or receiving semiconductor component as a light-emitting or receiving element.
  • the semiconductor component is fastened on a carrier plate which lies on a base plate with an opening.
  • the radiation emanating from the semiconductor component can exit through the carrier plate and the opening in the base plate.
  • the carrier plate is designed in the form of a lens in the region of the opening of the base plate.
  • a layer structure on a substrate is known, in which a photodiode is formed for detecting the light emitted for the layer structure.
  • a layer structure on a substrate is also known, in which a funnel-shaped passage for the light emitted by the layer structure is formed.
  • a photodiode is formed in the substrate to detect the light emitted by the layer structure.
  • Patents Abstract of Japan, E-712, 1989, Vol. 13 / No. 51, JP 63-244781 A a tubular housing with a funnel-shaped opening, behind which a light-emitting element is attached.
  • the light emanating from the light-emitting element is focused by a spherical lens arranged in the funnel-shaped opening.
  • the object of the invention is to provide an optoelectronic component which can be produced inexpensively and with the required optical qualities and which reduces the heat generated in the element by dissipation and ensures good optical imaging or decoupling of the light.
  • an auxiliary carrier that is at least partially permeable to the light or at least translucent consists of a heat-conducting auxiliary carrier
  • Material is provided which is connected on the one hand to the system carrier and on the other hand is thermally coupled to the element.
  • the feature “partially permeable or at least translucent” means that either the material of the auxiliary carrier itself is translucent, or a light-transmitting opening or at least a recess is provided.
  • the invention further proposes to provide an auxiliary support for the light-emitting or receiving element, which ensures optimum heat dissipation, in particular to the system support - with the smallest dimensions - and at the same time does not hinder the light exit or entry or ensures targeted light emission.
  • Another advantage resulting from this is that the assembly of the element connected to the auxiliary carrier on the system carrier is considerably simplified, since the dimensions of the system carrier are larger than that of the element alone and the auxiliary carrier is less sensitive to handling.
  • a recess is provided in the submount through which the light passes. hereby rays of light can also penetrate the subcarrier for which the material of the subcarrier is too little transparent or not transparent at all. It is provided that the recess in the auxiliary carrier is covered with a thin covering layer formed from this, through which the light passes. This reduces the thickness of the light-absorbing material to be transmitted to a minimum.
  • a sensor to be irradiated can be formed in the relatively thin cover layer.
  • the auxiliary carrier is mechanically connected to the surface of the element. This ensures good heat dissipation from the element in the auxiliary carrier and a secure connection.
  • the auxiliary carrier is advantageously electrically connected to the element by means of electrical contacting, which facilitates power supply and signal derivation.
  • a sensor sensitive to light is formed on or in the auxiliary carrier.
  • a sensor sensitive to light is formed on or in the element.
  • the advantage here is that a sensor no longer has to be introduced into the housing common to the element by means of complex assembly steps.
  • the direct integration into the subcarrier makes it possible, for example, to detect the quality or quantity of light of the emitted or received light independently of the element.
  • Such a configuration of a sensor in the auxiliary carrier or the element itself can save complex and expensive production steps and, moreover, also increase the yield in production.
  • it is provided to provide the system carrier with an opening which allows the light to pass through it.
  • the cutout in the auxiliary carrier and / or the opening, the opening of the system carrier is advantageously in the form of a truncated cone, a truncated prism or a cylinder with smooth side faces.
  • the optical device is advantageously fitted inside the opening of the system carrier and / or the recess of the auxiliary carrier.
  • the optical device is designed as a lens or a translucent plate which is selected at a defined angle - which, according to another advantageous embodiment of the invention, is selected such that the smallest possible proportion is reflected from the surface of the plate, and / or that a predetermined portion is reflected in a defined direction - is arranged between its surface normal and the optical axis of the component. Due to the reflection of a portion of the emitted light, it can be coupled into the sensor for its evaluation.
  • An adhesive or glue is preferably provided, by means of which the optical device inside the Opening of the system carrier is fixed. A secure fixation of the optical device is hereby achieved.
  • Predefined support points or support edges are preferably provided for the self-aligning alignment of the optical device with respect to the optical axis of the component on the side faces and / or edges of the recess of the auxiliary support and / or the side faces and / or edges of the opening of the system support. This eliminates the need for complex and faulty positioning of the optical device with respect to the element. A quick and inexpensive adjustment of the optical device is thus possible.
  • the support points or support edges are advantageously arranged on the outermost edges of the recess facing away from the element and / or on the outermost edges of the opening facing away from the element and / or on a central section of the opening or recess wall.
  • the senor is
  • Invention is formed by an active electronic component, in particular a semiconductor component, structured in or on the auxiliary carrier or its cover layer or the element, the auxiliary carrier preferably consisting of a silicon substrate or a silicon-carbon compound and, after a further development, the sensor is electrically coupled to the element indirectly via another circuit or directly.
  • the active electronic component in particular a semiconductor component
  • the auxiliary carrier preferably consisting of a silicon substrate or a silicon-carbon compound
  • Transistor is formed in the submount or the element allows.
  • the heat generated by power loss is quickly given off by the heat-conducting subcarrier to the system carrier connected to the subcarrier and thus enables reliable operation without any heating-up restrictions.
  • the light-emitting side face faces the auxiliary carrier and the light shines through it.
  • System carrier with the auxiliary carrier attached to it, encapsulated or molded with an opaque molding, casting or molding compound at least in regions. This ensures safe handling and reliable operation of the optoelectronic component and enables miniaturization to, for example, SMD dimensions of the housing.
  • the method according to the invention for producing an optoelectronic component consisting of an element that emits or receives light on a light passage surface and a system support that supports the element, provides for connecting an auxiliary support made of a heat-conducting material to the element that is at least partially permeable or at least translucent to the light, wherein a thermal coupling between the auxiliary carrier and the element is made.
  • a mechanical connection of the auxiliary carrier carrying the element to the system carrier is provided.
  • the formation of a sensor that is independent of the element on or in the auxiliary carrier and / or the element, before the connection thereof, is provided by means of semiconductor technology structuring steps.
  • auxiliary carriers which are to be separated in a further method step, are connected together in a network with independent sensors and / or the elements to be connected to them.
  • an optical device in the opening of the system carrier, the optical device advantageously being glued into the opening by means of an adhesive or adhesive.
  • the system carrier with the auxiliary carrier attached to it and the element located thereon, is advantageously cast or molded in at least some areas with an opaque molding, casting or molding compound.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an optoelectronic component with a lens
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a further optoelectronic component with an obliquely arranged exit or entry window to explain the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a further preferred exemplary embodiment of an optoelectronic component according to the invention with a coherently radiating laser diode and a lens;
  • Figure 4 is a schematic representation of the arrangement of the laser diode and the subcarrier from Figure 3 in supervision.
  • FIG. 1 shows a section through an optoelectronic component.
  • An emitting element 1 which is thermally and mechanically coupled or connected to an auxiliary carrier 2, is supported by a system carrier 9, the auxiliary carrier 2 being connected to the system carrier 9.
  • the element 1 is formed by a chip emitting on the light passage surface la Licht 13 e.g. a spontaneously emitting diode or a VCSEL chip. Power is supplied by bond wires 5, which are connected to solder (bond pad) 4 with conductive layers (metallizations) 2d, which in turn conduct the current to element 1.
  • the conductive layers 2d are partially insulated from the element 1 and the auxiliary carrier 9 by insulating layers 6.
  • the element 1 emits on the light passage surface la in
  • the auxiliary carrier 2 can be made of silicon at light wavelengths of the coupled or coupled light 13 of more than 1200 n, since this is for such light waves is transparent and has excellent thermal conductivity.
  • the light 13 is emitted from the light passage surface la through the material of the auxiliary carrier 2.
  • FIG. 1 for light waves with a wavelength of less than 1200 nm
  • Silicon is no longer transparent enough and therefore no longer suitable.
  • glass is conceivable as a material for the auxiliary carrier 2.
  • the poorly heat-conducting glass can no longer be used.
  • loss lines such as laser diodes (VCSEL diodes)
  • VCSEL diodes laser diodes
  • good heat-conducting materials are used for the auxiliary carrier 2 in order to prevent heat build-up with the associated restriction of the functionality or the optical performance of the component.
  • a recess 2a is provided in the auxiliary carrier 2 made of silicon, which is arranged in such a way that the light-emitting region of the light passage surface la over the small recess 2a in the auxiliary carrier 2 is arranged.
  • the recess 2a can be produced by etching.
  • the anisotropic micromechanical etching technique is used.
  • the smallest possible cone or truncated pyramid-shaped recess 2a can be realized in the region of a few 10 ⁇ with a completely smooth or flat mounting surface (to which the element 1 or the system carrier 9 is fastened, in order to leave enough material for heat dissipation) becomes) possible.
  • the covering of the recess 2a according to the invention, which is formed by the auxiliary carrier 2 itself, is not shown in FIG. 1.
  • an opening 9a is provided in the system support 9 connected to the auxiliary support 2, which opening can also be conical or pyramid-shaped but also cylindrical and is formed with flat side surfaces 9b.
  • the opening 9a of the system carrier 9 is designed such that it can accommodate an optical device for changing the beam shape or the beam path, for example in the form of a focusing lens 11. Optimal decoupling of the light 13 can thus already be made possible.
  • an adhesive 12 is provided which holds the lens 11 in the opening.
  • support points or support edges are provided on the outermost edges 2b of the recess 2a facing away from the element 1 for the self-adjusting alignment of the lens 11 which the lens 11 aligns itself when it is installed.
  • the lens 11 can precisely image and couple the emitted light beam 13 into an optical fiber, not shown.
  • the outermost edges 9c of the opening 9a facing away from the element 1 are also suitable as supporting edges or a defined point in the middle section of the opening or recess wall 9b or 2c.
  • a sensor 3 is formed in the auxiliary carrier 2. This is designed to be sensitive to the emitted light and is designed as a diode or a transistor with a doped region 3a.
  • the sensor 3 is also connected by means of conductive layers 2d or bonding wires 5, or its signal is picked up via such layers. It is also possible to design an electronic circuit for evaluating or processing the signal from sensor 3 in the auxiliary carrier.
  • the lens is appropriately coated. It is also possible to provide the sensor in the thin ( ⁇ 50 ⁇ m) covering layer covering the cutout 2a (this is left to stand when the cutout is etched). The cover layer is shone directly by the light. Since the layer is sufficiently thin, only a small amount ( ⁇ 10%) of light is absorbed and used for evaluation (monitor function).
  • the unit-forming structure of element 1, auxiliary carrier 2 and system carrier 9 is encased for protection with an opaque molding compound 10 which is shaped in such a way that light exit through the system carrier remains possible.
  • an opaque molding compound 10 which is shaped in such a way that light exit through the system carrier remains possible.
  • FIG. 2 shows a section through a variant of the optoelectronic component in which, instead of a lens, a plate 21 which is transparent to the emitted light 13 is fastened in the opening 9a of the system carrier 9 with an adhesive 12 (in the figures, the same reference numbers denote the same or similar ones Components of the device according to the invention). As shown, the plate can be attached in the opening 9a or on the outside 9d of the system carrier 9 or on the side surface 2f of the auxiliary carrier 2 facing away from the element 1.
  • the plate 21 can (as shown in the example) be arranged at a defined angle 22 between its surface normal FN and the optical axis OA of the component. In this way, optimal transmission properties of the plate 21 or directions and portions 14 of the reflected-back emitted light 13 can be set for evaluation by the sensor 3.
  • the defined angle 22 can be selected so that the highest possible proportion is reflected from the surface 23 of the plate 21, which can be correspondingly mirrored or coated, onto the sensor area (monitor) or the highest possible proportion passes through the plate. It is again possible to place the sensor in the thin ( ⁇ 50 ⁇ m) covering the cutout 2a.
  • FIG. 1 A section through a further variant of an optoelectronic component with a VCSEL chip as the light-emitting element 1 is shown in FIG.
  • silicon which is optically transparent and has good thermal conductivity, is used as the material for subcarrier 2.
  • an education Sensors in the subcarrier are only possible with great effort using structuring steps in semiconductor technology.
  • the sensor 3 for the desired monitor function is in the example in the element 1 itself formed by a suitably doped region 33.
  • the power supply and signal derivation is again carried out by bond wires 5 contacted on bond pads 4, the further supply to the VCSEL chip and the sensor 3 again via conductive layers 2d and a contacting area 37, the conductive layers with the current supply 34 and the contacting areas 35 a contact means 36 (for example solder) are electrically connected.
  • a lens 11 is held precisely in it by the side surfaces 9b.
  • an undesired effect (reflection or other beam-influencing effects) reducing material 31 can be used.
  • FIG. 4 shows a top view of the element 1 designed as a VCSEL chip and the auxiliary carrier 2 from FIG. 3 in the direction designated there by VI. The designations correspond to those from FIG. 3.
  • an auxiliary support 2 made of a heat-conducting material which is at least partially permeable to the light or at least translucent is provided is connected on the one hand to the system carrier 9 and on the other hand is thermally coupled to the element 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden oder empfangenden Element (1) und einem das Element (1) abstützenden Systemträger (9), wobei das Element (1) an einer Lichtdurchtrittsfläche (1a) Licht emittiert bzw. empfängt, wobei ein für das Licht wenigstens bereichsweise durchlässiger oder wenigstens durchscheinender Hilfsträger (2) aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der einerseits mit dem Systemträger (9) verbunden ist und andererseits mit dem Element (1) thermisch gekoppelt ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden oder empfangenden Element und einem das Element abstützenden Systemträger, für die Abstützung bzw. Montage des Bauelements, wobei ein für Licht wenigstens bereichsweise durchlässiger oder wenigstens durchscheinender Hilfsträger aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der einerseits mit dem Systemträger verbunden ist und andererseits mit dem Element thermisch gekoppelt ist und in dem eine Aussparung vorgesehen ist, durch die das Licht tritt, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements.
Lichtemittierende oder empfangende optoelektronische Bauteile werden im Hinblick auf schnelle und zuverlässige Datenübertragungswege immer wichtiger. Hierbei ist eine optische Kopplung des aktiven, meist aus
Halbleitermaterialien gefertigten Elements mit der Umgebung oder einer Lichtleitfaser erforderlich. Dies stellt erhöhte Anforderungen an die die Halbleiterelemente umschließenden Gehäuse, die eine ausreichende Stabilität für den Einsatz der Bauteile unter den gewöhnlichen Bedingungen gewährleisten müssen.
Bisherige Techniken zum Aufbau von oberflächenemittierenden bzw. -empfangenden optoelektronischen Bauelementen wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs) als inkohärente
Lichtquellen, oder insbesondere oberflächenemittierende Laserdioden, sogenannte (VCSEL = Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) , als kohärente Lichtquellen werden bisher in vergleichsweise großdimensionierten (im Bezug auf den gewünschten Miniaturisierungsgrad) Metallgehäusen (TO- Gehäuse) mit transparentem Fenster und meist in sehr aufwendiger und damit kostspieliger Fertigungstechnik hergestellt. Weiterhin sind auch kostengünstigere Bauformen mit komplett gegossenen lichtdurchlässigenKunststoffgehäusen (beispielsweise das übliche LED-Gehäuse) oder vorgespritzten Kunststoffgehäusen mit transparentem Kunststoffeinguss bekannt. Der Nachteil bei diesen Bauformen, insbesondere der milliardenfach Anwendung findend billig Bauform der LED- Kunststoff-Eingusstechnik, liegt insbesondere bei VCSEL- Dioden darin, dass diese bei Fertigung mit transparenten Kunststoffen nicht in ausreichender optischer Qualität und/oder mechanischer Präzision für die Ankopplung einer
Lichtleitfaser gefertigt werden können. So kommen bisher nur die teuren TO-Gehäuse mit eingesetzter optischer Fensterkappe zum Einsatz .
Eine weitere Schwierigkeit im Hinblick auf die geforderte Miniaturisierung ergibt sich aus der Notwendigkeit beim Betrieb einiger optoelektronischer Bauelemente, einen die Funktion oder den Abgleich des Bauelements überwachenden Sensor oder Detektor mit in das Gehäuse des optoelektronischen Bauelements einzubauen. Dies geschieht nach dem Stand der Technik, wie ihn die EP 0 786 836 A2 zeigt, durch aufwendigen Miteinbau z.B. von Monitordioden in das verwendete TO-Gehäuse. Dieser Aufbau ist sowohl von den Verwendung findenden Gehäusematerialien als auch von den Fertigungsschritten her sehr aufwendig und damit kostenintensiv. Der kostengünstigere Aufbau durch Kunststoffeingusstechnik erlaubt aber aus Fertigungsgründen nur begrenzt die Einfügung von zusätzlichen Monitorfunktionen durch zusätzliche Elemente. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Kunststoffeingusstechnik liegt darin, dass bei einer Anwendung mit Faseroptik die Stabilität der verwendeten Bauformen und Materialien des Kunststoff-Gehäusekörpers für eine präzise Ankopplung der Anschlussfaser nicht ausreicht. So können die Kunststoff-Gehäusekörper maximal für sichere Ankopplungen bis zu einem Durchmesser der Glasfaser von 50 μm, nicht aber etwa insbesondere für Singlemode-Fasern eingesetzt werden. Ein weiters Problem bei optisch emittierenden Bauelementen stellt die bei der Erzeugung des Lichts anfallende Verlustleistung dar. Die hierbei auftretende Wärme reduziert die optische Leitungsfähigkeit durch die Aufheizung der aktiven lichtemittierenden Zonen zum Teil erheblich.
Aus der DE 195 27 026 AI ist ein optoelektronisches Bauelement bekannt, das als lichtemitierendes oder empfangendes Element ein Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiterbauelement aufweist. Das Halbleiterbauelement ist auf einer Trägerplatte befestigt, die auf einer Grundplatte mit einer Öffnung aufliegt. Die vom Halbleiterbauelement ausgehende Strahlung kann durch die Trägerplatte und die Öffnung in der Grundplatte hindurch austreten. Zur Fokusierung der vom Halbleiterbauelement ausgehenden Strahlung ist die Trägerplatte im Bereich der Öffnung der Grundplatte linsenförmig ausgebildet.
Aus den Patents Abstracts of Japan, E-1290, 1992, Vol. 16/No. 542, JP 4-207079 A ist ein Schichtaufbau auf einem Substrat bekannt, in dem eine Fotodiode zur Detektion des zum Schichtaufbau ausgesandten Lichts ausgebildet ist.
Aus der US 4,967,241 ist ferner ein Schichtaufbau auf einem Substrat bekannt, in dem eine trichterförmige Durchführung für das vom Schichtaufbau ausgesandte Licht ausgebildet ist. Zur Detektion des vom Schichtaufbau ausgesandten Lichts ist im Substrat eine Fotodiode ausgebildete.
Schließlich offenbart Patents Abstract of Japan, E-712, 1989, Vol. 13/No. 51, JP 63-244781 A ein rohrförmiges Gehäuse mit einer trichterförmigen Öffnung, hinter der ein lichtemitierendes Element befestigt ist. Das von dem lichtemitierenden Element ausgehende Licht wird durch eine in der trichterförmigen Öffnung angeordnete Kugellinse fokussiert . Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, welches kostengünstig und mit den erforderlichen optischen Qualitäten herzustellen ist und die durch Verlustleistung im Element erzeugte Wärme vermindert und eine gute optische Abbildung bzw. Auskopplung des Lichts gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt vorrichtungsmäßig nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig nach den Merkmalen des Anspruchs 21.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein für das Licht wenigstens bereichsweise durchlässiger oder wenigstens durchscheinender Hilfsträger aus einem wärmeleitenden
Material vorgesehen ist, der einerseits mit dem Systemträger verbunden ist und andererseits mit dem Element thermisch gekoppelt ist. Das Merkmal „bereichsweise durchlässig oder wenigstens durchscheinend" bedeutet, dass entweder das Material des Hilfsträgers selbst lichtdurchlässig ist, oder eine lichtdurchlassende Öffnung oder wenigstens Aussparung vorgesehen ist.
Die Erfindung schlägt ferner vor, einen Hilfsträger für das lichtemittierende oder empfangende Element vorzusehen, der für eine optimale Wärmeableitung insbesondere zum Systemträger hin - bei kleinsten Abmessungen - sorgt, und gleichzeitig den Lichtaus- bzw. -eintritt nicht behindert bzw. eine gezielte Lichtemission gewährleistet. Ein weiterer sich hieraus ergebender Vorteil ist, dass die Montage des mit dem Hilfsträger verbundenen Elements auf dem Systemträger wesentlich vereinfacht wird, da die Abmessungen des Systemträgers größer als die des Elements alleine sind und der Hilfsträger weniger empfindlich in der Handhabung ist.
Dem Prinzip der Erfindung folgend ist in dem Hilfsträger eine Aussparung vorgesehen, durch die das Licht tritt. Hierdurch können auch Lichtstrahlen den Hilfsträger durchdringen, für die das Material desselben zu wenig transparent oder gar nicht durchscheinend ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Aussparung im Hilfsträger mit einer aus diesem gebildeten dünnen Abdeckschicht abgedeckt ist, durch die das Licht tritt. Hierdurch wird die Dicke des zu durchstrahlenden Licht absorbierenden Materials auf ein Minimum reduziert. Eine Ausbildung eines zu durchstrahlenden Sensors ist in der relativ dünnen Abdeckschicht möglich.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsträger flächig mit dem Element mechanisch verbunden. Hierdurch ist eine gute Wärmeabfuhr von dem Element in den Hilfsträger und eine sichere Verbindung gewährleistet. Hierbei ist vorteilhafterweise der Hilfsträger vermittels einer elektrischen Kontaktierung mit dem Element elektrisch verbunden, was eine Stromversorgung und Signalableitung erleichtert .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften und daher bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung ist auf bzw. in dem Hilfsträger ein gegenüber Licht empfindlicher Sensor ausgebildet. Ebenso ist nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, einen gegenüber Licht empfindlichen Sensor auf bzw. in dem Element auszubilden. Der Vorteil hierbei ist, dass ein Sensor nicht mehr durch aufwendige Montageschritte in das mit dem Element gemeinsame Gehäuse eingebracht werden muss . Die direkte Integration in den Hilfsträger ermöglicht es bei Durchstrahlen desselben beispielsweise die Qualität oder Lichtmenge des emittierten oder empfangenen Lichtes unabhängig vom Element zu erfassen. Durch eine solche Ausgestaltung eines Sensors im Hilfsträger oder dem Element selbst können aufwendige und teure Herstellungsschritte eingespart werden, und im übrigen auch die Ausbeute der Produktion erhöht werden. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, den Systemträger mit einer Öffnung zu versehen, die einen Durchtritt des Lichtes durch diesen ermöglicht. Diesen Ausgestaltungen folgend ist die Aussparung in dem Hilfsträger und/oder die Öffnung die Öffnung des Systemträgers vorteilhafterweise kegelstumpfförmig, pramidenstumpfförmig oder zylinderförmig mit glatten Seitenflächen ausgebildet. Hierdurch kann ein divergenter Strahl ungehindert austreten bzw. ein eintretender Strahl durch geeignete Maßnahmen in die Lichtdurchtrittsfläche konzentriert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhafterweise vorgesehen, in der optischen Achse des Bauelements eine fokussierende und/oder den Strahlengang des Lichts verändernde optische Einrichtung anzuordnen. Die
Strahlqualität und -form und die Aus- bzw. Einkopplung des Lichts kann hierdurch in vorteilhafter Weise beeinflußt werden. Dem folgend ist vorteilhafterweise gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die optische Einrichtung innerhalb der Öffnung des Systemträgers und/oder der Aussparung des Hilfsträgers eingepasst.
Die optische Einrichtung ist gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung eine Linse oder ein lichtdurchlässiges Plättchen ausgebildet, welches unter einem definierten Winkel - der nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung so gewählt ist, dass ein möglichst geringer Anteil von der Oberfläche des Plättchens reflektiert wird, und/oder dass ein vorbestimmter Anteil in eine definierte Richtung gespiegelt wird - zwischen seiner Flächennormale und der optischen Achse des Bauelements angeordnet ist. Durch die Reflektion eines Anteils des ausgesandten Lichtes kann dieser in den Sensor zu dessen Auswertung eingekoppelt werden.
Ein Haft- oder Klebemittel ist bevorzugterweise vorgesehen, vermittels welchem die optische Einrichtung innerhalb der Öffnung des Systemträgers befestigt ist. Hierdurch wird eine sichere Fixierung der optischen Einrichtung erreicht.
Bevorzugterweise sind für die selbstjustierende Ausrichtung der optischen Einrichtung bezüglich der optischen Achse des Bauelements an den Seitenflächen und/oder Kanten der Aussparung des Hilfsträgers und/oder den Seitenflächen und/oder Kanten der Öffnung des Systemträgers vorbestimmte Stützpunkte bzw. Stützkanten vorgesehen. Hierdurch entfällt eine aufwendige und fehlerbehaftete Positionierung der optischen Einrichtung bezüglich des Elements. Eine schnelle und kostengünstige Einpassung der optischen Einrichtung ist somit möglich. Dem folgend sind die Stützpunkte bzw. Stützkanten vorteilhafterweise an den dem Element abgewandten äußersten Rändern der Aussparung und/oder an den dem Element abgewandten äußersten Rändern der Öffnung und/oder an einem mittleren Abschnitt der Öffnungs- oder Aussparungs-Wandung angeordnet .
Der Sensor ist nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der
Erfindung durch ein in bzw. auf dem Hilfsträger bzw. dessen Abdeckschicht oder dem Element strukturiertes aktives elektronisches Bauteil, insbesondere Halbleiter-Bauteil, ausgebildet, wobei bevorzugterweise der Hilfsträger aus einem Siliziumsubstrat oder einer Silizium-Kohlenstoff-Verbindung besteht und nach einer weiteren Fortbildung der Sensor mit dem Element mittelbar über eine andere Schaltung oder unmittelbar elektrisch gekoppelt ist. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige und kostengünstige Integration des Sensors, der von Vorteil durch eine Diode oder einen
Transistor ausgebildet ist, im Hilfsträger bzw. dem Element ermöglicht .
Das Element ist nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch einen VCSEL-Chip (kohärent abstrahlende Dioden) , einen IRED-Chip (IRED = InfraRed Emitting Diode) , spontan emittierende Dioden oder einen sonstigen an einer Oberfläche lichtemittierenden Chip gebildet. Die anfallende, durch Verlustleistung erzeugte Wärme wird durch den gut wärmeleitenden Hilfsträger schnell an den mit dem Hilfsträger verbundenen Systemträger abgegeben und somit ein zuverlässiger Betrieb, ohne Einschränkungen durch Aufheizung, ermöglicht. Die lichtemittierende Seitenfläche ist hierbei dem Hilfsträger zugewandt, und dieser wird von dem Licht durchstrahlt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der
Systemträger mit dem daran befestigten Hilfsträger mit einer lichtundurchlässigen Press-, Verguss- oder Moldmasse wenigstens bereichsweise vergossen bzw. vermoldet. Hierdurch wird eine sichere Handhabung und ein zuverlässiges Betreiben des optoelektronischen Bauelements gewährleistet und eine Miniaturisierung auf beispielsweise SMD-Dimensionen des Gehäuses ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, bestehend aus einem an einer Lichtdurchtrittsfläche lichtemittierenden oder empfangenden Element und einem das Element abstützenden Systemträger, sieht vor, einen für das Licht wenigstens bereichsweise durchlässigen oder wenigstens durchscheinenden Hilfsträger aus einem wärmeleitenden Material mit dem Element zu verbinden, wobei eine thermische Kopplung zwischen dem Hilfsträger und dem Element gefertigt wird. Hiernach ist ein mechanisches Verbinden des das Element tragenden Hilfsträgers mit dem Systemträger vorgesehen.
Eine Aussparung für den ungehinderten Lichtdurchtritt durch den Hilfsträger wird gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes durch anisotropes Ätzen vor dem Verbinden desselben mit dem Element eingebracht. Dem folgend wird in einem weiteren Verfahrensschritt beim Ätzen der Aussparung eine die Aussparung abdeckende Abdeckschicht mit einer Dicke von <= 50 μm stehen gelassen. Hierdurch wird die Ausbildung eines zu durchstrahlenden Sensors auch bei absorbierendem Material des Hilfsträgers ermöglicht.
Nach einem weiteren besonders bevorzugten Verfahrensschritt ist die Ausbildung eines gegenüber dem Element eigenständigen Sensors auf bzw. in dem Hilfsträger und/oder dem Element, vor dem Verbinden derselben, vermittels halbleitertechnologischer Strukturierungsschritte vorgesehen .
Nach einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird eine Vielzahl von Hilfsträgern, die in einem weiteren Verfahrensschritt zu vereinzeln sind, gemeinsam in einem Verbund mit eigenständigen Sensoren und/oder den damit zu verbindenden Elementen verbunden.
Weiterhin bevorzugt ist die Befestigung einer optischen Einrichtung in der Öffnung des Systemträgers, wobei vorteilhafterweise die optische Einrichtung in die Öffnung vermittels eines Haft- oder Klebemittels eingeklebt wird.
Der Systemträger wird mit dem daran befestigten Hilfsträger und dem daran befindlichen Element von Vorteil mit einer lichtundurchlässigen Press-, Verguss- oder Moldmasse wenigstens bereichsweise vergossen bzw. vermoldet.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
Figur 1 eine schematische Schnitt-Darstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer Linse zur
Erklärung der Erfindung; und in Figur 2 eine schematische Schnitt-Darstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements mit einem Schräg angeordnetem Aus- bzw. Eintrittsfenster zur Erklärung der Erfindung;
Figur 3 eine schematische Schnitt-Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements mit einer kohärent abstrahlenden Laserdiode und einer Linse; und
Figur 4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Laserdiode und des Hilfsträgers aus Figur 3 in Aufsicht .
In Figur 1 ist ein Schnitt durch ein optoelektronisches Bauelement dargestellt. Ein emittierendes Element 1, das thermisch und mechanisch mit einem Hilfsträger 2 gekoppelt bzw. verbunden ist, wird durch einen Systemträger 9 abgestützt, wobei der Hilfsträger 2 mit dem Systemträger 9 verbunden ist.
Das Element 1 ist durch einen an der Lichtdurchtrittsfläche la Licht 13 emittierenden Chip z.B. eine spontan emittierende Diode oder einen VCSEL-Chip ausgebildet. Die Stromversorgung erfolgt durch Bonddrähte 5, die mit Lot (Bondpad) 4 mit leitenden Schichten (Metallisierungen) 2d verbunden sind, die wiederum den Strom zum Element 1 führen. Die leitenden Schichten 2d sind hierbei durch isolierende Schichten 6 teilweise von dem Element 1 und dem Hilfsträger 9 isoliert. Das Element 1 emittiert an der Lichtdurchtrittsfläche la in
Richtung des Hilfsträgers 2, um möglichst an der aktiven Zone des Elements 1 die dort entstehende Wärme durch die Wärmekopplung mit dem Hilfsträger 2 abzuführen.
Der Hilfsträger 2 kann hierzu bei Lichtwellenlängen des aus- bzw. eingekoppelten Lichts 13 von mehr als 1200 n aus Silizium gefertigt sein, da dieses für solche Lichtwellen transparent ist und hervorragende Wärmeleiteigenschaften besitzt. In diesem Fall wird von der Lichtdurchtrittsfläche la durch das Material des Hilfsträgers 2 das Licht 13 emittiert. Bei einer in Figur 1 dargestellten Anwendung für Lichtwellen mit einer Wellenlänge kleiner 1200 nm ist
Silizium nicht mehr transparent genug, und daher nicht mehr geeignet. Bei einer Anwendung, bei der keine Verlustleistung mit der damit zusammenhängenden Abwärme entsteht, ist an sich Glas als Material für den Hilfsträger 2 denkbar. Sobald aber Wärme abgeführt werden muss, ist das schlecht wärmeleitende Glas nicht mehr verwendbar. So werden für Anwendungen, bei denen Verlustleitungen auftreten, wie beispielsweise Laserdioden (VCSEL-Dioden) , gut wärmeleitende Materialien für den Hilfsträger 2 zum Einsatz kommen, um einen Wärmestau mit der damit einhergehenden Einschränkung der Funktionalität bzw. der optischen Leistungsfähigkeit des Bauelements zu verhindern .
Um dennoch die guten Wärmeleiteigenschaften des Silizums bei ungehindertem Durchtreten des emittierten Lichtes 13 zu nutzen, ist in dem aus Silizum gefertigten Hilfsträger 2 eine Aussparung 2a vorgesehen, die so angeordnet ist, dass der lichtemittierende Bereich der Lichtdurchtrittsfläche la über der kleinen Aussparung 2a im Hilfsträger 2 angeordnet ist. Die Aussparung 2a kann hierbei durch Ätzen hergestellt werden. Um hierbei gute Ergebnisse hinsichtlich der Geometrie der Aussparung 2a (eine Kegelstumpfform oder eine Pyramidenstumpfform ist am besten geeignet) und der Beschaffenheit der Seitenflächen 2c der Aussparung 2a zu erzielen, wird die anisotrope mikromechanische Ätztechnik verwendet. Vermittels dieser Technik ist die Realisierung einer möglichst kleinen (um noch genügend Material zum Wärmeabtransport stehen zu lassen) kegel- oder pyramidenstumpfförmigen Aussparung 2a im Bereich einiger 10 μ mit vollstδndig glatter bzw. ebener Montagefläche (an der das Element 1 bzw. der Systemträger 9 befestigt wird) möglich. Die erfindungsgemäße Abdeckung der Aussparung 2a, die durch den Hilfsträger 2 selbst gebildet wird, ist in Figur 1 nicht dargestellt .
Damit das emittierte Licht 13 weiter ungehindert vom Bauelement abgestrahlt werden kann, ist in dem mit dem Hilfsträger 2 verbundenen Systemträger 9 eine Öffnung 9a vorgesehen, die ebenfalls kegel- oder pyra idenstumpfförmig aber auch zylindrisch sein kann und mit ebenen Seitenflächen 9b ausgebildet ist. Hierbei ist die Öffnung 9a des Systemträgers 9 so ausgestaltet, dass sie eine optisches Einrichtung zur Veränderung der Strahlform oder des Strahlweges beispielsweise in Form einer fokussierenden Linse 11 aufnehmen kann. Somit kann schon eine optimale Auskopplung des Lichts 13 ermöglicht werden. Um die Linse 11 sicher zu fixieren und das emittierende Element 1 von der Umwelt abzuschließen ist ein Klebemittel 12 vorgesehen, das die Linse 11 in der Öffnung hält. Da eine präzise Anordnung der optischen Einrichtung bezüglich der optischen Achse OA des optoelektronischen Bauelements wichtig für die Funktion desselben ist, sind Stützpunkte bzw. Stützkanten an den dem Element 1 abgewandten äußersten Rändern 2b der Aussparung 2a für die selbst ustierende Ausrichtung der Linse 11 vorgesehen, an denen sich die Linse 11 beim Einbau derselben selbst ausrichtet.
Somit kann die Linse 11 präzise den emittierten Lichtstrahl 13 beispielsweise in eine nicht dargestellte Lichtleitfaser abbilden und einkoppeln. An Stelle der äußersten Ränder 2b der Aussparung 2a sind auch die dem Element 1 abgewandten äußersten Ränder 9c der Öffnung 9a als Stützkanten bzw. ein definierter Punkt im mittleren Abschnitt der Öffnungs- oder Aussparungs-Wandung 9b oder 2c geeignet.
Um die Funktion des emittierenden Elements 1 überwachen zu können ist in dem Hilfsträger 2 ein Sensor 3 ausgebildet. Dieser ist gegenüber dem emittierten Licht empfindlich ausgestaltet und als eine Diode oder ein Transistor mit einem dotierten Bereich 3a ausgebildet. Der Sensor 3 wird ebenfalls durch leitende Schichten 2d bzw. Bonddrähte 5 angeschlossen bzw. werden über solche sein Signal abgenommen. Es ist auch möglich eine elektronische Schaltung zur Auswertung oder Bearbeitung des Signals des Sensors 3 im Hilfsträger auszubilden.
Um eine zur Auswertung genügende Menge Auswertelicht 14 des emittierten Lichts 13 in den als Photodiode wirkenden an der Seitenfläche 2c der Aussparung 2a zugänglichen pn-Übergang des Sensors 3 zu reflektieren, ist die Linse entsprechend vergütet. Es ist auch möglich den Sensor in der die Aussparung 2a abdeckenden, dünneen (≤ 50 μm) Abdeckschicht vorzusehen (diese läßt man beim Ätzen der Aussparung stehen) . Die Abdeckschicht wird direkt vom Licht durchstrahlt. Da die Schicht hinreichend dünn ist wird nur eine geringe Menge (< 10 %) an Licht absorbiert und zur Auswertung (Monitorfunktion) genutzt.
Der eine Einheit bildende Aufbau von Element 1, Hilfsträger 2 und Systemträger 9 ist zum Schutz mit einer lichtundurchlässigen Moldmasse 10 umhüllt, die so geformt ist, dass ein Lichtaustritt durch den Systemträger möglich bleibt. Dadurch wird das Element 1 und der Sensor 3 vor ungewünschtem Fremdlicht oder Reflexen geschützt und leicht zu handhaben.
Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht ein elektrooptisch aktives, oberflächenemittierendes Bauelement in Leadframe- Moldtechnik, das neben der reinen Emission eine Monitorfunktion enthält. Insbesondere sind somit optoelektronische SMD-Bauelemente beispielsweise zur Realisierung faseroptischer Komponenten möglich. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Variante des optoelektronischen Bauelements, bei dem an Stelle einer Linse ein für das emittierte Licht 13 lichtdurchlässiges Plättchen 21 in der Öffnung 9a des Systemträgers 9 mit einem Klebemittel 12 befestigt ist (in den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder analoge Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung) . Die Befestigung des Plättchens kann hierbei wie dargestellt in der Öffnung 9a oder auch an der Außenseite 9d des Systemträgers 9 oder an der dem Element 1 abgewandten Seitenfläche 2f des Hilfsträgers 2 erfolgen.
Das Plättchen 21 kann (wie im Beispiel dargestellt) unter einem definierten Winkel 22 zwischen seiner Flächennormale FN und der optischen Achse OA des Bauelements angeordnet sein. Hierdurch können optimale Transmissionseigenschafen des Plättchens 21 bzw. Richtungen und Anteile 14 des rückgespiegelten emittierten Lichtes 13 zur Auswertung durch den Sensor 3 eingestellt werden. Der definierte Winkel 22 kann hierbei so gewählt sein, dass ein möglichst hoher Anteil von der Oberfläche 23 des Plättchens 21, die entsprechend verspiegelt oder vergütet sein kann, auf den Sensorbereich (Monitor) reflektiert wird oder ein möglichst hoher Anteil durch das Plättchen tritt. Es ist wiederum möglich den Sensor in der die Aussparung 2a abdeckenden, dünnen (< 50 μm)
Abdeckschicht vorzusehen. Die Abdeckschicht wird auch hier direkt vom Licht durchstrahlt. Da die Schicht hinreichend dünn gewählt ist wird auch im Fall von absorbierendem Material nur eine geringe Menge (<= 10 %) an Licht absorbiert und zur Auswertung (Monitorfunktion) genutzt.
Ein Schnitt durch eine weitere Variante eines optoelektronischen Bauelements mit einem VCSEL-Chip als lichtemittierendem Element 1 ist in Figur 3 dargestellt. Hier wird beim Hilfsträger 2 anstelle von Silizium Sie, das optisch transparent und gut wärmeleitend ist, als Material verwendet. Hierbei ist allerdings eine Ausbildung eines Sensors im Hilfsträger vermittels halbleitertechnologischer Strukturierungsschritte nur mit hohem Aufwand möglich.
Der Sensor 3 für die gewünschte Monitorfunktion ist im Beispiel im Element 1 selbst durch einen geeignet dotierten Bereich 33 ausgebildet. Die Stromversorgung und Signalableitung erfolgt wieder durch an Bondpads 4 kontaktierte Bonddrähte 5, wobei die weitere Zuleitung zum VCSEL-Chip und zum Sensor 3 wieder über leitende Schichten 2d und eine Kontaktierungsfläche 37 erfolgt, wobei die leitenden Schichten mit der Stromzuführung 34 und den Kontaktierungsflächen 35 über ein Kontaktmittel 36 (beispielsweise Lot) elektrisch verbunden sind.
In der hier im Beispiel gebohrt ausgeführten Öffnung 9a des Systemträgers 9 ist eine Linse 11 passgenau in dieser durch die Seitenflächen 9b gehalten. Zur Verbesserung der Aus- bzw. Einkopplung des Laserlichtes in den Hilfsträger 2 kann ein ungewünschte Effekte (Spiegelung oder andere strahlbeeinflussende Effekte) verminderndes Material 31 verwendet werden.
Figur 4 zeigt eine Aufsicht des als VCSEL-Chip ausgebildeten Elements 1 und des Hilfsträgers 2 aus Figur 3 in der dort mit VI bezeichneten Richtung. Die Bezeichnungen entsprechen denen aus Figur 3.
Allgemein werden hier optoelektronische Bauelemente mit einem lichtemittierenden oder empfangenden Element 1 und einem das Elemente 1 abstützenden Systemträger 9 für die Abstützung beziehungsweise Montage des Bauelements beschrieben, wobei ein für das Licht wenigstens bereichsweise durchlässiger oder wenigstens durchscheinender Hilfsträger 2 aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der einerseits mit dem Systemträger 9 verbunden ist und andererseits mit dem Element 1 thermisch gekoppelt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement mit einem lichtemittierenden oder empfangenden Element (1) und einem das Element (1) abstützenden Systemträger (9), für die Abstützung bzw. Montage des Bauelements, wobei ein für Licht wenigstens bereichsweise durchlässiger oder wenigstens durchscheinender Hilfsträger (2) aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, der einerseits mit dem Systemträger (9) verbunden ist und andererseits mit dem Element (1) thermisch gekoppelt ist und in dem eine Aussparung (2a) vorgesehen ist, durch die das Licht tritt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aussparung (2a) im Hilfsträger (2) mit einer aus diesem gebildeten dünnen Abdeckschicht abgedeckt ist, durch die das Licht tritt.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hilfsträger (2) eine elektrische Kontaktierung aufweist, vermittels welcher dieser mit dem Element (1) elektrisch verbunden ist.
3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hilfsträger (2) zwischen dem Systemträger (9) und dem Element (1) angeordnet ist und der Hilfsträger (2) und das Element (1) im wesentlichen flächig miteinander mechanisch verbunden sind.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hilfsträger (2) einen auf bzw. in demselben Substrat ausgebildeten, gegenüber Licht empfindlichen Sensor (3) aufweist .
5. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein gegenüber Licht empfindlicher Sensor vorgesehen ist, der auf bzw. in dem Element (1) ausgebildet ist.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der aus lichtundurchlässigem Material bestehende
Systemträger (9) mit einer Öffnung (9a) versehen ist, durch die Licht tritt.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aussparung (2a) in dem Hilfsträger (2) und/oder die Öffnung (9a) des Systemträgers (9) kegelstumpfförmig, pyramidenstumpfförmig oder zylinderförmig mit glatten Seitenflächen (2c) ihrer Wandung ausgebildet ist.
8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der optischen Achse (OA) des Bauelements eine fokussierende und/oder den Strahlengang des Lichts verändernde optische Einrichtung (11 oder 21) vorgesehen ist.
9. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die optische Einrichtung (11 oder 21) innerhalb der Öffnung (9a) des Systemträgers (9) und/oder der Aussparung (2a) des Hilfsträgers (2) eingepasst ist.
10. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die optische Einrichtung als eine Linse (11) oder ein lichtdurchlässiges Plättchen (21) ausgebildet ist, wobei das Plättchen (21) unter einem definierten Winkel (22) zwischen seiner Flächennormale (FN) und der optischen Achse (OA) des Bauelements angeordnet ist.
11. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Winkel (22) der Plattchenanordnung so gewählt ist, dass ein möglichst geringer Anteil von der Oberfläche (23) des Plättchens (21) reflektiert wird, und/oder dass ein vorbestimmter Anteil (14) in eine definierte Richtung gespiegelt wird.
12. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Haft- oder Klebemittel (12) vorgesehen ist, vermittels welchem die optische Einrichtung (11 oder 21) innerhalb der Öffnung (9a) des Systemträgers (9) und/oder der Aussparung (2a) des Hilfsträgers (2) befestigt ist.
13. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bezüglich der optischen Achse (OA) des Bauelements an den Seitenflächen (2c) und/oder Kanten der Aussparung (2a) des Hilfsträgers (2) und/oder den Seitenflächen (9b) und/oder Kanten der Öffnung (9a) des Systemträgers (9) vorbestimmte Stützpunkte bzw. Stützkanten (2b) für die selbstjustierende Ausrichtung der optischen Einrichtung (11 oder 21) vorgesehen sind.
14. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stützpunkte bzw. Stützkanten an den dem Element (1) abgewandten äußersten Rändern (2b) der Aussparung (2a) und/oder an den dem Element (1) abgewandten äußersten Rändern (9c) der Öffnung (9a) und/oder an einem mittleren Abschnitt der Offnungs- oder Aussparungs-Wandung (-Seitenflächen) (9b oder 2c) angeordnet sind.
15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (3) durch ein in bzw. auf dem Hilfsträger (2) bzw. der aus diesem gebildeten Abdeckschicht oder dem Element (1) strukturiertes aktives elektronisches Bauteil, insbesondere Halbleiter-Bauteil, ausgebildet ist.
16. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (3) mit dem Element (1) mittelbar über eine andere Schaltung oder unmittelbar elektrisch gekoppelt ist.
17. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Halbleiter-Bauteil durch eine Diode oder einen Transistor ausgebildet ist.
18. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hilfsträger (2) ein Substrat aus Silizium oder aus einer SiC-Verbindung aufweist oder durch ein solches gebildet ist.
19. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Element (1) durch einen VCSEL-Chip (VCSEL = Vertical Cavity Surface Emitting Laser) mit einer kohärent abstrahlenden Diode, einen IRED-Chip (IRED = InfraRed Emitting Diode) , einen Chip mit einer spontan emittierenden Diode oder einen dergleichen an einer Oberfläche lichtemittierenden Chip gebildet ist.
20. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Systemträger (9) mit dem daran befestigten Hilfsträger (2) mit einer lichtundurchlässigen Press-, Verguss- oder Moldmasse (10) wenigstens bereichsweise vergossen bzw. vermoldet ist.
21. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, bestehend aus einem lichtemittierenden oder empfangenden Element (1) und einem Systemträger (9), für die Abstützung bzw. Montage des Bauelements, mit den Verfahrensschritten
- Vorsehen eines für das Licht wenigstens bereichsweise durchlässigen oder wenigstens durchscheinenden Hilfsträgers (2) aus einem wärmeleitenden Material, indem eine Aussparung (2a) für den ungehinderten Lichtdurchtritt in dem Hilfsträger (2) durch anisotropes Ätzen gefertigt wird,
- Verbinden des Hilfsträgers (2) mit dem Element (1), dabei Herstellen einer thermischen Kopplung zwischen dem Hilfsträger (2) und dem Element (1), und
- mechanisches Verbinden des das Element (1) tragenden Hilfs- trägers (2) mit dem Systemträger (9) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Ätzen der Aussparung (2a) eine die Aussparung abdeckende Abdeckschicht mit einer Dicke von < 50 μm stehen gelassen wird.
22. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf bzw. in dem Hilfsträger (2) und/oder dem Element (1) vor dem Verbinden derselben vermittels halbleitertechnologischer Strukturierungsschritte ein gegenüber dem Element (1) eigenständiger Sensor (3) ausgebildet wird.
23. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach Anspruch 21 oder 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Vielzahl von Hilfsträgern (2), die in einem weiteren Verfahrensschritt zu vereinzeln sind, gemeinsam in einem Verbund mit eigenständigen Sensoren (3) und/oder den damit zu verbindenden Elementen (1) verbunden werden.
24. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach einem der Ansprüche 21 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine optische Einrichtung (11 oder 21) in einer Öffnung (9a) des Systemträgers (9) befestigt wird.
25. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die optische Einrichtung (11 oder 21) in die Öffnung
(9a) vermittels eines Haft- oder Klebemittels (12) eingeklebt wird.
26. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach einem der Ansprüche 21 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Systemträger (9) mit dem daran befestigten Hilfsträger (2) und dem daran befindlichen Element (1) mit einer lichtundurchlässigen Press-, Verguss- oder Moldmasse (10) wenigstens bereichsweise vergossen bzw. vermoldet wird.
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