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Es wird ein Laserbauelement angegeben. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Laserbauelement anzugeben, das besonders kompakt ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Laserbauelements anzugeben.
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Es wird ein Laserbauelement angegeben. Das Laserbauelement ist dazu eingerichtet, im Betrieb Licht, insbesondere sichtbares Licht, zu emittieren. Das Laserbauelement kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, im Betrieb farbiges Licht und/oder weißes Licht zu emittieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserbauelement einen ersten Laserchip mit einem ersten Emissionsbereich. Bei dem ersten Laserchip handelt es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip. Der kantenemittierende Halbleiterlaserchip emittiert im Betrieb Licht, insbesondere sichtbares Licht.
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Die Emission von Licht erfolgt im Betrieb im Emissionsbereich des ersten Laserchips, dem ersten Emissionsbereich. Der erste Emissionsbereich kann dabei einen, zwei oder mehr Emitter umfassen. Aus jedem Emitter wird im Betrieb des ersten Laserchips Licht emittiert. Insbesondere ist es möglich, dass alle Emitter im ersten Emissionsbereich Licht mit der gleichen Peakwellenlänge emittieren. Die Emitter des ersten Emissionsbereichs sind beispielsweise in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet. Die laterale Richtung ist beispielsweise eine Richtung, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Laserbauelements verläuft.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserbauelement einen zweiten Laserchip mit einem zweiten Emissionsbereich. Bei dem zweiten Laserchip handelt es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip. Der zweite Emissionsbereich des zweiten Laserchips umfasst einen, zwei oder mehr zweite Emitter. Der zweite Laserchip emittiert im Betrieb Licht, vorzugsweise mit einer Peakwellenlänge, die von der Peakwellenlänge des Lichts, welches der erste Laserchip im Betrieb emittiert, verschieden ist. Das heißt, der erste Laserchip und der zweite Laserchip können beispielsweise Licht unterschiedlicher Farbe im Betrieb emittieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Anschlussträger mit einer Oberseite und einer Unterseite. Der Anschlussträger ist beispielsweise in Form einer Platte oder Scheibe ausgebildet, die eine Dicke in vertikaler Richtung aufweist, die klein ist gegen die Erstreckung des Anschlussträgers in lateralen Richtungen. Der Anschlussträger ist zum Beispiel quaderförmig ausgebildet.
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Der Anschlussträger kann einen Grundkörper umfassen, der mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Im und/oder auf dem Anschlussträger sind Metallisierungen aufgebracht, die als Kontakte und/oder Durchkontaktierungen durch den Anschlussträger dienen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der erste Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen. Das heißt, zwischen dem Anschlussträger und dem ersten Laserchip gibt es eine mechanisch feste Verbindung, die beispielsweise zerstörungsfrei nicht lösbar ist. Zerstörungsfrei nicht lösbar bedeutet zum Beispiel, dass beim Lösen der Verbindung eine der Komponenten oder beide Komponenten zerstört werden. Der Anschlussträger stellt die mechanisch tragende Komponente zumindest für den ersten Laserchip dar. Darüber hinaus dient der Anschlussträger zur elektrischen Kontaktierung des ersten Laserchips.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der zweite Laserchip an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen. Der Anschlussträger kann auf diese Weise auch für den zweiten Laserchip eine mechanisch tragende Komponente oder die mechanisch tragende Komponente darstellen. Der zweite Laserchip kann mit dem Anschlussträger ebenfalls nicht zerstörungsfrei lösbar verbunden sein. Der zweite Laserchip ist über den Anschlussträger elektrisch kontaktierbar.
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Der erste Laserchip und der zweite Laserchip befinden sich also an zwei unterschiedlichen Seiten des Anschlussträgers.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements weist der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 200 µm auf. Insbesondere weist der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 150 µm, bevorzugt von weniger als 150 µm auf. Mit einem solch dünnen Anschlussträger ist es möglich, die Laserchips besonders nahe aneinander anzuordnen. Auf diese Weise kann das Laserbauelement beispielsweise besonders kompakt ausgebildet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen ersten Laserchip mit einem ersten Emissionsbereich, einen zweiten Laserchip mit einem zweiten Emissionsbereich und einen Anschlussträger mit einer Oberseite und einer Unterseite. Dabei ist der erste Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen, der zweite Laserchip ist an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen und der Anschlussträger weist eine Dicke von höchstens 200 µm auf.
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Einem hier beschriebenen Laserbauelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Der Einsatz von Laserbauelementen nahe am menschlichen Auge verlangt nach Laserbauelementen mit einer möglichst kleinen Grundfläche, um das Laserbauelement am Kopf tragen zu können, beispielsweise in einer AR-Brille. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Emissionsbereiche des Laserchips des Laserbauelements besonders nah aneinander angeordnet werden können, um beispielsweise dieselbe Optik für das Licht aller Laserchips des Laserbauelements nutzen zu können. Dem hier beschriebenen Laserbauelement liegt dabei die Idee zugrunde, unterschiedliche Laserchips an verschiedenen Seiten eines Anschlussträgers zu befestigen, der besonders dünn ausgebildet ist. Dadurch können die Emissionsbereiche der unterschiedlichen Laserchips besonders nah aneinander angeordnet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen dritten Laserchip mit einem dritten Emissionsbereich. Bei dem dritten Laserchip kann es sich um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip handeln. Der dritte Laserchip umfasst einen Emissionsbereich, der einen oder mehrere dritte Emitter umfassen kann, durch die im Betrieb des Laserbauelements die im dritten Laserchip erzeugte elektromagnetische Strahlung den Laserchip verlässt. Der dritte Laserchip erzeugt dabei im Betrieb vorzugsweise Licht, insbesondere sichtbares Licht, das eine Peakwellenlänge aufweist, die verschieden ist von den Peakwellenlängen des im Betrieb vom ersten Laserchip und vom zweiten Laserchip erzeugten Lichts. Beispielsweise erzeugen die Laserchips des Laserbauelements paarweise Licht unterschiedlicher Farbe.
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Der dritte Laserchip kann dabei an der Oberseite oder der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen sein. Das heißt, auch der dritte Laserchip wird durch den Anschlussträger mechanisch getragen und ist beispielsweise nicht zerstörungsfrei lösbar mit diesem verbunden. Ferner ist auch der dritte Laserchip elektrisch über den Anschlussträger kontaktierbar.
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Damit ist es beispielsweise möglich, einen Laserchip, der im Betrieb rotes Licht emittiert, einen Laserchip, der im Betrieb grünes Licht emittiert, und einen Laserchip, der im Betrieb blaues Licht emittiert, möglichst nah aneinander zu montieren. Dabei sind zwei der Laserchips auf einer Seite des Anschlussträgers befestigt und der dritte Laserchip ist auf der anderen Seite des Anschlussträgers befestigt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement zumindest einen weiteren Laserchip mit zumindest einem weiteren Emissionsbereich, wobei der zumindest eine weitere Laserchip an der Oberseite oder der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen ist. Es ist dabei zum Beispiel möglich, dass das Laserbauelement vier oder mehr Laserchips umfasst mit zum Beispiel zwei Laserchips mit gleicher Peakwellenlänge aber unterschiedlichen LIV Charakteristiken bzw. Leistungsbereichen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist das im Betrieb von den Laserchips, zum Beispiel vom ersten Laserchip, vom zweiten Laserchip und vom dritten Laserchip emittierte Licht zu weißem Licht mischbar. Das heißt, die Laserchips werden derart ausgewählt, dass ein Betriebszustand des Laserbauelements möglich ist, bei dem sich das von den drei oder mehr Laserchips im Betrieb emittierte Licht im Fernfeld zu weißem Licht mischt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements sind der erste, der zweite und der dritte Laserchip jeweils an ihrer Deckfläche am Anschlussträger befestigt, wobei der erste, zweite und dritte Emissionsbereich näher an der jeweiligen Deckfläche angeordnet ist als an der der Deckfläche gegenüberliegenden Bodenfläche der Laserchips.
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Das heißt, jeder Laserchip weist eine Deckfläche und eine der Deckfläche gegenüberliegende Bodenfläche auf. Die Emissionsbereiche eines jeden Laserchips sind näher an dessen Deckfläche als an dessen Bodenfläche angeordnet. Die Laserchips sind dann derart am Anschlussträger befestigt, dass die Deckfläche dem Anschlussträger zugewandt ist.
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Beispielsweise ist die Deckfläche jeweils die p-Seite des zugehörigen Laserchips. Für den Fall, dass ein Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt ist und zwei Laserchips an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt sind, ist also ein Laserchip mit der p-Seite nach unten (p-down) montiert und die beiden anderen Laserchips sind mit der p-Seite nach oben (p-up) montiert.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Emissionsbereiche der einzelnen Laserchips möglichst nah am Anschlussträger zu platzieren. Aufgrund der Tatsache, dass der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 200 µm aufweist, sind die Emissionsbereiche der Laserchips, die an der Oberseite und an der Unterseite des Anschlussträgers montiert sind, besonders nah zueinander angeordnet. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, die Emissionsbereiche auch in lateraler Richtung näher aneinander zu montieren als dies möglich ist, wenn drei Laserchips lateral nebeneinander montiert werden.
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Insgesamt wird auf diese Weise ein möglichst kleines Lichtaustrittsfenster geschaffen. Auch mögliche Höhenunterschiede der Halbleiterlaserchips spielen keine Rolle, da die Laserchips jeweils mit der Seite, die dem Emissionsbereich am nächsten liegt, am Anschlussträger befestigt sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst der Anschlussträger Glas, Keramikmaterial, Kunststoff, Silizium und/oder Diamant oder ist aus einem dieser Materialien besteht. Ein solcher Anschlussträger kann besonders dünn ausgebildet werden. Insbesondere ist es mit diesen Materialien möglich, Anschlussträger zu realisieren, die eine Dicke von weniger 150 µm, insbesondere von 100 µm oder weniger aufweisen. Dennoch weisen die Materialien eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Dabei kann der Anschlussträger einen Grundkörper umfassen, der entsprechend ausgebildet ist. Ferner ist es möglich, dass der Anschlussträger einen Grundkörper umfasst, der mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist und der mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann zum Beispiel mit den genannten Materialien gebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements sind der erste, zweite und dritte Emissionsbereich jeweils an einer Vorderseite des Anschlussträgers angeordnet. Das heißt, die drei Emissionsbereiche der drei Laserchips sind in die gleiche Richtung orientiert. Dabei ist es möglich, dass die Facetten der Laserchips, welche die Emissionsbereiche umfassen, parallel zueinander und parallel zur Vorderseite des Anschlussträgers angeordnet sind. Ferner können die Facetten und damit der erste, der zweite und der dritte Emissionsbereich in einer gemeinsamen Ebene liegen. Weiter ist es möglich, dass die Laserchips den Anschlussträger an seiner Vorderseite überragen. Dadurch kann ein besonders großer Anteil der Fläche des Anschlussträgers für die Kontaktierung der Laserchips genutzt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements überragen zwei der Laserchips den Anschlussträger seitlich. Beispielsweise sind an einer Seite des Anschlussträgers zwei Laserchips angeordnet. Diese Laserchips überragen den Anschlussträger an gegenüberliegenden Seitenflächen in lateraler Richtung. Mit anderen Worten überdeckt in dieser Ausführungsform der Anschlussträger die beiden Laserchips nicht vollständig, sondern nur teilweise. Damit ist es möglich, einen besonders kleinen Anschlussträger zu verwenden, der neben seiner geringen Dicke auch eine geringe Fläche aufweist. Auf diese Weise können auch teure Materialien wie Diamant wirtschaftlich zur Bildung des Laserbauelements genutzt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements ist ein optisches Element dem ersten, zweiten und dritten Laserchip derart nachgeordnet, dass das im Betrieb erzeugte Licht der Laserchips jeweils durch das optische Element tritt. Beispielsweise aufgrund der Tatsache, dass die Emissionsbereiche der Laserchips besonders nah aneinander angeordnet werden können, ist es möglich, dasselbe optische Element für das Licht der Laserchips zu nutzen. Damit kann ein besonders kompaktes Laserbauelement erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Modulträger, an dem zwei der Laserchips an ihrer dem Anschlussträger abgewandten Seite befestigt sind. Bei dem Modulträger kann es sich um die mechanisch tragende Komponente des Laserbauelements handeln, welches neben dem an ihm befestigten Laserchip auch den Anschlussträger und den darauf befestigten Laserchip mechanisch trägt. Der Modulträger kann ferner zur elektrischen Kontaktierung des Laserbauelements Verwendung finden. Ferner kann beispielsweise eine Optik am Modulträger befestigt sein.
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Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes Laserbauelement hergestellt werden. Das heißt, alle für das Laserbauelement beschriebenen Merkmale sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements offenbart und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst eine Modulträgerplatte bereitgestellt. Die Modulträgerplatte ist beispielsweise quaderförmig ausgebildet und weist eine Dicke auf, die klein ist gegen die laterale Erstreckung der Modulträgerplatte.
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Auf die Modulträgerplatte wird eine Vielzahl zweiter Laserchips und dritter Laserchips aufgebracht. Die Laserchips können beispielsweise dauerhaft auf der Modulträgerplatte befestigt werden oder die Modulträgerplatte ist nur zeitweise als Träger vorgesehen. In diesem Fall können die zweiten und dritten Laserchips nach Abschluss des Verfahrens zerstörungsfrei von der Modulträgerplatte gelöst werden.
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In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Aufbringen einer Anschlussträgerplatte auf die zweiten Laserchips und die dritten Laserchips an ihrer der Modulträgerplatte abgewandten Seite. Die Anschlussträgerplatte ist beispielsweise ebenfalls quaderförmig ausgebildet und weist eine Grundfläche auf, die der Grundfläche der Modulträgerplatte entsprechen kann.
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In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein Dünnen der Anschlussträgerplatte auf eine Zieldicke. Das Dünnen der Anschlussträgerplatte kann beispielsweise chemisch und/oder mechanisch erfolgen.
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In einem nächsten Verfahrensschritt werden eine Vielzahl von ersten Laserchips lateral zwischen jedem zweiten Laserchip und jedem dritten Laserchip an der den zweiten Laserchips und dritten Laserchips abgewandten Seite der Anschlussträgerplatte aufgebracht. Die ersten Laserchips können an der Anschlussträgerplatte mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Zerteilen in einzelne Laserbauelemente mit je einem ersten Laserchip, einem zweiten Laserchip, einem dritten Laserchip und einem Teil der Anschlussträgerplatte als Anschlussträger. Für den Fall, dass ein Teil der Modulträgerplatte als Modulträger im Laserbauelement verbleibt, wird auch der Modulträger entsprechend zerteilt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Modulträger dem Zerteilen der Anschlussträgerplatte entfernt wird und somit als Hilfsträger während der Herstellung der Laserbauelemente dient ohne selbst zerteilt zu werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Dünnen der Anschlussträgerplatte eine Metallisierung auf die dem zweiten und dritten Laserchip abgewandte Seite aufgebracht. Mit dieser Metallisierung können beispielsweise Kontakte zur Kontaktierung der Laserchips gebildet werden.
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Im Folgenden werden das hier beschriebene Laserbauelement und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
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Die 1A, 1B und 1C zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements anhand schematischer Darstellungen.
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Die schematischen Darstellungen der 2A, 2B, 2C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements.
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In den 3A, 3B, 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements anhand schematischer Darstellungen näher erläutert.
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Anhand der schematischen Darstellungen der 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
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Anhand der schematischen Darstellung der 1A, 1B und 1C ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert. Die 1A zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels von seiner Vorderseite her. Die 1B zeigt eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels und die 1C zeigt eine Draufsicht.
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Das Laserbauelement umfasst einen ersten Laserchip 1 mit einem ersten Emissionsbereich 1a. Der erste Emissionsbereich 1a umfasst eine Vielzahl erster Emitter 13, die entlang einer lateralen Richtung L nebeneinander angeordnet sind. Der erste Laserchip 1 ist ein kantenemittierender Laserchip, der eine Deckfläche 11 und eine Bodenfläche 12 umfasst. Der Emissionsbereich 1a ist näher an der Deckfläche 11 als an der Bodenfläche 12 angeordnet. Der Laserchip 1 ist mit seiner Deckfläche 11 an einem Anschlussträger 4 befestigt, beispielsweise aufgelötet. Die Deckfläche 11 ist beispielsweise die p-leitende Seite des Laserchips 1.
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Im Betrieb erzeugt der Laserchip 1 beispielsweise rotes Licht.
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Der Anschlussträger 4 umfasst eine Oberseite 4a, an der der erste Laserchip 1 befestigt und elektrisch angeschlossen ist. Zum elektrischen Anschließen der n-Seite an der Bodenfläche 12 des ersten Laserchips 1 findet beispielsweise ein Draht 7 Verwendung, siehe 1B. Der Anschlussträger 4 umfasst einen elektrisch isolierenden Grundkörper sowie Metallisierungen und Kontakte. Die Metallisierungen 42, welche Kontakte 8 bilden, sind beispielsweise an der Oberseite 4a des Anschlussträgers 4 in der 1C schematisch dargestellt.
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Der Anschlussträger weist in der vertikalen Richtung V eine Dicke d auf, die vorliegend höchstens 200 µm beträgt. Der Anschlussträger 4 kann dabei insbesondere mit einem keramischen Material gebildet sein. Ferner ist es möglich, dass der Anschlussträger 4 einen Grundkörper 41 umfasst, der mit Silizium oder Diamant gebildet ist. In diesem Fall kann die Dicke d des Anschlussträgers kleiner als 150 µm, zum Beispiel 120 µm oder kleiner sein.
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Das Laserbauelement umfasst weiter einen zweiten Laserchip 2 mit einem zweiten Emissionsbereich 2b. Der zweite Emissionsbereich 2b umfasst eine Vielzahl von Emittern 23, die in einer lateralen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Der zweite Laserchip erzeugt im Betrieb beispielsweise blaues Licht.
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Weiter umfasst das Laserbauelement einen dritten Laserchip 3, der einen dritten Emissionsbereich 3a aufweist. Der dritte Emissionsbereich 3a umfasst eine Vielzahl dritter Emitter 33, die ebenfalls in einer lateralen Richtung L nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise sind erste Emitter 13, zweite Emitter 23 und dritte Emitter 33 jeweils entlang von Geraden angeordnet, die im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zueinander verlaufen.
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Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind vorliegend an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 angeordnet, dort mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen. Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind mit ihren Deckflächen 21, 31, die jeweils ihren Bodenflächen 22, 32 abgewandt sind, an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 befestigt. Die Deckfläche 21 des zweiten Laserchips sowie die Deckfläche 31 des dritten Laserchips 3 befinden sich näher an dem zweiten Emissionsbereich 2a beziehungsweise dem dritten Emissionsbereich 3a als die jeweiligen Bodenflächen 22, 32.
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Die Deckflächen 21, 31 befinden sich beispielsweise jeweils an der p-leitenden Seite, sodass der zweite Laserchip 2 sowie der dritte Laserchip 3 ebenfalls mit ihrer p-Seite am Anschlussträger 4 mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sind. Wie in der 1B dargestellt, kann eine Kontaktierung der n-Seite an der Bodenfläche 22 beziehungsweise 32 jeweils durch einen Draht 7 erfolgen.
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Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 in lateraler Richtung L nebeneinander angeordnet. Der erste Laserchip 1 ist an der Oberseite 4a über dem ersten Laserchip 2 und dem dritten Laserchip 3 derart angeordnet, dass er in vertikaler Richtung V mit beiden Laserchips einen Überlapp aufweist. Auf diese Weise können die drei Laserchips 1, 2, 3 besonders platzsparend und kompakt in lateraler Richtung montiert werden. Die laterale Erstreckung ist daher kleiner als wenn die drei Laserchips 1, 2, 3 lateral nebeneinander angeordnet wären.
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Aufgrund des besonders dünnen Anschlussträgers 4 mit seiner geringen Dicke d und der Montage der Emissionsbereiche 1a, 2a, 3a dem Anschlussträger 4 zugewandt, ist auch der Abstand in lateraler Richtung V zwischen den Emissionsbereichen 1a, 2a, 3a besonders gering. Insbesondere ist das Laserbauelement auf diese Weise sehr kompakt ausgebildet.
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Wie in den 1A, 1B und 1C dargestellt ist, befinden sich die Emissionsbereiche 1a, 2a, 3a an der Vorderseite 4c des Anschlussträgers 4 beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene. Dabei können sie, wie in der 1B dargestellt, den Anschlussträger 4 in lateraler Richtung überragen.
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Im Betrieb erzeugen die Laserchips 1, 2, 3 jeweils Laserstrahlung mit paarweise unterschiedlicher Wellenlänge. Zum Beispiel erzeugt der zweite Laserchip 2 im Betrieb blaues Licht und der dritte Laserchip 3 im Betrieb grünes Licht. Die Laserstrahlung wird aus den Emittern 13, 23, 33 derart abgestrahlt, dass die Fast Axis der Laserstrahlung in vertikaler Richtung V verläuft. Damit ist es aufgrund der geringen Dicke des Anschlussträgers 4 möglich, dass sich die einzelnen Laserstrahlen schon in geringem Abstand zum Laserbauelement überlagern und mischen.
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Für das Laserbauelement des Ausführungsbeispiels der 1A bis 1C ist es beispielsweise möglich, dass der Anschlussträger 4 an Seitenflächen 4d, 4e in einem Gehäuse befestigt wird und kein weiterer Träger für die Laserchips vorhanden ist. In diesem Fall stellt der Anschlussträger 4 die einzige tragende Komponente des Laserbauelements dar. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des Laserbauelements.
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In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der 2A bis 2C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert. Dabei zeigt die 2A eine Vorderansicht, die 2B zeigt eine Seitenansicht und die 2C zeigt eine Draufsicht.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C weist das Laserbauelement im Ausführungsbeispiel der 2A bis 2C einen Modulträger 6 auf, an dem zwei Laserchips 2, 3 mechanisch befestigt und gegebenenfalls elektrisch leitend angeschlossen sind. In diesem Fall müssen der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 in vertikaler Richtung V jeweils die gleiche Erstreckung aufweisen. Dies ist für das Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C nicht notwendig. Andererseits gewährt der Modulträger 6 dem Laserbauelement eine erhöhte mechanische Stabilität und eine verbesserte Wärmeableitung.
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Der Anschlussträger 4 ist wiederum zwischen dem ersten Laserchip einerseits und dem zweiten und dritten Laserchip 2, 3 andererseits angeordnet und weist dabei eine geringere laterale Erstreckung als der Modulträger 6 auf. Kontakte 8 in Form von Metallisierungen 42 zur Kontaktierung sämtlicher Laserchips 1, 2, 3 des Laserbauelements können auf und durch den Anschlussträger 4 ausgebildet sein. Das Laserbauelement weist ferner eine Optik auf, die zumindest ein optisches Element 5 umfasst, durch welches sämtliches Licht, welches von den Laserchips 1, 2, 3 im Betrieb erzeugt wird, tritt. Die Optik umfasst wenigstens ein optisches Element 5, bei dem es sich beispielsweise um eine Linse handeln kann.
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In Verbindung mit den 3A bis 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert. Die 3A zeigt eine schematische Vorderansicht. Die 3B eine schematische Seitenansicht und die 3C eine schematische Draufsicht. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 2A bis 2C ist der Anschlussträger 4 in diesem Ausführungsbeispiel mit einer kleineren Fläche ausgebildet. Dadurch überragen der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 den Anschlussträger 4 seitlich. Das heißt, der zweite Laserchip 2 überragt die Seitenfläche 4d in lateraler Richtung L seitlich und der dritte Laserchip 3 überragt die Seitenfläche 4e in lateraler Richtung seitlich. Damit ist der Anschlussträger 4 besonders klein ausgebildet, sodass auch teure Materialien wie Diamant zur Bildung des Anschlussträgers Verwendung finden können, ohne dass die Kosten für das Laserbauelement zu stark steigen. Diese teuren Materialien können sich insbesondere durch eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnen.
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Eine Wärmeableitung für die Laserchips 2, 3, die auf dem Modulträger 6 angeordnet sind, erfolgt beispielsweise durch eine besonders großflächige Verbindung zwischen diesen Laserchips und dem Modulträger 6.
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Bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, dass es sich bei dem ersten Laserchip 1 um den Laserchip handeln, der im Betrieb blaues Licht erzeugt. Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 2 und 3 ist der rotes Licht emittierende Laserchip dann in Kontakt zum Modulträger 6 angeordnet. Auf diese Weise kann im Betrieb erzeugte Wärme besonders gut abgeführt werden, was sich für den rotes Licht emittierenden Laserchip als besonders vorteilhaft erweist, da die Wellenlänge des erzeugten Lichts für diesen Laserchip stark temperaturabhängig ist.
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Bei dem Modulträger 6 kann es sich beispielsweise um einen Träger handeln, der mit einem keramischen Material wie AlN oder SiC gebildet ist. Der Modulträger 6 kann als Anschlussträger ausgebildet sein und elektrische Kontakte und/oder Leiterplatten zur Kontaktierung zumindest mancher der Laserchips 1, 2, 3 umfassen. Der Modulträger 6 kann in vertikaler Richtung insbesondere eine größere Dicke als der Anschlussträger 4 aufweisen.
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In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Die 4A, 5A, 6A zeigen dabei eine Vorderansicht auf die Emissionsseite der Laserchips 1, 2, 3. Die 4B, 5B, 6B zeigen die zugehörige Seitenansicht.
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Bei dem Verfahren wird zunächst eine Modulträgerplatte 60 bereitgestellt, die beispielsweise mit einem keramischen Material gebildet sein kann. Auf die Modulträgerplatte 60 werden anschließend zweite Laserchips 2 und dritte Laserchips 3 abwechselnd aufgebracht.
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In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Anschlussträgerplatte 40 auf die zweiten Laserchips 2 und die dritten Laserchips 3 an ihrer der Modulträgerplatte 60 abgewandten Seite aufgebracht. Beispielsweise können die Laserchips 2, 3 mit der Modulträgerplatte und/oder der Anschlussträgerplatte jeweils durch Kleben, Löten oder Direct Bonding verbunden werden.
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Es resultiert die in den 4A und 4B dargestellte Anordnung aus Modulträgerplatte 60 und Anschlussträgerplatte 40 mit dazwischen eingebrachten zweiten und dritten Laserchips 2, 3. Die laterale Ausdehnung der Modulträgerplatte 60 und der Anschlussträgerplatte 40 kann dabei gleich sein. Die Anschlussträgerplatte 40 und die Modulträgerplatte 60 sind dann beispielsweise planparallel zueinander ausgerichtet.
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In einem nächsten Verfahrensschritt, 5A, 5B, kann ein Dünnen der Anschlussträgerplatte 40 auf eine Zieldicke von höchstens 200 µm erfolgen. Ist die Modulträgerplatte 40 mit einem keramischen Material gebildet, weist sie also zum Beispiel einen keramischen Grundkörper 41 auf, so erfolgt ein Dünnen auf eine Dicke von mindestens 150 µm. Für den Fall, dass die Modulträgerplatte 40 mit einem Halbleitermaterial wie Silizium oder Diamant gebildet ist, kann ein Dünnen auf eine Dicke von unterhalb 150 µm, zum Beispiel auf weniger als 120 µm oder weniger als 100 µm, erfolgen. Die Modulträgerplatte 40 kann dabei bereits Durchkontaktierungen im Grundkörper 41 umfassen oder diese werden nachträglich erzeugt.
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Im nächsten Verfahrensschritt, 6A, 6B, kann das Aufbringen einer Metallisierungen 42 auf die Modulträgerplatte 40 erfolgen. Die Metallisierung 42 kann zur Kontaktierung der Laserdiodenchips Verwendung finden.
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In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Aufbringen von ersten Laserchips 1 lateral zwischen jedem zweiten Laserchip 2 und jedem dritten Laserchip 3 an der den zweiten Laserchips 2 und dritten Laserchips 3 abgewandten Seite der Anschlussträgerplatte 40.
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In einem weiteren Verfahrensschritt kann ein Zerteilen in einzelne Laserbauelemente mit je einem ersten Laserchip 1, einem zweiten Laserchip 2 und einem dritten Laserchip 3 sowie einem Teil der Anschlussträgerplatte 40 erfolgen. Der Teil der Anschlussträgerplatte 40 bildet dann den Anschlussträger 4. Auf diese Weise können eine Vielzahl von Laserbauelementen in einem einzigen Verfahren hergestellt werden.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Laserchip
- 1a
- erster Emissionsbereich
- 11
- Deckfläche
- 12
- Bodenfläche
- 13
- erste Emitter
- 2
- zweiter Laserchip
- 2a
- zweiter Emissionsbereich
- 21
- Deckfläche
- 22
- Bodenfläche
- 23
- zweite Emitter
- 3
- dritter Laserchip
- 3a
- dritter Emissionsbereich
- 31
- Deckfläche
- 32
- Bodenfläche
- 33
- dritte Emitter
- 4
- Anschlussträger
- 4a
- Oberseite
- 4b
- Unterseite
- 4c
- Vorderseite
- 4d
- Seitenfläche
- 4e
- Seitenfläche
- 40
- Anschlussträgerplatte
- 41
- Grundkörper
- 42
- Metallisierung
- 5
- optisches Element
- 6
- Modulträger
- 60
- Modulträgerplatte
- 7
- Draht
- 8
- Kontakte
- d
- Dicke
- L
- laterale Richtung
- V
- vertikale Richtung
