WO2020079118A1 - Laservorrichtung und verfahren zur herstellung einer laser-vorrichtung - Google Patents

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    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Definitions

  • the present invention relates to a laser device and a method for producing a laser device.
  • Lasers in particular power lasers, which emit short-wave light such as green or blue light, currently have to be encapsulated at high cost.
  • the laser elements In order to ensure stable operation in the long term, the laser elements must be operated in a clean atmosphere. The reason for this is that, in particular in the case of short-wave radiation-emitting semiconductor lasers, high field strengths occur in connection with a large beam divergence. As a result, particles and also molecules from the environment are transported to the facet. Due to the high energy densities in the area of the laser facet, decomposition and deposition or attachment of particles and decomposition products can occur on the facet. If the reaction products are not perfectly transparent, there is an interaction with the emitted radiation, which in turn leads to additional heating in the area of the facet.
  • hermetic housings also called packages.
  • Hermetically means that the housing is sealed so tightly that no particles or molecules that could damage or destroy the laser can penetrate into the housing from outside.
  • the present invention is based on the object of creating an advantageous laser device with a hermetic housing and a laser element integrated into the housing, the laser device being particularly inexpensive to manufacture and suitable for further miniaturization and integration. Furthermore, a corresponding method for producing a laser device is to be specified.
  • a laser device comprises a hermetic or hermetically encapsulated or hermetically sealed housing, which has an interior or a cavity and is at least partially made of printed circuit board material. At least one laser element is arranged in the interior of the housing. Furthermore, the laser device comprises at least one inorganic layer which hermetically shields the interior from the printed circuit board material.
  • a printed circuit board, also called PCB (printed circuit board), printed circuit board, circuit board or printed circuit is a carrier for electronic components.
  • Printed circuit boards consist of electrically insulating material with adhering, electrically conductive connections, so-called conductor tracks.
  • electrically insulating material fiber-reinforced plastic is often used.
  • the electrically insulating material can consist of glass fibers that are embedded in an epoxy or silicone resin.
  • the conductor tracks of a printed circuit board are mostly etched from a thin layer of copper.
  • the invention proposes to hermetically shield the interior of the housing in which the laser element is located from the printed circuit board material by means of the at least one inorganic layer.
  • the at least one inorganic layer can cover surfaces of the printed circuit board material and possibly surfaces of other components of the laser device in such a way that no printed circuit board material is in contact with the interior or the atmosphere in the interior and is also guaranteed, that no organic or partially organic material from the circuit board material can get into the interior or at most as much organic or partially organic material from the circuit board material can get into the interior that the functionality or the integrity of the laser element is not impaired thereby.
  • the circuit board material is hermetically encapsulated by the at least one inorganic layer with respect to the interior of the housing.
  • the hermetic shielding (or encapsulation) of the circuit board material from the interior of the housing by the at least one inorganic layer should be designed such that a maximum of as much gaseous organic or partially organic substances from the circuit board material get into the interior that the laser element is not damaged or is affected.
  • the leak rate of the gaseous organic or partially organic substances from the printed circuit board material through the at least one inorganic layer in the interior of the housing can be at most IO -4 mbar * 1 / s or at most IO -5 mbar * 1 / s or at most IO -6 mbar * 1 / s or at most IO -7 mbar * 1 / s or at most IO -8 mbar * 1 / s or at most IO -9 mbar * 1 / s.
  • the limit value depends, for example, on the organic or partially organic substances contained in the circuit board and the type of laser used and can be determined experimentally.
  • the laser element can be hermetically encapsulated to protect the facet and prevented that gaseous organic or partially organic substances are released from the circuit board material and get into the interior, where the substances could potentially deposit on the laser facet.
  • the laser device enables the atmosphere in the interior of the housing in which the laser element is operated to be set in a targeted manner.
  • the interior can be filled with dry air and / or the oxygen partial pressure can be set in a targeted manner.
  • getters is also possible.
  • the laser device can, for example, in AR (augmented reality, augmented reality) data glasses, intelligent data glasses (English: smart glass) that project information into the glasses or directly onto the retina, flash lights in particular from mobile devices, headlights or other lighting devices or compact projection devices used in vehicles.
  • the laser element can be formed as a semiconductor laser or laser diode. Furthermore, the laser element can be implemented as a semiconductor chip.
  • At least one laser element integrated in the housing can emit short-wave laser radiation, the wavelength of the laser radiation not exceeding 570 nm.
  • the at least one laser element can be designed to emit green, blue or violet light or ultraviolet (UV) radiation.
  • UV ultraviolet
  • several laser elements are integrated in the housing and one or more of these laser elements light emit with a wavelength greater than 570 nm.
  • the laser device can be designed as a so-called RGB package with three laser elements that emit red, green and blue light. In this case, the laser radiation of the red light-emitting laser element has a wavelength of over 570 nm.
  • the housing has a printed circuit board as the base plate.
  • the circuit board can be used as an assembly and / or connection level in order to mount the laser device and to electrically couple it to another device or a system.
  • the laser device can be easily integrated into an application, for example as an SMT (surface mount technology) component.
  • the circuit board should be encapsulated towards the interior of the housing by the at least one inorganic layer, so that no gaseous organic or partially organic substances are released from the circuit board material and can reach the interior.
  • An insert on which the laser element is arranged can be integrated or inserted into the printed circuit board.
  • the laser element does not have to be placed directly on the insert, there may well be one or more components between the insert and the laser element.
  • the insert is made of an inorganic material and in particular designed such that no gaseous organic or partially organic substances are released from the insert and can get into the interior.
  • the insert part fulfills the requirements regarding hermeticity, so that no particles or molecules that could damage or destroy the laser can pass through the outside Insert part can penetrate into the interior of the housing.
  • the insert part consists entirely of one or more inorganic material (s).
  • the insert can be made of silicon, A1N, Al 2 O 3 , SiC, ceramic or other suitable materials.
  • the insert can serve as a heat sink in order to be able to dissipate heat generated by the laser element during operation to the outside.
  • the insert part should be made of a material with sufficient thermal conductivity.
  • further heat sinks for example in the form of carbon foils, can be integrated into the housing.
  • the insert part can have at least one electrical and hermetic plated-through hole.
  • the at least one electrical plated-through hole can extend from a first main surface of the insert part to a second main surface of the insert part opposite the first main surface.
  • the at least one electrical cal through contact allows electrical signal and / or power transmission from the outside of the housing to the interior and in the opposite direction.
  • the at least one electrical plated-through hole can be connected to one or more printed conductors on the printed circuit board, in particular on the underside of the printed circuit board, which serves as a mounting and / or connection surface.
  • the base plate can also be a ceramic base plate or made of an inorganic material without an additional insert.
  • the at least one electrical and hermetic plated-through hole can be integrated in the ceramic or inorganic base plate.
  • the circuit board as a base plate, further components can be integrated into the housing. For example, at least one active component and / or at least one passive component can be integrated or embedded in the printed circuit board.
  • Active components can be, for example, switching elements, such as a MOSFET (English: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), a GaNFET (English: gallium nitride field-effect transistor) , Gallium nitride field effect transistor) or a differently designed transistor.
  • Passive components can be capacitors, for example.
  • the active and / or passive construction elements can also be integrated into the other printed circuit board material built into the housing.
  • the construction elements can be installed in the side walls and / or the cover plate of the housing, provided that these components are at least partially made of printed circuit board material.
  • At least one side wall of the housing is at least partially made of a circuit board material.
  • a further plate which is at least partially made of an organic material and has a recess, on the circuit board be arranged.
  • the recess in the plate can at least partially form the interior of the housing.
  • the organic material from which the further board is made can be the same material from which the electrically insulating part of the circuit board is made.
  • the at least one inorganic layer can be applied to the further board in order to hermetically encapsulate it relative to the interior of the housing and to prevent gaseous organic or partially organic substances which can be harmful to the laser element are released from the organic material and get into the interior.
  • the housing can have a cover plate which is at least partially made of a material which is transparent to the laser radiation emitted by the laser element. This enables the laser radiation to be led out of the housing and made available for a desired application. If necessary, one or more optical elements can be arranged in the interior which direct the laser radiation in the desired direction.
  • the cover plate can be mounted on the side walls of the housing. The joints between the cover plate and the side walls can be hermetically sealed.
  • the cover plate can be made entirely of one or more of the above-mentioned materials or only partially from these materials.
  • the cover plate can be at least partially made of an organic material, in which an insert part is integrated from a material that is transparent to the laser radiation emitted by the laser element.
  • the organic material of the cover plate can be the same material from which the electrically insulating part of the circuit board is made. This can be advantageous since in this case the base plate and the cover plate have similar thermal expansion coefficients.
  • the at least one inorganic layer can be applied to the further board in order to hermetically encapsulate it relative to the interior of the housing and to prevent gaseous organic or partially organic substances, which can be harmful to the laser element, from the organic Material are released and get into the interior.
  • the insert in the cover plate can for example consist of glass, sapphire (Al 2 O 3 ) or silicon.
  • the at least one inorganic layer can be at least one metal layer which is galvanically, ie electrochemically, deposited on the printed circuit board material, ie in particular the base plate, the side walls and / or the cover plate.
  • copper in particular so-called ED-Cu (English: eletrically deposited copper)
  • ED-Cu eletrically deposited copper
  • several metal layers can be stacked one above the other.
  • the at least one inorganic layer can consist of inorganic, non-metallic layers or layer stacks which, for example, with the aid of sputtering, vapor deposition, PVD (English: physical vapor deposition, physical vapor deposition) - or CVD (English: chemical vapor deposition, chemical vapor deposition) process.
  • the materials and layer thicknesses used for the at least one inorganic layer are intended to ensure hermetic encapsulation of the organic components of the housing. Furthermore, the shielding can be improved by providing appropriate shields in the housing, for example by laminating metal foils or metal-coated foils. This embodiment not only has the advantage of gas tightness, but can also shield high-frequency electromagnetic radiation.
  • a method according to one embodiment is used to manufacture a laser device.
  • the method provides that a housing is made at least partially from a circuit board material, at least one laser element is arranged in an interior of the housing, the interior is shielded from the circuit board material with at least one inorganic layer, and the housing is hermetically sealed.
  • the method for producing a laser device can have the above-described configurations of the laser device.
  • a circuit board into which an insert part made of an inorganic material is inserted can be provided as the base plate of the housing and the laser element can be arranged on the insert part.
  • a further plate, which is at least partially made of an organic material and has a recess, can be arranged on the printed circuit board. The recess can at least partially form the interior of the housing.
  • the at least one inorganic layer can be applied to the printed circuit board and the further plate, and since a cover plate can be made, which at least partially consists of a for the laser radiation emitted by the laser element is made by casual material, are brought up on the further plate.
  • the cover plate can be attached to the further plate by means of a joining material which has a metallic material, a low-temperature glass, a suitable solder material and / or an inorganic adhesive material or consists entirely of such a material.
  • the joining material should also ensure the hermeticity of the housing.
  • the metallic material can be, for example, an AuSn solder joint with a process temperature in the range of approximately 280 to 320 ° C, an Auln solder joint with a process temperature in the range of approximately 180 to 220 ° C or an AuAu compression bond layer with a process temperature in Range from about 200 to 250 ° C.
  • an AuSn solder joint with a process temperature in the range of approximately 280 to 320 ° C an AuSn solder joint with a process temperature in the range of approximately 180 to 220 ° C
  • an AuAu compression bond layer with a process temperature in Range from about 200 to 250 ° C.
  • tellurium-based glasses with a process temperature in the range of approximately 350 to 500 ° C. can be used as low-temperature glass.
  • an organic adhesive material is used as the joining material, it must be sufficiently hermetically sealed so that no gaseous organic or partially organic substances can get through the adhesive material into the interior, which could damage or impair the laser element.
  • a cover plate which is at least partially made of a material that is transparent to the laser radiation emitted by the laser element, is provided and another plate that is at least partially made of an organic material and at least partially the interior of the housing forming recess has, is attached to the cover plate.
  • the at least one inorganic layer can be applied to the circuit board and after attaching the others Plate on the cover plate, at least one other inorganic layer can be applied to the further plate in order to shield the interior from the further plate.
  • the cover plate can then be applied to the circuit board together with the further plate.
  • the cover plate or the further plate can be attached to the circuit board by means of a joining material which, as in the embodiment described above, can have a metallic material, a low-temperature glass and / or an inorganic adhesive material or can consist entirely of such a material and that can ensure the hermeticity of the housing.
  • the at least one inorganic layer can be at least one metal layer that is electrodeposited on the circuit board material.
  • Fig. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a laser device
  • Fig. 2 shows a variant of that shown in FIG. 1
  • Fig. 3 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a laser device
  • Fig. 4 shows a variant of that shown in FIG. 3
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 4;
  • Fig. 6 shows a variant of that shown in FIG. 1
  • FIG. 1 schematically shows a laser device 10 with a hermetic housing 11, which has an interior 12.
  • a laser element 13 is arranged, which is designed in particular to generate green or blue laser radiation 14.
  • the housing 11 contains a printed circuit board 20 as the base plate, the body of which at least partially contains organic material.
  • An insert 21 is integrated into the printed circuit board 20 and is made of an inorganic material, for example silicon, A1N, AI2O3 or SiC, is manufactured.
  • the insert part 21 comprises electrical vias 22 which extend from a first main surface 23 of the insert part 21 to a second main surface 24 opposite the first main surface 23 of the insert part 21 and are made of a metal, for example copper.
  • first and second main surfaces 23, 24, respective metallization layers 25 and 26 are deposited, which are formed into conductor tracks and are connected to the plated-through holes 22 at desired locations.
  • the metallization layer 26 on the second main surface 24 of the insert part 21 also extends to the underside of the printed circuit board 20.
  • the first main surface 23 of the insert part 21 in the present exemplary embodiment is flush with the upper side of the at least partially made of an organic material body of the printed circuit board 20 designed.
  • the second main surface 24 of the insert part 21 is configured flush with the underside of the body of the printed circuit board 20.
  • the laser device 10 can be mounted with the underside of the printed circuit board 20 on an external component , in particular soldered.
  • the metallization layer 25 can be electrically connected to the laser element 13, which allows the laser element 13 to be electrically controlled from the outside of the laser device 10 via the metallization layers 26.
  • circuit board 20 further active or passive construction elements can be integrated, which are not shown in Fig. 1.
  • a submount 30 is mounted on the insert part 21, on which in turn the laser element 13 is mounted.
  • an optical element 31 is arranged on the insert part 21, which serves to direct the laser radiation 14 generated by the laser element 13 in the desired direction and, if necessary, to shape it.
  • Another plate 32 is mounted on the circuit board 20. Together with the printed circuit board 20, the board 32 can form a multilayer printed circuit board (English: multi-layer PCB).
  • the plate 32 forms the side walls of the housing 11 and has a recess through which the interior 12 of the housing 11 is formed.
  • the plate 32 is also made of a printed circuit board material and, like the printed circuit board 20, contains organic material.
  • gaseous organic or partially organic substances can escape from the printed circuit board 20 and the plate 32. So that these substances do not get into the interior 12 of the housing 11 and damage the facet of the laser element 13 there, the circuit board 20 and the plate 32 are hermetically encapsulated to the interior of the housing 11 by means of a layer 35 formed as a diffusion barrier from an inorganic material.
  • the diffusion barrier 35 is formed from electrodeposited copper.
  • the diffusion barrier 35 covers all surfaces of the circuit board 20 and the plate 32, which would otherwise be in contact with the atmosphere of the interior 12. Furthermore, the diffusion barrier 35 completely covers the top of the plate 32 and the joints between the circuit board 20 and the insert part 21 to effect a hermetic encapsulation.
  • the housing 11 On its upper side, the housing 11 is closed off by a cover plate 40 through which the laser radiation 14 emerges.
  • the cover plate 40 is made entirely of glass.
  • the cover plate 40 has at its edges metallizations 41 with which the cover plate 40 is attached to the diffusion barrier 35 applied to the top of the plate 32.
  • the joining point between the cover plate 40 and the diffusion barrier 35 is hermetically sealed by means of a joining material as 42.
  • the joining material 42 can be, for example, a metallic material, a low-temperature glass or an inorganic adhesive material as described above.
  • the cover plate 40 can be hermetically connected to the diffusion barrier 35 by laser welding.
  • the circuit board 20, the plate 32, the laser element 13, the diffusion barrier 35 and the components in the interior 12 of the housing 11 are first assembled or assembled. Only then is the cover plate 40 placed and hermetically sealed.
  • Fig. 2 shows schematically a laser device 50 which is largely identical to the device 10 shown in Fig. 1.
  • the cover plate 40 of the laser device 50 is not completely made of glass, but consists of a plate 51 made of an organic material, into which an insert part 52 made of glass is integrated.
  • the plate 51 can be made of the same material as the body of the circuit board 20.
  • the insert 52 is arranged in the plate 51 such that the laser radiation 14 can exit through the insert 52.
  • the plate 51 is hermetically encapsulated towards the interior 12 by a layer 53 of an inorganic material.
  • layer 53 is an electrodeposited copper layer.
  • FIG. 3 schematically shows a laser device 60 which largely corresponds to the laser device 10 shown in FIG. 1. The differences between the laser devices 10 and 60 are due to the different manufacturing processes.
  • the laser element 13 and the optical element 31 are mounted on the insert part 21 integrated in the printed circuit board 20. Furthermore, the diffusion barrier 35 is applied to the printed circuit board 20. However, the side walls of the housing 11 forming plate 32 is not attached directly to the circuit board 20, but by means of an adhesive 61, for example an organic adhesive, on the cover plate 40. Subsequently, the plate 32 is hermetically sealed towards the interior 12 by a layer made of an inorganic and designed as a diffusion barrier 62
  • the diffusion barrier 62 is an electrodeposited copper layer. Then the two components described above are joined together and the joint is welded by laser or hermetically sealed with the aid of the joining material 42 or another suitable material.
  • Fig. 4 shows schematically a laser device 70 which is largely identical to the laser device 60 shown in Fig. 3 device.
  • the cover plate 40 of the laser device 70 is not made entirely of glass, but, as in the laser device 50 shown in FIG. 2, the cover plate 40 consists of the plate 51 made of an organic material into which the insert part 52 is made of glass is integrated.
  • the diffusion barrier 62 extends in the Laservor device 70 over the interior 11 facing surface of the plate 51 so that no gaseous organic or partially organic substances from the plate 51 can be released into the interior 12.
  • Fig. 5 shows schematically a laser device 80, which is largely identical to the device 70 shown in Fig. 4 device 70.
  • the base plate does not consist of a printed circuit board into which an insert part made of an inorganic material is integrated, but the base plate is made in the laser device 80 without an insert part and comprises a continuous ceramic base plate 81 or a base plate 81 made of an inorganic material .
  • Fig. 6 shows schematically a laser device 90, which is largely identical to the device 10 shown in Fig. 1.
  • the base plate does not consist of a printed circuit board into which an insert part made of an inorganic material is integrated, but the base plate is implemented in the laser device 90 without an insert part and comprises the continuous ceramic base plate 81 or one made of an inorganic material as in the laser device 80 shown in FIG. 5.
  • the cover plate 40 also has no insert and is made entirely of glass.
  • the cover plate 40 has at its edges metallizations 41 with which the cover plate 40 is attached to the diffusion barrier 35 applied to the top of the plate 32.
  • the joining point between the cover plate 40 and the diffusion barrier 35 is hermetically sealed by means of a joining material as 42. It is also conceivable to dispense with the metallizations 41, so that the joining material 42 is in direct contact with the cover plate 40.

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Abstract

Eine Laservorrichtung (10) umfasst ein hermetisches Gehäuse (11), das einen Innenraum (12) aufweist und zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial gefertigt ist, ein Laserelement (13), das in dem Innenraum (12) angeordnet ist, und mindestens eine anorganische Schicht (35), die den Innenraum (12) von dem Leiterplattenmaterial hermetisch abschirmt.

Description

LASERVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER LASERVOR
RICHTUNG
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 125 787.2 und 10 2018 130 578.8 in Anspruch, die am 17. Oktober 2018 bzw. 30. November 2018 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde. Der Offen barungsgehalt der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 125 787.2 und 10 2018 130 578.8 wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung.
Laser, insbesondere Leistungslaser (englisch: power laser) , die kurzwelliges Licht wie etwa grünes oder blaues Licht emittieren, müssen derzeit kostenintensiv gekapselt werden. Um langfristig einen stabilen Betrieb gewährleisten zu können, müssen die La serelemente in einer sauberen Atmosphäre betrieben werden. Der Grund hierfür ist, dass insbesondere bei kurzwellige Strahlung emittierenden Halbleiterlasern an der Facette hohe Feldstärken in Verbindung mit einer großen Strahldivergenz auftreten. Dadurch werden Partikel und auch Moleküle aus der Umgebung zur Facette transportiert. Durch die hohen Energiedichten im Bereich der Laserfacette kann es an der Facette zur Zersetzung und Ablagerung bzw. Anlagerung von Partikeln und Zersetzungsproduk ten kommen. Sofern die Reaktionsprodukte nicht perfekt trans parent sind, kommt es zu einer Wechselwirkung mit der emittier ten Strahlung, die wiederum zu einer zusätzlichen Erwärmung im Bereich der Facette führt. Durch den oben beschriebenen Zusam menhang kann es zu selbstverstärkenden Effekten kommen, die letztendlich zu einer Zerstörung des Lasers führen können (COD, catastrophic optical damage) . Selbst wenn die Ablagerungen perfekt transparent sind, können diese die Charakteristik der Facettenverspiegelung verändern, was wiederum eine unerwünschte Verstimmung des Resonators zur Folge hat.
Um die oben beschriebenen Effekte zu umgehen, werden kurzwellige Strahlung emittierende Halbeiterlaser in hermetische Gehäuse, auch Packages genannt, eingebaut. Hermetisch bedeutet, dass die Gehäuse so dicht verschlossen sind, dass keine Partikel oder Moleküle, die eine Beeinträchtigung oder Zerstörung des Lasers verursachen könnten, von außen in das Gehäuse eindringen können.
Herkömmliche Lasergehäuse erfüllen die Anforderungen an Herme- tizität, jedoch sind die verfügbaren Lösungen aufwendig in der Herstellung und wenig geeignet für die weitere Miniaturisierung und Integration.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zu grunde, eine vorteilhafte Laservorrichtung mit einem hermeti- sehen Gehäuse und einem in das Gehäuse integrierten Laserelement zu schaffen, wobei sich die Laservorrichtung insbesondere kos tengünstig hersteilen lässt und für die weitere Miniaturisie rung und Integration geeignet ist. Ferner soll ein entsprechen des Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung angegeben werden.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Laservorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine Laservorrichtung gemäß einer Ausgestaltung umfasst ein hermetisches bzw. hermetisch gekapseltes bzw. hermetisch abge schlossenes Gehäuse, das einen Innenraum bzw. eine Kavität auf weist und zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial gefer- tigt ist. In dem Innenraum des Gehäuses ist mindestens ein Laserelement angeordnet. Ferner umfasst die Laservorrichtung mindestens eine anorganische Schicht, die den Innenraum von dem Leiterplattenmaterial hermetisch abschirmt. Eine Leiterplatte, auch PCB (englisch: printed Circuit board) , Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, elektrisch leitenden Verbindungen, sogenannten Leiterbahnen. Als elektrisch isolierendes Material wird häufig faserverstärk ter Kunststoff verwendet. Beispielsweise kann das elektrisch isolierende Material aus Glasfasern, die in ein Epoxid- oder Silikonharz eingebettet sind, bestehen. Die Leiterbahnen einer Leiterplatte werden zumeist aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt .
Die wesentlichen Nachteile herkömmlicher Leiterplattentechnik sind die organischen Ausgasungen aus dem Leiterplattenmaterial und die fehlende Hermizität. Um diese Nachteile zu beheben, schlägt die Erfindung vor, den Innenraum des Gehäuses, in dem sich das Laserelement befindet, von dem Leiterplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht hermetisch ab zuschirmen .
Die mindestens eine anorganische Schicht kann Oberflächen des Leiterplattenmaterials und gegebenenfalls Oberflächen anderer Komponenten der Laservorrichtung derart bedecken, dass kein Leiterplattenmaterial mit dem Innenraum bzw. der Atmosphäre in dem Innenraum in Kontakt steht und außerdem gewährleistet ist, dass kein organisches oder teilorganisches Material aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen kann oder höchs tens so viel organisches oder teilorganisches Material aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen kann, dass dadurch die Funktionalität oder die Integrität des Laserelements nicht beeinträchtigt wird. In anderen Worten wird das Leiter plattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht bezogen auf den Innenraum des Gehäuses hermetisch gekapselt. Die hermetische Abschirmung (bzw. Kapselung) des Leiterplatten materials von dem Innenraum des Gehäuses durch die mindestens eine anorganische Schicht sollte derart ausgebildet sein, dass maximal so viel gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen, dass das Laserelement nicht beschädigt oder beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann die Leckrate (englisch: leak rate) der gas förmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Lei terplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht in den Innenraum des Gehäuses höchstens IO-4 mbar * 1/s oder höchstens IO-5 mbar * 1/s oder höchstens IO-6 mbar * 1/s oder höchstens IO-7 mbar * 1/s oder höchstens IO-8 mbar * 1/s oder höchstens IO-9 mbar * 1/s betragen. Der Grenzwert hängt beispielsweise von den in der Leiterplatte enthaltenen organi schen bzw. teilorganischen Stoffen sowie dem verwendeten Laser- typ ab und kann experimentell bestimmt werden.
Die Leiterplattentechnik bietet vergleichsweise geringe Mate rialkosten und außerdem attraktive Herstellungskosten durch die Möglichkeit, Prozesse zu parallelisieren (englisch: batch pro- cessing) . Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, durch 3D- Verschaltung und Embedding von Komponenten ein hohes Maß an Integration und Miniaturisierung zu erreichen. Weiterhin kann mittels der mindestens einen anorganischen Schicht das Laserelement zum Schutz der Facette hermetisch ge kapselt und verhindert werden, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen, wo sich die Stoffe poten tiell an der Laserfacette ablagern könnten.
Ferner ermöglicht es die Laservorrichtung, die Atmosphäre in dem Innenraum des Gehäuses, in dem das Laserelement betrieben wird, gezielt einzustellen. Beispielsweise kann der Innenraum mit Trockenluft gefüllt und/oder der Sauerstoff-Partialdruck kann gezielt eingestellt werden. Optional ist auch der Einsatz von Gettern möglich. Die Laservorrichtung kann beispielsweise in AR (englisch: aug- mented reality, erweiterte Realität) -Datenbrillen, intelligen ten Datenbrillen (englisch: smart glass), die Informationen in das Brillenglas oder direkt auf die Retina projizieren, Blitz lichtern insbesondere von Mobilfunkgeräten, Scheinwerfern oder anderen in Fahrzeugen eingesetzten Beleuchtungsmitteln oder kompakten Projektionsgeräten eingesetzt werden.
Das Laserelement kann als Halbleiterlaser bzw. Laserdiode aus gebildet sein. Weiterhin kann das Laserelement als Halbleiter- chip realisiert sein.
Insbesondere kann mindestens ein in das Gehäuse integriertes Laserelement kurzwellige Laserstrahlung emittieren, wobei die Wellenlänge der Laserstrahlung nicht mehr als 570 nm beträgt. Beispielsweise kann das mindestens eine Laserelement dazu aus gelegt sein, grünes, blaues oder violettes Licht oder Ultravi olett (UV) -Strahlung zu emittieren. Es kann aber durchaus vor gesehen sein, dass mehrere Laserelemente in das Gehäuse inte griert sind und eines oder mehrere dieser Laserelemente Licht mit einer Wellenlänge größer als 570 nm emittieren. Beispiels weise kann die Laservorrichtung als sogenanntes RGB-Package mit drei Laserelementen, die rotes, grünes und blaues Licht emit tieren, ausgeführt sein. In diesem Fall weist die Laserstrahlung des rotes Licht emittierenden Laserelements eine Wellenlänge von über 570 nm auf.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Leiterplatte als Bodenplatte auf. Die Leiterplatte kann als Montage- und/oder Anschlussebene genutzt werden, um die Laservorrichtung zu mon tieren und mit einer anderen Vorrichtung oder einem System elektrisch zu koppeln. Durch die Verwendung der Leiterplatte als Bodenplatte kann die Laservorrichtung in einfacher Weise in eine Applikation, beispielsweise als SMT (englisch: surface- mount technology, Oberflächenmontage ) -Bauteil , integriert wer den. Die Leiterplatte sollte zum Innenraum des Gehäuses hin durch die mindestens eine anorganische Schicht gekapselt sein, so dass keine gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial freigesetzt und in den Innenraum gelangen können.
In die Leiterplatte kann ein Einsatzteil bzw. Insert integriert bzw. eingefügt sein, auf dem das Laserelement angeordnet ist. Das Laserelement muss jedoch nicht direkt auf dem Einsatzteil platziert sein, es können sich durchaus eine oder mehrere Kom ponente (n) zwischen dem Einsatzteil und dem Laserelement befin den .
Das Einsatzteil ist aus einem anorganischen Material gefertigt und insbesondere derart ausgeführt, dass keine gasförmigen or ganischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Einsatzteil frei gesetzt werden und in den Innenraum gelangen können. Das Ein satzteil erfüllt die Anforderungen bezüglich Hermizität, so dass keine Partikel oder Moleküle, die eine Beeinträchtigung oder Zerstörung des Lasers verursachen könnten, von außen durch das Einsatzteil in den Innenraum des Gehäuses eindringen können. Insbesondere besteht das Einsatzteil vollständig aus einem oder mehreren anorganischen Material (ien) . Beispielsweise kann das Einsatzteil aus Silizium, A1N, AI2O3, SiC, Keramik oder anderen geeigneten Stoffen gefertigt sein. Weiterhin kann das Einsatz teil als Wärmesenke dienen, um von dem Laserelement während des Betriebs erzeugte Wärme nach außen abführen zu können. In diesem Fall sollte das Einsatzteil aus einem Stoff mit einer ausrei chenden Wärmeleitfähigkeit gefertigt sein. Ferner können wei- tere Wärmesenken, beispielsweise in Form von Karbonfolien, in das Gehäuse integriert sein.
Um das im Innenraum angeordnete Laserelement und gegebenenfalls weitere Bauelemente von außerhalb des Gehäuses elektrisch kon- taktieren zu können, kann das Einsatzteil über mindestens eine elektrische und hermetische Durchkontaktierung verfügen. Die mindestens eine elektrische Durchkontaktierung kann sich von einer ersten Hauptoberfläche des Einsatzteils bis zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberflä- che des Einsatzteils erstrecken. Die mindestens eine elektri sche Durchkontaktierung erlaubt eine elektrische Signal- und/o- der Leistungsübertragung vom Äußeren des Gehäuses zu dem Innen raum und in umgekehrter Richtung. Die mindestens eine elektri sche Durchkontaktierung kann mit einer oder mehreren Leiterbah- nen auf der Leiterplatte, insbesondere auf der Leiterplatten unterseite, die als Montage- und/oder Anschlussfläche dient, verbunden sein.
Die Bodenplatte kann auch eine keramische oder aus einem anor- ganischen Material gefertigte Bodenplatte ohne zusätzliches Einsatzteil sein. In diesem Fall kann die mindestens eine elekt rische und hermetische Durchkontaktierung in die keramische o- der anorganische Bodenplatte integriert sein. Durch die Nutzung der Leiterplatte als Bodenplatte kann eine Integration weiterer Komponenten in das Gehäuse erfolgen. Bei spielsweise können mindestens ein aktives Bauelement und/oder mindestens ein passives Bauelement in die Leiterplatte inte griert bzw. embedded sein. Aktive Bauelemente können beispiels weise Schaltelemente sein, wie zum Beispiel ein MOSFET (eng lisch: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, Me- tall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ) , ein GaNFET (eng lisch: gallium nitride field-effect transistor, Galliumnitrid- Feldeffekttransistor) oder ein anders ausgestalteter Transis tor. Passive Bauelemente können beispielsweise Kondensatoren sein .
Durch die Integration von aktiven und/oder passiven Bauelemen ten in die Leiterplatte ist es möglich, Schaltelemente und Ka pazitäten in unmittelbarer Umgebung des Laserelements zu plat zieren, um ein induktionsarmes Design für sehr schnelle Schalt zeiten realisieren zu können. Dies erlaubt die Anwendung von Hochfrequenztechnik für die Datenübertragung und den Einsatz der Laservorrichtung in beispielsweise LiDAR (englisch: light detection and ranging) -Anwendungen und intelligenten Datenbril len (englisch: smart glass) .
Neben der Bodenplatte können die aktiven und/oder passiven Bau elemente auch in das übrige in das Gehäuse verbaute Leiterplat tenmaterial integriert werden. Beispielsweise können die Bau elemente in die Seitenwände und/oder die Abdeckplatte des Ge häuses eingebaut werden, sofern diese Komponenten zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial hergestellt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mindestens eine Seiten wand des Gehäuses zumindest teilweise aus einem Leiterplatten material gefertigt ist. Beispielsweise kann eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefer tigt ist und eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Aussparung in der Platte kann zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bilden. Das organische Material, aus dem die weitere Platte gefertigt ist, kann das gleiche Material sein, aus dem der elektrisch isolierende Teil der Leiterplatte gefertigt ist. Genauso wie bei der Leiterplatte kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die weitere Platte aufgebracht sein, um diese gegenüber dem Innenraum des Gehäuses hermetisch zu kapseln und zu verhindern, dass gasför mige organische oder teilorganische Stoffe, die für das La serelement schädlich sein können, aus dem organischen Material freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen.
Das Gehäuse kann eine Abdeckplatte aufweisen, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist. Dies er möglicht es, die Laserstrahlung aus dem Gehäuse herauszuführen und für eine gewünschte Anwendung zur Verfügung zu stellen. Gegebenenfalls können in dem Innenraum ein oder mehrere optische Elemente angeordnet sein, die die Laserstrahlung in die ge wünschte Richtung lenken. Die Abdeckplatte kann auf die Seiten wände des Gehäuses montiert sein. Die Fügestellen zwischen der Abdeckplatte und den Seitenwänden können hermetisch abgedichtet sein .
Als Materialien für die Abdeckplatte kommen beispielsweise Glas, Saphir (AI2O3) oder Silizium infrage. Diese Materialien sind für die Laserstrahlung transparent und ausreichend alterungsstabil.
Die Abdeckplatte kann vollständig aus einem oder mehreren der vorstehend genannten Materialien oder auch nur teilweise aus diesen Materialien hergestellt sein. Beispielsweise kann die Abdeckplatte zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt sein, in das ein Einsatzteil aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Mate rial integriert ist. Das organische Material der Abdeckplatte kann das gleiche Ma terial sein, aus dem der elektrisch isolierende Teil der Lei terplatte gefertigt ist. Dies kann vorteilhaft sein, da in die sem Fall die Grundplatte und die Abdeckplatte ähnliche thermi sche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Genauso wie bei der Leiterplatte kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die weitere Platte aufgebracht sein, um diese gegenüber dem Innenraum des Gehäuses hermetisch zu kapseln und zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe, die für das Laserelement schädlich sein können, aus dem organischen Material freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen.
Das Einsatzteil in der Abdeckplatte kann beispielsweise aus Glas, Saphir (AI2O3) oder Silizium bestehen.
Die mindestens eine anorganische Schicht kann mindestens eine Metallschicht sein, die galvanisch, d. h. elektrochemisch, auf dem Leiterplattenmaterial, d. h. insbesondere der Bodenplatte, den Seitenwänden und/oder gegebenenfalls der Abdeckplatte, ab geschieden ist. Beispielsweise kann Kupfer, insbesondere soge nanntes ED-Cu (englisch: eletrically deposited copper) , als Me tallschicht verwendet werden. Ferner können mehrere Metall schichten übereinander gestapelt sein. Alternativ kann die min destens eine anorganische Schicht aus anorganischen, nichtme tallischen Schichten oder Schichtstapel bestehen, die bei spielsweise mit Hilfe von Sputter-, Bedampfungs- , PVD (englisch: physical vapour deposition, physikalische Gasphasenabschei dung)- oder CVD (englisch: Chemical vapour deposition, chemi sche Gasphasenabscheidung) -Verfahren aufgetragen werden. Die für die mindestens eine anorganische Schicht verwendeten Mate rialien und Schichtdicken sollen eine hermetische Kapselung der organischen Bestandteile des Gehäuses gewährleisten. Weiterhin kann die Abschirmung verbessert werden, indem ent sprechende Abschirmungen in dem Gehäuse vorgesehen werden, bei spielsweise durch das Einlaminieren von Metallfolien oder me tallbeschichteten Folien. Diese Ausführungsform hat nicht nur den Vorteil der Gasdichtheit, sondern kann auch hochfrequente elektromagnetische Strahlung abschirmen.
Ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung dient zur Herstellung einer Laservorrichtung. Das Verfahren sieht vor, dass ein Ge- häuse zumindest teilweise aus einem Leiterplattenmaterial ge fertigt wird, mindestens ein Laserelement in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet wird, der Innenraum mit mindestens einer anorganischen Schicht von dem Leiterplattenmaterial abgeschirmt wird, und das Gehäuse hermetisch verschlossen wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Laservorrichtung aufwei sen . Eine Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorgani schen Material eingefügt ist, kann als Bodenplatte des Gehäuses bereitgestellt werden und das Laserelement kann auf dem Ein satzteil angeordnet werden. Gemäß einer Ausgestaltung kann eine weitere Platte, die zumin dest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte angeordnet wer den. Die Aussparung kann zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bilden.
Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die Leiterplatte und die weitere Platte aufgebracht werden und da nach kann eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durch lässigen Material gefertigt ist, auf die weitere Platte aufge bracht werden. Die Abdeckplatte kann an der weiteren Platte mittels eines Fü gematerials befestigt werden, das ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas, ein geeignetes Lotmaterial und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweist oder vollständig aus einem derartigen Material besteht. Weiterhin sollte das Füge- material die Hermizität des Gehäuses gewährleisten. Das metal lische Material kann beispielsweise eine AuSn-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 280 bis 320 °C, eine Auln-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 180 bis 220 °C oder eine AuAu-Kompressionsbond- Schicht mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 200 bis 250 °C sein. Als Niedertemperaturglas können beispielsweise Tellur basierte Gläser mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 350 bis 500 °C eingesetzt werden. Sofern ein an organisches Klebematerial als Fügematerial verwendet wird, muss dieses ausreichend hermetisch dicht sein, so dass keine gasför migen organischen oder teilorganischen Stoffe durch das Klebe material in den Innenraum gelangen können, die das Laserelement beschädigen oder beeinträchtigen könnten. In einer alternativen Ausgestaltung wird eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emit tierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist, be reitgestellt und eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bildende Aussparung auf weist, wird auf der Abdeckplatte befestigt.
Die mindestens eine anorganische Schicht kann auf die Leiter platte aufgebracht werden und nach dem Befestigen der weiteren Platte an der Abdeckplatte kann mindestens eine weitere anor ganische Schicht auf der weiteren Platte aufgebracht werden, um den Innenraum von der weiteren Platte abzuschirmen. Danach kann die Abdeckplatte zusammen mit der weiteren Platte auf die Lei- terplatte aufgebracht werden.
Die Abdeckplatte bzw. die weitere Platte können an der Leiter platte mittels eines Fügematerials befestigt werden, das wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung ein metallisches Ma- terial, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweisen kann oder vollständig aus einem derar tigen Material bestehen kann und das die Hermizität des Gehäuses gewährleisten kann. Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht mindestens eine Metallschicht sein, die galvanisch auf dem Leiterplatten material abgeschieden wird.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:
Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels einer Laservorrichtung;
Fig . 2 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels ;
Fig . 3 eine schematische Darstellung eines weite ren Ausführungsbeispiels einer Laservor richtung;
Fig . 4 eine Variante des in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiels ; Fig . 5 eine Variante des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels; und
Fig . 6 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels .
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die bei gefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Be schreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifi sche Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert wer den können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschauli chung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merk male der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbei spiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spe zifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschrei bung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identi schen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 10 mit einem hermetischen Gehäuse 11, das einen Innenraum 12 aufweist. In dem Innenraum 12 des Gehäuses 11 ist ein Laserelement 13 ange ordnet, das insbesondere dazu ausgebildet ist, grüne oder blaue Laserstrahlung 14 zu erzeugen.
Das Gehäuse 11 enthält eine Leiterplatte 20 als Bodenplatte, deren Körper zumindest teilweise organisches Material enthält. In die Leiterplatte 20 ist ein Einsatzteil 21 integriert, das aus einem anorganischen Material, zum Beispiel Silizium, A1N, AI2O3 oder SiC, gefertigt ist. Das Einsatzteil 21 umfasst elekt rische Durchkontaktierungen 22, die sich von einer ersten Haupt oberfläche 23 des Einsatzteils 21 bis zu einer der ersten Haupt oberfläche 23 gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 erstrecken und aus einem Metall, zum Beispiel Kupfer, gefertigt sind.
Auf der ersten und der zweiten Hauptoberfläche 23, 24 sind jeweilige Metallisierungsschichten 25 bzw. 26 abgeschieden, die zu Leiterbahnen ausgebildet sind und an gewünschten Stellen mit den Durchkontaktierungen 22 verbunden sind. Die Metallisie rungsschicht 26 auf der zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatz teils 21 erstreckt sich auch auf die Unterseite der Leiterplatte 20. Die erste Hauptoberfläche 23 des Einsatzteils 21 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bündig mit der Oberseite des zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigten Körpers der Leiterplatte 20 ausgestaltet. Ferner ist die zweite Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 bündig mit der Unterseite des Körpers der Leiterplatte 20 ausgestaltet.
Die Unterseite der Leiterplatte 20 dient zusammen mit der zwei ten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 und der Metallisie rungsschicht 26 als Montage- und/oder Anschlussfläche der La servorrichtung 10. Die Laservorrichtung 10 kann mit der Unter- seite der Leiterplatte 20 auf eine externe Komponente montiert, insbesondere gelötet, werden.
Die Metallisierungsschicht 25 kann elektrisch mit dem Laserele ment 13 verbunden sein, was es erlaubt, das Laserelement 13 von außerhalb der Laservorrichtung 10 über die Metallisierungs schichten 26 elektrisch anzusteuern.
In die Leiterplatte 20 können weitere aktive oder passive Bau elemente integriert sein, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Auf das Einsatzteil 21 ist ein Subträger 30 montiert, auf den wiederum das Laserelement 13 montiert ist. Ferner ist ein op tisches Element 31 auf dem Einsatzteil 21 angeordnet, das dazu dient, die von dem Laserelement 13 erzeugte Laserstrahlung 14 in die gewünschte Richtung zu lenken und gegebenenfalls zu for men .
Eine weitere Platte 32 ist auf die Leiterplatte 20 montiert. Zusammen mit der Leiterplatte 20 kann die Platte 32 eine mehr- schichtige Leiterplatte (englisch: multi-layer PCB) bilden. Die Platte 32 formt die Seitenwände des Gehäuses 11 und weist eine Aussparung auf, durch die der Innenraum 12 des Gehäuses 11 gebildet wird. Die Platte 32 ist ebenfalls aus einem Leiter plattenmaterial gefertigt und enthält genauso wie die Leiter- platte 20 organisches Material.
Aus der Leiterplatte 20 und der Platte 32 können grundsätzlich gasförmige organische oder teilorganische Stoffe entweichen. Damit diese Stoffe nicht in den Innenraum 12 des Gehäuses 11 gelangen und dort die Facette des Laserelements 13 beschädigen, sind die Leiterplatte 20 und die Platte 32 zum Innenraum des Gehäuses 11 hin mittels einer als Diffusionsbarriere 35 ausge bildeten Schicht aus einem anorganischen Material hermetisch gekapselt .
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Diffusionsbar riere 35 aus galvanisch abgeschiedenem Kupfer gebildet. Die Diffusionsbarriere 35 bedeckt sämtliche Oberflächen der Leiter platte 20 und der Platte 32, die ansonsten in Kontakt mit der Atmosphäre des Innenraums 12 stehen würden. Ferner bedeckt die Diffusionsbarriere 35 vollständig die Oberseite der Platte 32 sowie die Fügestellen zwischen der Leiterplatte 20 und dem Ein satzteil 21, um eine hermetische Kapselung zu bewirken. An seiner Oberseite wird das Gehäuse 11 durch eine Abdeckplatte 40 abgeschlossen, durch welche die Laserstrahlung 14 austritt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 40 vollständig aus Glas gefertigt. Die Abdeckplatte 40 weist an ihren Rändern Metallisierungen 41 auf, mit denen die Abdeck platte 40 an der auf die Oberseite der Platte 32 aufgebrachten Diffusionsbarriere 35 befestigt ist. Mittels eines Fügemateri als 42 ist die Fügestelle zwischen der Abdeckplatte 40 und der Diffusionsbarriere 35 hermetisch verschlossen. Das Fügematerial 42 kann beispielsweise wie oben beschrieben ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas oder ein anorganisches Kle bematerial sein. Alternativ kann die Abdeckplatte 40 durch La serschweißen hermetisch mit der Diffusionsbarriere 35 verbunden sein .
Zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Laservorrichtung 10 werden zunächst die Leiterplatte 20, die Platte 32, das La serelement 13, die Diffusionsbarriere 35 sowie die Komponenten im Innenraum 12 des Gehäuses 11 montiert bzw. zusammengefügt. Erst danach wird die Abdeckplatte 40 aufgesetzt und hermetisch verschlossen .
Fig. 2 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 50, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrich tung 10 ist.
Im Unterschied zur Laservorrichtung 10 ist die Abdeckplatte 40 der Laservorrichtung 50 nicht vollständig aus Glas gefertigt, sondern besteht aus einer Platte 51 aus einem organischem Ma terial, in die ein Einsatzteil 52 aus Glas integriert ist. Die Platte 51 kann aus dem gleichen Material wie der Körper der Leiterplatte 20 gefertigt sein. Das Einsatzteil 52 ist in der Platte 51 derart angeordnet, dass die Laserstrahlung 14 durch das Einsatzteil 52 austreten kann. Um zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorgani sche Stoffe aus der Platte 51 in den Innenraum 12 freigesetzt werden, ist die Platte 51 zum Innenraum 12 hin hermetisch durch eine Schicht 53 aus einem anorganischen Material gekapselt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schicht 53 eine galvanisch abgeschiedene Kupferschicht.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 60, die weitge hend mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrichtung 10 über- einstimmt. Die Unterschiede zwischen den Laservorrichtungen 10 und 60 liegen in den unterschiedlichen Herstellungsverfahren begründet .
Zur Herstellung der in Fig. 3 dargestellten Laservorrichtung 60 werden auf das in die Leiterplatte 20 integrierte Einsatzteil 21 das Laserelement 13 und das optische Element 31 montiert. Ferner wird die Diffusionsbarriere 35 auf die Leiterplatte 20 aufgebracht . Die die Seitenwände des Gehäuses 11 formende Platte 32 wird jedoch nicht direkt an der Leiterplatte 20, sondern mittels eines Klebstoffs 61, beispielsweise eines organischen Kleb stoffs, an der Abdeckplatte 40 befestigt. Anschließend wird die Platte 32 zum Innenraum 12 hin hermetisch durch eine als Dif- fusionsbarriere 62 ausgebildete Schicht aus einem anorganischen
Material gekapselt, um zu verhindern, dass gasförmige organi sche oder teilorganische Stoffe aus der Platte 32 in den Innen raum 12 diffundieren. Auch die Unterseite der Platte 32 ist von der Diffusionsbarriere 62 bedeckt. In dem vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel ist die Diffusionsbarriere 62 eine galvanisch ab geschiedene Kupferschicht. Anschließend werden die beiden vorstehend beschriebenen Kompo nenten zusammengefügt und die Fügestelle wird mittels Laser schweißen oder mit Hilfe des Fügematerials 42 oder eines anderen geeigneten Materials hermetisch verschlossen.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 70, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 3 dargestellten Laservorrich tung 60 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 60 ist die Abdeckplatte 40 der Laservorrichtung 70 nicht vollständig aus Glas gefertigt, sondern wie bei der in Fig. 2 dargestellten Laservorrichtung 50 besteht die Abdeckplatte 40 aus der Platte 51 aus einem orga nischem Material, in die das Einsatzteil 52 aus Glas integriert ist. Die Diffusionsbarriere 62 erstreckt sich bei der Laservor richtung 70 über die zum Innenraum 11 weisende Oberfläche der Platte 51, damit keine gasförmigen organischen oder teilorga nischen Stoffe aus der Platte 51 in den Innenraum 12 freigesetzt werden können.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 80, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 4 dargestellten Laservorrich tung 70 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 70 besteht die Bodenplatte nicht aus einer Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorganischen Material integriert ist, sondern die Bodenplatte ist in der Laservorrichtung 80 ohne Einsatzteil ausgeführt und umfasst eine durchgehende keramische oder aus einem anorgani- sehen Material gefertigte Bodenplatte 81.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 90, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrich tung 10 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 10 besteht die Bodenplatte nicht aus einer Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorganischen Material integriert ist, sondern die Bodenplatte ist in der Laservorrichtung 90 ohne Einsatzteil ausgeführt und umfasst die durchgehende keramische oder aus einem anorganischen Material gefertigte Bodenplatte 81 wie in der in Fig. 5 darge stellten Laservorrichtung 80.
Die Abdeckplatte 40 weist ebenfalls kein Einsatzteil auf und ist vollständig aus Glas gefertigt. Die Abdeckplatte 40 weist an ihren Rändern Metallisierungen 41 auf, mit denen die Abdeck platte 40 an der auf die Oberseite der Platte 32 aufgebrachten Diffusionsbarriere 35 befestigt ist. Mittels eines Fügemateri als 42 ist die Fügestelle zwischen der Abdeckplatte 40 und der Diffusionsbarriere 35 hermetisch verschlossen. Es ist auch denk bar, auf die Metallisierungen 41 zu verzichten, so dass das Fügematerial 42 direkt mit der Abdeckplatte 40 in Kontakt ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 LaserVorrichtung
11 Gehäuse
12 Innenraum
13 Laserelement
14 LaserStrahlung
20 Leiterplatte
21 Einsatzteil
22 Durchkontaktierung
23 erste Hauptoberfläche
24 zweite Hauptoberfläche
25 MetallisierungsSchicht
26 MetallisierungsSchicht 30 Subträger
31 optisches Element
32 Platte
35 Diffusionsbarriere 40 Abdeckplatte
41 Metallisierung
42 Fügematerial
50 LaserVorrichtung
51 Platte
52 Einsatzteil
53 Schicht
60 LaserVorrichtung 61 Klebstoff
62 Diffusionsbarriere 70 LaserVorrichtung 80 LaserVorrichtung
81 Bodenplatte
90 LaserVorrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90), mit:
einem hermetischen Gehäuse (11), das einen Innenraum (12) aufweist und zumindest teilweise aus Leiterplatten material gefertigt ist,
einem Laserelement (13), das in dem Innenraum (12) angeordnet ist, und
mindestens einer anorganischen Schicht (35, 53, 62), die den Innenraum (12) von dem Leiterplattenmaterial her metisch abschirmt.
2. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90) nach Anspruch
1, wobei das Laserelement (13) dazu ausgelegt ist, La serstrahlung (14) mit einer Wellenlänge zu emittieren, die höchstens 570 nm beträgt.
3. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70) nach Anspruch 1 oder
2, wobei das Gehäuse (11) eine Leiterplatte (20), in die ein Einsatzteil (21) aus einem anorganischen Material integriert ist, als Bodenplatte aufweist und das La serelement (13) auf dem Einsatzteil (21) angeordnet ist.
4. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70) nach Anspruch 3, wobei das Einsatzteil (21) mindestens eine elektrische Durch kontaktierung (22) aufweist.
5. Laservorrichtung (80, 90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (11) eine keramische oder anorganische Bo denplatte (81) aufweist und das Laserelement (13) auf der keramischen oder anorganischen Bodenplatte (81) angeord net ist, und wobei die keramische oder anorganische Bo denplatte (81) insbesondere mindestens eine elektrische Durchkontaktierung (22) aufweist.
6. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein aktives Bauelement und/oder mindestens ein passives Bauelement in das Leiterplattenmaterial (20, 32, 51) integriert sind .
7. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Platte (32), die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und die eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte (20) angeordnet ist, und die Aussparung zu mindest teilweise den Innenraum (12) des Gehäuses (11) bildet . 8. Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (11) eine Abdeckplatte (40) aufweist, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement (13) emittierte La serstrahlung (14) durchlässigen Material gefertigt ist.
9. Laservorrichtung (50, 70, 80) nach Anspruch 8, wobei die Abdeckplatte (40) zumindest teilweise aus einem organi schen Material gefertigt ist, in das ein Einsatzteil (52) aus einem für die von dem Laserelement (13) emittierte Laserstrahlung (14) durchlässigen Material integriert ist .
10 Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine an organische Schicht (35, 53, 62) mindestens eine Metall schicht ist, die galvanisch auf dem Leiterplattenmaterial abgeschieden ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung (10, 50, 60, 70, 80, 90), wobei ein Gehäuse (11) zumindest teilweise aus einem Lei terplattenmaterial gefertigt wird,
ein Laserelement (13) in einem Innenraum (12) des Gehäuses (11) angeordnet wird,
der Innenraum (12) mit mindestens einer anorganischen
Schicht (35, 53, 62) von dem Leiterplattenmaterial her metisch abgeschirmt wird, und
das Gehäuse (11) hermetisch verschlossen wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Leiterplatte (20), in die ein Einsatzteil (21) aus einem anorganischen Ma terial eingefügt ist, als Bodenplatte des Gehäuses (11) bereitgestellt wird und das Laserelement (13) auf dem Einsatzteil (21) angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine weitere Platte
(32), die zumindest teilweise aus einem organischen Ma terial gefertigt ist und die eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte (20) angeordnet wird und die Aus- sparung zumindest teilweise den Innenraum (12) des Ge häuses (11) bildet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mindestens eine anorganische Schicht (35) auf die Leiterplatte (20) und die weitere Platte (32) aufgebracht wird und danach eine
Abdeckplatte (40), die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement (13) emittierte Laserstrahlung (14) durchlässigen Material gefertigt ist, auf die wei tere Platte (32) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Abdeckplatte (40) an der weiteren Platte (32) mittels eines Fügematerials (42) befestigt wird, das ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebema terial aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Abdeckplatte (40), die zumindest teilweise aus einem für die von dem La serelement (13) emittierte Laserstrahlung (14) durchläs sigen Material gefertigt ist, bereitgestellt wird und eine weitere Platte (32), die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine Aus sparung aufweist, auf der Abdeckplatte (40) befestigt wird und die Aussparung zumindest teilweise den Innenraum (12) des Gehäuses (11) bildet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine anorganische Schicht (35) auf die Leiterplatte (20) auf gebracht wird und nach dem Befestigen der weiteren Platte (32) an der Abdeckplatte (40) mindestens eine weitere anorganische Schicht (62) auf der weiteren Platte (32) aufgebracht wird, um den Innenraum (12) von der weiteren Platte (32) abzuschirmen, und danach die Abdeckplatte (40) zusammen mit der weiteren Platte (32) auf die Lei terplatte (20) aufgebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Abdeckplatte (40) zusammen mit der weiteren Platte (32) an der Leiterplatte (20) mittels eines Fügematerials (42) befestigt wird, das ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die mindestens eine anorganische Schicht (35, 53, 62) min destens eine Metallschicht ist, die galvanisch auf dem Leiterplattenmaterial abgeschieden wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023222483A1 (en) * 2022-05-18 2023-11-23 Ams-Osram International Gmbh Optoelectronic device and method for manufacturing an optoelectronic device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110280270A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser apparatus and optical apparatus
US20120044967A1 (en) * 2010-02-23 2012-02-23 Seagate Technology Llc Capping Method For Laser Diode Protection
US20150003482A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Jds Uniphase Corporation Structure and method for edge-emitting diode package having deflectors and diffusers

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03211757A (ja) 1989-12-21 1991-09-17 General Electric Co <Ge> 気密封じの物体
JPH1125465A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ装置
US6970491B2 (en) 2002-10-30 2005-11-29 Photodigm, Inc. Planar and wafer level packaging of semiconductor lasers and photo detectors for transmitter optical sub-assemblies
EP1517166B1 (de) * 2003-09-15 2015-10-21 Nuvotronics, LLC Vorrichtungsgehäuse und Verfahren zu derer Prüfung und Herstellung
KR100568275B1 (ko) * 2003-09-19 2006-04-05 삼성전기주식회사 Ｐｃｂ타입 리드프레임을 갖는 반도체 레이저 다이오드장치
JP2006066466A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Tdk Corp レーザダイオードモジュール
US20070116077A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Nlight Photonics Corporation Vertically displaced stack of multi-mode single emitter laser diodes
JP4579868B2 (ja) 2006-06-08 2010-11-10 日本電信電話株式会社 光集積回路
US8431951B2 (en) * 2009-10-01 2013-04-30 Excelitas Canada, Inc. Optoelectronic devices with laminate leadless carrier packaging in side-looker or top-looker device orientation
DE102010012604A1 (de) * 2010-03-24 2011-09-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserlichtquelle
CN201663160U (zh) * 2010-04-08 2010-12-01 伊吉士摩斯科技股份有限公司 激光二极管模组
JP2012038819A (ja) * 2010-08-04 2012-02-23 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置および光装置
KR20130104353A (ko) * 2012-03-13 2013-09-25 주식회사 포벨 초소형으로 제작 가능한 외부 공진기형 레이저 장치
DE102012103160A1 (de) 2012-04-12 2013-10-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserdiodenvorrichtung
WO2014010140A1 (ja) * 2012-07-11 2014-01-16 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光装置
US9250406B2 (en) * 2012-12-20 2016-02-02 Intel Corporation Electro-optical assembly including a glass bridge
US9041015B2 (en) 2013-03-12 2015-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure and methods of forming same
US10193026B2 (en) * 2013-10-08 2019-01-29 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Partial spacers for wafer-level fabricated modules
US9620457B2 (en) 2013-11-26 2017-04-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor device packaging
CN112483911B (zh) * 2015-05-20 2023-02-21 日亚化学工业株式会社 发光装置
JP6718224B2 (ja) * 2015-11-30 2020-07-08 フォトンリサーチ株式会社 半導体レーザー光源モジュール、レーザー光源装置、半導体レーザー光源モジュールの製造方法、及びレーザー光源装置の製造方法
WO2019205153A1 (zh) * 2018-04-28 2019-10-31 深圳市大疆创新科技有限公司 激光二极管封装模块及发射装置、测距装置、电子设备
US10418780B1 (en) * 2018-07-19 2019-09-17 Arima Lasers Corp. Dot projector with automatic power control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120044967A1 (en) * 2010-02-23 2012-02-23 Seagate Technology Llc Capping Method For Laser Diode Protection
US20110280270A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser apparatus and optical apparatus
US20150003482A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Jds Uniphase Corporation Structure and method for edge-emitting diode package having deflectors and diffusers

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