OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILS

Es wird ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben .

Es soll ein verbessertes optoelektronisches Bauteil angegeben werden, dessen Abstrahlrichtung einfach eingestellt werden kann . Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst .

Des Weiteren soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben werden, wobei insbesondere eine Abstrahlrichtung einfach eingestellt werden kann . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 15 gelöst .

Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauteils und des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Gemäß einer Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil einen Träger auf . Der Träger umfasst beispielsweise ein Polymer oder ein Metall oder ist aus einem dieser Materialien gebildet . Bevorzugt umfasst der Träger eine Keramik oder ist aus einer Keramik gebildet . Der Träger ist insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils eingerichtet . Hierzu ist der Träger elektrisch leitend ausgebildet oder weist elektrische Kontaktstellen auf . Der Träger ist bevorzugt dazu eingerichtet , das optoelektronische Bauteil mechanisch zu stützen . In anderen Worten gewährleistet der Träger eine mechanische Stabilität des optoelektronischen Bauteils .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil einen Halbleiterchip auf , der auf dem Träger angeordnet ist . Der Halbleiterchip ist insbesondere auf einer Hauptfläche des Trägers angeordnet und mit dem Träger elektrisch leitend verbunden . Die Hauptfläche des Trägers ist bevorzugt parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers angeordnet .

Der Halbleiterchip weist insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einem p-dotierten Halbleiterbereich, einem n-dotierten Halbleiterbereich sowie einer aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung auf .

Die Halbleiterschichtenfolge umfasst beispielsweise ein I I I /V-Verbindungshalbleitermaterial . Ein I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe , wie beispielsweise B, Al , Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe , wie beispielsweise N, P, As , auf . Insbesondere umfasst der Begri f f " I I I /V- Verbindungs-Halbleitermaterial " die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter . Ein Nitrid- Verbindungshalbleiter umfasst vorzugsweise AlnGamlnx-n-mN, wobei 0 < n < 1 , 0 < m < 1 und n+m < 1 ist . Ein Phosphid- Verbindungshalbleiter umfasst vorzugsweise AlnGamlnx-n-mP, wobei 0 < n < 1 , 0 < m < 1 und n+m < 1 ist . Solche binäre , ternäre oder quaternäre Verbindungen können zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil ein erstes optisches Umlenkelement auf , das neben dem Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet ist . Das erste optische Umlenkelement ist insbesondere lateral neben dem Halbleiterchip angeordnet . Hier und im Folgenden bezeichnet lateral eine Richtung parallel zur Hauptfläche des Trägers . Beispielsweise ist das erste optische Umlenkelement direkt auf der Hauptfläche des Trägers angeordnet .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil ein zweites optisches Umlenkelement auf . Das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement sind insbesondere dazu eingerichtet , eine Ausbreitungsrichtung von elektromagnetischer Strahlung zu ändern, die auf das optische Umlenkelement einfällt . Beispielsweise umfasst das optische Umlenkelement ein Prisma und/oder einen Spiegel oder ist als Prisma und/oder Spiegel ausgebildet .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils erzeugt der Halbleiterchip im Betrieb elektromagnetische Laserstrahlung, die in Richtung des ersten optischen Umlenkelements abgestrahlt wird . Elektromagnetische Laserstrahlung wird durch stimulierte Emission erzeugt und weist im Gegensatz zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, insbesondere eine geringe spektrale Breite , eine große Kohärenzlänge und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf .

Der Halbleiterchip ist beispielsweise eine Halbleiterlaserdiode . Beispielsweise handelt es sich bei der Halbleiterlaserdiode um eine kantenemittierende Laserdiode oder um ein VCSEL ( kurz für englisch : vertical cavity surface emitting laser ) .

Der Halbleiterchip erzeugt im Betrieb zum Beispiel elektromagnetische Laserstrahlung in einem Spektralbereich zwischen ultraviolettem Licht und infrarotem Licht .

Die elektromagnetische Laserstrahlung des Halbleiterchips fällt zumindest teilweise und bevorzugt ganz auf das erste optische Umlenkelement . Der Halbleiterchip strahlt im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung bevorzugt in lateraler Richtung auf das erste optische Umlenkelement ab . Insbesondere sind der Halbleiterchip und das erste optische Umlenkelement so angeordnet , dass ein Großteil der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung auf das erste optische Umlenkelement einfällt . Beispielsweise werden zumindest 90 % , bevorzugt zumindest 99 % , der von der Halbleiterlaserdiode emittierten elektromagnetischen Laserstrahlung in das erste optische Umlenkelement eingekoppelt .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils lenkt das erste optische Umlenkelement die elektromagnetische Laserstrahlung auf das zweite optische Umlenkelement um . In anderen Worten sind das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement so angeordnet , dass ein Großteil der elektromagnetischen Laserstrahlung, die vom ersten optischen Umlenkelement ausgekoppelt wird, auf das zweite optische Umlenkelement einfällt . Beispielsweise werden zumindest 90 % , bevorzugt zumindest 99 % , der vom ersten optischen Umlenkelement ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung in das zweite optische Umlenkelement eingekoppelt .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils lenkt das zweite optische Umlenkelement die elektromagnetische Laserstrahlung in eine beliebige vorgegebene Richtung in einem Halbraum um, der durch eine Hauptfläche des Trägers begrenzt ist .

In anderen Worten sind das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement so angeordnet , dass die vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung vom optoelektronischen Bauteil in eine vorgegebene Abstrahlrichtung ausgekoppelt werden kann . Die Abstrahlrichtung kann beispielsweise durch einen Polarwinkel und einen Azimutwinkel bezüglich einer gedachten Achse , die senkrecht auf die Hauptfläche des Trägers steht , angegeben werden . Dabei gibt der Polarwinkel einen Winkel zwischen der Abstrahlrichtung und der gedachten Achse an . Der Azimutwinkel gibt einen Drehwinkel um die gedachte Achse an . Die Abstrahlrichtung ist dabei insbesondere durch die Hauptfläche des Trägers begrenzt . Zum Beispiel weist die Abstrahlrichtung einen Polarwinkel zwischen einschließlich 0 ° und einschließlich 90 ° auf , wobei der Azimutwinkel beliebig sein kann .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das optoelektronische Bauteil : - einen Träger, - einen Halbleiterchip, der auf dem Träger angeordnet ist ,

- ein erstes optisches Umlenkelement , das neben dem Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet ist ,

- ein zweites optisches Umlenkelement , wobei

- der Halbleiterchip im Betrieb elektromagnetische Laserstrahlung erzeugt und in Richtung des ersten optischen Umlenkelements abstrahlt ,

- das erste optische Umlenkelement die elektromagnetische Laserstrahlung auf das zweite optische Umlenkelement umlenkt , und

- das zweite optische Umlenkelement die elektromagnetische Laserstrahlung in eine beliebige vorgegebene Richtung in einem Halbraum umlenkt , der durch eine Hauptfläche des Trägers begrenzt ist .

Mit dem hier beschriebenen optoelektronischen Bauteil kann insbesondere die Abstrahlrichtung der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten und vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung einfach eingestellt werden . Durch die Anordnung der zwei optischen Umlenkelemente zueinander kann die elektromagnetische Laserstrahlung insbesondere in eine vorgegebene Abstrahlrichtung umgelenkt werden . Insbesondere kann der Polarwinkel sowie der Azimutwinkel der Abstrahlrichtung in einem durch den Träger begrenzten Halbraum beliebig eingestellt werden . Des Weiteren weist das optoelektronische Bauteil eine kompakte Bauweise auf und ist beispielsweise oberflächenmontierbar .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils umfasst das erste optische Umlenkelement und/oder das zweite optische Umlenkelement ein Prisma oder einen Spiegel . Der Spiegel weist insbesondere eine spekular reflektierende Schicht auf , die zur Reflexion der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet ist . Beispielsweise reflektiert der Spiegel zumindest 99 % der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung . Die reflektierende Schicht umfasst insbesondere ein Metall , beispielsweise Silber oder Aluminium oder ist aus einem dieser Materialien gebildet . Des Weiteren kann die reflektierende Schicht beispielsweise plan oder gekrümmt sein . Eine gekrümmte reflektierende Schicht des Spiegels ist beispielsweise zu einer Kollimation der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet .

Das Prisma umfasst ein Material , beispielsweise ein Glas , bevorzugt Borosilikatglas , wobei das Material bevorzugt transparent für vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung ist oder besteht aus einem solchen Material . Das Prisma ist beispielsweise dazu eingerichtet , die elektromagnetische Laserstrahlung durch Totalreflexion an einer Grenz fläche zwischen dem Prisma und einem umgebenden Medium, zum Beispiel Umgebungsluft , umzulenken . Die Grenz fläche kann zusätzlich eine reflektierende Beschichtung aufweisen .

Alternativ oder zusätzlich ist das Prisma dazu eingerichtet , die elektromagnetische Laserstrahlung durch Brechung umzulenken . Bei einer Umlenkung durch Brechung findet insbesondere keine Totalreflexion der elektromagnetischen Laserstrahlung innerhalb des Prismas statt . Durch geeignete Wahl eines Winkels zwischen zwei Hauptflächen des Prismas , sowie durch Wahl eines Materials des Prismas mit einem passenden Brechungsindex, kann insbesondere ein Umlenkwinkel des Prismas eingestellt werden . Der Umlenkwinkel gibt dabei einen Winkel an, um den die einfallende elektromagnetische Laserstrahlung vom Prisma umgelenkt wird .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils sind das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement entlang einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des Trägers angeordnet . Das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement sind insbesondere nicht lateral nebeneinander angeordnet . Das zweite optische Umlenkelement ist beispielsweise nicht direkt auf der Hauptfläche des Trägers angeordnet . Zum Beispiel ist das zweite optische Umlenkelement von der Hauptfläche des Trägers in einer Richtung senkrecht auf die Hauptfläche des Trägers beabstandet . In anderen Worten sind das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement in einer Draufsicht auf die Hauptfläche des Trägers beispielsweise übereinander angeordnet . Dazu weist das optoelektronische Bauteil bevorzugt eine zusätzliche Halterungsstruktur auf , die den Träger und das zweite optische Umlenkelement mechanisch stabil miteinander verbindet .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil zusätzlich einen Rahmen und ein Fenster auf , die mit dem Träger eine Kavität ausbilden, in der der Halbleiterchip und das erste Umlenkelement angeordnet sind, wobei das zweite optische Umlenkelement auf einer der Kavität abgewandten Hauptfläche des Fensters angeordnet ist .

Der Rahmen ist auf der Hauptfläche des Trägers angeordnet und umgibt den Halbleiterchip und das erste optische Umlenkelement bevorzugt vollständig . Insbesondere überragt der Rahmen den Halbleiterchip und das erste optische Umlenkelement in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des Trägers . Beispielsweise weist der Rahmen dasselbe Material wie der Träger auf und ist durch eine Klebeverbindung mechanisch mit dem Träger fixiert .

Das Fenster umfasst beispielsweise ein Glas , insbesondere ein Borosilikatglas , oder ist aus einem Glas gebildet . Das Fenster ist bevorzugt transparent für vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung . Das Fenster ist bevorzugt auf dem Rahmen angeordnet und überdeckt den Halbleiterchip und das erste Umlenkelement vollständig . Insbesondere bilden der Rahmen, das Fenster und der Träger eine abgeschlossene Kavität . Die der Kavität abgewandte Hauptfläche des Fensters ist bevorzugt plan ausgebildet und parallel zur Hauptfläche des Trägers ausgerichtet .

Das zweite optische Umlenkelement ist beispielsweise durch eine Klebeverbindung mechanisch und optisch mit dem Fenster verbunden . Insbesondere ist das Fenster zwischen dem ersten optischen Umlenkelement und dem zweiten optischen Umlenkelement angeordnet . Der Rahmen und das Fenster bilden somit die Haltestruktur, über die das zweite optische Umlenkelement mechanisch stabil mit dem Träger verbunden ist .

Das hier beschriebene optoelektronische Bauteil kann insbesondere als oberflächenmontierbarer, seitenemittierender Laser ausgebildet sein . Mit anderen Worten ist das Bauteil als Laser ausgebildet , der elektromagnetische Laserstrahlung senkrecht zu einer Seitenfläche abstrahlt , die senkrecht auf der Hauptfläche des Trägers steht . Insbesondere kann mittels der zwei optischen Umlenkelemente eine Abstrahlrichtung in einer Ebene parallel zur Hauptfläche des Trägers eingestellt werden, wobei die Halbleiterlaserdiode von einem Rahmen umgeben ist , der insbesondere nicht durchlässig für im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung ist .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil ein Fenster auf , wobei das zweite optische Umlenkelement ein Prisma umfasst oder als Prisma ausgebildet ist , das das gleiche Material wie das Fenster aufweist . Beispielsweise umfasst sowohl das Fenster als auch das Prisma des zweiten optischen Umlenkelements ein Borosilikatglas .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist das Fenster mit dem Prisma des zweiten optischen Umlenkelements einteilig ausgebildet . Beispielsweise ist das Fenster mit dem Prisma durch ein Formpressverfahren einteilig ausgebildet . Im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung kann beispielsweise an einer Grenz fläche zwischen dem Fenster und dem zweiten optischen Umlenkelement teilweise reflektiert und/oder gestreut werden . Durch die einteilige Bauform entfällt insbesondere die Grenz fläche und/oder eine Klebefläche zwischen dem Fenster und dem Prisma des zweiten optischen Umlenkelements . Somit findet vorteilhaft keine Reflexion und/oder Streuung der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung zwischen dem Fenster und dem zweiten optischen Umlenkelement statt . Somit kann beispielsweise eine Ef fi zienz des optoelektronischen Bauteils verbessert werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist der Halbleiterchip als kantenemittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildet . Insbesondere ist eine Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips innerhalb von Herstellungstoleranzen parallel zur Hauptfläche des Trägers angeordnet . Vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung wird insbesondere lateral über Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelt .

Gemäß einer Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist die Kavität hermetisch versiegelt . Insbesondere sind der Träger, der Rahmen und das Fenster derart mechanisch miteinander verbunden, dass keine Di f fusion von schädlichen Stof fen und/oder Partikeln von außen in die Kavität stattfindet . Die hermetische Versiegelung ist insbesondere dazu eingerichtet , eine Strahlungsauskoppel fläche des Halbleiterchips vor einer Ablagerung von schädlichen Partikeln zu schützen . Beispielsweise sind der Träger und der Rahmen, sowie der Rahmen und das Fenster, hermetisch dicht miteinander verklebt .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils sind auf einer dem Halbleiterchip abgewandten Hauptfläche des Trägers Montageflächen angeordnet , wobei die Montageflächen zur Montage des optoelektronischen Bauteils auf einen Anschlussträger eingerichtet sind, und die Montageflächen zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils eingerichtet sind . Die Montageflächen sind insbesondere zur Montage des optoelektronischen Bauteils auf einer Oberfläche des Anschlussträgers , beispielsweise einer Leiterplatte , eingerichtet . Mit anderen Worten ist das optoelektronische Bauteil oberflächenemittierend ausgebildet . Insbesondere sind keine Durchkontaktierungen im Anschlussträger zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung des optoelektronischen Bauteils am Anschlussträger notwendig . Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist das erste optische Umlenkelement zu einer Kollimation der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet . Die vom Halbleiterchip im Betrieb ausgekoppelte elektromagnetische Laserstrahlung weist beispielsweise eine Strahldivergenz auf . Dabei nimmt insbesondere eine Strahlbreite der elektromagnetischen Laserstrahlung in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Laserstrahlung zu . Das erste optische Umlenkelement ist beispielsweise dazu eingerichtet , die Strahldivergenz der elektromagnetischen Laserstrahlung zu reduzieren . Dazu weist das erste optische Umlenkelement zum Beispiel eine konkav gekrümmte spekular reflektierende Oberfläche auf , die zur Fokussierung der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet ist . Somit wird im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung vom ersten optischen Umlenkelement umgelenkt und dabei kollimiert .

Das erste optische Umlenkelement ist zum Beispiel dazu eingerichtet , die im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung bezüglich einer Achse senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung zu kollimieren . Insbesondere wird die elektromagnetische Laserstrahlung bezüglich einer Achse kollimiert , entlang der die Strahldivergenz am größten ist . Des Weiteren kann das erste optische Umlenkelement dazu eingerichtet sein, die elektromagnetische Laserstrahlung bezüglich zweier linear unabhängiger Achsen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen, zu kollimieren .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen

Bauteils ist zwischen dem Halbleiterchip und dem ersten optischen Umlenkelement eine Kollimationsoptik angeordnet . Die Kollimationsoptik umfasst beispielsweise eine Sammellinse , die zur Fokussierung der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet ist . Insbesondere ist die Sammellinse zur Kollimierung der im Betrieb erzeugten Laserstrahlung bezüglich zumindest einer Achse eingerichtet , die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung steht .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist die Kollimationsoptik direkt auf einer Strahlaustritts fläche des Halbleiterchips aufgebracht . Die Kollimationsoptik weist insbesondere eine plane Fläche auf , die direkt auf einer planen Strahlaustritts fläche des Halbleiterchips aufgebracht ist . Insbesondere ist die Kollimationsoptik zur Kollimation der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung bezüglich einer Achse eingerichtet , entlang der die Strahldivergenz am größten ist .

Durch ein direktes Aufbringen der Kollimationsoptik auf die Strahlaustritts fläche des Halbleiterchips kann die Strahlaustritts fläche insbesondere vor der Ablagerung schädlicher Stof fe und/oder Partikel geschützt werden . Somit ist keine hermetische Versiegelung der Kavität erforderlich, die durch den Träger den Rahmen und das Fenster gebildet wird .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil ein strahl formendes Element auf , das zu einer Strahl formung im Betrieb erzeugter elektromagnetischer Laserstrahlung eingerichtet ist , wobei das strahl formende Element dem zweiten optischen Umlenkelement nachgeordnet ist . Insbesondere ist das strahl formende Element dem zweiten optischen Umlenkelement in Abstrahlrichtung der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung nachgeordnet . Beispielsweise ist das strahl formende Element direkt auf einer Strahlauskoppel fläche des zweiten optischen Umlenkelements angeordnet . Das strahl formende Element ist beispielsweise zur Fokussierung der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet . Des Weiteren kann das strahl formende Element zu einer Aufteilung der elektromagnetischen Laserstrahlung eingerichtet sein . Dabei wird die vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelte elektromagnetische Laserstrahlung zum Beispiel in eine Viel zahl von Strahlbündeln auf gespalten . Unterschiedliche Strahlbündel weisen beispielsweise unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen auf .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils umfasst das strahl formende Element ein Mikrolinsenarray oder ein di f fraktives optisches Element . Ein Mikrolinsenarray weist insbesondere eine Viel zahl von Sammellinsen und/oder Zerstreuungslinsen auf , die nebeneinander angeordnet sind und eine regelmäßige oder eine unregelmäßige Anordnung bilden . Bevorzugt ist das Mikrolinsenarray als einteiliges Element ausgebildet . Ein di f fraktives optisches Element ist beispielsweise ein Beugungsgitter, das eine periodische Struktur zur Beugung von im Betrieb erzeugter elektromagnetischer Laserstrahlung aufweist .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Bauteil zusätzlich zwei weitere Halbleiterchips auf , wobei ein Halbleiterchip im Betrieb blaue Laserstrahlung, ein Halbleiterchip im Betrieb grüne Laserstrahlung und ein Halbleiterchip im Betrieb rote Laserstrahlung in Richtung des ersten optischen Umlenkelements aussendet . Die drei Halbleiterchips sind bevorzugt nebeneinander auf dem Träger angeordnet und unabhängig voneinander ansteuerbar . In anderen Worten kann eine Intensität der von den drei Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Laserstrahlung unabhängig voneinander eingestellt werden .

Gemäß einer Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils ist das zweite optische Umlenkelement beweglich gelagert . Somit kann die Abstrahlrichtung der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten Laserstrahlung während des Betriebs verändert werden . Beispielsweise ist das zweite optische Umlenkelement auf einem Piezokristall angeordnet , wobei der Polarwinkel und/oder der Azimutwinkel der Abstrahlrichtung durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Piezokristall innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs verändert werden kann . Der Piezokristall ist bevorzugt transparent für vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung und ist beispielsweise zwischen dem Fenster und dem zweiten optischen Umlenkelement angeordnet .

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben . Alle Merkmale des optoelektronischen Bauteils sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils of fenbart und umgekehrt .

Gemäß einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils wird zunächst ein Träger bereit gestellt . Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils wird ein Halbleiterchip auf den Träger aufgebracht .

Der Halbleiterchip wird beispielsweise mit einer Hauptfläche des Trägers verklebt und mit dem Träger elektrisch kontaktiert . Die elektrische Kontaktierung kann zum Beispiel über Bonddrähte erfolgen . Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterchip Anschlusskontakte auf einer dem Träger zugewandten Seite aufweisen, die direkt mit dem Träger elektrisch verbunden werden . Der Halbleiterchip kann dabei auf einem zusätzlichen Unterbau angeordnet werden, der zwischen dem Träger und dem Halbleiterchip angeordnet wird . Durch den Unterbau kann beispielsweise ein Abstand zwischen der Hauptfläche des Trägers und der Strahlaustritts fläche des Halbleiterchips eingestellt werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils wird ein erstes optisches Umlenkelement auf den Träger aufgebracht . Das erste optische Umlenkelement wird insbesondere lateral neben dem Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet . Der Halbleiterchip und das erste optische Umlenkelement werden dabei insbesondere so angeordnet , dass vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung in Richtung des ersten optischen Umlenkelements abgestrahlt wird .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils wird ein zweites optisches Umlenkelement angeordnet . Insbesondere sind das erste optische Umlenkelement und das zweite optische Umlenkelement so angeordnet , dass vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung vom ersten optischen Umlenkelement auf das zweite optische Umlenkelement umgelenkt wird .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils wird das zweite optische Umlenkelement während des Betriebs des Halbleiterchips angeordnet . Die Anordnung des zweiten optischen Umlenkelements während des Betriebs des Halbleiterchips erlaubt insbesondere eine genaue Ausrichtung und Justage des zweiten optischen Umlenkelements . Somit kann beispielsweise eine Einkoppelef fi zienz der vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung in das zweite optische Umlenkelement erhöht werden . Des Weiteren kann dadurch die Abstrahlrichtung der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung genau eingestellt werden .

Gemäß einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird das zweite optische Umlenkelement so angeordnet , dass die elektromagnetische Laserstrahlung in eine beliebige vorgegebene Richtung in einem Halbraum umgelenkt wird, der durch eine Hauptfläche des Trägers begrenzt wird .

Weitere vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauteils und des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Aus führungsbeispiel . Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .

Die Figuren 3 bis 7 zeigen schematische Darstellungen von optoelektronischen Bauteilen gemäß verschiedener Aus führungsbeispiele .

Die Figuren 8 bis 12 zeigen schematische Schnittdarstellungen von optoelektronischen Bauteilen gemäß weiterer verschiedener Aus führungsbeispiele .

Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Viel zahl von Strahlbündeln .

Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel .

Figur 15 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Aus führungsbeispiel .

Gleiche , gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente , insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein . Das optoelektronische Bauteil gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 1 umfasst einen Träger 1 , einen Halbleiterchip 2 , ein erstes optisches Umlenkelement 3 und ein zweites optisches Umlenkelement 4 . Der Halbleiterchip 2 ist eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode , die im Betrieb elektromagnetische Laserstrahlung 5 in lateraler Richtung auf das erste optische Umlenkelement 3 abstrahlt und auf einer Hauptfläche 6 des Trägers 1 angeordnet ist . Das erste optische Umlenkelement 3 ist lateral neben dem Halbleiterchip auf der Hauptfläche 6 des Trägers 1 angeordnet und lenkt die vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 auf das zweite optische Umlenkelement 4 um .

Das erste optische Umlenkelement 3 ist als Prisma ausgebildet und weist eine plane , reflektierende Oberfläche auf , die insbesondere durch ein reflektierendes Material , beispielsweise Silber, gebildet ist . Das zweite optische Umlenkelement 4 ist als Prisma ausgebildet , das insbesondere ein Borosilikatglas aufweist oder aus einem Borosilikatglas besteht , wobei die elektromagnetische Laserstrahlung 5 durch Totalreflexion an einer Grenz fläche zwischen dem Prisma und dem umgebenden Medium, insbesondere Umgebungsluft , umgelenkt wird .

Auf einer Hauptfläche 6 des Trägers 1 ist ein Rahmen 7 aufgebracht , der den Halbleiterchip 2 und das erste optische Umlenkelement 3 lateral vollständig umgibt . Der Rahmen 7 überragt den Halbleiterchip 2 und das erste optische Umlenkelement 3 in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche 6 des Trägers 1 vollständig . Auf dem Rahmen 7 ist ein Fenster 8 aufgebracht , das mit dem Rahmen 7 und dem Träger 1 eine abgeschlossene Kavität 9 bildet . Das Fenster 8 ist transparent für vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 . In der Kavität 9 sind der Halbleiterchip 2 und das erste optische Umlenkelement 3 angeordnet . Der Rahmen 7 ist mit dem Träger 1 und dem Fenster

8 verklebt , so dass die Kavität 9 hermetisch abgeschlossen ist .

Das zweite optische Umlenkelement 4 ist auf einer der Kavität

9 abgewandten Hauptfläche 10 des Fensters 8 angeordnet . Dabei sind die Hauptfläche 6 des Trägers 1 und die Hauptfläche 10 des Fensters 8 parallel zueinander angeordnet . Das erste optische Umlenkelement 3 und das zweite optische Umlenkelement 4 sind dabei in einer Richtung 20 senkrecht auf die Hauptfläche 6 des Trägers 1 übereinander angeordnet .

Der Träger 1 weist auf einer der Kavität abgewandten Seite Montageflächen 11 auf , die zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung des optoelektronischen Bauteils auf der Oberfläche eines Anschlussträgers eingerichtet sind . Der Träger 1 und der Rahmen 7 weisen ein keramisches Material auf , das für vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 nicht durchlässig ist . Die beiden optischen Umlenkelemente 3 , 4 sind insbesondere dazu eingerichtet , elektromagnetische Laserstrahlung 5 vom optoelektronischen Bauteil in einer lateralen Richtung 21 aus zukoppeln . Das in Figur 1 gezeigte optoelektronische Bauteil ist somit ein oberflächenmontierbarer Laser, der elektromagnetische Laserstrahlung seitlich aussendet .

Die schematische Schnittdarstellung in Figur 2 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils . Im Gegensatz zum Aus führungsbeispiel in Figur 1 ist hier das zweite optische Umlenkelement 4 als ein lichtbrechendes Prisma ausgebildet . Insbesondere ist das zweite optische Umlenkelement 4 ein Prisma, bei dem die elektromagnetische Laserstrahlung 5 nicht durch Totalreflexion, sondern durch Brechung umgelenkt wird . Durch Einstellen eines Winkels 16 zwischen der Hauptfläche 10 des Fensters 8 und der Strahlaustritts fläche des Prismas kann insbesondere ein Polarwinkel 17 der vom optoelektronischen Bauteil abgestrahlten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 eingestellt werden .

Die Figuren 3 bis 7 zeigen schematische Draufsichten auf die Hauptfläche 10 des Fensters 8 optoelektronischer Bauteile gemäß verschiedener Aus führungsbeispiele . Insbesondere weist das zweite optische Umlenkelement 4 in den Figuren 3 bis 7 unterschiedliche Ausrichtungen auf , wodurch ein Azimutwinkel 18 der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 eingestellt werden kann .

Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das optoelektronische Bauteil gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 1 . Dabei ist die Abstrahlrichtung der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung 5 parallel zur Abstrahlrichtung des Halbleiterchips 2 . Im Gegensatz dazu ist in dem Aus führungsbeispiel in Figur 4 das zweite optische Umlenkelement 4 um 90 ° im Uhrzeigersinn bezüglich einer Drehachse gedreht , die senkrecht auf die Hauptfläche 10 des Fensters 8 steht . Die Figuren 5 und 6 zeigen weitere Aus führungsbeispiele , wobei das zweite optische Umlenkelement 4 um weitere 90 ° , beziehungsweise weitere 180 ° bezüglich derselben Drehachse gedreht ist . Das Aus führungsbeispiel in Figur 7 zeigt , wie ein beliebiger Azimutwinkel 18 der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 durch die Ausrichtung des zweiten optischen Umlenkelements 4 eingestellt werden kann .

Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung des optoelektronischen Bauteils gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 1 . Insbesondere zeigt Figur 8 eine Strahldivergenz der vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 . Dabei weist die vom Halbleiterchip 2 ausgekoppelte elektromagnetische Laserstrahlung 5 beispielsweise eine Strahldivergenz von ungefähr 60 ° auf . Dabei gibt die Strahldivergenz insbesondere ein Winkelmaß der Öf fnung eines Strahlkegels der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 an . Figur 8 zeigt insbesondere , dass eine Größe des zweiten optischen Umlenkelements 4 von der Strahldivergenz der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 abhängt .

Im Gegensatz zu Figur 8 weist das optoelektronische Bauteil gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 9 eine zusätzliche Kollimationsoptik 12 auf . Die Kollimationsoptik 12 ist als eine Sammellinse mit einer planen Fläche ausgebildet , die direkt auf einer planen Strahlungsauskoppel fläche des Halbleiterchips 2 aufgebracht ist . Die Kollimationsoptik 12 verringert insbesondere eine Strahldivergenz der vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 . Durch die so erreichte geringere Aufweitung der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 in Abstrahlrichtung kann das zweite optische Umlenkelement 4 insbesondere eine geringere Größe im Vergleich zum Aus führungsbeispiel in Figur 8 aufweisen .

Die Figur 10 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils , bei dem im Gegensatz zu Figur 1 das erste optische Umlenkelement 3 zur Kollimation der vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 eingerichtet ist . Das erste optische Umlenkelement 3 weist insbesondere eine konkav gekrümmte reflektierende Oberfläche 19 auf , die die Strahldivergenz der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 zumindest verringert . Insbesondere ist das erste optische Umlenkelement 3 dazu eingerichtet , die Strahldivergenz entlang zweier senkrecht aufeinander stehender Achsen, die j eweils senkrecht auf die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 stehen, zu verringern .

Figur 11 zeigt ein Aus führungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils , das im Vergleich zum Aus führungsbeispiel in Figur 1 zusätzlich ein strahl formendes Element 13 aufweist . Das strahl formende Element 13 ist auf einer Strahlauskoppel fläche des zweiten optischen Umlenkelements 4 angeordnet und umfasst einen Mikrolinsenarray . Das Mikrolinsenarray ist beispielsweise zu einer Aufteilung der elektromagnetischen Laserstrahlung 5 in eine Viel zahl von Strahlbündeln eingerichtet .

Im Gegensatz zu Figur 11 weist das optoelektronische Bauteil gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 12 eine Kollimationsoptik 12 auf , die anstatt des Mikrolinsenarrays auf der Strahlauskoppel fläche des zweiten optischen Umlenkelements 4 angeordnet ist . Die Kollimationsoptik 12 ist insbesondere zu einer Fokussierung der vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 eingerichtet .

Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Viel zahl von Strahlbündeln 22 elektromagnetischer Laserstrahlung 5 , die beispielsweise durch ein optoelektronisches Bauteil gemäß dem Aus führungsbeispiel in Figur 11 erzeugt werden . Die Viel zahl von Strahlbündeln 22 kann auch durch ein strahl formendes Element 13 erzeugt werden, das ein di f fraktives optisches Element aufweist .

Figur 14 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Aus führungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils , das drei Halbleiterchips 2 , 14 , 15 aufweist . Die Draufsicht auf die Hauptfläche 6 das Trägers 1 zeigt insbesondere drei nebeneinander angeordnete Halbleiterchips 2 , 14 , 15 , die im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 in Richtung des ersten optischen Umlenkelements 3 abstrahlen . Dabei erzeugt der erste Halbleiterchip 2 blaue Laserstrahlung, der zweite Halbleiterchip 14 grüne Laserstrahlung und der dritte Halbleiterchip 15 rote Laserstrahlung . Insbesondere wird die Laserstrahlung 5 der drei Halbleiterchips 2 , 14 , 15 auf dem ersten optischen Umlenkelement 3 überlagert , in Richtung des zweiten optischen Umlenkelements 4 ( in Figur 8 nicht gezeigt ) umgelenkt , und nach Umlenkung durch das zweite optische Umlenkelement 4 vom optoelektronischen Bauteil ausgekoppelt . Die drei Halbleiterchips 2 , 14 , 15 sind insbesondere unabhängig voneinander ansteuerbar . Somit kann eine Intensität der im Betrieb von den Halbleiterchips 2 , 14 , 15 emittierten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 getrennt voneinander eingestellt werden .

Das Flussdiagramm in Figur 15 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel . Im ersten Schritt 31 wird ein Träger 1 bereitgestellt , der zur mechanischen Stabilisierung und zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils eingerichtet ist .

Im zweiten Schritt 32 wird ein Halbleiterchip 2 auf den Träger 1 aufgebracht . Der Halbleiterchip 2 ist insbesondere eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode , die beispielsweise auf einer Hauptfläche 6 des Trägers 1 aufgeklebt wird . Dabei kann zwischen dem Träger 1 und dem Halbleiterchip 2 ein Befestigungselement angeordnet werden . Des Weiteren wird der Halbleiterchip 2 beispielsweise über Bonddrähte mit dem Träger 1 elektrisch verbunden .

Im dritten Schritt 33 wird ein erstes optisches Umlenkelement 3 auf der Hauptfläche 6 des Trägers aufgebracht . Dabei wird das erste optische Umlenkelement 3 lateral neben dem Halbleiterchip 2 angeordnet und mit dem Träger mechanisch verbunden, so dass vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 bevorzugt vollständig auf das erste optische Umlenkelement 3 einfällt .

Im vierten Schritt 34 wird ein Rahmen 7 auf den Träger 1 aufgebracht , der den Halbleiterchip 2 und das erste optische Umlenkelement 3 vollständig umgibt und in einer Richtung 20 senkrecht auf die Hauptfläche 6 des Trägers 1 vollständig überragt . Der Rahmen 7 wird beispielsweise mit dem Träger 1 verklebt . Anschließend wird auf den Rahmen 7 ein transparentes Fenster 8 aufgebracht und mit dem Rahmen 7 verklebt , wobei der Träger 1 , der Rahmen 7 und das Fenster 8 eine hermetisch abgeschlossene Kavität 9 bilden, in der der Halbleiterchip 2 und das erste optische Umlenkelement 3 angeordnet sind . Im fünften Schritt 35 wird ein zweites optisches Umlenkelement 4 auf das Fenster 8 aufgebracht . Dabei wird das zweite optische Umlenkelement 4 so angeordnet , dass die vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung 5 vom ersten optischen Umlenkelement 3 auf das zweite optische Umlenkelement 4 umgelenkt wird . Das zweite optische Umlenkelement 4 wird insbesondere während des Betriebs des Halbleiterchips 2 auf das Fenster 8 aufgebracht , ausgerichtet und/oder j ustiert . Dadurch kann die Abstrahlrichtung der vom optoelektronischen Bauteil im Betrieb ausgekoppelten elektromagnetischen Laserstrahlung 5 genau eingestellt werden .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 129 698 . 6 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .

Bezugs zeichenliste

1 Träger

2 Halbleiterchip

3 erstes optisches Umlenkelement

4 zweites optisches Umlenkelement

5 elektromagnetische Laserstrahlung

6 Hauptfläche des Trägers

7 Rahmen

8 Fenster

9 Kavität

10 Hauptfläche des Fensters

11 Montageflächen

12 Kollimationsoptik

13 strahl formendes Element

14 Halbleiterchip

15 Halbleiterchip

16 Winkel

17 Polarwinkel

18 Azimutwinkel

19 reflektierende Oberfläche

20 senkrechte Richtung

21 laterale Richtung

22 Strahlbündel

31 erster Schritt

32 zweiter Schritt

33 dritter Schritt

34 vierter Schritt

35 fünfter Schritt