DE102015106712A1

DE102015106712A1 - Anordnung mit einem Substrat und einem Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE102015106712A1
Application number: DE102015106712.9A
Authority: DE
Inventors: Roland Enzmann; Markus Arzberger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2016174238A1; US20180090908A1; DE112016002001A5; CN107534269B; CN107534269A; JP6680800B2; JP2018515916A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Substrat und einem Halbleiterlaser, wobei das Substrat eine Oberseite, Seitenflächen und eine Unterseite aufweist, wobei wenigstens eine erste Ausnehmung in die Oberseite eingebracht ist, wobei der Halbleiterlaser in der Weise auf der Oberseite des Substrates angeordnet ist, dass ein Bereich der Seitenfläche des Halbleiterlasers, über den elektromagnetische Strahlung abgegeben wird, über der ersten Ausnehmung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Substrat und mit einem Halbleiterlaser gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung gemäß Patentanspruch 12.
Im Stand der Technik ist es beispielsweise aus EP 1 792 373 B1 bekannt, einen Halbleiterlaser auf einem Träger zu montieren. Die Herstellung ist relativ aufwändig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung mit einem Substrat und einem Laser bereitzustellen, die einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung besteht darin, dass die vom Halbleiterlaser abgegebene elektromagnetische Strahlung weniger von dem Substrat beeinflusst wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Bereich des Halbleiterlasers, der die elektromagnetische Strahlung abgibt, über einer ersten Ausnehmung des Substrates angeordnet ist. Dabei weist die Seitenfläche des Halbleiterlasers in dem Bereich, in dem die elektromagnetische Strahlung abgegeben wird, einen Überstand gegenüber der Oberseite des Substrates auf. Das Substrat weist die erste Ausnehmung auf, die in die Oberseite des Substrates eingebracht ist. Durch die Ausnehmung steht mehr Freiraum für die elektromagnetische Strahlung zur Verfügung.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform ist die erste Ausnehmung angrenzend an eine Seitenfläche des Substrates eingebracht, wobei die erste Ausnehmung seitlich an der Seitenfläche offen ist. Somit ist ein vergrößerter Freiraum zur Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Kontaktfläche auf der Oberseite des Substrates ausgebildet, wobei sich die erste Kontaktfläche von der Oberseite wenigstens bis in die erste Ausnehmung erstreckt, und wobei ein erster elektrischer Anschluss des Halbleiterlasers mit der ersten Kontaktfläche verbunden ist. Auf diese Weise ist eine erhöhte Flexibilität beim Anschluss des ersten elektrischen Kontaktes des Halbleiterlasers an einen Kontakt eines Trägers gegeben. Zudem ist die elektrische Kontaktierung des Halbleiterlasers durch die erste Kontaktfläche auf einfache Weise und zuverlässig möglich.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die erste Ausnehmung von der Oberseite des Substrates bis zur Unterseite des Substrates. Zudem ist die erste Kontaktfläche von der Oberseite des Substrates über die erste Ausnehmung bis zur Unterseite des Substrates geführt. Somit kann der erste elektrische Anschluss des Halbleiterlasers über die Unterseite des Substrates elektrisch kontaktiert werden. Damit ist eine einfache Montage und Kontaktierung des Halbleiterlasers über einen Träger möglich.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine zweite Ausnehmung in die Oberseite eingebracht, wobei die zweite Ausnehmung an eine Seitenfläche des Substrates angrenzt und/oder von der Oberseite des Substrates bis zur Unterseite des Substrates geführt ist. Zudem ist eine zweite Kontaktfläche auf der Oberseite des Substrates ausgebildet, wobei sich die zweite Kontaktfläche von der Oberseite des Substrates wenigstens bis in die zweite Ausnehmung erstreckt. Zudem ist ein zweiter elektrischer Anschluss des Halbleiterlasers mit der zweiten Kontaktfläche verbunden. Somit ist eine einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung des zweiten elektrischen Anschlusses des Halbleiterlasers gegeben, wobei zudem eine einfache und sichere Montage und elektrische Kontaktierung des zweiten elektrischen Kontaktes des Halbleiterlasers über eine entsprechende Montage des Substrates über die Seitenfläche oder über die Unterseite möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die zweite Ausnehmung von der Oberseite des Substrates bis zur Unterseite des Substrates und die zweite Kontaktfläche ist von der Oberseite des Substrates über die zweite Ausnehmung bis zur Unterseite des Substrates geführt. Damit kann eine einfache elektrische Kontaktierung des zweiten elektrischen Anschlusses des Halbleiterlasers über die Unterseite des Substrates erfolgen.
In einer weiteren Ausführung ist wenigstens eine dritte Ausnehmung in die Oberseite des Substrates eingebracht, wobei die dritte Ausnehmung an eine Seitenfläche des Substrates angrenzt oder von der Oberseite des Substrates bis zur Unterseite des Substrates geführt ist. Zudem ist eine dritte Kontaktfläche auf der Oberseite des Substrates ausgebildet, wobei sich die dritte Kontaktfläche wenigstens bis in die dritte Ausnehmung erstreckt, und wobei die dritte Kontaktfläche mit dem zweiten elektrischen Anschluss des Halbleiterlasers verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der elektrischen Impedanz des Halbleiterlasers erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat mit der Seitenfläche, an der die erste Ausnehmung ausgebildet ist, auf einem Träger montiert. Zudem weist der Träger einen weiteren ersten elektrischen Kontakt auf, der mit der ersten Kontaktfläche elektrisch leitend, insbesondere direkt mechanisch verbunden ist. Somit wird eine einfache Montage der Anordnung auf einem Träger ermöglicht, wobei gleichzeitig ein einfacher und sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Träger und dem ersten elektrischen Anschluss des Halbleiterlasers hergestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Träger einen zweiten weiteren elektrischen Kontakt auf, wobei die zweite Kontaktfläche des Substrates mit dem zweiten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere direkt mechanisch verbunden ist. Somit wird auch der zweite elektrische Anschluss des Halbleiterlasers auf einfache und zuverlässige Weise mit einem zweiten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform weist der Träger einen dritten weiteren elektrischen Kontakt auf, wobei die dritte Kontaktfläche des Substrates mit dem dritten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere direkt mechanisch verbunden ist. Somit wird auch die dritte Kontaktfläche auf einfache und zuverlässige Weise mit dem dritten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch und/oder insbesondere mechanisch verbunden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die erste, die zweite und/oder die dritte Ausnehmung in Form eines Loches oder in Form eines in Längsrichtung seitlich geöffneten Loches in dem Substrat ausgebildet sein. Die Ausbildung eines Loches kann mit einfachen Mitteln kostengünstig hergestellt werden. Das Loch kann von der Oberseite bis zur Unterseite des Substrates geführt sein.
Das vorgeschlagene Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Anordnung mit dem Substrat und mit dem Halbleiterlaser einfach hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Substratplatte bereitgehalten wird, die mehrere Ausnehmungen aufweist. Zudem werden mehrere Halbleiterlaser auf die Substratplatte in der Weise montiert, dass die Halbleiterlaser mit einem Bereich der Seitenfläche, der die elektromagnetische Strahlung abgibt, jeweils über der ersten Ausnehmung angeordnet sind. Anschließend wird die Substratplatte in Substrate mit wenigstens einem Halbleiterlaser aufgeteilt. Mithilfe des beschriebenen Verfahrens wird die Zeit zur Herstellung eines Substrates mit wenigstens einem Halbleiterlaser gegenüber einer Einzelmontage eines Halbleiterlasers auf einem Substrat verkürzt und vereinfacht.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens werden mehrere voneinander getrennte erste Kontaktflächen auf die Oberseite der Substratplatte in der Weise aufgebracht, dass sich die ersten Kontaktflächen von der Oberseite der Substratplatte bis in eine zugeordnete erste Ausnehmung erstrecken. Zudem werden erste elektrische Anschlüsse der Halbleiterlaser mit jeweils einer ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden, insbesondere werden die Halbleiterlaser auf erste Kontaktflächen aufgesetzt und dabei erste elektrische Anschlüsse der Halbleiterlaser direkt mechanisch und elektrisch mit den ersten Kontaktflächen verbunden. Damit ist eine einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung des Halbleiterlasers gegeben.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird das Substrat mit der Seitenfläche, an der die erste Ausnehmung angrenzt, oder mit der Unterseite auf einem Träger angeordnet. Der Träger weist einen ersten weiteren elektrischen Kontakt auf, wobei die erste Kontaktfläche des Substrates mit dem ersten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch leitend, insbesondere direkt mechanisch verbunden wird. Damit wird eine einfache und zuverlässige Montage des Substrates auf dem Träger erreicht, wobei zudem eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen der ersten Kontaktfläche des Substrates und einer ersten weiteren elektrischen Kontaktfläche des Trägers erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Substratplatte mithilfe eines Brechvorganges in die einzelnen Substrate aufgeteilt. Dabei wird abhängig von der gewählten Ausführungsform auf einer Unterseite der Substratplatte eine Sollbruchkante mithilfe eines Lasers eingebracht. Anschließend wird die Substratplatte entlang der Sollbruchkante gebrochen. Somit wird ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Aufteilen der Substratplatte in einzelne Substrate bereitgestellt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
1 einen Teilausschnitt einer Substratplatte,
2 einen Teilausschnitt der Substratplatte mit Halbleiterlasern,
3 eine Ansicht auf eine Unterseite der Substratplatte,
4 eine perspektivische Seitenansicht eines Teilabschnittes der Substratplatte,
5 ein Substrat mit einem Halbleiterlaser,
6 ein weiteres Substrat mit einem Halbleiterlaser,
7 die Anordnung von 6 mit Blick auf die zweite Längsseite,
8 einen Träger mit einem Substrat mit Halbleiterlaser,
9 einen Träger mit einem Substrat mit einem Halbleiterlaser,
10 ein weiteres Substrat mit einem Halbleiterlaser und
11 eine Prinzipskizze für den seitlichen Überstand des Halbleiters gegenüber dem Substrat darstellt.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Substratplatte 1, die aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Die Substratplatte 1 kann beispielsweise aus Aluminiumnitrit, Silicium, Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid hergestellt sein. Die Substratplatte 1 weist Ausnehmungen 7, 8, 9 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 7, 8, 9 von einer Oberseite 3 bis zu einer Unterseite der Substratplatte 1 hindurchgeführt und in Form von durchgehenden Löchern ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Ausnehmungen 7, 8, 9 auch nur bis zu einer festgelegten Tiefe in die Oberseite 3 der Substratplatte 1 eingebracht sein und nicht bis zur Unterseite der Substratplatte 1 ausgebildet sein. Weiterhin weist die Substratplatte 1 auf der Oberseite 3 eine erste Kontaktfläche 4, eine zweite Kontaktfläche 5 und eine dritte Kontaktfläche 6 auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die Kontaktflächen 4, 5, 6 verzichtet werden oder die Kontaktflächen 4, 5, 6 können in anderer Form ausgebildet sein. Die erste Kontaktfläche 4 ist als längliche, rechteckförmige Fläche auf der Oberseite 3 ausgebildet und bis zu einer ersten Ausnehmung 7 geführt. Zudem ist die erste Kontaktfläche 4 in der dargestellten Ausführungsform auch auf einer Innenseite der ersten Ausnehmung 7 ausgebildet und bis zur Unterseite der Substratplatte 1 geführt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann es ausreichend sein, wenn sich die erste Kontaktfläche 4 bis in die erste Ausnehmung 7 erstreckt. Insbesondere bei der Ausführungsform der ersten Ausnehmung 7 in Form eines Sackloches ist die erste Kontaktfläche 4 nicht bis zur Unterseite der Substratplatte 1 geführt.
Neben der ersten Kontaktfläche 4 ist eine zweite Kontaktfläche 5 auf der Oberseite 3 der Substratplatte 1 angeordnet. Die zweite Kontaktfläche 5 ist in der dargestellten Ausführungsform als abgestufter Streifen ausgebildet, der parallel zur Längsrichtung der ersten Kontaktfläche 4 angeordnet ist. Die zweite Kontaktfläche 5 ist mit dem breiteren Streifenabschnitt bis zu einer zweiten Ausnehmung 8 geführt, wobei die zweite Kontaktfläche 5 in der dargestellten Ausführungsform auch an einer Innenwand der zweiten Ausnehmung 8 ausgebildet ist und bis zur Unterseite der Substratplatte 1 geführt ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann es ausreichen, wenn sich die zweite Kontaktfläche 5 bis in die zweite Ausnehmung 8 erstreckt, jedoch nicht bis zur Unterseite der Substratplatte 1 geführt ist. Insbesondere bei der Ausführung der zweiten Ausnehmung 8 in Form eines Sackloches ist die zweite Kontaktfläche 5 nicht bis zur Unterseite der Substratplatte 1 geführt.
Zudem ist gegenüberliegend zur zweiten Kontaktfläche 5 in Bezug auf die erste Kontaktfläche 4 eine dritte Kontaktfläche 6 auf der Oberseite 3 der Substratplatte 1 ausgebildet. Die dritte Kontaktfläche 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel spiegelsymmetrisch zur zweiten Kontaktfläche 5 in Bezug auf die erste Kontaktfläche 4 angeordnet und ausgebildet. Zudem erstreckt sich die dritte Kontaktfläche 6 bis zu einer dritten Ausnehmung 9. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die dritte Kontaktfläche 6 entlang einer Innenwand der dritten Ausnehmung 9 bis auf eine Unterseite der Substratplatte 1. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die dritte Kontaktfläche 6 und auf die dritte Ausnehmung 9 verzichtet werden. Auf der Substratplatte 1 sind eine Vielzahl von Einheiten 10 mit einer ersten, zweiten und dritten Ausnehmung 7, 8, 9 und mit einer ersten, zweiten und dritten Kontaktfläche 4, 5, 6 ausgebildet. Die Einheiten 10 sind in einem festgelegten Raster angeordnet, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Abstände zwischen den Ausnehmungen 7, 8, 9 in einer x-Richtung gleich groß sind und in einer y-Richtung gleich groß sind. Die x- und die y-Richtung stehen senkrecht aufeinander und sind in 1 eingezeichnet. Zudem sind die Abstände der Ausnehmungen in der y-Richtung größer als in der x-Richtung. Weiterhin erstrecken sich die Kontaktflächen 4, 5, 6 parallel zur y-Achse. Die abgestufte Ausbildung der zweiten und der dritten Kontaktfläche 5, 6 sorgt für eine Einsparung von Kontaktmaterial für die Ausbildung der Kontaktflächen 5, 6. Weiterhin sind spätere Bruchkanten 19 in Form von Linien dargestellt.
2 zeigt die Anordnung der 1, wobei auf den ersten Kontaktflächen 4 jeweils ein Halbleiterlaser 11 aufgebracht ist. Die Halbleiterlaser 11 sind mit einem ersten Ende 12 wenigstens teilweise über einer ersten Ausnehmung 7 angeordnet. Das erste Ende 12 weist die Seitenfläche des Halbleiterlasers 11 auf, über die elektromagnetische Strahlung abgestrahlt wird. An dem gegenüberliegenden zweiten Ende 13 ist ein Spiegel ausgebildet, der eine Reflexion der Laserstrahlung ermöglicht. Somit steht das erste Ende 12 des Halbleiterlasers 11 über einen Randbereich der Oberseite 3 der Substratplatte 1 über, wie besonders deutlich an der unteren Reihe der Halbleiterlaser 11 in 2 zu erkennen ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch die Halbleiterlaser 11 in der Weise angeordnet sein, dass das erste Ende 12, über das elektromagnetische Strahlung vom Halbleiterlaser 11 abgegeben wird, auch über einer ersten Ausnehmung 7 einer benachbarten Einheit 10 angeordnet ist.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Unterseite 14 einer Substratplatte 1. Dabei sind elektrisch leitende Kontaktstreifen 15, 16, 17 angeordnet, wobei der erste Kontaktstreifen 15 über die ersten Ausnehmungen 7 mit jeweils einer ersten Kontaktfläche 4 elektrisch leitend verbunden ist. Insbesondere können die Kontaktstreifen 15 aus dem gleichen Material wie die ersten Kontaktflächen 4 sein. Die zweiten Kontaktstreifen 16 stehen über zweite Ausnehmungen 8 mit den zweiten Kontaktflächen 5 elektrisch leitend in Verbindung.
Die dritten Kontaktstreifen 17 stehen über die dritten Ausnehmungen 9 mit den dritten Kontaktflächen 6 elektrisch leitend in Verbindung. Insbesondere sind die Kontaktstreifen 15, 16, 17 aus dem gleichen Material wie die Kontaktflächen 4, 5, 6 hergestellt. Beispielsweise können die Kontaktflächen 4, 5, 6 und die Kontaktstreifen 15, 16, 17 mithilfe eines Abscheideverfahrens auf die Oberseite 3, in die Ausnehmungen 7, 8, 9 bzw. auf die Unterseite 14 der Substratplatte 1 aufgebracht werden.
Die Halbleiterlaser 11 sind beispielsweise mit einer p-Seite auf die Substratplatte 1 montiert. Die Halbleiterlaser 11 weisen eine aktive Zone auf, die nahe an der Oberfläche der p-Seite des Halbleiterlasers angeordnet ist. Damit ist insbesondere bei einer p-down-Montage dafür zu sorgen, dass eine vom Halbleiterlaser 11 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung nicht durch angrenzende Materialien, wie z.B. eine Oberseite der Substratplatte 1 oder eine Kontaktfläche in der Ausbreitung beeinträchtigt wird.
Der Vorteil der unbeeinträchtigten Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung kann auch unabhängig von der Form und der Anordnung der Kontaktflächen 4, 5, 6 mithilfe der ersten Ausnehmung 7 erreicht werden.
Die Kontaktflächen 4, 5, 6 und die Kontaktstreifen 15, 16, 17 sind beispielsweise aus einer Metallschicht hergestellt, die auf die Oberseite 3 der Substratplatte 1, auf die Innenseiten der Ausnehmungen 7, 8, 9 und auf die Unterseite 14 der Substratplatte aufgebracht, insbesondere aufgedampft ist.
Die Halbleiterlaser 11 werden beispielsweise mittels Kleben, Silbersintern oder mit einem eutektischen Gold-/Zinnlot auf der Oberseite 3 der Substratplatte 1 befestigt, insbesondere mit den ersten Kontaktflächen 4 befestigt.
Auf der Unterseite 14 der Substratplatte 1 sind Brechgraben 18 in die Unterseite 14 eingebracht. Diese können beispielsweise mithilfe eines Ritzvorganges oder mithilfe eines Laserstrahls hergestellt werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die Brechgraben 18 verzichtet werden, wenn die Substratplatte 1 beispielsweise mithilfe eines Sägeverfahrens in einzelne Substrate mit wenigstens einem Halbleiterlaser 11 unterteilt wird.
4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Teilabschnitt einer Substratplatte 1, die in Form eines länglichen Riegels mit mehreren Einheiten 10 ausgebildet ist. Der Teilabschnitt ist z. B. durch Sägen oder Brechen der Substratplatte 1 hergestellt worden. Die Einheiten 10 sind in einer Reihe angeordnet und miteinander mechanisch verbunden. Zwischen den Einheiten 10 sind gewünschte Bruchkanten 19 als Linien dargestellt. Auf der Unterseite 14 der Substratplatte 1 sind entlang der gewünschten Bruchkanten 19 Brechgraben 18 ausgebildet. Zum Brechen der Substratplatte 1 wird ein Brechwerkzeug 20 mit einer Brechkante entlang der gewünschten Bruchkante 19 auf die Oberseite 3 der Substratplatte 1 aufgelegt. Das Brechwerkzeug 20 ist nur schematisch in Form eines spitzen Dreieckes dargestellt. Anschließend wird die Substratplatte 1 mithilfe von zwei Druckplatten 21, 22 nach oben gegen das Brechwerkzeug 20 gedrückt. Somit wird die Substratplatte 1 in die gewünschten Einheiten 10 gebrochen. Auf die gleiche Weise kann auch der Teilabschnitt aus der Substratplatte 1 hergestellt werden.
5 zeigt ein Substrat 23 mit einem Halbleiterlaser 11, der aus der Substratplatte der 2 bis 4 vereinzelt wurde. Es ist deutlich zu erkennen, dass eine Seitenfläche 24 des Halbleiterlasers 11, über die die elektromagnetische Strahlung vom Halbleiterlaser 11 abgegeben wird, über einer ersten Ausnehmung 7 angeordnet ist. Somit kann die elektromagnetische Strahlung ungestört von der Oberseite des Substrates 23 vom Halbleiterlaser 11 ausgesendet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der seitliche Überstand zwischen dem Bereich der Seitenfläche 24, über den die elektromagnetische Strahlung abgegeben wird und der Oberseite 3 des Substrates 23 beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 und 20 µm oder mehr liegen. In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist die Seitenfläche 24 des Halbleiterlasers 11 über der ersten Ausnehmung 7 angeordnet, in die auch die erste Kontaktfläche 4 geführt ist. Zudem ist ein erster Bonddraht 25 vorgesehen, der einen zweiten elektrischen Anschluss 37 des Halbleiterlasers 11 mit der zweiten Kontaktfläche 5 elektrisch leitend verbindet. Weiterhin ist ein zweiter Bonddraht 26 vorgesehen, der den zweiten elektrischen Anschluss 37 des Halbleiterlasers 11 mit der dritten Kontaktfläche 6 elektrisch leitend verbindet. Wie bereits oben ausgeführt, kann auch auf den zweiten Bonddraht 26 verzichtet werden. Ein erster elektrischer Anschluss 36 des Halbleiterlasers 11 ist über die erste Kontaktfläche 4 und einen entsprechend auf der Unterseite des Halbleiterlasers 11 ausgebildeten elektrischen Kontakt elektrisch kontaktiert.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Substrates 23, die im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der 5 aufgebaut ist, wobei jedoch die Seitenfläche 24, die die elektromagnetische Strahlung des Halbleiterlasers 11 abgibt, gegenüberliegend zu der Ausführungsform der 5 angeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist die Seitenfläche 24 über eine weitere erste Ausnehmung 7 angeordnet, zu der die erste Kontaktfläche 4 nicht geführt ist. Die weitere erste Ausnehmung 7 ist gegenüberliegend zur ersten Ausnehmung 7 angeordnet. Das Substrat 23 weist zwei gegenüberliegende Längsseiten 28, 29 auf, wobei an jeder Längsseite 28, 29 jeweils drei Ausnehmungen 7, 8, 9 eingebracht sind. Die drei Ausnehmungen 7, 8, 9 erstrecken sich von der Oberseite 3 des Substrates 23 bis zur Unterseite 14 des Substrates 23. Die Ausnehmungen 7, 8, 9 sind in Form von Halbzylindern ausgebildet, die senkrecht zur Oberseite 3 ausgerichtet sind. Zudem weisen die Ausnehmungen 7, 8, 9 die gleiche Form auf. Weiterhin ist der Abstand zwischen den Ausnehmungen einer Längsseite 28, 29 gleich groß. Die Ausnehmungen 7, 8, 9 der zwei Längsseiten 28, 29 sind identisch ausgebildet. Auch die Ausnehmungen 7, 8, 9 der zweiten Längsseite 29 sind auf der Innenseite mit einer elektrisch leitenden Kontaktfläche 34 bedeckt. Zudem sind die Kontaktflächen 34 der gegenüberliegend angeordneten Ausnehmungen der zwei Längsseiten 28, 29 über die auf der Unterseite angeordneten Kontaktstreifen 15, 16, 17 miteinander verbunden, wie anhand von 3 erkennbar ist.
Bei der Anordnung der 6 ist die erste Kontaktfläche 4 nicht bis zu der ersten Ausnehmung 7 der zweiten Längsseite 29 geführt. Somit kann die Seitenfläche 24 des Halbleiterlasers 11 einen geringeren Überstand zur Innenseite der ersten Ausnehmung 7 aufweisen, da die Oberseite 3 angrenzend an die erste Ausnehmung 7 der zweiten Längsseite 29 nicht mit einer Kontaktfläche bedeckt ist. Somit ist die Gefahr einer Verschmutzung der Seitenfläche 24 durch Material der ersten Kontaktfläche 4 bei dieser Ausführungsform reduziert. Die Verschmutzung kann beispielsweise bei der Montage des Halbleiterlasers 11, d.h. bei dem mechanischen und dem elektrischen Verbinden mit dem Substrat 3 bzw. mit der ersten Kontaktfläche 4 bestehen.
7 zeigt die Anordnung der 6 mit Blick auf die zweite Längsseite 29.
8 zeigt eine Anordnung mit einem Substrat 23, das gemäß den Ausführungsformen der 5 oder 6 ausgebildet ist und mit der Unterseite 14 auf einem Träger 30 montiert ist. 8 zeigt das Substrat 23 mit Blick auf die erste Längsseite 28. Der Träger 30 weist einen ersten, zweiten und dritten weiteren elektrischen Kontakt 31, 32, 33 auf der Oberseite auf. Der erste, zweite und dritte weitere elektrische Kontakt 31, 32, 33 kann beispielsweise in Form einer Kontaktfläche ausgebildet sein. Der erste Kontaktstreifen 15 des Substrates 23, der auf der Unterseite 14 angeordnet ist und mit der ersten Kontaktfläche 4 leitend verbunden ist, liegt auf dem ersten weiteren elektrischen Kontakt 31 des Trägers 30 auf. Der zweite Kontaktstreifen 16, der auf der Unterseite 14 des Substrates 23 ausgebildet ist und mit der zweiten Kontaktfläche 5 leitend verbunden ist, liegt auf dem zweiten weiteren elektrischen Kontakt 32 auf. Der dritte Kontaktstreifen 17, der auf der Unterseite 14 des Substrates 23 angeordnet ist und leitend mit der dritten Kontaktfläche 6 verbunden ist, liegt auf dem dritten weiteren elektrischen Kontakt 33 auf. Somit wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten weiteren elektrischen Kontakt 31 und der ersten Kontaktfläche 4, zwischen dem zweiten weiteren elektrischen Kontakt 32 und der zweiten Kontaktfläche 5 und zwischen dem dritten weiteren elektrischen Kontakt 33 und der dritten Kontaktfläche 6 ausgebildet.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Substrat 23 über eine entsprechende mechanische Verbindung der Kontaktstreifen 15, 16, 17 mit den weiteren elektrischen Kontakten 31, 32, 33 auf dem Träger 30 befestigt sein. Zudem kann abhängig oder zusätzlich eine weitere Verbindungsschicht, insbesondere eine Klebeschicht zwischen der Unterseite 14 des Substrates 23 und der Oberseite des Trägers 30 ausgebildet sein, um das Substrat 23 am Träger 30 mechanisch zu befestigen.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Substrat 23 gemäß der Ausführungsform der 6 mit der ersten Längsseite 28 auf einer Oberseite eines Trägers 30 befestigt ist. Dabei ist der erste weitere elektrische Kontakt 31 des Trägers 30 mit der ersten Kontaktfläche 4 in der ersten Ausnehmung 7 elektrisch leitend verbunden. Zudem ist der zweite weitere elektrische Kontakt 32 des Trägers 30 mit der zweiten Kontaktfläche 5 im Bereich der zweiten Ausnehmung 8 elektrisch leitend verbunden. Weiterhin ist der dritte weitere elektrische Kontakt 33 mit der dritten Kontaktfläche 6 der dritten Ausnehmung 9 elektrisch leitend verbunden. Bei dieser Ausführungsform überragt die Seitenfläche 24 des Halbleiterlasers 11 den Randbereich der ersten Ausnehmung 7, der auf der zweiten Längsseite 29 ausgebildet ist. Somit strahlt der Halbleiterlaser 11 gegenüberliegend zum Träger 30 die elektromagnetische Strahlung ab.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Halbleiterlaser 11 aber auch so montiert sein, dass die Seitenfläche 24 auf der Seite des Trägers 30 angeordnet ist, wobei in dieser Ausführungsform jedoch der Halbleiterlaser 11 in der Höhe versetzt zum Träger 30 angeordnet sein muss, damit die elektromagnetische Strahlung des Halbleiterlasers 11 über den Träger 30 hinweg abgestrahlt werden kann.
10 zeigt eine Ausführungsform eines Substrates 23 mit einem Halbleiterlaser, wobei die erste, zweite und dritte Ausnehmung 7, 8, 9 auch in Form einer Ausnehmung ausgebildet sind, jedoch nicht bis zur Unterseite 14 des Substrates 23 geführt sind. Auch bei dieser Ausführungsform können die beschriebenen Vorteile für die Montage des Halbleiterlasers 11 genutzt werden. Dabei kann die Seitenfläche 24 des Halbleiterlasers 11, die die elektromagnetische Strahlung abgibt, auf der ersten Längsseite 28 in der ersten Ausnehmung 7 gegenüber dem Substrat 23 überstehen, in das die erste Kontaktfläche 4 geführt ist, wie in 5 dargestellt ist. Zudem kann der Halbleiterlaser 11 aber auch bei dieser Ausführungsform auf der ersten Ausnehmung 7 der zweiten Längsseite 29 überstehen, in die nicht die erste Kontaktfläche 4 des Halbleiterlasers 11 geführt ist, wie in 6 dargestellt ist.
11 zeigt in einer schematischen Skizze den seitlichen Abstand 35, den die Seitenfläche 24, die die Laserstrahlung abgibt, von der ersten Ausnehmung 7 aufweist.
Die in den Figuren dargestellten Ausnehmungen 7, 8, 9 weisen im Querschnitt eine Kreisform auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Querschnitte, insbesondere die erste Ausnehmung einen anderen Querschnitt wie die zweite Ausnehmung und die zweite Ausnehmung einen anderen Querschnitt wie die dritte Ausnehmung aufweisen.
Zudem kann ein aus der Substratplatte 1 vereinzeltes Substrat 23 auch mehrere Halbleiterlaser 11 und entsprechend mehrere erste, zweite, dritte Ausnehmungen 7, 8, 9 und entsprechende erste, zweite und dritte Kontaktflächen 4, 5, 6 aufweisen.
Der Halbleiterlaser 11 kann mit seiner p-Seite dem Substrat 23 bzw. der Substratplatte 1 zugewandt sein. Dadurch ist die aktive Zone, die näher an der p-Seite als an der n-Seite des Halbleiterlasers 11 angeordnet ist, näher an der Oberseite 3 der Substratplatte 1 bzw. an der Oberseite 3 des Substrates 23 angeordnet.
Anstelle des Halbleiterlasers 11, der beispielsweise in Form von Laserdioden ausgebildet ist, können auch lichtemittierende Dioden vorgesehen sein, die die elektromagnetische Strahlung auf einer Seitenfläche 24 abstrahlen.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die Ausbildung der Kontaktflächen 4, 5, 6 in den ersten, zweiten und dritten Ausnehmungen 7, 8, 9 verzichtet werden. Es ist insbesondere möglich, wenn das Substrat 23 mit der ersten Längsseite 28 auf dem Träger 30 montiert wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Substratplatte
3: Oberseite
4: erste Kontaktfläche
5: zweite Kontaktfläche
6: dritte Kontaktfläche
7: erste Ausnehmung
8: zweite Ausnehmung
9: dritte Ausnehmung
10: Einheit
11: Halbleiterlaser
12: erstes Ende
13: zweites Ende
14: Unterseite
15: erster Kontaktstreifen
16: zweiter Kontaktstreifen
17: dritter Kontaktstreifen
18: Brechgraben
19: Bruchkante
20: Brechwerkzeug
21: erste Platte
22: zweite Platte
23: Substrat
24: Seitenfläche
25: erster Bonddraht
26: zweiter Bonddraht
28: erste Längsseite
29: zweite Längsseite
30: Träger
31: erster weiterer elektrischer Kontakt
32: zweiter weiterer elektrischer Kontakt
33: dritter weiterer elektrischer Kontakt
34: Kontaktfläche
35: Abstand
36: 1. Anschluss
37: 2. Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1792373 B1 [0002]

Claims

Anordnung mit einem Substrat (23) und einem Halbleiterlaser (11), wobei das Substrat (23) eine Oberseite (3), Seitenflächen (28, 29) und eine Unterseite (14) aufweist, wobei wenigstens eine erste Ausnehmung (7) in die Oberseite (3) eingebracht ist, wobei der Halbleiterlaser (11) in der Weise auf der Oberseite (3) des Substrates (23) angeordnet ist, dass ein Bereich der Seitenfläche (24) des Halbleiterlasers, über den elektromagnetische Strahlung abgegeben wird, über der ersten Ausnehmung (7) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ausnehmung (7) angrenzend an eine Seitenfläche (28, 29) des Substrates (23) eingebracht ist, wobei die erste Ausnehmung (7) seitlich an der Seitenfläche (28, 29) offen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Kontaktfläche (4) auf der Oberseite (3) des Substrates (23) ausgebildet ist, wobei sich die erste Kontaktfläche (4) von der Oberseite (3) wenigstens bis in die erste Ausnehmung (7) erstreckt, und wobei ein erster elektrischer Anschluss (36) des Halbleiterlasers (11) mit der ersten Kontaktfläche (4) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei sich die erste Ausnehmung (7) von der Oberseite (3) des Substrates (23) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) erstreckt, und wobei sich die erste Kontaktfläche (4) von der Oberseite des Substrates über die erste Ausnehmung (7) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) erstreckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei wenigstens eine zweite Ausnehmung (8, 9) in die Oberseite (3) des Substrates (23) eingebracht ist, wobei die zweite Ausnehmung (8, 9) an eine Seitenfläche (28, 29) des Substrates angrenzt oder von der Oberseite (3) des Substrates (23) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) geführt ist, wobei eine zweite Kontaktfläche (5) auf der Oberseite (3) des Substrates (23) ausgebildet ist, wobei sich die zweite Kontaktfläche (5) von der Oberseite (3) wenigstens bis in die zweite Ausnehmung (8, 9) erstreckt, und wobei ein zweiter elektrischer Anschluss (37) des Halbleiterlasers (11) mit der zweiten Kontaktfläche (5) elektrisch leitend verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei sich die zweite Ausnehmung (8) von der Oberseite (3) des Substrates (23) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) erstreckt, und wobei sich die zweite Kontaktfläche (5) von der Oberseite (3) über die zweite Ausnehmung (8) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) erstreckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei wenigstens eine dritte Ausnehmung (9) in die Oberseite (3) des Substrates (23) eingebracht ist, wobei die dritte Ausnehmung (9) an eine Seitenfläche (28, 29) des Substrates (23) angrenzt oder von der Oberseite (3) des Substrates (23) bis zur Unterseite (14) des Substrates (23) geführt ist, wobei eine dritte Kontaktfläche (6) auf der Oberseite (3) des Substrates (23) ausgebildet ist, wobei sich die dritte Kontaktfläche (6) wenigstens bis in die dritte Ausnehmung (9) erstreckt, und wobei die dritte Kontaktfläche (6) mit dem zweiten elektrischen Anschluss (37) des Halbleiterlasers (11) elektrisch leitend verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausnehmung (7) an der Seitenfläche (28, 29) des Substrates (23) ausgebildet ist oder mit der Unterseite (14) auf einem Träger (30) angeordnet ist, wobei der Träger (30) einen ersten weiteren elektrischen Kontakt (31) aufweist, und wobei die erste Kontaktfläche (4) mit dem ersten weiteren elektrischen Kontakt (31) des Trägers (30) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Träger (30) einen zweiten weiteren elektrischen Kontakt (31) aufweist, und wobei die zweite Kontaktfläche (5) mit dem zweiten weiteren elektrischen Kontakt (31) des Trägers (30) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Träger einen dritten weiteren elektrischen Kontakt (32) aufweist, und wobei die dritte Kontaktfläche (6) mit dem dritten weiteren elektrischen Kontakt (32) des Trägers (30) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste, die zweite und/oder die dritte Ausnehmung in Form eines Loches oder in Form eines in Längsrichtung seitlich offenen Loches ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem Substrat und mit einem Halbleiterlaser, wobei eine Substratplatte verwendet wird, die mehrere Ausnehmungen aufweist, wobei mehrere Halbleiterlaser auf die Substratplatte in der Weise montiert werden, dass die Halbleiterlaser mit einem Bereich einer Seitenfläche, über den eine elektromagnetische Strahlung abgegeben wird, jeweils über der ersten Ausnehmung angeordnet sind, wobei anschließend die Substratplatte in Substrate mit wenigstens einem Halbleiterlaser vereinzelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mehrere, voneinander getrennte erste Kontaktflächen auf die Oberseite der Substratplatte in der Weise aufgebracht werden, dass sich die ersten Kontaktflächen von der Oberseite der Substratplatte bis in eine zugeordnete erste Ausnehmung erstrecken, und wobei erste elektrische Anschlüsse der Halbleiterlaser mit jeweils einer ersten Kontaktfläche verbunden werden, indem die Halbleiterlaser auf die ersten Kontaktflächen aufgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Substrat mit der Seitenfläche, an der die erste Ausnehmung angrenzt, oder mit der Unterseite auf einem Träger angeordnet wird, wobei der Träger einen ersten weiteren elektrischen Kontakt aufweist, und wobei die erste Kontaktfläche des Substrates mit dem ersten weiteren elektrischen Kontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Substratplatte mithilfe eines Brechvorganges in die Substrate aufgeteilt wird, wobei insbesondere auf einer Unterseite der Substratplatte Bruchgrößen mithilfe eines Lasers eingebracht werden, und wobei anschließend die Substratplatte entlang der Bruchgräben gebrochen wird.