DE102018130578A1

DE102018130578A1 - LASER DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A LASER DEVICE

Info

Publication number: DE102018130578A1
Application number: DE102018130578.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Sorg
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-04

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.A laser device (10) comprises a hermetic housing (11), which has an interior (12) and is at least partially made of circuit board material, a laser element (13) which is arranged in the interior (12), and at least one inorganic layer ( 35), which hermetically shields the interior (12) from the printed circuit board material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung.The present invention relates to a laser device and a method for producing a laser device.

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 Laserelemente 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 Zersetzungsprodukten kommen. Sofern die Reaktionsprodukte nicht perfekt transparent sind, kommt es zu einer Wechselwirkung mit der emittierten Strahlung, die wiederum zu einer zusätzlichen Erwärmung im Bereich der Facette führt. Durch den oben beschriebenen Zusammenhang kann es zu selbstverstärkenden Effekten kommen, die letztendlich zu einer Zerstörung des Lasers führen können (COD, catastrophic optical damage).Lasers, in particular power lasers, which emit short-wave light such as green or blue light, currently have to be encapsulated at high cost. 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, the facet can decompose and deposit or accumulate particles and decomposition products. 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. The relationship described above can lead to self-amplifying effects that can ultimately lead to destruction of the laser (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.Even if the deposits are perfectly transparent, they can change the characteristics of the faceted mirroring, which in turn results in undesired detuning of the resonator.

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.In order to avoid the effects described above, short-wave radiation-emitting semiconductor lasers are built into hermetic housings, also called packages. Hermetic 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.

Herkömmliche Lasergehäuse erfüllen die Anforderungen an Hermetizität, jedoch sind die verfügbaren Lösungen aufwendig in der Herstellung und wenig geeignet für die weitere Miniaturisierung und Integration.Conventional laser housings meet the requirements for hermeticity, but the available solutions are complex to manufacture and not very suitable for further miniaturization and integration.

Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Laservorrichtung mit einem hermetischen Gehäuse und einem in das Gehäuse integrierten Laserelement zu schaffen, wobei sich die Laservorrichtung insbesondere kostengünstig herstellen lässt und für die weitere Miniaturisierung und Integration geeignet ist. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung angegeben werden.The object of the present invention is, inter alia, to create 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. A corresponding method for producing a laser device is also to be specified.

Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Laservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.An object of the invention is achieved by a laser device with the features of claim 1. Furthermore, an object of the invention is achieved by a method for producing a laser device with the features of claim 10. Advantageous embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine Laservorrichtung gemäß einer Ausgestaltung umfasst ein hermetisches bzw. hermetisch gekapseltes bzw. hermetisch abgeschlossenes Gehäuse, das einen Innenraum bzw. eine Kavität aufweist und zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial gefertigt 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.A laser device according to one embodiment 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.

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 faserverstärkter 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.A printed circuit board, also known as PCB (printed circuit board), is a carrier for electronic components. It is used for mechanical fastening and electrical connection. Printed circuit boards consist of electrically insulating material with adhering, electrically conductive connections, so-called conductor tracks. Fiber-reinforced plastic is often used as the electrically insulating material. For example, 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.

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 abzuschirmen.The main disadvantages of conventional circuit board technology are the organic outgassing from the circuit board material and the lack of hermicity. In order to overcome these disadvantages, 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.

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 höchstens 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 Leiterplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht bezogen auf den Innenraum des Gehäuses hermetisch gekapselt.The at least one inorganic layer can cover surfaces of the circuit board material and possibly surfaces of other components of the laser device in such a way that no circuit board material is in contact with the interior or the atmosphere in the interior and it is also ensured that no organic or partially organic material from the circuit board material in 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 integrity of the laser element is not impaired thereby becomes. In other words, the circuit board material is hermetically encapsulated by the at least one inorganic layer with respect to the interior of the housing.

Die hermetische Abschirmung (bzw. Kapselung) des Leiterplattenmaterials 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 gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht in den Innenraum des Gehäuses höchstens 10^-4 mbar * l/s oder höchstens 10^-5 mbar * l/s oder höchstens 10^-6 mbar * l/s oder höchstens 10^-7 mbar * l/s oder höchstens 10^-8 mbar * l/s oder höchstens 10^-9 mbar * l/s betragen. Der Grenzwert hängt beispielsweise von den in der Leiterplatte enthaltenen organischen bzw. teilorganischen Stoffen sowie dem verwendeten Lasertyp ab und kann experimentell bestimmt werden.The hermetic shielding (or encapsulation) of the printed circuit board material from the interior of the housing by the at least one inorganic layer should be designed in such a way that a maximum of as much gaseous organic or partially organic substances from the printed circuit board material enter the interior that the laser element is not damaged or impaired becomes. For example, the leak rate of the gaseous organic or partially organic substances from the circuit board material through the at least one inorganic layer into the interior of the housing can be at most 10 ^-4 mbar * l / s or at most 10 ^-5 mbar * l / s or at most 10 ^-6 mbar * l / s or at most 10 ^-7 mbar * l / s or at most 10 ^-8 mbar * l / s or at most 10 ^-9 mbar * l / s. The limit value depends, for example, on the organic or partially organic substances contained in the printed circuit board and the type of laser used and can be determined experimentally.

Die Leiterplattentechnik bietet vergleichsweise geringe Materialkosten und außerdem attraktive Herstellungskosten durch die Möglichkeit, Prozesse zu parallelisieren (englisch: batch processing). Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, durch 3D-Verschaltung und Embedding von Komponenten ein hohes Maß an Integration und Miniaturisierung zu erreichen.Printed circuit board technology offers comparatively low material costs and also attractive manufacturing costs due to the possibility of parallelizing processes (English: batch processing). Another advantage is the possibility to achieve a high degree of integration and miniaturization through 3D interconnection and embedding of components.

Weiterhin kann mittels der mindestens einen anorganischen Schicht das Laserelement zum Schutz der Facette hermetisch gekapselt und verhindert werden, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen, wo sich die Stoffe potentiell an der Laserfacette ablagern könnten.Furthermore, by means of the at least one inorganic layer, the laser element for protecting the facet can be hermetically encapsulated and gaseous organic or partially organic substances can be released from the circuit board material and get into the interior, where the substances could potentially be deposited on the laser facet.

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.Furthermore, 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. For example, the interior can be filled with dry air and / or the oxygen partial pressure can be set in a targeted manner. Optionally, the use of getters is also possible.

Die Laservorrichtung kann beispielsweise in AR (englisch: augmented reality, erweiterte Realität)-Datenbrillen, intelligenten Datenbrillen (englisch: smart glass), die Informationen in das Brillenglas oder direkt auf die Retina projizieren, Blitzlichtern insbesondere von Mobilfunkgeräten, Scheinwerfern oder anderen in Fahrzeugen eingesetzten Beleuchtungsmitteln oder kompakten Projektionsgeräten eingesetzt werden.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, flashes used in particular by mobile devices, headlights or others in vehicles Illuminants or compact projection devices are used.

Das Laserelement kann als Halbleiterlaser bzw. Laserdiode ausgebildet sein. Weiterhin kann das Laserelement als Halbleiterchip realisiert sein.The laser element can be designed as a semiconductor laser or laser diode. Furthermore, the laser element can be implemented as a semiconductor chip.

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 ausgelegt sein, grünes, blaues oder violettes Licht oder Ultraviolett (UV)-Strahlung zu emittieren. Es kann aber durchaus vorgesehen sein, dass mehrere Laserelemente in das Gehäuse integriert sind und eines oder mehrere dieser Laserelemente Licht mit einer Wellenlänge größer als 570 nm emittieren. Beispielsweise kann die Laservorrichtung als sogenanntes RGB-Package mit drei Laserelementen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, ausgeführt sein. In diesem Fall weist die Laserstrahlung des rotes Licht emittierenden Laserelements eine Wellenlänge von über 570 nm auf.In particular, 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. For example, the at least one laser element can be designed to emit green, blue or violet light or ultraviolet (UV) radiation. However, it can be provided that several laser elements are integrated in the housing and one or more of these laser elements emit light with a wavelength greater than 570 nm. For example, 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.

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 montieren 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: surfacemount technology, Oberflächenmontage)-Bauteil, integriert werden. 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.According to one embodiment, the housing has a printed circuit board as the base plate. The printed circuit board can be used as an assembly and / or connection level in order to assemble the laser device and to electrically couple it to another device or a system. By using the printed circuit board as the base plate, the laser device can be easily integrated into an application, for example as an SMT (surfacemount technology, surface mounting) 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.

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 Komponente(n) zwischen dem Einsatzteil und dem Laserelement befinden.An insert on which the laser element is arranged can be integrated or inserted into the printed circuit board. However, 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.

Das Einsatzteil ist aus einem anorganischen Material gefertigt und insbesondere derart ausgeführt, dass keine gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Einsatzteil freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen können. Das Einsatzteil 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, AlN, Al₂O₃, SiC oder anderen geeigneten Stoffen gefertigt sein. Weiterhin kann das Einsatzteil 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 ausreichenden Wärmeleitfähigkeit gefertigt sein. Ferner können weitere Wärmesenken, beispielsweise in Form von Karbonfolien, in das Gehäuse integriert sein.The insert is made of an inorganic material and in particular is designed in such a way that no gaseous organic or partially organic substances are released from the insert and can reach the interior. The insert part fulfills the requirements with regard to hermeticity, so that no particles or molecules that could impair or destroy the laser penetrate from the outside through the insert part into the interior of the housing can. In particular, the insert part consists entirely of one or more inorganic material (s). For example, the insert can be made of silicon, AlN, Al ₂ O ₃ , SiC or other suitable substances. Furthermore, the insert part can serve as a heat sink in order to be able to dissipate heat generated by the laser element during operation to the outside. In this case, the insert part should be made of a material with sufficient thermal conductivity. Furthermore, further heat sinks, for example in the form of carbon foils, can be integrated into the housing.

Um das im Innenraum angeordnete Laserelement und gegebenenfalls weitere Bauelemente von außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktieren 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 Hauptoberfläche des Einsatzteils erstrecken. Die mindestens eine elektrische Durchkontaktierung erlaubt eine elektrische Signal- und/oder Leistungsübertragung vom Äußeren des Gehäuses zu dem Innenraum und in umgekehrter Richtung. Die mindestens eine elektrische Durchkontaktierung kann mit einer oder mehreren Leiterbahnen auf der Leiterplatte, insbesondere auf der Leiterplattenunterseite, die als Montage- und/oder Anschlussfläche dient, verbunden sein.In order to be able to make electrical contact with the laser element arranged in the interior and possibly further components from outside 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 via connection 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 via can be connected to one or more conductor tracks on the printed circuit board, in particular on the underside of the printed circuit board, which serves as a mounting and / or connection surface.

Durch die Nutzung der Leiterplatte als Bodenplatte kann eine Integration weiterer Komponenten in das Gehäuse erfolgen. Beispielsweise können mindestens ein aktives Bauelement und/oder mindestens ein passives Bauelement in die Leiterplatte integriert bzw. embedded sein. Aktive Bauelemente können beispielsweise Schaltelemente sein, wie zum Beispiel ein MOSFET (englisch: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), ein GaNFET (englisch: gallium nitride field-effect transistor, Galliumnitrid-Feldeffekttransistor) oder ein anders ausgestalteter Transistor. Passive Bauelemente können beispielsweise Kondensatoren sein.By using the printed 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, for example, 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 different transistor. Passive components can be capacitors, for example.

Durch die Integration von aktiven und/oder passiven Bauelementen in die Leiterplatte ist es möglich, Schaltelemente und Kapazitäten in unmittelbarer Umgebung des Laserelements zu platzieren, um ein induktionsarmes Design für sehr schnelle Schaltzeiten 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 Datenbrillen (englisch: smart glass).The integration of active and / or passive components in the circuit board makes it possible to place switching elements and capacities in the immediate vicinity of the laser element in order to be able to implement a low-induction design for very fast switching times. This allows the use of high-frequency technology for data transmission and the use of the laser device in, for example, LiDAR (English: light detection and ranging) applications and intelligent data glasses (English: smart glass).

Neben der Bodenplatte können die aktiven und/oder passiven Bauelemente auch in das übrige in das Gehäuse verbaute Leiterplattenmaterial integriert werden. Beispielsweise können die Bauelemente in die Seitenwände und/oder die Abdeckplatte des Gehäuses eingebaut werden, sofern diese Komponenten zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial hergestellt werden.In addition to the base plate, the active and / or passive components can also be integrated into the other printed circuit board material built into the housing. For example, the components 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.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mindestens eine Seitenwand des Gehäuses zumindest teilweise aus einem Leiterplattenmaterial gefertigt ist. Beispielsweise kann eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt 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 gasförmige organische oder teilorganische Stoffe, die für das Laserelement schädlich sein können, aus dem organischen Material freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen.It can further be provided that at least one side wall of the housing is at least partially made of a printed circuit board material. For example, 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 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. Just as with the printed circuit board, 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.

Das Gehäuse kann eine Abdeckplatte aufweisen, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist. Dies ermöglicht 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 gewünschte Richtung lenken. Die Abdeckplatte kann auf die Seitenwände des Gehäuses montiert sein. Die Fügestellen zwischen der Abdeckplatte und den Seitenwänden können hermetisch abgedichtet sein.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 makes it possible to lead the laser radiation out of the housing and to make it 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.

Als Materialien für die Abdeckplatte kommen beispielsweise Glas, Saphir (Al₂O₃) oder Silizium infrage. Diese Materialien sind für die Laserstrahlung transparent und ausreichend alterungsstabil.Glass, sapphire (Al ₂ O ₃ ) or silicon can be considered as materials for the cover plate. These materials are transparent to the laser radiation and sufficiently stable against aging.

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 Material integriert ist.The cover plate can be made entirely of one or more of the materials mentioned above or only partially from these materials. For example, the cover plate can be made at least partially of an organic material, into which an insert part made of a material that is transparent to the laser radiation emitted by the laser element is integrated.

Das organische Material der Abdeckplatte kann das gleiche Material sein, aus dem der elektrisch isolierende Teil der Leiterplatte gefertigt ist. Dies kann vorteilhaft sein, da in diesem Fall die Grundplatte und die Abdeckplatte ähnliche thermische 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.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. Just as with the printed circuit board, 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.

Das Einsatzteil in der Abdeckplatte kann beispielsweise aus Glas, Saphir (Al₂O₃) oder Silizium bestehen.The insert in the cover plate can be made of glass, sapphire (Al ₂ O ₃ ) or silicon, for example.

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, abgeschieden ist. Beispielsweise kann Kupfer, insbesondere sogenanntes ED-Cu (englisch: eletrically deposited copper), als Metallschicht verwendet werden. Ferner können mehrere Metallschichten übereinander gestapelt sein. Alternativ kann die mindestens eine anorganische Schicht aus anorganischen, nichtmetallischen Schichten oder Schichtstapel bestehen, die beispielsweise mit Hilfe von Sputter-, Bedampfungs-, PVD (englisch: physical vapour deposition, physikalische Gasphasenabscheidung)- oder CVD (englisch: chemical vapour deposition, chemische Gasphasenabscheidung)-Verfahren aufgetragen werden. Die für die mindestens eine anorganische Schicht verwendeten Materialien und Schichtdicken sollen eine hermetische Kapselung der organischen Bestandteile des Gehäuses gewährleisten.The at least one inorganic layer can be at least one metal layer which is galvanically, ie. H. electrochemically, on the circuit board material, d. H. in particular the base plate, the side walls and / or optionally the cover plate. For example, copper, in particular so-called ED-Cu (English: eletrically deposited copper), can be used as the metal layer. Furthermore, several metal layers can be stacked one on top of the other. Alternatively, the at least one inorganic layer can consist of inorganic, non-metallic layers or layer stacks, which can be used, for example, with the aid of sputter, vapor deposition, PVD (English: physical vapor deposition, physical vapor deposition) - or CVD (English: chemical vapor deposition, chemical gas phase deposition) ) Method can be applied. 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.

Weiterhin kann die Abschirmung verbessert werden, indem entsprechende Abschirmungen in dem Gehäuse vorgesehen werden, beispielsweise durch das Einlaminieren von Metallfolien oder metallbeschichteten Folien. Diese Ausführungsform hat nicht nur den Vorteil der Gasdichtheit, sondern kann auch hochfrequente elektromagnetische Strahlung abschirmen.Furthermore, the shielding can be improved by providing corresponding shields in the housing, for example by laminating in metal foils or metal-coated foils. This embodiment not only has the advantage of being gas-tight, but can also shield high-frequency electromagnetic radiation.

Ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung dient zur Herstellung einer Laservorrichtung. Das Verfahren sieht vor, dass ein Gehäuse zumindest teilweise aus einem Leiterplattenmaterial gefertigt 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.A method according to one embodiment is used to manufacture a laser device. The method provides that a housing is at least partially made of 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.

Das Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Laservorrichtung aufweisen.The method for producing a laser device can have the configurations of the laser device described above.

Eine Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorganischen Material eingefügt ist, kann als Bodenplatte des Gehäuses bereitgestellt werden und das Laserelement kann auf dem Einsatzteil angeordnet werden.A circuit board into which an insert 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.

Gemäß einer Ausgestaltung kann eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte angeordnet werden. Die Aussparung kann zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bilden.According to one embodiment, 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.

Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die Leiterplatte und die weitere Platte aufgebracht werden und danach kann eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist, auf die weitere Platte aufgebracht werden.Furthermore, the at least one inorganic layer can be applied to the printed circuit board and the further board and then a cover board, which is at least partially made of a material that is transparent to the laser radiation emitted by the laser element, can be applied to the further board.

Die Abdeckplatte kann an der weiteren Platte mittels eines Fügematerials befestigt werden, das ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweist oder vollständig aus einem derartigen Material besteht. Weiterhin sollte das Fügematerial die Hermizität des Gehäuses gewährleisten. Das metallische Material kann beispielsweise eine AuSn-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 280 bis 320 °C, eine AuIn-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 180 bis 220 °C oder eine AuAu-Kompressionsbondschicht 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 anorganisches Klebematerial als Fügematerial verwendet wird, muss dieses ausreichend hermetisch dicht sein, so dass keine gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe durch das Klebematerial in den Innenraum gelangen können, die das Laserelement beschädigen oder beeinträchtigen könnten.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 and / or an inorganic adhesive material or consists entirely of such a material. Furthermore, the joining material should ensure the hermeticity of the housing. The metallic material can be, for example, an AuSn solder connection with a process temperature in the range of approximately 280 to 320 ° C, an AuIn solder connection with a process temperature in the range of approximately 180 to 220 ° C or an AuAu compression bond layer with a process temperature in the range of approximately 200 to 250 ° C. For example, tellurium-based glasses with a process temperature in the range of approximately 350 to 500 ° C. can be used as low-temperature glass. If an inorganic 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 into the interior through the adhesive material, which could damage or impair the laser element.

In einer alternativen Ausgestaltung wird eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist, bereitgestellt und eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bildende Aussparung aufweist, wird auf der Abdeckplatte befestigt.In an alternative embodiment, a cover plate that is at least partially made of a material that is transparent to the laser radiation emitted by the laser element is provided, and a further plate that is at least partially made of an organic material and a recess that at least partially forms the interior of the housing has, is attached to the cover plate.

Die mindestens eine anorganische Schicht kann auf die Leiterplatte aufgebracht werden und nach dem Befestigen der weiteren Platte an der Abdeckplatte kann mindestens eine weitere anorganische 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 Leiterplatte aufgebracht werden. The at least one inorganic layer can be applied to the printed circuit board and after the further plate has been attached to the cover plate, at least one further 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.

Die Abdeckplatte bzw. die weitere Platte können an der Leiterplatte mittels eines Fügematerials befestigt werden, das wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweisen kann oder vollständig aus einem derartigen Material bestehen kann und das die Hermizität des Gehäuses gewährleisten kann.The cover plate or the further plate can be fastened 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 which can be hermetic of the housing can guarantee.

Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht mindestens eine Metallschicht sein, die galvanisch auf dem Leiterplattenmaterial abgeschieden wird.Furthermore, the at least one inorganic layer can be at least one metal layer which is electrodeposited on the circuit board material.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Laservorrichtung;
2 eine Variante des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Laservorrichtung; und
4 eine Variante des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the attached drawings. These show schematically:

1 a schematic representation of an embodiment of a laser device;
2nd a variant of the in 1 illustrated embodiment;
3rd a schematic representation of a further embodiment of a laser device; and
4th a variant of the in 3rd illustrated embodiment.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung 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 Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of this specification and in which, by way of illustration, specific embodiments are shown in which the invention may be practiced. Since components of exemplary embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology serves for illustration and is in no way restrictive. It goes without saying that other exemplary embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense. Identical or similar elements are provided with identical reference symbols in the figures, insofar as this is expedient.

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 angeordnet, das insbesondere dazu ausgebildet ist, grüne oder blaue Laserstrahlung 14 zu erzeugen. 1 schematically shows a laser device 10th with a hermetic housing 11 that an interior 12 having. In the interior 12 of the housing 11 is a laser element 13 arranged, which is designed in particular to green or blue laser radiation 14 to create.

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, AlN, Al₂O₃ oder SiC, gefertigt ist. Das Einsatzteil 21 umfasst elektrische Durchkontaktierungen 22, die sich von einer ersten Hauptoberfläche 23 des Einsatzteils 21 bis zu einer der ersten Hauptoberfläche 23 gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 erstrecken und aus einem Metall, zum Beispiel Kupfer, gefertigt sind.The housing 11 contains a circuit board 20th as a base plate, the body of which at least partially contains organic material. In the circuit board 20th is an insert 21st integrated, which is made of an inorganic material, for example silicon, AlN, Al ₂ O ₃ or SiC. The insert part 21st includes electrical vias 22 that differ from a first main surface 23 of the insert 21st up to one of the first main surface 23 opposite second main surface 24th of the insert 21st extend and are made of a metal, for example copper.

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 Metallisierungsschicht 26 auf der zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 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.On the first and second main surface 23 , 24th are respective metallization layers 25th respectively. 26 deposited, which are formed into conductor tracks and at desired locations with the plated-through holes 22 are connected. The metallization layer 26 on the second main surface 24th of the insert 21st also extends to the bottom of the circuit board 20th . The first main surface 23 of the insert 21st in the present exemplary embodiment is flush with the upper side of the body of the printed circuit board which is at least partially made of an organic material 20th designed. Furthermore, the second main surface 24th of the insert 21st flush with the bottom of the body of the circuit board 20th designed.

Die Unterseite der Leiterplatte 20 dient zusammen mit der zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 und der Metallisierungsschicht 26 als Montage- und/oder Anschlussfläche der Laservorrichtung 10. Die Laservorrichtung 10 kann mit der Unterseite der Leiterplatte 20 auf eine externe Komponente montiert, insbesondere gelötet, werden.The bottom of the circuit board 20th serves together with the second main surface 24th of the insert 21st and the metallization layer 26 as a mounting and / or connection surface of the laser device 10th . The laser device 10th can with the bottom of the circuit board 20th mounted, especially soldered, on an external component.

Die Metallisierungsschicht 25 kann elektrisch mit dem Laserelement 13 verbunden sein, was es erlaubt, das Laserelement 13 von außerhalb der Laservorrichtung 10 über die Metallisierungsschichten 26 elektrisch anzusteuern.The metallization layer 25th can be electrical with the laser element 13 be connected, which allows the laser element 13 from outside the laser device 10th over the metallization layers 26 to be controlled electrically.

In die Leiterplatte 20 können weitere aktive oder passive Bauelemente integriert sein, die in 1 nicht dargestellt sind.In the circuit board 20th can be integrated further active or passive components that in 1 are not shown.

Auf das Einsatzteil 21 ist ein Subträger 30 montiert, auf den wiederum das Laserelement 13 montiert ist. Ferner ist ein optisches 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 formen.On the insert 21st is a subcarrier 30th mounted, on which in turn the laser element 13 is mounted. There is also an optical element 31 on the insert part 21st arranged, which is used by the laser element 13 generated laser radiation 14 to steer in the desired direction and, if necessary, to shape it.

Eine weitere Platte 32 ist auf die Leiterplatte 20 montiert. Zusammen mit der Leiterplatte 20 kann die Platte 32 eine mehrschichtige 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 Leiterplattenmaterial gefertigt und enthält genauso wie die Leiterplatte 20 organisches Material.Another plate 32 is on the circuit board 20th assembled. Together with the circuit board 20th can the plate 32 form a 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 circuit board material and contains just like the circuit board 20th organic 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 ausgebildeten Schicht aus einem anorganischen Material hermetisch gekapselt.From the circuit board 20th and the plate 32 can basically escape gaseous organic or partially organic substances. So that these fabrics do not enter the interior 12 of the housing 11 get there and the facet of the laser element 13 damage the circuit board 20th and the plate 32 to the interior of the housing 11 using a diffusion barrier 35 trained layer of an inorganic material hermetically encapsulated.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Diffusionsbarriere 35 aus galvanisch abgeschiedenem Kupfer gebildet. Die Diffusionsbarriere 35 bedeckt sämtliche Oberflächen der Leiterplatte 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 Einsatzteil 21, um eine hermetische Kapselung zu bewirken.In the present exemplary embodiment, the diffusion barrier is 35 made of galvanically deposited copper. The diffusion barrier 35 covers all surfaces of the circuit board 20th and the plate 32 that are otherwise in contact with the atmosphere of the interior 12 would stand. It also covers the diffusion barrier 35 completely the top of the plate 32 as well as the joints between the circuit board 20th and the insert part 21st to effect hermetic encapsulation.

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 Abdeckplatte 40 an der auf die Oberseite der Platte 32 aufgebrachten Diffusionsbarriere 35 befestigt ist. Mittels eines Fügematerials 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 Klebematerial sein. Alternativ kann die Abdeckplatte 40 durch Laserschweißen hermetisch mit der Diffusionsbarriere 35 verbunden sein.At its top is the case 11 through a cover plate 40 completed by which the laser radiation 14 exit. In the present embodiment, the cover plate 40 made entirely of glass. The cover plate 40 has metallizations on its edges 41 with which the cover plate 40 on the top of the plate 32 applied diffusion barrier 35 is attached. Using a joining material 42 is the joint between the cover plate 40 and the diffusion barrier 35 hermetically sealed. The joining material 42 can be, for example, a metallic material, a low-temperature glass or an inorganic adhesive material, as described above. Alternatively, the cover plate 40 by laser welding hermetically with the diffusion barrier 35 be connected.

Zur Herstellung der in 1 dargestellten Laservorrichtung 10 werden zunächst die Leiterplatte 20, die Platte 32, das Laserelement 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.To manufacture the in 1 shown laser device 10th be the circuit board first 20th , the plate 32 , the laser element 13 who have favourited Diffusion Barrier 35 as well as the components in the interior 12 of the housing 11 assembled or assembled. Only then is the cover plate 40 put on and hermetically sealed.

2 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 50, die in weiten Teilen identisch mit der in 1 dargestellten Laservorrichtung 10 ist. 2nd schematically shows a laser device 50 which are largely identical to that in 1 shown laser device 10th is.

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 Material, 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.In contrast to the laser device 10th is the cover plate 40 the laser device 50 not entirely made of glass, but consists of a plate 51 made of an organic material into which an insert part 52 integrated from glass. The plate 51 can be made of the same material as the body of the circuit board 20th be made. The insert part 52 is in the plate 51 arranged so that the laser radiation 14 through the insert 52 can leak.

Um zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorganische 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.To prevent gaseous organic or partially organic substances from the plate 51 in the interior 12 the plate is released 51 to the interior 12 hermetically through a layer 53 encapsulated from an inorganic material. In the present embodiment, the layer is 53 an electrodeposited copper layer.

3 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 60, die weitgehend mit der in 1 dargestellten Laservorrichtung 10 übereinstimmt. Die Unterschiede zwischen den Laservorrichtungen 10 und 60 liegen in den unterschiedlichen Herstellungsverfahren begründet. 3rd schematically shows a laser device 60 that largely match the in 1 shown laser device 10th matches. The differences between the laser devices 10th and 60 are due to the different manufacturing processes.

Zur Herstellung der in 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.To manufacture the in 3rd shown laser device 60 are on that in the circuit board 20th integrated insert 21st the laser element 13 and the optical element 31 assembled. Furthermore, the diffusion barrier 35 on the circuit board 20th upset.

Die die Seitenwände des Gehäuses 11 formende Platte 32 wird jedoch nicht direkt an der Leiterplatte 20, sondern mittels eines Klebstoffs 61 an der Abdeckplatte 40 befestigt. Anschließend wird die Platte 32 zum Innenraum 12 hin hermetisch durch eine als Diffusionsbarriere 62 ausgebildete Schicht aus einem anorganischen Material gekapselt, um zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus der Platte 32 in den Innenraum 12 diffundieren. Auch die Unterseite der Platte 32 ist von der Diffusionsbarriere 62 bedeckt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Diffusionsbarriere 62 eine galvanisch abgeschiedene Kupferschicht.The side walls of the case 11 forming plate 32 however, is not directly on the circuit board 20th but with an adhesive 61 on the cover plate 40 attached. Then the plate 32 to the interior 12 hermetically through a diffusion barrier 62 Trained layer of an inorganic material encapsulated to prevent gaseous organic or partially organic substances from the plate 32 in the interior 12 diffuse. Even the bottom of the plate 32 is from the diffusion barrier 62 covered. In the present exemplary embodiment, the diffusion barrier is 62 an electrodeposited copper layer.

Anschließend werden die beiden vorstehend beschriebenen Komponenten zusammengefügt und die Fügestelle wird mittels Laserschweißen oder mit Hilfe des Fügematerials 42 oder eines anderen geeigneten Materials hermetisch verschlossen.Then the two components described above are joined together and the joint is made by means of laser welding or with the aid of the joining material 42 or another suitable material hermetically sealed.

4 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 70, die in weiten Teilen identisch mit der in 3 dargestellten Laservorrichtung 60 ist. 4th schematically shows a laser device 70 which are largely identical to that in 3rd shown laser device 60 is.

Im Unterschied zur Laservorrichtung 60 ist die Abdeckplatte 40 der Laservorrichtung 70 nicht vollständig aus Glas gefertigt, sondern wie bei der in 2 dargestellten Laservorrichtung 50 besteht die Abdeckplatte 40 aus der Platte 51 aus einem organischem Material, in die das Einsatzteil 52 aus Glas integriert ist. Die Diffusionsbarriere 62 erstreckt sich bei der Laservorrichtung 70 über die zum Innenraum 11 weisende Oberfläche der Platte 51, damit keine gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus der Platte 51 in den Innenraum 12 freigesetzt werden können.In contrast to the laser device 60 is the cover plate 40 the laser device 70 not entirely made of glass, but like in 2nd shown laser device 50 there is the cover plate 40 from the plate 51 Made of an organic material in which the insert part 52 integrated from glass. The diffusion barrier 62 extends to the laser device 70 over to the interior 11 facing surface of the plate 51 , so that no gaseous organic or partially organic substances from the plate 51 in the interior 12 can be released.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th: LaservorrichtungLaser device
1111: Gehäusecasing
1212: Innenrauminner space
1313: LaserelementLaser element
1414: LaserstrahlungLaser radiation
2020th: LeiterplatteCircuit board
2121st: EinsatzteilInsert part
2222: DurchkontaktierungPlated-through hole
2323: erste Hauptoberflächefirst main surface
2424th: zweite Hauptoberflächesecond main surface
2525th: MetallisierungsschichtMetallization layer
2626: MetallisierungsschichtMetallization layer
3030th: SubträgerSubcarrier
3131: optisches Elementoptical element
3232: Platteplate
3535: DiffusionsbarriereDiffusion barrier
4040: AbdeckplatteCover plate
4141: MetallisierungMetallization
4242: FügematerialJoining material
5050: LaservorrichtungLaser device
5151: Platteplate
5252: EinsatzteilInsert part
5353: Schichtlayer
6060: LaservorrichtungLaser device
6161: Klebstoffadhesive
6262: DiffusionsbarriereDiffusion barrier
7070: LaservorrichtungLaser device

Claims

Laser device (10, 50, 60, 70), with: a hermetic housing (11) which has an interior (12) and is at least partially made of printed circuit board material, a laser element (13) which is arranged in the interior (12), and at least one inorganic layer (35, 53, 62) which hermetically shields the interior (12) from the printed circuit board material.

Laser device (10, 50, 60, 70) after Claim 1 The laser element (13) is designed to emit laser radiation (14) with a wavelength that is at most 570 nm.

Laser device (10, 50, 60, 70) after Claim 1 or 2nd The housing (11) has a printed circuit board (20), into which an insert part (21) made of an inorganic material is integrated, as the base plate and the laser element (13) is arranged on the insert part (21).

Laser device (10, 50, 60, 70) after Claim 3 , wherein the insert part (21) has at least one electrical plated-through hole (22).

Laser device (10, 50, 60, 70) according to one of the preceding claims, wherein at least one active component and / or at least one passive component are integrated in the printed circuit board material (20, 32, 51).

Laser device (10, 50, 60, 70) according to one of the preceding claims, wherein a further plate (32), which is at least partially made of an organic material and which has a recess, is arranged on the printed circuit board (20), and the Recess at least partially forms the interior (12) of the housing (11).

Laser device (10, 50, 60, 70) according to one of the preceding claims, wherein the housing (11) has a cover plate (40) which is at least partially made of a material which is transparent to the laser radiation (14) emitted by the laser element (13) is.

Laser device (50, 70) after Claim 7 , The cover plate (40) being at least partially made of an organic material, into which an insert part (52) made of a material which is transparent to the laser radiation (14) emitted by the laser element (13) is integrated.

Laser device (10, 50, 60, 70) according to one of the preceding claims, wherein the at least one inorganic layer (35, 53, 62) is at least one metal layer that is electrodeposited on the circuit board material.

A method of manufacturing a laser device (10, 50, 60, 70), wherein a housing (11) is at least partially made of a printed circuit board material, a laser element (13) is arranged in an interior (12) of the housing (11), the interior (12) is hermetically shielded from the printed circuit board material with at least one inorganic layer (35, 53, 62), and the housing (11) is hermetically sealed.

Procedure according to Claim 10 A printed circuit board (20), into which an insert part (21) made of an inorganic material is inserted, is provided as the base plate of the housing (11) and the laser element (13) is arranged on the insert part (21).

Procedure according to Claim 11 , wherein a further plate (32), which is at least partially made of an organic material and has a recess, is arranged on the printed circuit board (20) and the recess at least partially forms the interior (12) of the housing (11).

Procedure according to Claim 12 , wherein the at least one inorganic layer (35) is applied to the printed circuit board (20) and the further plate (32) and then a cover plate (40), which at least partially consists of one for the laser radiation (14) emitted by the laser element (13) ) permeable material is made, onto which further plate (32) is applied.

Procedure according to Claim 13 , wherein the cover plate (40) is attached to the further plate (32) by means of a joining material (42) which has a metallic material, a low-temperature glass and / or an inorganic adhesive material.

Procedure according to Claim 11 A cover plate (40), which is at least partially made of a material that is transparent to the laser radiation (14) emitted by the laser element (13), and a further plate (32) that is at least partially made of an organic material and has a recess, is attached to the cover plate (40) and the recess at least partially forms the interior (12) of the housing (11).

Procedure according to Claim 15 , wherein the at least one inorganic layer (35) is applied to the printed circuit board (20) and, after the further plate (32) is attached to the cover plate (40), at least one further inorganic layer (62) is applied to the further plate (32) to shield the interior (12) from the further plate (32), and then the cover plate (40) together with the further plate (32) is applied to the printed circuit board (20).

Procedure according to Claim 16 , wherein the cover plate (40) together with the further plate (32) is fastened to the printed circuit board (20) by means of a joining material (42) which has a metallic material, a low-temperature glass and / or an inorganic adhesive material.

Procedure according to one of the Claims 10 to 17th , wherein the at least one inorganic layer (35, 53, 62) is at least one metal layer which is electrodeposited on the circuit board material.