DE102019204841A1 - Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor - Google Patents

Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor Download PDF

Info

Publication number
DE102019204841A1
DE102019204841A1 DE102019204841.2A DE102019204841A DE102019204841A1 DE 102019204841 A1 DE102019204841 A1 DE 102019204841A1 DE 102019204841 A DE102019204841 A DE 102019204841A DE 102019204841 A1 DE102019204841 A1 DE 102019204841A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
carrier substrate
semiconductor component
emitting semiconductor
deflecting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019204841.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Homoth
Jonathan Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019204841.2A priority Critical patent/DE102019204841A1/de
Publication of DE102019204841A1 publication Critical patent/DE102019204841A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Vorrichtung (100, 200, 300, 400) zur Ablenkung von Licht mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) und einem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402), wobei das lichtemittierende Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) angeordnet ist und das Licht über Seitenkanten des Halbleiterbauelements (101, 201, 301, 401) emittiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) ein lichtablenkendes Element (103, 203, 303, 403) auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) angeordnet ist, das das Licht vom Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) ablenkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und einen Detektor mit einem lichtempfindlichen Sensor und solch einer Vorrichtung zur Ablenkung von Licht.
  • Stand der Technik
  • Halbleiterbauelemente, die in Flussrichtung betriebene p/n-Übergänge aufweisen, können Photonen emittieren. Diese Eigenschaft wird auch Lumineszenz genannt. Dieser Effekt ist in direkten Halbleitern ausgeprägter als in indirekten Halbleitern. Abhängig von der Art des Halbleitermaterials und der Beschaffenheit des p/n-Übergangs unterscheiden sich die Wellenlänge und die Intensität der Lumineszenz.
  • Die Lichtemission entsteht dabei in der Ebene des in Flussrichtung betriebenen p/n-Übergangs, also innerhalb des Halbleitermaterials, sodass das Licht lediglich an den Substratkanten ausgekoppelt werden kann.
  • Eine Kopplung des aus der Substratkante austretenden Lichts an einen Detektor ist beispielsweise mit einem Lichtleiter wie Glasfaser möglich, der die Substratkante mit dem Detektor verbindet. Das bedeutet die Fertigungsschritte zur Platzierung bzw. Anbindung des Lichtleiters sind kompliziert.
  • Des Weiteren ist eine Anbindung des lichtempfindlichen Sensors in der Ebene des emittierenden Lichts außerhalb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements bekannt. Diese Anordnung ist extrem umständlich.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Vorrichtung zur Ablenkung von Licht umfasst ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement und ein Trägersubstrat. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement ist auf dem Trägersubstrat angeordnet. Das Licht wird über Seitenkanten des lichtemittierenden Halbleiterbauelements emittiert. Erfindungsgemäß ist ein lichtablenkendes Element lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement auf dem Trägersubstrat angeordnet. Das lichtablenkende Element lenkt das Licht vom Trägersubstrat ab. Mit anderen Worten das Licht wird vom Trägersubstrat weggelenkt.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass eine effiziente Lichtablenkung erfolgt.
  • In einer Weiterbildung umfasst das lichtablenkende Element eine Beschichtung auf dem Trägersubstrat.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass das lichtablenkende Element auf einfache Weise hergestellt werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das lichtablenkende Element Lot.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass das lichtablenkende Element kostengünstig erzeugt werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist das Lot eine bestimmte Krümmung auf.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass das Licht kontrolliert abgelenkt wird.
  • In einer Weiterbildung ist die bestimmte Krümmung konkav.
  • Der Detektor umfasst einen lichtempfindlichen Sensor und eine Vorrichtung zur Ablenkung von Licht mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement und einem Trägersubstrat. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement ist auf dem Trägersubstrat angeordnet, wobei das Licht über Seitenkanten des Halbleiterbauelements emittiert wird. Der lichtempfindliche Sensor ist oberhalb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements angeordnet. Erfindungsgemäß ist ein lichtablenkendes Element lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement auf dem Trägersubstrat angeordnet. Das lichtablenkende Element lenkt das Licht vom Trägersubstrat zum lichtempfindlichen Sensor ab.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass eine einfache und effiziente optische Anbindung des lichtempfindlichen Sensors an den Leistungshalbleiter erfolgt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ablenkung von Licht,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ablenkung von Licht,
    • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ablenkung von Licht, und
    • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ablenkung von Licht.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zur Ablenkung von Licht. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Trägersubstrat 102 auf dem ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 101 angeordnet ist. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement 101 ist mit Hilfe einer ersten Verbindungsschicht 104 mit dem Trägersubstrat 102 stoffschlüssig verbunden. Lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 101 ist ein lichtablenkendes Element 103 auf dem Trägersubstrat 102 angeordnet. Das lichtablenkende Element 103 weist auf der dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 101 zugewandten Seite eine schräge Oberfläche auf. Das lichtablenkende Element 103 ist mittels einer zweiten Verbindungsschicht 105 mit dem Trägersubstrat 102 stoffschlüssig verbunden. Die erste Verbindungsschicht 104 und die zweite Verbindungsschicht 105 umfassen beispielsweise Klebstoffe oder Lot.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 zur Ablenkung von Licht. Die Vorrichtung 200 umfasst ein Trägersubstrat 202 auf dem ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 201 angeordnet ist. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement 201 ist mit Hilfe einer ersten Verbindungsschicht 204 mit dem Trägersubstrat 202 stoffschlüssig verbunden. Die erste Verbindungsschicht 204 umfasst beispielsweise Klebstoff oder Lot. Lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 201 ist ein lichtablenkendes Element 203 auf dem Trägersubstrat 202 angeordnet. Das lichtablenkende Element 203 ist mittels einer zweiten Verbindungsschicht 205 mit dem Trägersubstrat 202 stoffschlüssig verbunden. Die zweite Verbindungsschicht 205 ist Lot. Beim Löten des lichtablenkenden Elements 203 wird in Richtung des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 201 eine große Lotfläche abgeschieden, die die Ablenkung des Lichts in Form eines Lotspiegels verstärkt.
  • 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 300 zur Ablenkung von Licht. Die Vorrichtung 300 umfasst ein Trägersubstrat 302, das eine Vertiefung aufweist. Ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 301 ist in der Vertiefung auf dem Trägersubstrat 302 angeordnet. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement 301 ist mit Hilfe einer ersten Verbindungsschicht 304 mit dem Trägersubstrat 302 stoffschlüssig verbunden. Die erste Verbindungsschicht 304 umfasst beispielsweise Klebstoff oder Lot. Lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 301 ist ein lichtablenkendes Element 303 angeordnet. Das lichtablenkende Element 303 umfasst einen Bereich des Trägersubstrats 302 an dem die Vertiefung eine Krümmung aufweist. Das bedeutet das Trägersubstrat 302 und das lichtablenkende Element 303 sind einstückig ausgestaltet. Auf der Krümmung ist eine Beschichtung abgeschieden. Die Beschichtung ist metallisch und umfasst beispielsweise Zinn, Silber oder Gold. Die Beschichtung fungiert dabei als Spiegel.
  • 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 400 zur Ablenkung von Licht. Die Vorrichtung 400 umfasst ein Trägersubstrat 402, das eine Vertiefung aufweist. Ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 401 ist in der Vertiefung auf dem Trägersubstrat 402 angeordnet. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement 401 ist mit Hilfe einer ersten Verbindungsschicht 404 mit dem Trägersubstrat 402 stoffschlüssig verbunden. Die erste Verbindungsschicht 404 umfasst beispielsweise Klebstoff oder Lot. Lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 401 ist ein lichtablenkendes Element 403 angeordnet. Das lichtablenkende Element 403 umfasst einen Bereich des Trägersubstrats 402 an dem die Vertiefung Stufen aufweist. Auch hier sind das Trägersubstrat 402 und das lichtablenkende Element 403 einstückig ausgeführt. Auf den Stufen ist Lot abgeschieden, sodass sich kleine Spiegel bilden, die das Licht ablenken können.
  • Die Lichtemission des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 100, 200, 300 und 400 ist in den 1 bis 4 angedeutet. Die Lichtemission erfolgt, wenn p/n-Übergänge des Halbleiterbauelements leiten bzw. in Flußrichtung betrieben werden. Die Lichtemission erfolgt dabei seitlich über die Chipkanten. Vom ablenkenden Element abgelenkte bzw. reflektierte Lichtstrahlen 106, 206, 306 und 406 sind beispielhaft eingezeichnet. Das Halbeitersubstrat des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 100, 200, 300 und 400 ist beispielsweise Silizium, Siliziumkarbid oder Galliumnitrid. Das Trägersubstrat 102, 202, 302 und 402 ist beispielsweise ein Keramiksubstrat, insbesondere ein DBC-Substrat.
  • Die Vorrichtung 100, 200, 300 und 400 zur Ablenkung von Licht ist in einem Detektor bzw. einer Vorrichtung zur Erfassung von Licht anwendbar. Dabei ist ein lichtempfindlicher Sensor oberhalb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements angeordnet, d. h. senkrecht zur Lichtemissionsebene. Diese Anordnung des lichtempfindlichen Sensors ist bei Leistungshalbleitern vorteilhaft, da oberhalb des Halbleiterbauelements eine Leiterplatte mit entsprechender Signalaufbereitung, z. B. Verstärker, leicht angebracht werden kann.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) zur Ablenkung von Licht mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) und einem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402), wobei das lichtemittierende Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) angeordnet ist und das Licht über Seitenkanten des Halbleiterbauelements (101, 201, 301, 401) emittiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) ein lichtablenkendes Element (103, 203, 303, 403) auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) angeordnet ist, das das Licht vom Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) ablenkt.
  2. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtablenkende Element (103, 203, 303, 403) eine Beschichtung auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) umfasst.
  3. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtablenkende Element (103, 203, 303, 403) Lot umfasst.
  4. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot eine bestimmte Krümmung aufweist.
  5. Vorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Krümmung konkav ist.
  6. Detektor mit einem lichtempfindlichen Sensor und einer Vorrichtung (100, 200, 300, 400) zur Ablenkung von Licht mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) und einem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402), wobei das lichtemittierende Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) auf dem Trägersubstrat (202) angeordnet ist und das Licht über Seitenkanten des Halbleiterbauelements (101, 201, 301, 401) emittiert wird, wobei der lichtempfindliche Sensor oberhalb des lichtemittierenden Halbleiterbauelements (101, 201, 301, 401) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass lateral beabstandet zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (101, 201, 301, 401) ein lichtablenkendes Element (103, 203, 303, 403) auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) angeordnet ist, wobei das lichtablenkende Element (203) das Licht vom Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) zum lichtempfindlichen Sensor (210) ablenkt.
  7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtablenkende Element (103, 203, 303, 403) eine Beschichtung auf dem Trägersubstrat (102, 202, 302, 402) umfasst.
  8. Detektor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtablenkende Element (103, 203, 303, 403) Lot umfasst.
  9. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot eine bestimmte Krümmung aufweist.
  10. Detektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Krümmung konkav ist.
DE102019204841.2A 2019-04-04 2019-04-04 Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor Pending DE102019204841A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204841.2A DE102019204841A1 (de) 2019-04-04 2019-04-04 Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204841.2A DE102019204841A1 (de) 2019-04-04 2019-04-04 Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019204841A1 true DE102019204841A1 (de) 2020-10-08

Family

ID=72518458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019204841.2A Pending DE102019204841A1 (de) 2019-04-04 2019-04-04 Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019204841A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100027577A1 (en) * 2004-02-27 2010-02-04 Banpil Photonics, Inc. Stackable optoelectronics chip-to-chip interconnects and method of manufacturing
DE102012109131A1 (de) * 2012-09-27 2014-03-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Bauelementevorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100027577A1 (en) * 2004-02-27 2010-02-04 Banpil Photonics, Inc. Stackable optoelectronics chip-to-chip interconnects and method of manufacturing
DE102012109131A1 (de) * 2012-09-27 2014-03-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Bauelementevorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012103633B4 (de) Strahlungsemittierende Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung
DE102014101901B4 (de) Optisches Vermessen eines Bauelementes mit an gegenüberliegenden Seiten vorhandenen strukturellen Merkmalen
DE3633251A1 (de) Optoelektronisches koppelelement
DE3128187A1 (de) Opto-elektronisches bauelement
DE112018002439B4 (de) Abdeckung für ein optoelektronisches Bauelement und optoelektronisches Bauteil
DE19912720A1 (de) Optoelektronische Baugruppe
DE102012107578B4 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie Messvorrichtung mit einem lichtemittierenden, optoelektronischen Bauelement
DE102017104144B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Leuchtdioden
DE102019204841A1 (de) Vorrichtung zur Ablenkung von Licht und Detektor
DE2004937A1 (de) Optischer Markierungsleser
EP1379903A1 (de) Sendemodul für eine optische signalübertragung
EP2216592A2 (de) Lampe
DE102017108688B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauteils und optoelektronisches Bauteil
DE102013220302B4 (de) Optoelektronisches Bauteil
DE102007056562A1 (de) Vorrichtung zur optischen Detektion von Verunreinigungen in längsbewegtem Garn
DE102014212694A1 (de) Lichtemissionschip
EP1595137B1 (de) Verfahren und vorrichtungen zur bestimmung und überwachung von verunreinigungszuständen unterschiedlicher flüssigkeiten
DE4004053A1 (de) Integrierter optischer empfaenger und/oder sender
DE19605726A1 (de) Anordnung zur optischen Ankopplung einer Monitordiode an eine Laserdiode
DE102018214803B4 (de) Vorrichtung zum Einkoppeln elektromagnetischer Wellen in einen Chip
WO2021028484A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum aufnehmen und ablegen von optoelektronischen halbleiterchips
DE10117209A1 (de) Optoelektronische Anordnung mit integriertem optischen Sensor
EP1722420B1 (de) Optoelekrtonische Anordnung und Verfahren zu deren Herstellung
DE602005004763T2 (de) Optoelektronische Messeinrichtung
DE102019204358A1 (de) Lichtemittierendes Halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified