DE102021103147A1

DE102021103147A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren

Info

Publication number: DE102021103147A1
Application number: DE102021103147.8A
Authority: DE
Inventors: Zeljko Pajkic; Michael Müller; Simon Jerebic
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-11
Also published as: DE112022001020A5; CN116830404A; WO2022171706A1; US20240113506A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Substratträger (10) und einer darauf angeordneten Lichtquelle (30), die eine Hauptabstrahlrichtung (31) aufweist. Über der Lichtquelle (30) ist eine Kappe (20) mit einem optischen Element angeordnet und mit dem Substratträger (10) verbunden. Diese ist in der Hauptabstrahlrichtung (31) der Lichtquelle (30) angeordnet. Weiterhin ist eine Sensorvorrichtung (50) vorgesehen, welche zur Abgabe eines drahtlosen Signals zwischen Kappe (20) und Substratträger (10) zur Detektion einer Beschädigung der Kappe (20) ausgebildet ist. Hierzu ist die Kappe (20) zur Interaktion mit dem abgegebenen drahtlosen Signal ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur Detektion einer Beschädigung eines optischen Elements.
HINTERGRUND
In einigen optoelektronischen Anwendungen wie beispielsweise LIDAR, oder auch bei Lichtprojektionen werden unter anderem Laser zur Erreichung der notwendigen Leuchtstärke der Lichtquelle eingesetzt. Diese zeichnen sich durch eine extrem hohe Intensität und Fokussierung aus. Die hohe Leuchtstärke für Laseranwendungen verlangt, dass Augen besonders vor einer derartigen Laserstrahlung geschützt werden, um Verletzungen zu vermeiden.
Dafür werden in Bauelementen mit Laserlichtquellen spezielle optische Elemente eingesetzt, die die Laserlichtquelle umgeben und so die Augen eines Benutzers vor möglicher schädlicher Laserstrahlung schützen. Dabei sind die optischen Elemente unter anderem mit einer sogenannten Interlockverbindung oder eines Interlockfeatures aufgebaut. Hierzu wird ein elektrischer Kreis zwischen dem optischen Element und einer MID-Kappe geschaffen, der die korrekte Positionierung und eine Unversehrtheit des optischen Elementes zum Schutz vor Laserstrahlung sicherstellen soll. Bei einer Unterbrechung des elektrischen Kreises wird von einer Beschädigung der Kappe und des optischen Elementes ausgegangen und die Laserlichtquelle schaltet sich automatisch ab.
In herkömmlichen Bauelementen wird das Interlockfeature durch Klebeprozesse hergestellt, wobei der Klebstoff elektrisch leitende Elemente beispielsweise in Form von Silberpartikeln umfasst. Derartige Klebeprozesse sind jedoch aufwendig und auch mit einer relativ schlechten Ausbeute behaftet, die einerseits zu hohen Kosten und andererseits zu einer geringeren Zuverlässigkeit des Bauteils führen. Darüber hinaus ist ein derartig hergestelltes Bauteil thermomechanisch sehr empfindlich.
Es besteht daher das Bedürfnis, optoelektronische Bauteile mit einem derartigen Merkmal vorzusehen, welches eine verbesserte Ausbeute bei gleichzeitig ausreichendem Schutz gegenüber einer austretenden Laserstrahlung gewährleistet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder schlagen eine andere Herangehensweise zur Detektion einer möglichen Beschädigung eines optoelektronischen Bauteils vor, bei der eine Überprüfung der korrekten Position und der Unversehrtheit der Kappe und des optischen Elementes bzw. einer Verbindung zwischen optischen Element und Kappe über ein drahtloses Signal überprüft wird.
Dabei machen sich die Erfinder zunutze, dass eine Änderung des optischen Elementes hinsichtlich seiner Position, eine Unterbrechung der Verbindung zwischen optischen Element und Kappe oder auch ein Ablösen der Kappe zu einer Änderung der elektromagnetischen oder elektrostatischen Eigenschaften innerhalb des Bauteils führt. Durch eine geeignete Auswertung bestimmter elektromagnetischer Parameter kann somit auf eine mögliche Beschädigung des Bauteils rückgeschlossen werden. Hierbei umfasst der Begriff einer elektromagnetischen oder elektrostatischen Eigenschaft gerade nicht einen elektrischen Widerstand. Vielmehr sind unter „elektrostatischen Eigenschaften“ Eigenschaften wie Kapazität, Induktivität oder generell die imaginären Anteile einer Impedanz zu verstehen.
In einem Aspekt ist ein optoelektronisches Bauelement vorgesehen, das einen Substratträger mit einer darauf angeordneten Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle umfasst. Diese weist eine Hauptabstrahlrichtung auf. Das optoelektronische Bauelement umfasst weiter eine über der Lichtquelle angeordnete und mit dem Substratträger verbundene Kappe mit einem optischen Element, welches in der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle angeordnet ist. Schließlich ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen, welche zur Abgabe eines Signals zwischen Kappe und Substratträger zur Detektion einer Beschädigung der Kappe ausgebildet ist. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist die Kappe zu einer drahtlosen Interaktion mit dem abgegebenen Signal ausgeführt .
Dadurch, dass eine drahtlose Interaktion mit dem abgegebenen Signal durch die Kappe erfolgt, lässt sich durch Auswertung des Signals auf den Zustand der Kappe zurückschließen. Eine Beschädigung der Kappe oder des optischen Elements verändert das durch die Sensorvorrichtung abgegebene Signal, so dass dieses von einem Sollwert abweicht, welches durch die Sensorvorrichtung detektierbar ist.
Mit der Erfindung kann auf komplexere Klebstoffe verzichtet werden und die mechanische Fertigung der Kappe wird vereinfacht. Insbesondere wird auch das Problem schlechter mechanischer Verbindungen gelöst, die insbesondere bei elektrisch leitfähigen Klebern auftreten, da diese nicht mehr notwendig sind. Die vorgeschlagene Erfassung einer möglichen Beschädigung durch eine Sensorvorrichtung wird von äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen unabhängiger, und die mechanische Festigkeit des Bauteils kann durch nunmehr einfachere Kleber verbessert werden.
In einem Aspekt ist die Sensorvorrichtung ausgeführt, ein mit der Kappe interagierendes Signal zu erfassen und mit einem Sollwert zu vergleichen. In einem hierzu weiteren Aspekt ist die Sensorvorrichtung ausgeführt, ein Zustandssignal in Abhängigkeit einer Abweichung des erfassten mit der Kappe interagierendes Signals von einem Sollwert zu erzeugen. Dadurch können unterschiedliche Fehler identifiziert werden, insbesondere wenn die Kappe mit dem Signal auf eine fehlerabhängige Weise interagiert. Beispielsweise kann eine Interaktion bei einer Beschädigung des optischen Elementes unterschiedlich zu einer Beschädigung oder teilweisen Ablösung der Kappe von dem Substratträger sein. Während bei herkömmlichen Bauelementen eine Beschädigung des elektrischen Pfades erfolgen muss, um einen Fehler anzuzeigen, verändert die Kappe auch das von der Sensorvorrichtung abgegebene Signal, wenn eine andere Beschädigung vorliegt. Dadurch kann die Empfindlichkeit einer solchen Detektion gesteigert und die Sicherheit verbessert werden.
Einige Gesichtspunkte beschäftigen sich mit der Ausgestaltung eines drahtlosen Signals und insbesondere des abgegebenen drahtlosen Signals. Dies kann beispielsweise ein reines Trägersignal sein, aber auch eine Modulation aufweisen. So kann das abgegebene Signal eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation oder auch eine Phasenmodulation bzw. eine Kombination hiervon aufweisen. Die Modulation ist beispielsweise so gewählt, dass eine besonders starke Beeinflussung des modulierten Signals durch eine Änderung der mechanischen oder elektrischen Struktur der Kappe und/oder des Elementes erzeugt wird.
Ein anderer Gesichtspunkt betrifft mögliche Formen oder Vorgänge, die eine Interaktion bewirken und damit eine Veränderung des abgegebenen drahtlosen Signals erzeugen. In einem Aspekt beruht die drahtlose Interaktion auf einer Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das abgegebene Signal. Alternativ kann das abgegebenen Signal auch aufgrund einer kapazitiven Änderung der Kappe oder des optischen Elementes insbesondere aufgrund einer Beschädigung verändert werden. Eine weitere Änderung des abgegebenen Signals kann durch eine induktive Änderung der Kappe oder des optischen Elementes bzw. der Verbindung zwischen diesen erzeugt werden.
In einem Aspekt wird durch die Interaktion aufgrund veränderter elektronischer Eigenschaften der Kappe und/oder des optischen Elementes eine Resonanzfrequenz, eine Frequenz, eine Amplitude, eine Phase, eine Dämpfung des abgegebenen Signals oder Kombinationen hiervon verändert.
Ein wesentlicher Aspekt in einigen Aspekten ist es, dass die Kappe zur Erzeugung der drahtlosen Interaktion selbst keinen eigenen dauerhaften Energiespeicher wie z.B. eine Batterie umfasst. Vielmehr ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass das von der Sensorvorrichtung angegebene Signal zumindest teilweise auch die für die Interaktion notwendige Energie bereitstellt.
In einem Aspekt weist die Kappe ein Sendeelement zur Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das abgegebene Signal auf. Dadurch kann ein bestimmtes Signal erzeugt werden, wodurch direkt auf eine Beschädigung rückgeschlossen werden kann. In einer einfachen Form umfasst das Sendeelement einen Resonator, der wegen der übertragenen Energie zu schwingen beginnt und so ein Antwortsignal erzeugt. Eine Antenne für dieses Sendeelement umfasst zumindest eine Leiterschleife, insbesondere außerhalb der Hauptabstrahlrichtung, die insbesondere auf der Lichtquelle zugewandten Seite des optischen Elementes oder zwischen Kappe und optischem Element angeordnet ist. Es kann als Antenne auch ein optisch transparenter elektrisch leitfähiger Stoff eingesetzt werden (z.B. ITO). Dadurch kann die Antenne auch in der Hauptabstrahlrichtung liegen.
Alternativ kann eine Antenne auch eine offene Leiterstruktur aufweisen, beispielsweise in Form eines Dipols oder eines Multipols. Durch eine Beschädigung der Kappe wird entweder die Antennenstruktur direkt beschädigt, aber in jedem Fall die Abstrahleigenschaft der Antennenstruktur verändert. Dies kann erfasst werden, so dass eine sichere Detektion einer Beschädigung gewährleistet wird. Der Begriff Leiterschleife soll hier allgemein verstanden werden und beinhaltet eine von einem Leiter aufgespannte Fläche. Das Sendeelement kann in einigen Aspekten wie erwähnt durch das von der Sensorvorrichtung abgegebene Signal mitversorgt werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Sendeelement einen Energiespeicher umfasst, der seinerseits zur temporären Speicherung von Energie aus dem Signal der Sensorvorrichtung ausgebildet ist.
In einem anderen Aspekt wird eine rein passive Detektion vorgenommen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das optoelektronische Bauelement wenigstens eine Leiterschleife, insbesondere außerhalb der Hauptabstrahlrichtung umfasst. Auch hier kann über ein elektrisch leitendes Material vorgesehen sein, dass alternativ auch in Hauptabstrahlrichtung liegen. Dieses kann insbesondere auf der Lichtquelle zugewandten Seite des optischen Elementes angeordnet sein. In einer alternativen Ausgestaltung ist zwischen Kappe und optischem Element wenigstens eine Leiterschleife, angeordnet. Diese kann außerhalb der Hauptabstrahlrichtung, aber im Falle transparenter Materialien auch innerhalb der Strahlrichtung angeordnet sein. Die Leiterschleife interagiert mit dem von der Sensoreinrichtung abgegebenen Signal auf eine charakteristische Weise. Bei einer Beschädigung ändert sich diese Charakteristik, so dass eine Detektion der Beschädigung möglich wird.
In einem Aspekt weist die Sensorvorrichtung eine Antenne auf, die mit der Kappe und/oder dem optischen Element kapazitiv oder induktiv gekoppelt ist. Die Kopplung ist derart ausgeführt, dass eine Änderung der Position der Kappe und/oder des optischen Elements relativ zu der Antenne oder eine Beschädigung der Kappe und/oder des optischen Elements oder auch ein Entfernen der Kappe und/oder des optischen Elements eine von der Sensorvorrichtung detektierbare Änderung des abgestrahlten Signals bewirkt.
In einer anderen Ausgestaltung ist zwischen Kappe und Substratträger wenigstens eine Leiterschleife angeordnet, die gegenüber wenigstens einer Antennenstruktur liegt, welche mit der Sensorvorrichtung zur Abgabe eines Signals verbunden ist. Bei einer Beschädigung einer Verbindung zwischen Kappe und Substratträger ändert sich die Kopplung und damit die Interaktion der beiden Elemente, so dass sich auch das von der Sensorvorrichtung abgegebene Signal in der mit der Sensorvorrichtung verbundenen Leiterschleife ändert und so die Beschädigung durch die Sensorvorrichtung detektierbar ist.
Die Antennenstruktur kann hierzu in oder auf den Substratträger aufgebracht sein und von der Leiterschleife durch einen nichtleitenden Klebstoff elektrisch isoliert sein.
In einem anderen Aspekt wird nicht ein induktives Verhalten (wie in den vorangegangenen Ausgestaltungsbeispielen), sondern eine kapazitive Interaktion in den Vordergrund gestellt. In einem Gesichtspunkt wird ein optoelektronisches Bauelement nach dem vorgeschlagenen Prinzip weitergebildet, in dem die Kappe und/oder das optische Element ein metallisches Element zur Erzeugung einer kapazitiven Interaktion umfasst. Dies kann beispielsweise eine flächige Form aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Sensorvorrichtung eine Leiterschleife auf, die um oder auf der Lichtquelle angeordnet ist. Eine Anordnung auf der Lichtquelle, d.h. nahe an dem optischen Element mag in einigen Aspekten zweckmäßig sein, da durch eine große Nähe der interagierenden Elemente die Interaktion besonders groß ist und so Änderungen in der Interaktion leicht detektierbar sind.
Ein anderer Gesichtspunkt betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Beschädigung eines optoelektronischen Bauelements. Bei diesem wird ein optoelektronisches Bauelement bzw. Package mit einem Substratträger und einer darauf angeordneten Lichtquelle, insbesondere eine Laserquelle bereitgestellt, wobei die Lichtquelle eine Hauptabstrahlrichtung aufweist. Über der Lichtquelle ist eine mit dem Substratträger verbundene Kappe mit einem optischen Element angeordnet, welches der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle gegenüberliegt.
Für das Verfahren wird nun ein drahtloses Signal in dem Raum zwischen Kappe und Substratträger erzeugt, so dass dieses Signal mit der Kappe und/oder dem optischen Element interagiert. Dann wird das durch die Interaktion veränderte Signal erfasst und mit einem Sollwert verglichen. Wenn das erfasste und durch die Interaktion veränderte Signal von einem durch den Sollwert definierten Bereich abweicht, wird ein negatives Zustandssignal erzeugt. In Antwort auf ein solch erzeugtes negatives Zustandssignal kann die Lichtquelle werden.
Somit erfolgt eine Überprüfung auf Beschädigung nicht mit einem drahtgebundenen Signal, z.B. über eine Widerstandsmessung o.ä., sondern mit einem drahtlosen Signal. In einem Aspekt wird das erzeugte drahtlose Signal empfangen, um daraus Energie zu erzeugen. Diese Energie wird wiederum zur Erzeugung und drahtlosen Abgabe eines Antwortsignals verwendet. Damit erfolgt die Interaktion durch eine Erzeugung eines Antwortsignals. Das Antwortsignal kann eine unterschiedliche Frequenz gegenüber dem erzeugten Signal aufweisen. Dadurch wird die Detektion erleichtert und mögliche Interferenzen zwischen den Signalen reduziert. In einem anderen Aspekt weist das erzeugte Signal eine Frequenz-, Amplituden- oder Phasenmodulation oder eine Kombination hiervon auf.
Die Interaktion des erzeugten Signals mit der Kappe und/oder dem optischen Element kann auf einer Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das erzeugte Signal beruhen. Alternativ kann eine Änderung des erzeugten Signals aufgrund einer kapazitiven Änderung hervorgerufen werden. Ebenso kann die Interaktion auch durch eine induktive Änderung erfolgen, so dass dadurch eine Änderung des erzeugten Signals bewirkt wird. In einem Aspekt wird das erzeugte Signals aufgrund einer durch Beschädigung oder einer Änderung der Position der Kappe und/oder des optischen Elements hervorgerufene Änderung einer kapazitiven oder induktiven Kopplung der Kappe und/oder dem optischen Element mit einer Sensorvorrichtung verändert.
Figurenliste
Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

1 zeigt eine Darstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem herkömmlichen Interlockmerkmal;
2 zeigt eine Darstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Interlockmerkmal nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
3 zeigt eine Darstellung eines optischen Elementes mit einigen Aspekten zur Erläuterung des vorgeschlagenen Prinzips;
4 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel mit weiteren Aspekten zur Erläuterung nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;
5A ist eine Draufsicht eines optischen Elementes mit einigen Aspekten zur Erläuterung des vorgeschlagenen Prinzips;
5B ist eine Draufsicht eines weiteren optischen Elementes mit einigen Aspekten zur Erläuterung des vorgeschlagenen Prinzips;
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit weiteren Aspekten zur Erläuterung nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
7 ist eine Draufsicht auf einen Substratträger mit einigen Aspekten zur Erläuterung des vorgeschlagenen Prinzips;
8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit weiteren Aspekten zur Erläuterung nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
9 ist eine Darstellung eines Verfahrens zur Erläuterung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.
1 zeigt eine Darstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem herkömmlichen Interlockmerkmal als sogenanntes Package. Das optoelektronische Bauelement 1 umfasst ein Substratträger 10 mit einer darauf angeordneten Lichtquelle 30. Die Lichtquelle 30 ist hier als vertikal emittierender Laser kurz VCSEL ausgeführt, dessen Laserlicht in einem Betrieb nach oben entlang der Hauptabstrahlrichtung 31 abgegeben wird. Auf dem Substratträger 10 ist darüber hinaus eine Steuerschaltung 40 befestigt und elektrisch mit der Lichtquelle 30 kontaktiert. Der Substratträger 10 weist darüber hinaus Durchkontaktierungen auf, die den Chip 40 sowie die Lichtquelle 30 kontaktieren und hier der Übersicht halber nicht dargestellt sind.
An dem Substratträger 10 ist eine MID-Kappe 20 befestigt. Diese ist aus einem nichtleitenden Material gefertigt und umfasst eine Öffnung, in der ein optisches Element 21 eingesetzt ist. Die Öffnung ist hierbei oberhalb der Lichtquelle in der Hauptabstrahlrichtung 31 angeordnet. Das optische Element 21 befindet sich somit über der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 30.
Zu einer Detektion einer Beschädigung der Kappe 20 bzw. des optischen Elementes 21 ist in diesem herkömmlichen Bauelement ein elektrischer Leiter 23 vorgesehen, der entlang einer Seitenwand der Kappe 20 verläuft und anschließend elektrisch leitend an das optische Element 21 angeschlossen ist. Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt über einen leitfähigen Klebstoff 22, mit der das optische Element 21 an der Kappe 20, um die Öffnung herum verbunden ist.
In einem Betrieb dieser Anordnung erzeugt der Steuerchip 40 einen Strom über den Leiter 23 und entlang der leitenden Klebeverbindung 22. Bei einer Beschädigung der leitenden Klebeverbindung 22 wird diese Leitung elektrisch unterbrochen, sodass durch den Leiter 23 kein Strom mehr fließen kann und der Spannungsabfall erhöht wird. Dieser kann von der Sensoreinrichtung 40 detektiert werden, sodass die Steuerschaltung 40 die Lichtquelle in Antwort darauf abschaltet. In dieser einfachen Darstellung kann neben einer elektrischen Verbindung der Kappe zum optischen Element mittels der gleichen Weise auch eine Verbindung des Substrats zur Kappe überprüft werden.
In der Herstellung eines derartigen Packages werden oftmals zwei verschiedene Klebstoffe verwendet, um die notwendigen mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu erzeugen. Ein elektrisch leitfähiger Klebstoff hat gegenüber einem normalen nichtleitenden Klebstoff eine deutlich geringere Klebefähigkeit, sodass zusätzlich zu dem elektrisch leitfähigen Klebstoff auch ein elektrisch nichtleitender Klebstoff zur strukturellen Verstärkung notwendig ist. Diese beiden zeigen jedoch unterschiedliche mechanische Eigenschaften und insbesondere unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. In einem Betrieb einer derartigen Anordnung kann somit aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine Verbindung abreißen und somit ein falsches oder fehlerhaftes Signal erzeugt werden.
2 stellt nun eine Ausführung eines elektronischen Bauelements mit einem Interlockmerkmal nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar. Wie in dem vorangegangenen Beispiel mit einem herkömmlichen Bauelement umfasst das optoelektronische Bauelement bzw. das Package nach dem vorgeschlagenen Prinzip einen Substratträger 10, auf dem eine Lichtquelle 30 in Form einer Laserlichtquelle aufgebracht ist. Zur Ansteuerung der Laserlichtquelle ist eine Steuerschaltung 40 vorgesehen. Zudem ist auf dem Substratträger eine Sensorvorrichtung 50 angeordnet. Wie im obigen Beispiel enthält der Substratträger mehrere Durchkontaktierungen, die zu Kontaktpads (hier nicht dargestellt) auf der der Öffnung der Kappe 20 abgewandten Seite führen.
In diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen sind die Steuerschaltung 40 und die Sensorvorrichtung 50 als getrennte Elemente dargestellt. In der praktischen Realisierung ist es jedoch denkbar, die Sensorvorrichtung in die Steuerschaltung 40 zu integrieren. Ebenso zeigen die Ausführungsbeispiele, dass die Steuerschaltung 40 und die Sensorvorrichtung 50 innerhalb des Raumes angeordnet sind, welcher von der Kappe 20 und dem Substrat 10 umschlossen ist. Dies kann in einigen Ausgestaltungen zweckmäßig sein, da sich ein derartig elektronisches Bauelement als integriertes Package herstellen und anwenden lässt. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, die Steuerschaltung 40 und die Sensorvorrichtung 50 außerhalb der Kappe auf dem Substratträger 10 vorzusehen. In einem solchen Fall kann die Kappe mit kleineren Dimensionen ausgeführt werden.
Wieder verweisend auf 2 umfasst das optoelektronische Bauelement 1 eine Kappe 20, die mittels eines Klebstoffes 70 an dem Substratträger 10 befestigt ist. Der Klebstoff 70 ist in dieser Ausgestaltung ein nichtleitender Klebstoff und dient zur mechanischen stabilen Befestigung der Kappe 20 an dem Substratträger 10. Kappe 20 umfasst wie im vorangegangenen Beispiel ein optisches Element 21, welches sich oberhalb der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 30 befindet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung der Kappe 20 frei und nur durch das optische Element 21 abgedeckt. In anderen hier nicht gezeigten Darstellungsformen kann die Öffnung auch mit einem transparenten Material verfüllt sein bzw. das optische Element 21 innerhalb der Öffnung angeordnet werden.
Das optische Element 21 ist mit einem Kleber 22 an der Umrandung der Kappe 20 befestigt. Hierbei ist der Kleber 22 ebenfalls ein nichtleitender Klebstoff, sodass eine gute mechanische Befestigung des optischen Elementes 21 an dem Kappenmaterial erreicht wird.
Das optische Element 21 weist auf seiner der Lichtquelle zugewandten Seite eine Antennenstruktur 61 auf, die mit einem Sendeelement 60 verbunden ist. Der Sender 60 ist ebenfalls auf dem optischen Element angeordnet, liegt jedoch außerhalb der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 30. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sender direkt der Sensorvorrichtung 50 gegenüberliegend angeordnet.
3 zeigt eine Ausgestaltungsform in Draufsicht auf das optische Element 21. Dieses ist transparent ausgeführt und umfasst in seinem Zentrum Z ein transparentes Fenster, durch das das Laserlicht abgestrahlt werden kann. In seinem Randbereich enthält das optische Element 21 einen Sender 60, der mit einer Antennenstruktur 61 elektrisch leitend verbunden ist. Die Antennenstruktur ist hier vereinfacht als einzelne Leiterschleife dargestellt, jedoch kann diese in praktischer Ausführung mehrere Umläufe umfassen und beispielsweise als Schleifenantenne ausgeführt sein. Auch kann die Antennenstruktur 61 mehrere getrennte Leiterschleifen umfassen, so dass diese als Sende- und als Empfangsantenne dienen können. In der Draufsicht ist der Bereich der Klebstoffverbindung 22 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Klebstoffverbindung 22 ist auf der anderen Seite des optischen Elements gebildet, so dass dieses auf seiner der Lichtquelle abgewandten Seite an der Kappe befestigt wird.
In einem Betrieb erzeugt die Sensorvorrichtung 50 ein elektromagnetisches Sendesignal bei einer Frequenz f1, welches über eine Antenne 52 in den Raum des optoelektronischen Bauelements abgestrahlt wird, der von der Kappe 20 und dem optischen Element 21 umgeben ist. Das von der Sensorvorrichtung abgestrahlte Sendesignal wird von der Antennenstruktur 61 empfangen und in dem Sender 60 unter anderem zum Erzeugen der für die Erzeugung der Antwort notwendigen Energie umgesetzt. Mit anderen Worten, erzeugt das von der Sensorvorrichtung 50 abgestrahlte elektromagnetische Signal einen Spannungsimpuls in der Antennenstruktur 61, der gleichgerichtet und in einem Kondensator oder einem Energiespeicher innerhalb der Senders 60 zwischengespeichert wird.
Im weiteren Verlauf reicht die in dem Kondensator des Senders gespeicherte Energie aus, um in Antwort auf das vom Sensor 50 abgegebene Signal ein Antwortsignal mit der Frequenz f2 zu erzeugen und über die Antennenstruktur 61 abzustrahlen. Diese Frequenz kann dabei gleich groß wie die Frequenz f1, aber auch unterschiedlich sein. Letzteres ist zweckmäßig, da dadurch beide Signale nicht oder nur geringfügig miteinander interferieren. Zudem können die Frequenzen so gewählt sein, dass diese sich beispielsweise in der Sensorvorrichtung gut heruntermischen und weiterverarbeiten lassen.
Die Antennenstruktur 61 wird somit zum einen als Empfänger für das von der Sensorvorrichtung abgegebene Signal als auch als Antenne für das Sendesignal verwendet. Alternativ können hierzu auch verschiedene Antennenstrukturen verwendet werden, was eventuell im Fall unterschiedlicher Sende- und Empfangsfrequenzen sinnvoll ist, da diese nun spezifisch auf die jeweilige Sende- und Empfangsfrequenz eingestellt werden können. Zusammengefasst interagiert somit der Sender 60 auf das vom Sensor 50 abgegebene Signal und erzeugt in Antwort darauf ein Signal, welches wiederum in den von der Kappe umschlossenen Raum abgestrahlt wird. Der Sensor 50 kann dies mit seiner Empfangs- und Sendeantenne 52 detektieren und auswerten.
In einem normalen Betrieb erfasst die Sensorvorrichtung 50 das abgegebene Signal, wertet dieses aus und vergleicht es beispielsweise mit einem Sollwert. Stimmt das empfangene Signal innerhalb eines bestimmten Bereiches mit dem Sollwert überein, so ist von einer Unversehrtheit des optischen Elementes 21 und der Kappe 20 auszugehen. Wenn hingegen das optische Element 21 mechanisch beschädigt wird, so lassen sich zwei Fälle unterscheiden.
In einem ersten Fall wird durch die mechanische Beschädigung auch die Leiterschleife 61 beschädigt, sodass ein Abstrahlen oder auch ein Empfangen des von der Sensorvorrichtung 50 abgegebenen Signals unmöglich oder zumindest stark beeinträchtigt ist. Dadurch empfängt die Sensorvorrichtung in Antwort auf das von ihr abgegebene Signal beispielsweise kein Antwortsignal mehr und erzeugt somit ein Zustandssignal an die Steuervorrichtung 40, die zum Abschalten der Lichtquelle 30 führt.
In einem zweiten Fall ist die Beschädigung des optischen Elementes 21 bzw. der Kappe 20 nicht ausreichend, um eine Unterbrechung der Leiterschleife 61 zu erzeugen. Dennoch führt die Beschädigung zu einer Veränderung der charakteristischen Abstrahleigenschaft der Antennenstruktur 61, sodass sich beispielsweise die Frequenz- oder die Amplitude des Antwortsignals des Senders 60 verändert. Das veränderte Antwortsignal kann von der Sensorvorrichtung 50 erfasst und ausgewertet werden. Wenn die Abweichung von einem Sollwert aufgrund der Beschädigung des optischen Elementes 21 oder der Kappe 20 ausreichend groß ist, so wird dies von der Sensorvorrichtung der Steuerschaltung 40 angezeigt und die Lichtquelle 30 zur Sicherheit abgeschaltet.
Auf diese Weise ist die Sensorvorrichtung 50 imstande, Beschädigungen der Kappe 20 und des optischen Elementes 21 zu erfassen, ohne dass eine elektrische Verbindung in Form der Antennenstruktur 61 unterbrochen werden muss. Dadurch wird die Sicherheit des Bauelements gewährleistet, da auch Beschädigungen erkannt werden, die nicht zu einer Unterbrechung der Leiterschleife aber zu einer deutlichen Änderung der Abstrahleigenschaften der Antennenstruktur 61 führen.
Als Beispiel für eine derartige Veränderung wäre hier ein Loch innerhalb des optischen Elementes 21 im Bereich des Zentrums Z zu nennen, welches sich außerhalb der Leiterschleife 61, aber innerhalb der Hauptabstrahlrichtung 31 befindet. Dieses Loch kann zu einer erhöhten Abstrahlung und damit einer erhöhten Verletzungsgefahr für einen Benutzer führen. Durch das Loch wird die Umgebung der Antennenstruktur 61 stark verändert, sodass sich deren Abstrahleigenschaften ebenfalls ändern. Diese Änderung wird dem vorgeschlagenen Prinzip von der Sensorvorrichtung detektiert und als Beschädigung identifiziert.
4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Funktionsgleiche Bauelemente tragen dabei die gleichen Bezugszeichen. In dieser Ausgestaltung ist das optische Element 21 lediglich mit einer speziellen Antennenstruktur 61' ausgeführt, besitzt jedoch keinen weiteren Sender. Antennenstruktur 61' ist im Ausführungsbeispiel in Form mehrerer Leiterschleifen auf der Unterseite d.h. der der Lichtquelle zugewandten als auch auf der abgewandten Seite implementiert. Dadurch wird zwischen Ober- und Unterseite des optischen Elementes eine induktive Kopplung erzeugt. Es ist jedoch damit als eine rein passive Struktur ausgebildet. Die Sensorvorrichtung 50 umfasst weiterhin eine integrierte Sende- und Empfangseinheit mit einer Antenne 51. Diese ist wie im vorangegangenen Beispiel ebenfalls in der Sensorvorrichtung 50 integriert. Aufgrund der räumlichen Nähe steht die Sendeantenne 51 dabei in einer elektromagnetischen Interaktion mit der Struktur 61' des optischen Elementes 21. Mit anderen Worten werden durch die Struktur 61' des optischen Elementes 21 die Eigenschaften der Antenne 51 beeinflusst. Diese Beeinflussung machen sich die Erfinder nun in geeigneter Weise zu Nutze.
In einem Betrieb erzeugt die Sensorvorrichtung 50 ein Sendesignal und strahlt dieses über die Antenne 51 ab. In einem normalen Betrieb verändert die Interaktion zwischen Struktur 61' und Antenne 51 die Abstrahlung des Signals der Sensorvorrichtung 50 oder sogar das Sendesignal selbst auf eine charakteristische Weise. Beispielsweise ist die Antenne 51 sowie die Struktur 61' auf dem optischen Element 21 so aneinander angepasst, dass sich eine besondere niedrige oder besonders hohe Reflexion für das abzugebende Sendesignal ergibt. Bei einer derartigen Fehlanpassung wird somit entweder nur ein geringer Teil des Sendesignals oder ein sehr großer Teil in die Sensorvorrichtung zurückgestrahlt. Dieser kann erfasst und eine Änderung dieses Teils ausgewertet werden. Mit anderen Worten ist die Sensorvorrichtung beispielsweise zur Detektion einer Reflexion oder einer anderen Charakteristik des Antennensystems (aus Struktur 61' und Antenne 51) ausgestaltet.
Bei einer Beschädigung des optischen Elementes 21 bzw. der Kappe 20 wird nun dieses System aus Antenne 51 und Struktur 61' auf dem optischen Element verändert, sodass sich auch deren Reflexion und Abstrahleigenschaften verändern. Auch dieses kann nun von der Sensorvorrichtung erfasst, mit einem Sollwert verglichen und weiter ausgewertet werden. In einem Beispiel sei vorgesehen, dass sich das System aus der Antenne 51 und der Struktur 61' auf dem optischen Element in einer besonders guten Resonanz befindet. Eine Beschädigung der Kappe 20 bzw. des optischen Elementes führt nun zu einer Fehlanpassung dieses Gesamtsystems, wodurch sich eine erhöhte Reflexion ergibt, bzw. die abgestrahlte Leistung verändert wird. Diese Veränderung wird von der Sensorvorrichtung erfasst und als Beschädigung identifiziert.
Für die passive Struktur 61 des optischen Elementes 21, die mit dem von der Sensorvorrichtung 50 abgegebenen Signal interagiert, sind verschiedene Ausgestaltungen denkbar.
Die 5A und 5B zeigen zwei derartige Ausführungsformen, die auf einer kapazitiven bzw. einer induktiven Kopplung und Interaktion basieren. 5A zeigt eine Ausgestaltung zur Erzeugung einer kapazitiven Interaktion. Dabei ist ein relativ breiter metallischer Streifen 62 um das Zentrum Z auf dem optischen Element 21 hinweg angeordnet. Dieser metallische Streifen kann auf beiden Seiten des optischen Elementes vorhanden sein. Die metallische Struktur 62 ist möglichst flächig ausgeführt und kann wie hier dargestellt, einen Teil des Bereiches der Klebeverbindung 22 überdecken. Alternativ kann sie auch bis zum Rand des optischen Elementes 21 reichen.
In einem Betrieb dieser Anordnung erfolgt eine Interaktion des abgegebenen Signals mit dem metallischen Streifen 62 über eine kapazitive Kopplung. Bei einer Beschädigung beispielsweise einem abreißen des optischen Elementes kann sich unter anderem der Abstand der metallischen Fläche 62 von der Sendestruktur 51 der Sensorvorrichtung 50 ändern, wodurch sich wiederum die kapazitive Kopplung und damit der imaginäre Anteil der Impedanz des Gesamtsystems verändert. Dies kann von der Sensorvorrichtung 50 erfasst und ausgewertet werden.
5B zeigt eine alternative Ausgestaltungsform, bei der anstatt einer kapazitive Kopplung und Interaktion eine induktive Interaktion stattfindet. Hierzu ist eine Vielzahl von Leiterschleife 61' im Bereich oberhalb der Klebeverbindung 22 auf dem optischen Element um das transparente Zentrum Z angeordnet. Die Struktur in Form von mehreren Leiterschleifen erzeugt bei einem sich ändernden Signal eine elektromagnetische Antwort und bewirkt so eine Interaktion mit dem abgegebenen Signal. Auch hier wird durch eine Beschädigung die charakteristischen Eigenschaften dieser Leiterschleifen verändert, sodass diese von der Sensorvorrichtung erfasst und ausgewertet werden können.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Packages nach dem vorgeschlagenen Prinzip, bei der eine Beschädigung unter anderem zwischen der Kappe 20 und dem Substratträger 10 detektiert und identifiziert werden soll. Dabei kann diese Ausführungsform nach 6 auch mit den bereits vorgenannten Ausführungsformen kombiniert werden.
In dieser Ausgestaltung ist die Kappe 20 mittels eines nichtleitenden Klebers 70 an dem Substratträger 10 befestigt. Auf dem Substratträger 10 sind wie in den vorangegangenen Ausführungsformen ebenfalls die Lichtquelle 30 in Form einer Laserlichtquelle, die Steuerschaltung 40 sowie die Sensorvorrichtung 50 angeordnet. Auf der Seite des Substratträgers ist nun eine Antenne 53 in dem Bereich des Klebstoffes d. h. in Bereich unterhalb der Position der Kappe 20 angebracht, die kapazitiv oder auch induktiv mit einer weiteren Struktur 24 auf der Kappenseite gekoppelt ist und somit mit dieser interagiert. Die beiden Strukturen 24 und 53 sind durch den nichtleitenden Kleber 70 elektrisch voneinander getrennt.
7 zeigt eine Draufsicht auf den Substratträger 10, in der die genannte Struktur verdeutlicht wird. Substratträger 10 umfasst die Sensorvorrichtung 50, an die die Antenne 53 in Form einer Leiterschleifenstruktur angeschlossen ist. Wie in den anderen Ausführungen können dies eine oder mehrere einzelne Umläufe sein. Die Struktur 53 kann aber auch eine andere Form haben, beispielsweise in Form eines Dipols o.ä. Oberhalb der Antenne 53 im Bereich der Kappe 20 ist eine weitere metallische geschlossene Leitung 24 vorgesehen, die in der Kappe 20 integriert ist. Die beiden Elemente 24 und 53 sind somit elektrisch auch durch den nichtleitenden Klebstoff 70 voneinander isoliert. Dennoch erfolgt eine kapazitive bzw. induktive Kopplung zwischen der Antenne 53 und der metallischen Struktur 24 aufgrund der großen räumlichen Nähe.
In einem Betrieb erzeugt die Sensorvorrichtung ein Signal in der Antennenstruktur 53, welche wiederum mit der metallischen Struktur 24kapazitiv und7oder induktiv gekoppelt und somit eine charakteristische Antwort bewirkt. Bei einer Beschädigung der Kappe 20 beispielsweise durch Aufbrechen der Klebeverbindung 70 wird die Kopplung zwischen der Struktur 24 und der Antenne 53 verändert und somit die Abstrahlcharakteristik gestört. Diese Störung kann von der Sensorvorrichtung 50 detektiert und als mögliche Beschädigung identifiziert werden.
8 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform ein Package nach dem vorgeschlagenen Prinzip. In dieser Ausgestaltung ist die Steuerschaltung als auch die Sensorvorrichtung außerhalb des eigentlichen Package angeordnet, wodurch dieses besonders platzsparend und räumlich klein ausgestaltet werden kann.
Die Ausführungsform umfasst einen PCB Träger 10', auf dem eine integrierte Steuer- und Sensorschaltung 41 angeordnet ist. Diese ist über Zuleitungen an eine Vielzahl von Kontaktpads 42 angeschlossen, die ihrerseits mit Durchkontaktierungen in dem Substratträger 10 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Die Durchkontaktierungen führen zu der Lichtquelle 30 in Form eines VCSELs. Die Lichtquelle 30 ist direkt über einer Öffnung in der Kappe 20 und dem die Öffnung abdeckenden optischen Element 21 angeordnet.
Um die Lichtquelle 30 herum ist eine Antennenstruktur 51' angeordnet, die über die Durchkontaktierungen mit der integrierten Sensor- und Steuerschaltung 41 verbunden ist. Die Antennenstruktur 51' kann auch auf der Oberfläche des CVSEL angeordnet sein. Eine entsprechende passive Struktur 61' gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen ist an dem optischen Element 21 befestigt und befindet sich in direkter räumlicher Nachbarschaft zu Antenne 51'. Dadurch wird eine besonders hohe kapazitive bzw. induktive Kopplung zwischen der Antenne 51 und der passiven Struktur 61 auf dem optischen Element 21 erreicht.
Bei einer Beschädigung der Kappe 20 bzw. des optischen Elementes 21 wird diese Kopplung zwischen der Antenne 51 und der passiven Struktur 61' gestört, und die Störung von der integrierten Steuer und Sensorschaltung 41 aufgrund einer Änderung in dem abgegebenen Signal detektiert.
9 zeigt eine Ausgestaltung eines Verfahrens zur Detektion einer Beschädigung in einem optoelektronischen Bauelement nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, welches eine auf einem Substratträger befestigte Kappe mit einem darin integrierten optischen Element aufweist. Das optische Element ist hierbei zumindest teilweise in einem Zentrum transparent ausgestaltet, sodass Licht von einer Lichtquelle durch das optische Element strahlen kann. Hierzu ist die Lichtquelle von der Kappe und dem optischen Element umschlossen.
In einem Schritt S2 wird nun ein elektromagnetisches Signal erzeugt und insbesondere in den Raum zwischen der Kappe und dem Substratträger abgestrahlt. Das elektromagnetische Signal interagiert mit den Elementen des optoelektronischen Bauelements und insbesondere mit dem optischen Element sowie der Kappe.
Hierbei können auf dem optischen Element bzw. der Kappe Strukturen aufgebracht oder integriert sein, die mit einer Sendestruktur für das abgegebene Signal eine elektromagnetische Kopplung bewirken und so mit dem abgegebenen Signal interagieren. Dies können neben rein passiven Strukturen auch aktive Strukturen sein. so kann beispielsweise das abgestrahlte Signal erfasst und zur Erzeugung eines zweiten Antwortsignals verwendet werden. Im Sinne dieser Beschreibung entspricht die Interaktion bzw. das durch die Interaktion veränderte Signal damit dem erzeugten Antwortsignal.
In Schritt S3 wird das durch die Interaktion veränderte Signal erfasst und weiterverarbeitet, d.h. beispielsweise mit einem Sollwert verglichen. Befindet sich die Veränderung innerhalb eines bestimmten Bereiches des Sollwertes so wird in Schritt S4 davon ausgegangen, dass das Bauelement intakt ist und keine Beschädigungen aufweist. In einem solchen Fall wird mit Schritt S4 fortgefahren, indem ein Zustandssignal erzeugt wird, welches ein intaktes Bauelement anzeigt. Von einer Steuerschaltung wird daraufhin die Lichtquelle aktiviert, sodass Licht durch das optische Element abgestrahlt wird. Sodann wird in Schritt S2 zurückgesprungen und das Verfahren mit den Schritten S2 bis S5 in periodischen Abständen wiederholt.
Wenn hingegen in Schritt S4 erkannt wird, dass sich das erfasste Signal außerhalb eines bestimmten Bereiches um einen gewünschten Sollwert befindet, so wird ein Zustandssignal erzeugt, welches eine Beschädigung anzeigt. Dieses Zustandssignal führt in Schritt S5 zu einem Abschalten bzw. Deaktivieren der Lichtquelle um eine Beschädigung zu vermeiden.
Die hier dargestellten Ausführungsformen und Beispiele lassen sich auf verschiedene Weise miteinander kombinieren. Dabei schwebt den Erfindern insbesondere vor, eine Detektion einer möglichen Beschädigung nicht über eine resistive Veränderung, beispielsweise aufgrund eines Leiterbruchs zu detektieren, sondern mithilfe eines drahtlosen Signals und der Kopplung der verschiedenen Elemente untereinander. Diese Kopplung führt zu einer Interaktion mit dem von der Sensoreinrichtung abgegebenen Signal, sodass dieses ausgewertet und basierend auf der Auswertung eine Entscheidung über eine mögliche Beschädigung getroffen werden kann. Die verschiedenen Ausgestaltungen sind dabei nicht auf die gezeigten Ausführungen beschränkt.
So beziehen sich beispielsweise die Ausgestaltungen in den 5A und 5B auf das optische Element. Allerdings kann diese Darstellung auch das Trägersubstrat zeigen, so dass die Leiterschleifen oder auch der metallische Streifen zwischen Trägersubstrat 10 und Kappe 20 angeordnet sind. Ebenso ist es möglich, mehrere derartige Elemente an unterschiedlichen Positionen (z.B. zwischen Kappe und optischem Element, auf dem optischen Element, oder zwischen Kappe und Trägersubstrat) vorzusehen, die kapazitiv oder auch induktiv koppeln und so eine zu einer Interaktion führen. Dadurch lassen sich Beschädigungen an verschiedenen Stellen detektieren.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Bauelement
10: Substratträger
10': PCB Träger
20: Kappe
21: optisches Element
22: Klebstoff
22': Klebstoff
23: Leiter
30: Lichtquelle, VCSEL
31: Hauptabstrahlrichtung
40: Steuerschaltung, IC
41: Steuerschaltung mit integrierter Sensorvorrichtung
50: Sensorvorrichtung
51, 51': Antenne
52: Antenne
53: Antenne
60: Sender
61: Antennenstruktur
70: Klebstoff
Z: transparenter Bereich

Claims

Optoelektronisches Bauelement, umfassend: - ein Substratträger (10) mit einer darauf angeordneten Lichtquelle (30), insbesondere eine Laserquelle, die eine Hauptabstrahlrichtung aufweist; - eine über der Lichtquelle (30) angeordnete und mit dem Substratträger (10) verbundene Kappe (20) mit einem optischen Element, welches in der Hauptabstrahlrichtung (31) der Lichtquelle (30) angeordnet ist; - eine Sensorvorrichtung (50), welche zur Abgabe eines Signals zwischen Kappe (20) und Substratträger (10) zur Detektion einer Beschädigung der Kappe (20) ausgebildet ist; wobei die Kappe (20) zu einer drahtlosen Interaktion mit dem abgegebenen Signal ausgeführt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Sensorvorrichtung (50) ausgeführt ist, ein mit der Kappe (20) interagierendes Signal zu erfassen und mit einem Sollwert zu vergleichen.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 2, wobei die Sensorvorrichtung (50) ausgeführt ist, ein Zustandssignal in Abhängigkeit einer Abweichung des erfassten mit der Kappe (20) interagierendes Signals von einem Sollwert zu erzeugen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das abgegebene Signal ein drahtloses Signal, und/oder ein Frequenz-, Amplituden- oder phasenmoduliertes Signal ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die drahtlose Interaktion auf wenigstens einem der folgenden Vorgänge beruht: - einer Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das abgegebene Signal; - eine Änderung des abgegebenen Signals aufgrund einer kapazitiven Änderung; - eine Änderung des abgegebenen Signals aufgrund einer induktiven Änderung.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Kappe (20) ein Sendeelement (60) zur Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das abgegebene Signal aufweist, wobei eine Antennenstruktur (61) für dieses Sendeelement zumindest eines der folgenden Elemente aufweist: - wenigstens eine Leiterschleife, insbesondere außerhalb der Hauptabstrahlrichtung, die insbesondere auf der Lichtquelle (30) zugewandten Seite des optischen Elementes oder zwischen Kappe (20) und optischem Element angeordnet ist; - eine offene Leiterstruktur, die ein Di- oder Multipol bildet.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, bei dem das Sendelement einen temporären Energiespeicher, insbesondere einen Kondensator zur Speicherung von Energie aus dem von der Sensorvorrichtung (50) abgegebenen Signal umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die drahtlose Interaktion durch die Kappe (20) eine Veränderung einer Abstrahlcharakteristik des von der Sensorvorrichtung abgegebenen Signals, insbesondere eine Veränderung des elektromagnetischen Feldes des von der Sensorvorrichtung abgegebenen Signals bewirkt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Sensorvorrichtung eine Antenne (51, 52, 53) aufweist, die mit der Kappe (20) und/oder dem optischen Element (21) kapazitiv oder induktiv gekoppelt ist, derart, dass eine Änderung der Position der Kappe und/oder des optischen Elements relativ zu der Antenne (51, 52, 53) oder eine Beschädigung der Kappe und/oder des optischen Elements oder eine Entfernung der Kappe und/oder des optischen Elementes eine von der Sensorvorrichtung detektierbare Änderung des abgestrahlten Signals bewirkt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das optische Element wenigstens eine Leiterschleife (61'), insbesondere außerhalb der Hauptabstrahlrichtung (31) umfasst, welche insbesondere auf der Lichtquelle (30) zugewandten Seite des optischen Elementes angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zwischen Kappe (20) und optischem Element wenigstens eine Leiterschleife, insbesondere außerhalb der Hauptabstrahlrichtung (31) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zwischen Kappe (20) und Substratträger (10) wenigstens eine Leiterschleife (24) angeordnet ist, die gegenüber wenigstens einer Antennenstruktur (53) liegt, welche mit der Sensorvorrichtung (50) zur Abgabe eines Signals verbunden ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 12, wobei die Antennenstruktur in oder auf den Substratträger aufgebracht ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 12 oder 13, bei der ein nichtleitender Klebstoff die Antennenstruktur (53) und die Leiterschleife voneinander elektrisch trennt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Kappe (20) und/oder das optische Element ein elektrisch leitfähiger Stoff, insbesondere ein metallisches Element zur Erzeugung einer drahtlosen und/oder kapazitiven und/oder induktiven Interaktion mit dem abgegebenen Signal umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Sensorvorrichtung (50) eine Antennenstruktur aufweist, die um oder auf der Lichtquelle (30) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend eine Steuerschaltung (40), die mit der Lichtquelle zur deren Ansteuerung verbunden und ausgeführt ist, in Abhängigkeit eines Zustandssignals der Sensorvorrichtung die Lichtquelle anzusteuern.
Verfahren zur Detektion einer Beschädigung oder Entfernung eines optoelektronischen Bauelements umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines optoelektronischen Bauelements mit - einem Substratträger (10) und einer darauf angeordneten Lichtquelle (30), insbesondere eine Laserquelle, die eine Hauptabstrahlrichtung aufweist; - eine über der Lichtquelle (30) angeordnete und mit dem Substratträger (10) verbundene Kappe (20) mit einem optischen Element, welches in der Hauptabstrahlrichtung (31) der Lichtquelle (30) angeordnet ist; - Erzeugen (S2) eines drahtlosen Signals in dem Raum zwischen Kappe und Substratträger, wobei dieses Signal mit der Kappe und/oder dem optischen Element interagiert; - Erfassen (S3) eines durch die Interaktion veränderten Signals und vergleichen (S4) mit einem Sollwert; - Erzeugen eines negativen Zustandssignals, wenn das erfasste und durch die Interaktion veränderte Signal von einem durch den Sollwert definierten Bereich abweicht; - Deaktivieren der Lichtquelle in Antwort auf ein erzeugtes negatives Zustandssignal.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt eines Erzeugens (S2) eines drahtlosen Signals umfasst: - Empfangen des erzeugten drahtlosen Signals; - optionales teilweises Umwandeln des empfangenen Signals in elektrische Energie zum Erzeugen eines Antwortsignals; - Erzeugen eines Antwortsignals.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das erzeugte Signal ein Frequenz-, Amplituden- oder phasenmoduliertes Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem die Interaktion des erzeugten Signals mit der Kappe und/oder dem optischen Element auf wenigstens einem der folgenden Vorgänge beruht: - einer Erzeugung eines drahtlosen Signals in Antwort auf das erzeugte Signal; - eine Änderung des erzeugten Signals aufgrund einer Änderung der kapazitiven Kopplung; - eine Änderung des erzeugten Signals aufgrund einer Änderung einer induktiven Kopplung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem das erzeugte Signals aufgrund einer Beschädigung oder einem Entfernen oder einer Änderung der Position der Kappe und/oder des optischen Elements hervorgerufene Änderung einer kapazitiven oder induktiven Kopplung der Kappe (20) und/oder dem optischen Element (21) mit einer Sensorvorrichtung (50) verändert wird.