DE102021206477A1 - Hermetically sealed optical projection assembly and method of making same - Google Patents

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Abstract

Eine optische Projektionsanordnung (10) umfasst eine erste Baugruppe (10-1), die auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat (20-1) angeordnet ist, mit einem an dem ersten Teilsubstrat (20-1) angeordneten, optoelektronischen Bauteil (30), wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30) eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats (20-1) aufweist, einem gasdichten Abdeckungselement (38), das mit dem ersten Teilsubstrat (20-1) hermetisch gefügt ist, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil (30) bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement (38) zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, einer Linsenanordnung (40), die fest bzgl. des Abdeckungselements (38) angeordnet ist, zur Kollimation der Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30), und einer Prisma-Anordnung (50), die ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30) zu führen und an einer Auskoppeloberfläche (52) auszukoppeln, und ferner eine zweite Baugruppe (10-1), die auf einem zweiten Teilsubstrat (20-1) angeordnet ist, mit einer MEMS-Spiegelanordnung (60) mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement (62), wobei die Prisma-Anordnung (50) und die MEMS-Spiegelanordnung (60) geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung (32) unter einem Einfallwinkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement (62) trifft, wobei der Einfallwinkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements (62) in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.An optical projection arrangement (10) comprises a first assembly (10-1), which is arranged on a gas-tight first partial substrate (20-1), with an optoelectronic component (30) arranged on the first partial substrate (20-1), wherein at least part of the transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30) has a main emission direction in a range of ± 30° to a vertical of the first partial substrate (20-1), a gas-tight cover element (38) which is connected to the first partial substrate (20 -1) is hermetically joined in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component (30), the covering element (38) having a material that is transparent to the transmission radiation, at least in the area of the main emission direction, a lens arrangement (40) which is fixed with respect to of the cover element (38) is arranged for collimating the transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30), and a prism arrangement (50) which is designed to the col to guide limited transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30) and to decouple it on a decoupling surface (52), and also a second assembly (10-1), which is arranged on a second partial substrate (20-1), with a MEMS Mirror arrangement (60) with a movably suspended and deflectable MEMS-based mirror element (62), the prism arrangement (50) and the MEMS mirror arrangement (60) being arranged geometrically in relation to one another in such a way that the emitted transmission radiation (32) is at an angle of incidence β impinges on the movably suspended MEMS-based mirror element (62), the angle of incidence β in the idle state of the MEMS-based mirror element (62) being in a range between 30° and 50°.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hermetisch verkappte, optische Projektionsanordnung, wie z. B. ein optisches Projektionssystem in Form eines RGB-Scanners (RGB = Rot-Grün-Blau), und ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen hermetisch verkappten, optischen Projektionsvorrichtung.The present invention relates to a hermetically sealed optical projection assembly, such as. B. an optical projection system in the form of an RGB scanner (RGB = Red-Green-Blue), and further to a method for manufacturing such a hermetically sealed, optical projection device.

Gegenwärtige Systeme zur Vollfarbenprojektion sind vergleichsweise groß und eignen sich deshalb nur bedingt zur Integration in schlanke AR/VR-Brillen (AR = Augmented Reality, VR = Virtual Reality). So erfordert die Größe der Light Engine (= Lichtgenerator) und insbesondere deren Aufbauhöhe ein relativ großes, notwendiges Aufbauvolumen solcher optischen Projektionsvorrichtungen. Bei momentan eingesetzten Projektionssystemen werden beispielsweise individuell TO-gehäuste Laserdioden (TO = Transistor Outline), gemeinsam TO-gehäuste Laderdioden und/oder Laserdiodenaufbauten in Metall-Butterfly-Gehäusen eingesetzt.Current systems for full-color projection are comparatively large and are therefore only suitable to a limited extent for integration into slim AR/VR glasses (AR = Augmented Reality, VR = Virtual Reality). The size of the light engine (=light generator) and in particular its structural height requires a relatively large structural volume of such optical projection devices. In currently used projection systems, for example, individually TO-housed laser diodes (TO=transistor outline), jointly TO-housed charger diodes and/or laser diode structures in metal butterfly housings are used.

Ferner finden blaue und grüne Laderdioden immer breitere Einsatzfelder, wobei beispielsweise blaue Laserdioden als Komponenten beim Auslesen hochdichter optischer Speichermedien (Blu-Ray) weit verbreitet und etabliert zur Anwendung kommen. Ferner zeichnen sich vielfältige weitere Anwendungen leistungsstarker blauer und grüner Laserdioden ab, wie beispielsweise etwa als RGB-Lichtquellen in mobilen Bild- und Videoprojektionen und in der medizinischen und biologischen Spektroskopie. Sowohl grüne als auch blaue Laserdioden werden momentan in speziellen TO-Headern (TO 38) mit einem integrierten optischen Fenster und einer Kupferwärmesenke hermetisch dicht gehäust, d.h. in einem Gehäuse verpackt bzw. verkappt).Furthermore, blue and green charger diodes are finding ever broader fields of application, with blue laser diodes, for example, being widely used and established as components for reading high-density optical storage media (Blu-Ray). Furthermore, various other applications of powerful blue and green laser diodes are emerging, such as RGB light sources in mobile image and video projections and in medical and biological spectroscopy. Both green and blue laser diodes are currently hermetically sealed in special TO headers (TO 38) with an integrated optical window and a copper heat sink, i.e. packed or encapsulated in a housing).

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine verbesserte optische Projektionsanordnung zu schaffen, die auch bei Verwendung einer Mehrzahl von optoelektronischen Sendebauelementen, wie z. B. RGB-Laserdioden, einen kompakten Aufbau ermöglicht.The object on which the present invention is based is therefore to provide an improved optical projection arrangement which, even when using a plurality of optoelectronic transmission components, such as e.g. B. RGB laser diodes, a compact structure allows.

Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Herstellungsverfahren für solche verbesserte optische Projektionsanordnungen zu schaffen.The present invention is also based on the object of creating a corresponding production method for such improved optical projection arrangements.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Konzepts sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous refinements and developments of the concept according to the invention are the subject matter of the dependent patent claims.

Eine optische Projektionsanordnung umfasst eine ersten Baugruppe, die auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat angeordnet ist, und eine zweite Baugruppe, die auf einem zweiten Teilsubstrat angeordnet ist.An optical projection arrangement comprises a first assembly, which is arranged on a gas-tight first partial substrate, and a second assembly, which is arranged on a second partial substrate.

Die erste Baugruppe umfasst ein an dem ersten Teilsubstrat angeordnetes, optoelektronisches Bauteil, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats aufweist, ein gasdichtes Abdeckungselement, das mit dem ersten Teilsubstrat hermetisch gefügt ist, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, eine Linsenanordnung, die fest bzgl. des Abdeckungselements angeordnet ist, zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils, und eine Prisma-Anordnung, die ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils zu führen und an einer Auskoppeloberfläche auszukoppeln.The first subassembly comprises an optoelectronic component arranged on the first partial substrate, at least part of the transmission radiation of the optoelectronic component having a main emission direction in a range of ±30° to a vertical of the first partial substrate, a gas-tight cover element which is hermetically sealed to the first partial substrate is joined in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component, the covering element having a material that is transparent to the transmission radiation, at least in the area of the main emission direction, a lens arrangement which is fixed with respect to the covering element, for collimating the transmission radiation of the optoelectronic component, and a prism arrangement that is designed to guide the collimated transmission radiation of the optoelectronic component and to couple it out at a coupling-out surface.

Die zweite Baugruppe umfasst eine MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement, wobei die Prisma-Anordnung und das MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung unter einem Einfallwinkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement trifft, wobei der Einfallwinkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.The second assembly comprises a MEMS mirror arrangement with a movably suspended and deflectable MEMS-based mirror element, the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement being arranged geometrically in relation to one another in such a way that the emitted transmission radiation hits the movably suspended MEMS-based at an angle of incidence β Mirror element meets, wherein the angle of incidence β is in the rest state of the MEMS-based mirror element in a range between 30 ° and 50 °.

Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Projektionsanordnung umfasst folgende Schritte:

  • Anordnen einer ersten Baugruppe auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat, mit Anordnen eines optoelektronischen Bauteils an dem ersten Teilsubstrat, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats aufweist, Hermetisches Fügen eines gasdichten Abdeckungselements mit dem ersten Teilsubstrat, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, Anordnen einer Linsenanordnung fest bezüglich des Abdeckungselements zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils, und Anordnen einer Prisma-Anordnung an dem Abdeckungselement, wobei die Prisma-Anordnung ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils zu führen und unter einem ersten Winkel α bzgl. einer Auskoppeloberfläche des Umlenkprismas auszukoppeln, wobei der erste Winkel α in einem Bereich zwischen 20° und 40° liegt, und
A method for producing an optical projection arrangement comprises the following steps:
  • Arranging a first subassembly on a gas-tight first partial substrate, with arranging an optoelectronic component on the first partial substrate, wherein at least part of the transmission radiation of the optoelectronic component has a main emission direction in a range of ± 30° to a vertical of the first partial substrate, hermetic joining of a gas-tight Covering element with the first partial substrate in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component, the covering element having a material that is transparent to the transmitted radiation at least in the area of the main emission direction, arranging a lens arrangement fixed with respect to the covering element for collimating the transmitted radiation of the optoelectronic component, and arranging a prism arrangement on the cover element, wherein the prism Arrangement is designed to guide the collimated transmission radiation of the optoelectronic component and decouple it at a first angle α with respect to a decoupling surface of the deflection prism, the first angle α being in a range between 20° and 40°, and

Anordnen einer zweiten Baugruppe auf einem zweiten Teilsubstrat, mit Anordnen einer MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement auf dem zweiten Teilsubstrat, wobei die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung unter einem zweiten Winkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement trifft, wobei der Winkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.Arranging a second assembly on a second sub-substrate, with arranging a MEMS mirror arrangement with a movably suspended and deflectable MEMS-based mirror element on the second sub-substrate, wherein the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement are arranged geometrically to one another in such a way that the emitted transmission radiation impinges on the movably suspended MEMS-based mirror element at a second angle β, wherein the angle β lies in a range between 30° and 50° in the rest state of the MEMS-based mirror element.

Die erfindungsgemäße Realisierung der optischen Projektionsanordnung, z. B. als kompakte RGB-Scanner, ermöglicht beispielsweise eine Vollfarbprojektion von Daten und Bildern in AR/VR-Brillen und weiteren Anwendungen. Insbesondere kann die Lebensdauer der eingesetzten Halbleiterlichtquellen, insbesondere mit Wellenlängen kleiner 500 nm, aufgrund der Unabhängigkeit von der Umgebungsatmosphäre äußerst langlebig ausgelegt werden, da eine hermetische und organikfreie Gehäuseversiegelung eine gewünschte, vorgegebene, chemische Zusammensetzung der einmal eingestellten Arbeitsatmosphäre der Halbleiterlichtquellen gewährleisten kann. Durch das erfindungsgemäße Konzept kann eine geometrische Kompaktierung der gesamten optischen Projektionsanordnung (RGB-Scanner-Anordnung) mit einer integrierten MEMS-Spiegelanordnung in einem hermetisch versiegelten, optischen Gehäuse unter Vermeidung von organischen Fügewerkstoffen und mit Einbringung einer definierten Arbeitsatmosphäre realisiert werden.The inventive realization of the optical projection arrangement, z. B. as a compact RGB scanner, for example, enables full-color projection of data and images in AR/VR glasses and other applications. In particular, the service life of the semiconductor light sources used, in particular with wavelengths of less than 500 nm, can be designed to be extremely long-lasting due to the independence from the ambient atmosphere, since a hermetic and organic-free housing seal can ensure a desired, specified, chemical composition of the working atmosphere of the semiconductor light sources once it has been set. The inventive concept allows the entire optical projection arrangement (RGB scanner arrangement) to be geometrically compacted with an integrated MEMS mirror arrangement in a hermetically sealed optical housing while avoiding organic joining materials and introducing a defined working atmosphere.

So kann also erreicht werden, dass die gehäusten strahlungsemittierenden Bauelemente der optischen Projektionsanordnung eine lange Lebensdauer bei gleichbleibend guter Strahl- und Leistungsqualität aufweisen können. Insbesondere kann eine Beschädigung der Strahlaustrittsbereiche aus den Halbleiterlichtquellen verringert oder vollständig verhindert werden, die ansonsten durch Einwirken von Wasserdampf und flüchtigen organischen Komponenten und unter Einwirkung der extrem intensiven und energiereichen Laserstrahlung auftreten kann.What can thus be achieved is that the housed radiation-emitting components of the optical projection arrangement can have a long service life with consistently good beam and power quality. In particular, damage to the beam exit regions from the semiconductor light sources can be reduced or completely prevented, which damage can otherwise occur as a result of exposure to water vapor and volatile organic components and exposure to the extremely intense and high-energy laser radiation.

Darüber hinaus kann eine kompakte Bauteilgröße der optischen Projektionsanordnung insbesondere in Verbindung mit einem zusätzlich in der optischen Projektionsanordnung integrierten MEMS-Spiegelscanner-Anordnung erreicht werden, wobei parasitäre Impedanzen der elektrischen Anschlüsse vermindert und die Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse äußerst effektiv gestaltet werden kann.In addition, a compact component size of the optical projection arrangement can be achieved, in particular in connection with a MEMS mirror scanner arrangement additionally integrated in the optical projection arrangement, with parasitic impedances of the electrical connections being reduced and the heat dissipation from the housing being extremely effective.

Die vorliegende Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, eine optische Projektionsanordnung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für diese optische Projektionsanordnung bereitzustellen, wobei zumindest die optoelektronischen Bauelemente (Sende- und/oder Empfangs-Halbleiterbauelemente) hermetisch (= gasdicht) verkappt auf dem Substrat der Baugruppe angeordnet sind, um die Halbleiterlichtquellen in einer definiert eingestellten Arbeitsatmosphäre betreiben zu können, da durch die hermetische Verkappung eine organikfreie Gehäuseversiegelung für die Halbleiterlichtquellen erreicht werden kann.The present invention is thus based on the finding of providing an optical projection arrangement and a corresponding manufacturing method for this optical projection arrangement, with at least the optoelectronic components (transmitting and/or receiving semiconductor components) being hermetically (= gas-tight) encapsulated on the substrate of the assembly In order to be able to operate the semiconductor light sources in a defined working atmosphere, since the hermetic encapsulation can achieve an organic-free housing seal for the semiconductor light sources.

Ferner ermöglicht die Ausgestaltung der optischen Projektionsanordnung eine im Wesentlichen vertikale Strahlanordnung bzw. Strahlführung (= Abstrahlrichtung) der optoelektronischen Sendebauelemente bezüglich der Substratebene, wobei ferner eine MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und (mit einem Ansteuersignal) auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement mechanisch fest angekoppelt ist. Dabei kann die Spiegelplatte (Spiegelfläche) des MEMS-Spiegelelements beispielsweise im Ruhezustand (= im nicht ausgelenkten Zustand oder in der Nullstellung) parallel oder nur geringfügig verkippt zu der Substratebene ausgerichtet sein.Furthermore, the configuration of the optical projection arrangement enables a substantially vertical beam arrangement or beam guidance (= emission direction) of the optoelectronic transmission components with respect to the substrate plane, with a MEMS mirror arrangement with a movably suspended and (with a control signal) deflectable MEMS-based mirror element being mechanically firmly coupled is. The mirror plate (mirror surface) of the MEMS mirror element can be aligned parallel or only slightly tilted to the substrate plane, for example in the idle state (=in the non-deflected state or in the zero position).

Die erfindungsgemäße optische Projektionsanordnung ist beispielsweise als eine erste und zweite Baugruppe ausgebildet, die auf fest miteinander gekoppelten Teilsubtraten (Substratabschnitten) oder auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet sind, wobei die optische Projektionsanordnung als eine photonische Anordnung eine optische Mittelachse aufweist bzw. vorgibt, deren Mittelpunkt auf die bewegliche MEMS-Spiegelplatte des MEMS-Spiegelelements ausgerichtet ist. Die optische Projektionsanordnung weist beispielsweise eine oder eine Mehrzahl Halbleiter-basierter Lichtquellen auf, die an einem gasdichten, ersten Teilsubstrat angeordnet sind, und mit einem gasdichten Abdeckungselement, an dem ferner eine Linsenanordnung angeordnet ist, hermetisch dicht gehäust ist, und ferner eine Prisma-Anordnung (mit Umlenk- und Strahlkombinationsfunktionalität).The optical projection arrangement according to the invention is designed, for example, as a first and second assembly, which are arranged on part substrates (substrate sections) that are firmly coupled to one another or on a common carrier substrate, with the optical projection arrangement having or specifying an optical central axis as a photonic arrangement, the center of which is on the movable MEMS mirror plate of the MEMS mirror element is aligned. The optical projection arrangement has, for example, one or a plurality of semiconductor-based light sources, which are arranged on a gas-tight, first partial substrate and are hermetically sealed with a gas-tight cover element, on which a lens arrangement is also arranged, and also a prism arrangement (with deflection and beam combination functionality).

Die zumindest eine hermetisch gehäuste Halbleiter-basierte Lichtquelle weist dabei eine vom Trägersubstrat (z. B. vertikal) wegzeigende Lichtaustrittsrichtung auf, wobei die an dem gasdichten Abdeckungselement angeordnete Linsenanordnung zur Kollimation der divergenten Strahlung der zumindest einen optoelektronischen Lichtquelle ausgebildet ist.The at least one hermetically housed semiconductor-based light source has a light exit direction pointing away from the carrier substrate (e.g. vertically), the lens arrangement being arranged on the gas-tight cover element is designed for collimating the divergent radiation of the at least one optoelectronic light source.

Das Umlenkprisma hat nun die Eigenschaft, die Sendestrahlung bzw. die verschiedenen Strahlen der Sendestrahlung (bei mehreren Sendebauteilen bei den unterschiedlichen Wellenlängen) der zumindest einen Halbleiterlichtquelle zu führen und unter einem Auskoppelwinkel (erster Winkel α) auszukoppeln, wobei die geführte Sendestrahlung (= ein einzelner Sendestrahl oder eine Kombination einer Mehrzahl von Sendestrahlen) des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils unter einem Einfallwinkel β auf die beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelplatte trifft.The deflection prism now has the property of guiding the transmitted radiation or the different beams of the transmitted radiation (in the case of several transmitting components at the different wavelengths) of the at least one semiconductor light source and decoupling them at a decoupling angle (first angle α), with the guided transmitted radiation (= a single Transmission beam or a combination of a plurality of transmission beams) of the at least one optoelectronic transmission component strikes the movably suspended MEMS-based mirror plate at an angle of incidence β.

Die MEMS-Spiegelanordnung kann beispielsweise von einer domartigen Glaskappe umgeben sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die domförmige Glaskappe der MEMS-Spiegelanordnung zur hermetischen Verkappung der MEMS-Spiegelanordnung und/oder als mechanischer Schutz von der Außenwelt (= Umgebungsatmosphäre) ausgebildet sein oder zusätzlich eine hermetische Abschirmung bereitstellen.The MEMS mirror arrangement can be surrounded by a dome-like glass cap, for example. According to one exemplary embodiment, the dome-shaped glass cap of the MEMS mirror arrangement can be designed to hermetically encapsulate the MEMS mirror arrangement and/or as mechanical protection from the outside world (=environmental atmosphere) or additionally provide hermetic shielding.

Durch diese strukturelle Anordnung der einzelnen Elemente der optischen Projektionsanordnung mit dem zumindest einen optoelektronischen Sendebauteil, der Linsenanordnung, der Prisma-Anordnung und der MEMS-Spiegelanordnung und deren geometrische Ausrichtung zueinander kann ein äußerst kompakter Aufbau mit einem geringen Aufbauvolumen der optischen Projektionsanordnung erhalten werden, wobei aufgrund der hermetischen (gasdichten) Verkappung des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils mit der Unterbringung in einer definiert eingestellten Arbeitsatmosphäre eine hohe Lebensdauer des zumindest einen optoelektronischen Bauteils und damit der optischen Projektionsanordnung erreicht werden kann.This structural arrangement of the individual elements of the optical projection arrangement with the at least one optoelectronic transmission component, the lens arrangement, the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement and their geometric alignment with one another allows an extremely compact design with a small installation volume of the optical projection arrangement to be obtained, with Due to the hermetic (gas-tight) encapsulation of the at least one optoelectronic transmission component with accommodation in a defined working atmosphere, a long service life of the at least one optoelectronic component and thus of the optical projection arrangement can be achieved.

Erfindungsgemäß kann nun die gasdichte, hermetische Verkappung des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils in dem gasdichten Abdeckungselement mit der daran angeordneten Linsenanordnung erhalten werden, indem beispielsweise ein ebener optisch durchlässiger Deckel (Abdeckungselement) für ein verbessertes, gehäustes, strahlungsemittierendes Bauelement auf Waferebene hergestellt werden kann.According to the invention, the gas-tight, hermetic encapsulation of the at least one optoelectronic transmission component in the gas-tight cover element with the lens arrangement arranged thereon can now be obtained by, for example, producing a flat, optically permeable cover (cover element) for an improved, housed, radiation-emitting component at the wafer level.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Deckelsubstrats, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, folgende Schritte: Bereitstellen eines Formsubstrats, das einen strukturierten Oberflächenbereich mit einer Vertiefung aufweist, und eines Abdeckungssubstrats, das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden des Abdeckungssubstrats mit dem Formsubstrat, um mittels der Vertiefung eine abgeschlossene Kavität zwischen dem Abdeckungssubstrat und dem Formsubstrat zu bilden; Tempern des Abdeckungssubstrats und des Formsubstrats, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats zu verringern, und Bereitstellen eines Überdrucks in der abgeschlossenen Kavität gegenüber der umgebenden Atmosphäre, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein definiertes Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats ausgehend von der abgeschlossenen Kavität bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat beabstandeten Anschlagfläche zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat mit zumindest einem Deckelelement zu erhalten; und Entfernen des Anschlagelements und des Formsubstrats von dem geformten Abdeckungssubstrat, wobei das geformte Abdeckungssubstrat das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bildet.According to an exemplary embodiment, a method for producing a cover substrate, e.g. for packaging one or a plurality of optical components, comprises the steps of: providing a mold substrate having a structured surface area with a depression and a cover substrate having a glass material; bonding the cap substrate to the mold substrate to form a sealed cavity between the cap substrate and the mold substrate via the depression; annealing the cap substrate and the mold substrate to reduce the viscosity of the glass material of the cap substrate and providing a positive pressure in the sealed cavity relative to the surrounding atmosphere to based on the reduced viscosity of the glass material of the cap substrate and the positive pressure in the sealed cavity relative to the surrounding Atmosphere to bring about a defined bulging of the glass material of the cover substrate, starting from the closed cavity up to a stop surface spaced apart from the cover substrate, in order to obtain a shaped cover substrate with at least one cover element; and removing the stop member and the mold substrate from the molded cover substrate, wherein the molded cover substrate forms the cover substrate with the at least one cover member.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Deckelsubstrats, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, folgende Schritte: Bereitstellen eines Formsubstrats mit einem strukturierten Oberflächenbereich, der Vertiefungen aufweist, und eines Abdeckungssubstrats, das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden eines zweiten Hauptoberflächenbereichs des Abdeckungssubstrats mit einem ersten Hauptoberflächenbereich des Formsubstrats, um mittels der Vertiefungen abgeschlossene Kavitäten zwischen dem Abdeckungssubstrat und dem Formsubstrat zu bilden; Tempern des Abdeckungssubstrats und des Formsubstrats, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats zu verringern, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats ein Hineinfließen des Glasmaterials in die Vertiefungen zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat mit zumindest einem Deckelelement zu erhalten, und Entfernen des Formsubstrats von dem geformten Abdeckungssubstrat, wobei das geformte Abdeckungssubstrat das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bildet.According to an exemplary embodiment, another method for producing a cover substrate, e.g. for packaging one or a plurality of optical components, comprises the steps of: providing a molded substrate having a structured surface area which has depressions and a cover substrate which has a glass material; bonding a second major surface portion of the cap substrate to a first major surface portion of the mold substrate to form sealed cavities between the cap substrate and the mold substrate by means of the indentations; Annealing the cover substrate and the mold substrate to reduce the viscosity of the glass material of the cover substrate to cause the glass material to flow into the depressions based on the reduced viscosity of the glass material of the cover substrate to obtain a molded cover substrate with at least one cover element, and removing the molded substrate from the molded cap substrate, wherein the molded cap substrate forms the cap substrate with the at least one cap member.

Bei einer solchen Vorgehensweise zur Herstellung des optisch durchlässigen Deckels (als gasdichtes Abdeckungselement) wird ein Formsubstrat zum Ausformen von Deckelsubstraten mittels Glasfließverfahren genutzt, wobei optisch ebene, in der Höhe definiert abgesetzte Fensterbereiche in einem Glas-Deckelsubstrat hergestellt werden können. Mit diesem Glas-Deckelsubstrat (Abdeckungselement) können empfindliche Strahlungsquellen (Halbleiterlichtquellen) hermetisch dicht auf Wafer- und/oder Einzelsubstratebene verkappt werden. Das Glasfließverfahren erlaubt die Herstellung sehr glatter Glasoberflächen mit Rauigkeiten im Bereich von unter 5 nm.In such a procedure for producing the optically transparent cover (as a gas-tight cover element), a mold substrate is used to form cover substrates using a glass flow process, with optically flat window areas with a defined height offset being able to be produced in a glass cover substrate. With this glass cover substrate (cover element), sensitive radiation sources (semiconductors light sources) are hermetically sealed at the wafer and/or individual substrate level. The glass flow process allows the production of very smooth glass surfaces with roughnesses in the range of less than 5 nm.

So können mit heißviskosen Glasfließverfahren Abdeckungselemente zur Häusung von strahlungsempfindlichen Bauelementen, z.B. Halbleiterlichtquellen, vorteilhaft auf Waferebene mit deutlich vereinfachtem Aufwand hergestellt werden, wobei z. B. nur ein (einziges) Glasmaterial zur Herstellung des (gasdichten) Abdeckungselements eingesetzt wird. Nutzt man also ein Formsubstrat zum Ausformen von Abdeckungselementen (Deckelsubstraten) durch Glasfließverfahren, können eine große Anzahl von Abdeckungselementen (Glaskappen) mit gleichartig geformten Abmessungen ausgebildet werden, womit man empfindliche Halbleiterlichtquellen anschließend hermetisch dicht verkappen kann. Sofern Gründe der Aufbautechnik es erfordern, können diese geformten Glas-Abdeckungselemente auch vereinzelt werden und die Abdeckungselemente können für eine Einzelverkappung auf bestückten Trägersubstraten sowohl auf Wafer- wie auch auf Einzelsubstratebene eingesetzt werden.Covering elements for housing radiation-sensitive components, e.g. B. only a (single) glass material for the production of the (gas-tight) cover element is used. Thus, if a mold substrate is used to form cover members (cap substrates) by glass flow molding, a large number of cover members (glass caps) with similarly shaped dimensions can be formed, which can then be used to hermetically cap sensitive semiconductor light sources. Insofar as reasons for the assembly technology require it, these formed glass cover elements can also be separated and the cover elements can be used for individual encapsulation on assembled carrier substrates both at the wafer level and at the individual substrate level.

Somit kann erreicht werden, dass die gehäusten, strahlungsemittieren optoelektronischen Bauteile eine lange Lebensdauer bei gleichbleibend guter Strahl- und Leistungsqualität aufweisen. Insbesondere kann einen Eintrübung des Auslassfensters und eine Beschädigung der Laserfacetten verringert oder verhindert werden, da eine Einwirkung von Wasserdampf und von flüchtigen organischen Komponenten unter Einwirkung der extrem intensiven und energiereichen Laserstrahlung verringert oder verhindert werden kann. Zudem kann die Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse verbessert werden. Ferner können niedrige Herstellungskosten erreicht werden.It can thus be achieved that the housed, radiation-emitting optoelectronic components have a long service life with consistently good beam and power quality. In particular, clouding of the exit window and damage to the laser facets can be reduced or prevented since exposure to water vapor and volatile organic components from exposure to the extremely intense and high-energy laser radiation can be reduced or prevented. In addition, the heat dissipation from the housing can be improved. Furthermore, low manufacturing costs can be achieved.

Bei einer weiteren möglichen Vorgehensweise zur Herstellung der Abdeckungselemente kann beispielsweise ein Formsubstrat zur Produktion von Deckelsubstraten mittels anodischem Bonden genutzt werden, wobei optisch ebene, in der Höhe definiert abgesetzte Fensterbereiche in einem Glas-Silizium-Deckelsubstrat hergestellt werden können, womit man empfindliche Strahlungsquellen anschließend hermetisch dicht auf Wafer- und/oder Einzelsubstratebene verkappen kann.In a further possible procedure for producing the cover elements, a mold substrate can be used for the production of cover substrates by means of anodic bonding, for example, in which case optically flat window areas with a defined height offset can be produced in a glass-silicon cover substrate, with which sensitive radiation sources can then be sealed hermetically can pack tightly at the wafer and/or single substrate level.

Gemäß einem weiteren möglichen Herstellungsverfahren können Deckelsubstrate mit den Abdeckungselementen mit ähnlichen Eigenschaften auch durch Glasfrit-Bondierung oder metallische Fügetechniken anstelle des oben angegebenem anodischen Bonden hergestellt werden.According to a further possible production method, cover substrates with the cover elements with similar properties can also be produced by glass frit bonding or metallic joining techniques instead of the anodic bonding mentioned above.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1a eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel:
  • 1 b eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Draufsicht gemäß dem Ausführungsbeispiel;
  • 1c-e eine beispielhafte Ausführungsform einer Prisma-Anordnung für die optische Projektionsanordnung in unterschiedlichen Ansichten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 - 8 weitere beispielhafte Ausführungsformen der Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;
  • 9 ein beispielhaftes Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der optischen Projektionsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 10 - 12 beispielhafte Flussdiagramme zur Herstellung von (gasdichten) Abdeckungselementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;
  • 13a-b beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektronisches Bauelement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; und
  • 14a-b beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektronisches Bauelement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1a an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to an embodiment:
  • 1 b an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a top view according to the exemplary embodiment;
  • 1c-e an exemplary embodiment of a prism arrangement for the optical projection arrangement in different views according to an embodiment;
  • 2 - 8th further exemplary embodiments of the projection arrangement in a cross-sectional view according to further exemplary embodiments;
  • 9 an exemplary flowchart of the method for manufacturing the optical projection arrangement according to an embodiment;
  • 10 - 12 exemplary flow charts for the production of (gas-tight) cover elements according to further exemplary embodiments;
  • 13a-b exemplary embodiments for a hermetically housed optoelectronic component according to further exemplary embodiments; and
  • 14a-b exemplary embodiments for a hermetically housed, optoelectronic component according to further exemplary embodiments.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte (mit gleichen Bezugszeichen) untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the drawings, it is pointed out that identical elements, objects, function blocks and/or method steps that have the same function or have the same effect are provided with the same reference symbols in the different figures, so that the Embodiments illustrated description of these elements, objects, function blocks and / or method steps (with the same reference numerals) is interchangeable or can be applied to each other.

In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet die Beschreibung eines Elements aus einem Halleitermaterial, dass das Element ein Halbleitermaterial aufweist, d.h. zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem Halbleitermaterial gebildet ist. In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet die Beschreibung eines Elements aus einem Glasmaterial, dass das Element ein Glasmaterial aufweist, d.h. zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem Glasmaterial gebildet ist.In the following description, the description of an element made of a semiconductor material means that the element has a semiconductor material, ie is formed at least partially or completely from the semiconductor material. In the following description, the Description of an element made of a glass material, that the element has a glass material, ie is formed at least partially or completely from the glass material.

Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzten Ausdrücke sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.).It should be understood that when an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, it may be directly connected or coupled to the other element, or intermediary elements may be present. In contrast, when an element is said to be "directly connected" or "coupled" to another element, there are no intermediate elements present. Other terms used to describe the relationship between elements should be construed in a similar manner (e.g., "between" versus "directly between," "adjacent" versus "directly adjacent," etc.).

Zur Vereinfachung der Beschreibung der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele weisen die Figuren ein kartesisches Koordinatensystem x, y, z auf, wobei die Richtungen x, y, z orthogonal zueinander angeordnet sind. Bei den Ausführungsbeispielen entspricht die x-y-Ebene dem Hauptoberflächenbereich eines Trägers bzw. Substrats (= Referenzebene = x-y-Ebene), wobei die dazu vertikale Richtung nach oben bezüglich der Referenzebene (x-y-Ebene) der „+z“-Richtung entspricht, und wobei die Richtung vertikal nach unten bezüglich der Referenzebene (x-y-Ebene) der „-z“-Richtung entspricht. In der folgenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck „lateral“ eine Richtung parallel zu der x- und/oder y-Richtung, d. h. parallel zu der x-y-Ebene, wobei der Ausdruck „vertikal“ eine Richtung parallel zu der +/- z-Richtung angibt.To simplify the description of the different exemplary embodiments, the figures have a Cartesian coordinate system x, y, z, with the directions x, y, z being arranged orthogonally to one another. In the exemplary embodiments, the x-y plane corresponds to the main surface area of a carrier or substrate (= reference plane = x-y plane), with the vertical direction upwards relative to the reference plane (x-y plane) corresponding to the "+z" direction, and where the vertical downward direction with respect to the reference plane (x-y plane) corresponds to the "-z" direction. In the following description, the term "lateral" means a direction parallel to the x and/or y direction, i. H. parallel to the x-y plane, where the term "vertical" indicates a direction parallel to the +/-z direction.

Im Folgenden wird nun anhand der 1a-e beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung bzw. Ausführungsform einer optischen Projektionsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.The following is now based on the 1a-e a possible configuration or embodiment of an optical projection arrangement 10 according to an exemplary embodiment is described by way of example.

So zeigt 1a eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene, während 1b eine beispielhafte Draufsicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-y-Ebene zeigt.So shows 1a an exemplary cross-sectional view of the optical projection assembly 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane, while 1b shows an exemplary top view of the optical projection arrangement 10 with the drawing plane parallel to the xy plane.

Die optische Projektionsvorrichtung 10 umfasst nun beispielsweise eine erste Baugruppe 10-1, die auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat bzw. einem gasdichten ersten Substratabschnitt 20-1 angeordnet ist, und eine zweite Baugruppe 10-2, die auf einem zweiten Teilsubstrat bzw. einem zweiten Substratabschnitt 20-2 angeordnet ist.The optical projection device 10 now comprises, for example, a first assembly 10-1, which is arranged on a gas-tight first partial substrate or a gas-tight first substrate section 20-1, and a second assembly 10-2, which is on a second partial substrate or a second substrate section 20-2 is located.

Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 weist eine Sendeanordnung 30 mit (zumindest) einem an dem gasdichten ersten Teilsubstrat angeordneten, optoelektronischen (Halbleiter-basierten Bauteil (= Sendebauteil oder Sendebauelement, wie z. B. eine Laserdiode oder eine LED) 30-1 auf. Zumindest ein Teil der Sendestrahlung 32-1 des optoelektronischen Bauteils 30-1 weist eine Abstrahlrichtung bzw. Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von +/- 30° oder +/- 20° zu einer Vertikalen (zur Ebene) des ersten Teilsubstrats 20-1 auf.The first subassembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 has a transmission arrangement 30 with (at least) one optoelectronic (semiconductor-based component (= transmission component or transmission component, such as a laser diode or an LED) 30 arranged on the gas-tight first partial substrate -1 At least part of the transmission radiation 32-1 of the optoelectronic component 30-1 has an emission direction or main emission direction in a range of +/- 30° or +/- 20° to a vertical (to the plane) of the first partial substrate 20 -1 on.

Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Sendeanordnung 30 eine oder eine Mehrzahl von optoelektronischen Sendebauteilen aufweisen, wobei in 1a beispielhaft drei optoelektronische Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 dargestellt sind, das heißt, das optoelektronische Sendebauteil 30-1 und die „optionalen“ optoelektronischen Sendebauteile 30-2, 30-3. So weist zumindest ein Teil der jeweiligen Sendestrahlung 32-1 des optoelektronischen Bauteils 30-1 bzw. ein Teil der jeweiligen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 eine Abstrahlrichtung oder Hauptabstrahlrichtung in einem Winkelbereich von +/- 30° oder +/- 20° zu einer Vertikalen (zur Ebene) des gasdichten ersten Teilsubstrats 20-1 auf.According to the exemplary embodiments described, the transmission arrangement 30 can have one or a plurality of optoelectronic transmission components, with 1a three optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 are shown by way of example, that is, the optoelectronic transmission component 30-1 and the “optional” optoelectronic transmission components 30-2, 30-3. At least part of the respective transmission radiation 32-1 of the optoelectronic component 30-1 or part of the respective transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3 has a Emission direction or main emission direction in an angular range of +/- 30 ° or +/- 20 ° to a vertical (to the plane) of the gas-tight first partial substrate 20-1.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 (= das optoelektronische Sendebauteil 30-1 und die optionalen optoelektronischen Sendebauteile 30-2, 30-3) auch angeordnet sein, um eine Hauptabstrahlrichtung (Hauptaustrittsrichtung) der jeweiligen Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 aus dem jeweiligen Sendebauteil vertikal zu dem ersten Teilsubstrat aufzuweisen, das heißt, um eine vertikale Strahlführung (bis zu der Prisma-Anordnung 50) vorzusehen, wie dies beispielhaft in 1a dargestellt ist.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 (= the optoelectronic transmission component 30-1 and the optional optoelectronic transmission components 30-2, 30-3) can also be arranged around a main emission direction (main exit direction) of the respective transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 from the respective transmission component vertical to the first partial substrate, i.e. in order to provide a vertical beam guidance (up to the prism arrangement 50), as is shown by way of example in 1a is shown.

Als Abstrahlrichtung bzw. Hauptabstrahlrichtung der Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 wird bei einer Divergenz der Sendestrahlung 32 beispielsweise die Mittelachse der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 und/oder die Hauptachse eines Intensitätsmaximums der Sendestrahlung 32 bezeichnet. Als Divergenz der Sendestrahlung 32 wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Aufweitung bzw. der Abstrahlwinkel der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3, z. B. eines Laserstrahls und/oder einer LED-Strahlung, bezeichnet.When the transmitted radiation 32 diverges, for example, the central axis of the transmitted radiation 32-1, 32-2, 32-3 and/or the main axis becomes the emission direction or main emission direction of the transmission radiation 32 of the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3 an intensity maximum of the transmission radiation 32 denotes. In the context of the present description, the divergence of the transmission radiation 32 is the widening or the beam angle of the transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3, e.g. B. a laser beam and / or LED radiation.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Sendeanordnung 30 also zumindest ein Sendebauteil 30-1 oder eine Mehrzahl (= zumindest zwei) von optoelektronischen Sendebauteilen aufweisen. In 1a ist nun beispielhaft dargestellt, dass die Sendeanordnung 30 beispielsweise drei einzelne Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 aufweist. Die Sendeanordnung 30 kann beispielsweise als eine Mehrfarben-Sendeanordnung oder RGB-Sendeanordnung ausgebildet sein, wobei ein erstes Sendebauteil 30-1 eine erste, z. B. rote Sendestrahlung 32-1, ein zweites Sendebauteil 30-2, eine zweite, z. B. grüne Sendestrahlung 32-2 und ein drittes Sendebauteil 30-3 eine dritte, z. B. blaue Sendestrahlung 32-3 aufweist. Die gemeinsame Sendestrahlung 32 kann somit eine einzelne oder eine Kombination mehrerer oder eine Kombination aller einzelnen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 aufweisen. Die Anzahl der optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 für die Sendeanordnung 30 basiert auf den Anforderungen für den jeweiligen Einsatz der optischen Projektionsanordnung und umfasst zumindest ein Sendebauteil 30-1.According to exemplary embodiments, the transmission arrangement 30 can therefore have at least one transmission component 30-1 or a plurality (=at least two) of optoelectronic transmission components. In 1a is now shown by way of example that the transmission arrangement 30 has, for example, three individual transmission components 30-1, 30-2, 30-3. The send order Generation 30 can be designed, for example, as a multicolor transmission arrangement or RGB transmission arrangement, with a first transmission component 30-1 having a first, e.g. B. red transmission radiation 32-1, a second transmission component 30-2, a second, z. B. green transmission radiation 32-2 and a third transmission component 30-3 a third, z. B. has blue transmission radiation 32-3. The common transmission radiation 32 can thus have an individual transmission radiation or a combination of several or a combination of all individual transmission radiations 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3. The number of optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 for the transmission arrangement 30 is based on the requirements for the respective use of the optical projection arrangement and includes at least one transmission component 30-1.

Die erste Baugruppe 10-1 weist ferner ein gasdichtes Abdeckungselement 38 auf, das mit dem gasdichten ersten Teilsubstrat 20-1 hermetisch gefügt bzw. verbunden ist, um eine hermetisch dichte bzw. gasdichte Häusung für das (zumindest eine) optoelektronische Bauteil 30-1 bzw. für die mehreren optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement 38 zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung der Sendestrahlung 32 bzw. 32-1, 32-2, 32-3 ein für die Sendestrahlung 32 transparentes Material aufweist, das heißt, für die abgestrahlte Sendestrahlung 32 transparent ist.The first assembly 10-1 also has a gas-tight cover element 38, which is hermetically joined or connected to the gas-tight first partial substrate 20-1 in order to form a hermetically tight or gas-tight housing for the (at least one) optoelectronic component 30-1 or For the plurality of optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3, the cover element 38, at least in the area of the main emission direction of the transmitted radiation 32 or 32-1, 32-2, 32-3, is a transparent element for the transmitted radiation 32 Material has, that is, for the emitted transmission radiation 32 is transparent.

Bei der in 1a dargestellten Ausführungsform ist eine Linsenhalterstruktur (= Linsenhalterelemente) 42 als Teil einer Rahmenstruktur 44 für eine Fixierung der Linsenanordnung 40 vorgesehen, wobei die Rahmenstruktur 44 mit der Linsenhalterstruktur 42 fest an dem gasdichten ersten Teilsubstrat 10-1 angeordnet ist, an dem auch das gasdichte Abdeckungselement 38 hermetisch gefügt ist, so dass das gasdichte Abdeckungselement 38 und die Linsenanordnung 40 feststehend zueinander bzw. fest aneinander angeordnet sind. Wie in 1a beispielhaft dargestellt ist, ist die Rahmenstruktur 44 an keiner Stelle (d.h. nicht direkt) mit dem Abdeckungselement 38 verbunden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das gasdichte Abdeckungselement 38 auch als die Linsenhalterstruktur für die Linsenanordnung 40 ausgebildet sein, wobei dann die Rahmenstruktur 44 nur das Prisma 50 trägt und die Linsenanordnung 40 mit dem Abdeckungselement 38 (bzw. Abdeckungssubstrat) über die Linsenhalterstruktur (bzw. Abstandshalter) 42 indirekt verbunden ist.At the in 1a In the embodiment shown, a lens holder structure (= lens holder elements) 42 is provided as part of a frame structure 44 for fixing the lens arrangement 40, the frame structure 44 with the lens holder structure 42 being arranged fixedly on the gas-tight first partial substrate 10-1, on which the gas-tight covering element 38 is hermetically joined so that the gas-tight cover member 38 and the lens assembly 40 are fixed to each other or fixed to each other. As in 1a As illustrated by way of example, the frame structure 44 is not connected to the cover member 38 at any point (ie not directly). According to a further embodiment, the gas-tight cover element 38 can also be designed as the lens holder structure for the lens arrangement 40, in which case the frame structure 44 only carries the prism 50 and the lens arrangement 40 with the cover element 38 (or cover substrate) via the lens holder structure (or spacers ) 42 is indirectly connected.

Somit kann die Linsenanordnung 40 mittels der Rahmenstruktur 44 und der daran angeordneten Linsenhalterstruktur 42 in einer definierten Fokuslage bzgl. des gasdichten Abdeckungselement 38 angeordnet oder fixiert sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Linsenanordnung 40 auch in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert (angeklebt) sein.The lens arrangement 40 can thus be arranged or fixed in a defined focal position with respect to the gas-tight cover element 38 by means of the frame structure 44 and the lens holder structure 42 arranged thereon. According to a further exemplary embodiment, the lens arrangement 40 can also be fixed (glued) to the gas-tight cover element 38 in the defined focal position.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das (geformte) gasdichte Abdeckungselement oder Deckelement 38 einen Seitenwandbereich 38-1 zwischen einem Sockelbereich 38-2 und einem Deckenbereich 38-3 auf, wobei der Deckenbereich 38-3 des Abdeckungselements 38 das für die Sendestrahlung 32 des zumindest einen optoelektronischen Bauteils 30 durchlässige Material aufweist, und zur Auskopplung der Sendestrahlung vorgesehen ist.According to one exemplary embodiment, the (shaped) gas-tight cover element or cover element 38 has a side wall area 38-1 between a base area 38-2 and a top area 38-3, with the top area 38-3 of the cover element 38 being the one for the transmission radiation 32 of the at least one optoelectronic Component 30 has permeable material, and is provided for decoupling the transmission radiation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 ein thermisch leitfähiges und z.B. auch elektrisch isolierendes Keramikmaterial, z.B. Al2O3, AlN, SI3N4, LTCC, HTCC, etc. mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder ein Halbleiermaterial, wie z.B. Silizium, auf bzw. ist daraus aufgebaut. Das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 und das hermetisch daran gefügte, gasdichte Abdeckungselement 38 bilden somit das hermetische (= gasdichte) Primärgehäuse 20-1, 38 (mit der Kavität 39) um die optoelektronischen Bauteile 30 (3-1, 30-2, 30-2). Das hermetische Primärgehäuse 20-1, 38 für das zumindest eine optoelektronische Bauteil 30 weist nun beispielsweise eine reaktive Atmosphäre mit ausschließlich anorganischen Substanzen auf und/oder ist gegenüber dem Eindringen von Wasserdampf hermetisch dicht ausgebildet.According to one embodiment, the gas-tight first carrier substrate 20-1 has a thermally conductive and, for example, also electrically insulating ceramic material, for example Al 2 O 3 , AlN, SI 3 N 4 , LTCC, HTCC, etc. with a low thermal expansion coefficient or a semiconductive material, such as eg silicon, on or made up of it. The gas-tight first carrier substrate 20-1 and the hermetically joined, gas-tight cover element 38 thus form the hermetic (= gas-tight) primary housing 20-1, 38 (with the cavity 39) around the optoelectronic components 30 (3-1, 30-2, 30-2). The hermetic primary housing 20-1, 38 for the at least one optoelectronic component 30 now has, for example, a reactive atmosphere with exclusively inorganic substances and/or is designed to be hermetically sealed against the ingress of water vapor.

Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Linsenanordnung 40 (zumindest) ein Linsenelement 40-1 oder eine Mehrzahl von Linsenelementen 40-1, 40-2, 40-3 aufweisen, wobei in 1a beispielhaft drei Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 dargestellt sind, das heißt, das Linsenelement 40-1 und die „optionalen“ Linsenelemente 40-2, 40-3.According to the exemplary embodiments described, the lens arrangement 40 can have (at least) one lens element 40-1 or a plurality of lens elements 40-1, 40-2, 40-3, with in 1a three lens elements 40-1, 40-2, 40-3 are shown by way of example, that is, the lens element 40-1 and the "optional" lens elements 40-2, 40-3.

Die Linsenanordnung 40 weist also ein oder eine Mehrzahl von Linsenelementen 40-1, 40-2, 40-3 auf, wobei jeweils ein Linsenelement 40-1, 40-2, 40-3 für ein optoelektronisches Sendebauteil 30-1, 30-2, 30-3 vorgesehen und demselben zugeordnet ist, um die jeweilige, z. B. divergente Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3, des optoelektronischen Bauteils 30-1 bzw. der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 zu kollimieren.The lens arrangement 40 thus has one or a plurality of lens elements 40-1, 40-2, 40-3, one lens element 40-1, 40-2, 40-3 being used for an optoelectronic transmission component 30-1, 30-2 , 30-3 is provided and assigned to the respective, z. B. divergent transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic component 30-1 or the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3.

Die Kollimation bezeichnet in der Optik die Parallelrichtung divergenter Lichtstrahlen, wobei die Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 der Linsenanordnung 40 auch als Kollimatoren oder Sammellinsen bezeichnet werden können. Die Linsenanordnung 40 kann auch als eine integrierte Mehrfachlinse 40 ausgebildet sein, wobei dann die Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 gemeinsam in der Mehrfachlinse 40 integriert angeordnet sind.In optics, collimation refers to the parallel direction of divergent light beams, with the lens elements 40-1, 40-2, 40-3 of the lens arrangement 40 also being referred to as collimators or converging lenses. The lens arrangement 40 can also be designed as an integrated multiple lens 40, in which case the lens elements 40-1, 40-2, 40-3 are integrally arranged together in the multi-lens 40.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Linsenanordnung 40 also eine Mehrzahl von Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 für die optoelektronische Sendeanordnung 30 zur Kollimation der z.B. divergenten Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 aufweisen, z.B. jeweils eine Kollimationslinse 40-# für ein optoelektronisches Bauelement 30-#.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the lens arrangement 40 can therefore have a plurality of collimating lenses 40-1, 40-2, 40-3 for the optoelectronic transmission arrangement 30 for collimating the e.g. divergent transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3, e.g. each having a collimating lens 40-# for an optoelectronic component 30-#.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Linsenanordnung 40 also jeweils eine Kollimationslinse 40-# für ein optoelektronisches Bauelement 30-# aufweisen, wobei die Kollimationslinse 40-# ein Kollimationslinsenelement oder auch eine Mehrzahl von (optisch) hintereinander angeordneten Kollimationslinsenelementen (als eine Kollimationslinsenanordnung) aufweisen kann, um die jeweilige Kollimationslinse 40-# zu bilden.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the lens arrangement 40 can therefore have a collimation lens 40-# for an optoelectronic component 30-#, with the collimation lens 40-# being a collimation lens element or also a plurality of collimation lens elements (optically) arranged one behind the other (as a collimation lens arrangement ) to form the respective collimating lens 40-#.

Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst ferner eine Prisma-Anordnung 50 mit einer Umlenkfunktionalität und (optional) einer Strahlkombinationsfunktionalität. Die Prisma-Anordnung 50 ist nun so ausgebildet, um die kollimierte Sendestrahlung 32 des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils 30-1 umzulenken und zu führen und an einer Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung (= Umlenkprisma) 50 auszukoppeln.The optical projection arrangement 10 further comprises a prism arrangement 50 with a deflection functionality and (optionally) a beam combining functionality. The prism arrangement 50 is now designed to deflect and guide the collimated transmission radiation 32 of the at least one optoelectronic transmission component 30 - 1 and to decouple it at a decoupling surface 52 of the prism arrangement (=deflection prism) 50 .

Für den Fall, dass die optoelektronische Sendeanordnung 30 eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauteilen 30-1, 30-2, 30-3 aufweist, ist die Prisma-Anordnung 50 nun so ausgebildet, um die kollimierte (gemeinsame) Sendestrahlung 32, d. h. eine oder eine Kombination mehrerer oder alle der einzelnen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 umzulenken und gemeinsam zu führen und an einer Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung (= Umlenkprisma) 50 auszukoppeln. An der Austrittsfläche 52 des Prismas 50 kann beispielsweise eine breitbandige Antireflexionsbeschichtung 56 aufgebracht sein.If the optoelectronic transmission arrangement 30 has a plurality of optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3, the prism arrangement 50 is now designed in such a way that the collimated (common) transmission radiation 32, i. H. to deflect one or a combination of several or all of the individual transmission beams 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 and to guide them together and on a decoupling surface 52 of the prism arrangement ( = deflection prism) 50 decouple. A broadband antireflection coating 56 can be applied to the exit surface 52 of the prism 50, for example.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Auskopplung der Sendestrahlung 32 beispielsweise unter einem Auskoppelwinkel α (= Abstrahlwinkel) bezüglich der Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 erfolgen, wobei der Auskoppelwinkel α z.B. in einem Bereich zwischen 20° und 40° oder zwischen 24° und 30° (27° +/- 3°) liegen kann.According to one embodiment, the transmission radiation 32 can be decoupled, for example, at a decoupling angle α (= emission angle) with respect to the decoupling surface 52 of the prism arrangement 50, the decoupling angle α being in a range between 20° and 40° or between 24° and 30°, for example (27° +/- 3°).

Die Umlenkfunktionalität der Prisma-Anordnung 50 wird erreicht, indem der jeweilige Sendestrahl 32-1, 32-2, 32-3 von den optoelektronischen Bauteilen 30-1, 30-2, 30-3 durch Reflexion an einem jeweils zugeordneten Reflexionsbereich 50-1, 50-2, 50-3 der Prisma-Anordnung 50 in eine „gemeinsame“ Richtung bzw. optische Achse durch die Prisma-Anordnung 50 abgelenkt wird. Die einzelnen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30 können somit gemeinsam und parallel (= entlang einer gemeinsamen optischen Achse 54) in der Prisma-Anordnung 50 bis zu deren Auskoppeloberfläche 52 geführt werden. In der Prisma-Anordnung 50 sind somit für die einzelnen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauelemente 30-1, 30-2, 30-3 jeweils eine reflektierende bzw. möglichst total reflektierende Umlenkfläche 50-1, 50-2, 50-3 vorgesehen, um die Strahlumlenkung in die gemeinsame, parallele optische Achse 54 der einzelnen Sendestrahlen 30-1, 30-2, 30-3, die z. B. unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, zu bewirken.The deflection functionality of the prism arrangement 50 is achieved by the respective transmission beam 32-1, 32-2, 32-3 from the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3 by reflection at a respectively assigned reflection area 50-1 , 50-2, 50-3 of the prism arrangement 50 is deflected by the prism arrangement 50 in a “common” direction or optical axis. The individual transmission beams 32-1, 32-2, 32-3 of the transmission components 30 can thus be guided together and in parallel (=along a common optical axis 54) in the prism arrangement 50 up to its decoupling surface 52. In the prism arrangement 50, a reflective or, if possible, totally reflective deflection surface 50-1, 50-2, 50-3 provided to the beam deflection in the common, parallel optical axis 54 of the individual transmission beams 30-1, 30-2, 30-3, z. B. have different wavelengths to effect.

Das Strahlkombinationsprisma 50 endet also auf der Strahlauslassseite mit der Austrittsfläche 52, die vom Trägersubstrat 20, 20-1, 20-2 weg zeigt. Die Abschlussfläche 53 des Prismas 50 am entgegengesetzten Ende kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. durch ein angesetztes, quadratisch abschließendes Ende zum Schutz der Spiegelfläche 50-1, sofern die 45°-Spiegelfläche 50-1 zur Strahlumlenkung dadurch nicht mechanisch oder optisch beeinträchtigt wird.The beam combination prism 50 thus ends on the beam outlet side with the exit surface 52 pointing away from the carrier substrate 20, 20-1, 20-2. The terminating surface 53 of the prism 50 at the opposite end can be designed differently, e.g. with an attached, square terminating end to protect the mirror surface 50-1, provided that the 45° mirror surface 50-1 for beam deflection is not mechanically or optically impaired.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 mechanisch fest gekoppelt, z.B. direkt angeflanscht, sein, um das Trägersubstrat 20 zu bilden.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the first partial substrate 20-1 and the second partial substrate 20-2 can be mechanically firmly coupled, e.g. directly flanged, in order to form the carrier substrate 20.

Alternativ können das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 unterschiedliche Abschnitte oder Bereiche des Trägersubstrats 20 bilden, d.h. das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 können gemeinsam das Trägersubstrat 20 bilden, so dass die erste Baugruppe 10-1 und zweite Baugruppe 10-2 auf dem gemeinsamen Trägersubstrat 20 als eine kombinierte photonische Anordnung angeordnet sind.Alternatively, the first sub-substrate 20-1 and the second sub-substrate 20-2 can form different sections or areas of the carrier substrate 20, i.e. the first sub-substrate 20-1 and the second sub-substrate 20-2 can together form the carrier substrate 20, so that the first assembly 10-1 and second assembly 10-2 are arranged on the common carrier substrate 20 as a combined photonic arrangement.

Die Strahlkombination von verschiedenen Wellenlängen in der Prisma-Anordnung 50 ist nicht auf den sichtbaren Bereich (VIS = visible) beschränkt und kann sowohl in den nahen UV-Bereich als auch in den nahen Infrarot-Bereich erweitert werden, d.h. die Vorrichtung kann für die Bereiche UV-VIS, UV-VIS-NIR, VIS-NIR oder UV-NIR mit entsprechenden Emittern 30-1, 30-2, 30-3 und einem geeignet spezifizierten Strahlkombinationsprisma 50 aufgebaut werden. Der mit Standardmaterialien zugängliche Wellenlängenbereich für diese der Prisma-Anordnung 50 erstreckt sich von ca. 300 nm bis ca. 2650 nm („ca.“ steht für einen Bereich von ± 10% um den angegeben Wert) . Durch den Einsatz von Quarz-Fenster- und Prismenmaterialien kann dieser Bereich auf ca. 200 bis ca. 3000 nm („ca.“ steht für einen Bereich von ± 10% um den angegeben Wert) ausgedehnt werden, wobei beispielsweise hierbei nicht verkappte MEMS-Spiegel 60 eingesetzt werden. In jedem Fall, benötigt dieser breite Bereich besondere Antireflex-Beschichtungen und ggfs. eine besondere Verspiegelung der MEMS-Spiegelfläche 62. Der UV- und IR- Erweiterungsbereich ist insbesondere für spektroskopische Anwendungen zur Molekülanregung interessant, kann aber auch zur Objektdetektion genutzt werden.The beam combination of different wavelengths in the prism assembly 50 is not limited to the visible range (VIS = visible) and can be extended to both the near UV range and the near infrared range, ie the device can be used for the ranges UV-VIS, UV-VIS-NIR, VIS-NIR or UV-NIR can be set up with corresponding emitters 30-1, 30-2, 30-3 and a suitably specified beam combination prism 50. The wavelength range accessible with standard materials for this prism assembly 50 extends from about 300 nm to about 2650 nm ("approx." stands for a range of ± 10% around the specified value) . Through the use of quartz window and prism materials, this range can be extended to about 200 to about 3000 nm ("approx." stands for a range of ± 10% around the specified value), with uncapped MEMS Mirror 60 are used. In any case, this wide range requires special antireflection coatings and, if necessary, a special mirror coating of the MEMS mirror surface 62. The UV and IR extension range is particularly interesting for spectroscopic applications for molecular excitation, but can also be used for object detection.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Lichtquelle 32-1 mit einer Sendestrahlung im nahen Infrarot-Beriech (NIR = 850 nm bis 1550 nm) integriert sein, beispielweise bei einer Anwendung des optischen Projektionsanordnung 10 als RGB-Scannereinheit zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen.According to an exemplary embodiment, a light source 32-1 with a transmission radiation in the near infrared range (NIR=850 nm to 1550 nm) can also be integrated, for example when using the optical projection arrangement 10 as an RGB scanner unit for data and image projection in mobile applications .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann die Prisma-Anordnung 50 eine optisch wirksame Beschichtung, z.B. eine Anti-Reflexionsbeschichtung 56, an der Einkoppeloberfläche 55 und/oder der Auskoppeloberfläche 52 aufweisen.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement, the prism arrangement 50 can have an optically effective coating, e.g. an anti-reflection coating 56, on the coupling-in surface 55 and/or the coupling-out surface 52.

Ein geeignetes Strahlkombinationsprisma ist eine optisch verkittete Anordnung von optischen Glasscheiben mit einer Dicke im Bereich 1 - 2 mm, die vor dem optischen Verkitten mit spezifischen dichroitischen Filterbeschichtungen bzw. einseitiger Verspiegelung und einseitiger Entspiegelung versehen wurden. Als optisch verkittet wird beispielsweise eine Verklebung mit einem an die Brechzahl angepassten Klebstoff (zwischen zwei angrenzenden bzw. aneinander liegenden Seitenflächen zweier Prisma-Elemente) verstanden, wobei der Klebstoff z.B. auch optisch transparent für den durchzulassenden Lichtstrahl ist. Eine Vielzahl optischer Gläser kann je nach Wellenlängenbereich der Laserlichtquellen hierzu eingesetzt werden, wie z.B. AK 7, KZFS12, L-LASF43, RAYVOLUTION etc.. Die dichroitischen Filterbeschichtungen sind so ausgelegt, dass sie ohne Luftinterface und vorzugsweise ohne Anspruch an eine Vorpolarisierung der Sendestrahlung (z.B. Laserstrahlung) als Durchlass- bzw. Sperrfilter arbeiten. Die Filtercharakteristik ist auf die Wellenlängen der Emitter und deren thermisch induzierte Wellenlängenänderung abgestimmt mit ausreichender Toleranzzugabe von mindestens 20 nm. Die einseitige Verspiegelung kann z.B. durch eine Metallisierung mit Silber oder Aluminium durchgeführt werden. Je nach Wellenlänge, insbesondere für Infrarot kann sich auch eine Goldschicht eignen. Die verkitteten Glasscheiben werden unter Beachtung der 45° Winkellage der inneren Filterschichten auf Endmaß von einigen Millimetern zersägt und die Kanten optisch poliert und ggfs. nach Notwendigkeit noch mit einer breitbandigen Antireflexschicht aus mehreren anorganischen Oxiden oder lokalen Absorberbeschichtungen (z.B. Metalloxide, Schwarzlack) versehen.A suitable beam combination prism is an optically cemented arrangement of optical glass panes with a thickness in the range 1 - 2 mm, which have been provided with specific dichroic filter coatings or one-sided mirroring and one-sided anti-reflection coating before optical cementing. Optically cemented is understood to be, for example, a bond with an adhesive that is adapted to the refractive index (between two adjacent or adjacent side surfaces of two prism elements), with the adhesive also being optically transparent to the light beam to be transmitted, for example. Depending on the wavelength range of the laser light sources, a variety of optical glasses can be used for this, such as AK 7, KZFS12, L-LASF43, RAYVOLUTION, etc. e.g. laser radiation) work as transmission or blocking filters. The filter characteristics are matched to the wavelengths of the emitters and their thermally induced change in wavelength with a sufficient tolerance of at least 20 nm. Depending on the wavelength, especially for infrared, a gold layer can also be suitable. The cemented glass panes are sawn to a final dimension of a few millimeters, taking into account the 45° angle position of the inner filter layers, and the edges are optically polished and, if necessary, provided with a broadband anti-reflective layer made of several inorganic oxides or local absorber coatings (e.g. metal oxides, black paint).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rahmenstruktur 44 mechanisch fest mit dem Trägersubstrat 20 und der Prisma-Anordnung 50 verbunden, wobei beispielsweise die Rahmenstruktur 44 mit umlaufenden Wänden 44-1 (zumindest) nach außen optisch abgeschlossen ausbildet ist.According to one exemplary embodiment, the frame structure 44 is mechanically firmly connected to the carrier substrate 20 and the prism arrangement 50, with the frame structure 44 being (at least) optically closed to the outside with peripheral walls 44-1, for example.

Im Folgenden wird nun anhand der 1c-e beispielhaft ein möglicher Aufbau der Prisma-Anordnung 50 als Strahlkombinationsprisma für verschiedene Wellenlängen, z. B. für eine RGB-Anwendung, beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungen stellen lediglich eine mögliche Implementierung unter einer Vielzahl unterschiedlicher möglicher Implementierungen des Strahlkombinationsprismas 50 dar.The following is now based on the 1c-e an example of a possible structure of the prism arrangement 50 as a beam combination prism for different wavelengths, e.g. B. for an RGB application described. The following explanations represent only one possible implementation among a large number of different possible implementations of the beam combination prism 50.

So zeigt 1c eine Draufsicht, 1d eine Seitenansicht (Querschnittsansicht) und 1e eine 3D-Ansicht (dreidimensionale Ansicht) der Prisma-Anordnung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in den 1c-e dargestellt ist, weist die Prisma-Anordnung 50 beispielsweise drei optische Elemente bzw. Prisma-Elemente, z. B. Glaselemente, 50-1, 50-2, 50-3 auf, wobei beispielsweise die beiden Prisma-Elemente 50-1, 50-2 Parallelepiped-förmig ausgebildet sind, während das dritte Prisma-Element 50-3 eine im Wesentlichen senkrechte (zur Grundfläche der Prisma-Anordnung 50) aufweisende Seitenfläche (Strahlaustrittsfläche oder Auskoppelfläche) aufweist. Ferner können auch andere Ausrichtungsebenen für die Auskoppelfläche eingesetzt werden, um den Auskoppelwinkel α und damit auch den Einfallswinkel β auf das Spiegelelement 62 für den jeweiligen gewünschten Anwendungsfall der optischen Projektionsanordnung 10 einzustellen.So shows 1c a top view, 1d a side view (cross-sectional view) and 1e FIG. 12 is a 3D (three dimensional) view of prism assembly 50 according to an embodiment. As in the 1c-e is shown, the prism arrangement 50 has, for example, three optical elements or prism elements, e.g. B. glass elements, 50-1, 50-2, 50-3, for example, the two prism elements 50-1, 50-2 are parallelepiped-shaped, while the third prism element 50-3 is a substantially vertical (To the base of the prism arrangement 50) having side surface (beam exit surface or coupling-out surface). Furthermore, other alignment planes can also be used for the decoupling surface in order to set the decoupling angle α and thus also the angle of incidence β onto the mirror element 62 for the respective desired application of the optical projection arrangement 10 .

In den 1c-e sind die einzelnen Seitenflächen der Prisma-Anordnung 50 bzw. der Prisma-Elemente 50-1, 50-2, 50-3 mit dem Bezugszeichen F1 - F11 bezeichnet, wobei anhand dieser Seitenflächen F1 - F11 der Prisma-Anordnung 50 im Folgenden mögliche Abmessungen und ferner die Funktionen bzw. Wirkungsweise der Prisma-Anordnung 50 beispielhaft beschrieben wird.In the 1c-e the individual side surfaces of the prism arrangement 50 or the prism elements 50-1, 50-2, 50-3 are denoted by the reference symbols F1-F11, with reference to these side surfaces F1-F11 of the prism arrangement 50 in the following possible dimensions and further the functions or mode of operation of the prism arrangement 50 is described by way of example.

Die Prisma-Anordnung 50 ist beispielsweise für eine RGB-Anwendung vorgesehen, wobei eine erste Wellenlänge λ1 blauem Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm +- 20 nm, die zweite Wellenlänge λ2 grünem Licht mit einer Wellenlänge von 510 nm +- 20 nm, und die dritte Wellenlänge λ3 rotem Licht mit einer Wellenlänge von 635 nm +- 20 nm entsprechen kann. Wenn nachfolgend von einer lichtdurchlässigen Beschichtung oder Antireflexionsbeschichtung gesprochen wird, wird auf eine Lichtdurchlässigkeit oder optische Durchlässigkeit für die jeweilige Wellenlänge von größer 99% ausgegangen. Bei einer reflektierenden Oberfläche und/oder Beschichtung wird von einem Reflexionsgrad (auch Reflexionsvermögen, Reflektivität oder Reflektanz) mit einem Wert von größer 99% ausgegangen. Bei einem matten Oberflächenmaterial bzw. Oberflächenzustand oder einem absorbierenden Oberflächenmaterial bzw. Oberflächenzustand wird von einem Absorptionsgrad bzw. Absorptionsvermögen von größer 99 % ausgegangen. Ein beispielhafter Toleranzbereich für die nachfolgend angegebenen Abmessungen liegen im Bereich von +- 5% oder +- 1 % und für die Winkelangaben in einem Bereich zwischen +- 5% oder +- 2%. Ferner wird beispielsweise von einer Oberflächenrauigkeit (rms) von ≤ 20 nm ausgegangen.The prism arrangement 50 is provided, for example, for an RGB application, with a first wavelength λ1 blue light with a wavelength of 450 nm +/- 20 nm, the second wavelength λ2 green light with a wavelength of 510 nm +/- 20 nm, and the third wavelength λ3 corresponds to red light with a wavelength of 635 nm +/- 20 nm can. If a light-transmitting coating or anti-reflection coating is mentioned below, a light transmission or optical transmission for the respective wavelength of more than 99% is assumed. In the case of a reflective surface and/or coating, a degree of reflection (also reflectivity, reflectivity or reflectance) with a value of more than 99% is assumed. In the case of a matt surface material or surface condition or an absorbent surface material or surface condition, an absorption degree or absorption capacity of greater than 99% is assumed. An exemplary tolerance range for the dimensions specified below is in the range of +- 5% or +- 1% and for the angle information in a range between +- 5% or +- 2%. Furthermore, a surface roughness (rms) of ≦20 nm is assumed, for example.

Die Seitenfläche F1 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche (x-y-Ebene = Referenzebene) ausgebildet. Die Fläche 1 ist als Spiegelfläche für einen ersten Teillichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 ausgebildet. Die Seitenfläche F2 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zur Grundfläche. Die Seitenfläche F2 ist transparent für die Wellenlänge λ1 und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf.The side surface F1 has a length of 2.12 mm, for example, and is formed at an angle of 45° to the base surface (x-y plane=reference plane). The surface 1 is designed as a mirror surface for a first partial light beam with the wavelength λ1. The side surface F2 has a length of 1.5 mm, for example, and is parallel to the base surface. The side face F2 is transparent for the wavelength λ1 and has, for example, an antireflection coating.

Die Seitenfläche F3 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F3 ist transparent für die zweite Wellenlänge λ2 und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf.The side surface F3 has a length of 1.5 mm, for example, and is formed parallel to the base surface. The side surface F3 is transparent for the second wavelength λ2 and has an antireflection coating, for example.

Die Seitenfläche F4 weist beispielsweise eine Länge von 1,7 mm auf und ist parallel zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F4 ist für die Wellenlänge λ3 optisch durchlässig und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf. Die Seitenfläche F2, F3, F4 entsprechen der im Vorhergehenden dargestellten Einkoppeloberfläche 55.The side surface F4 has a length of 1.7 mm, for example, and is formed parallel to the base surface. The side surface F4 is optically transparent for the wavelength λ3 and has an anti-reflection coating, for example. The side surfaces F2, F3, F4 correspond to the coupling surface 55 shown above.

Die Seitenfläche F5 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist senkrecht (vertikal) zu der Grundfläche (den Seitenflächen F2 - F4) ausgebildet. Die Seitenfläche F5 ist transparent für die Wellenlängen λ1, λ2 und λ3.The side surface F5 has a length of 1.5 mm, for example, and is formed perpendicular (vertical) to the base surface (the side surfaces F2 - F4). The side surface F5 is transparent for the wavelengths λ1, λ2 and λ3.

Die Seitenfläche F6 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zu der Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F6 ist beispielsweise matt oder absorbierend für die Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 ausgebildet. Die Seitenfläche F7 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm parallel zu der Grundfläche auf und ist ferner matt oder absorbierend ausgebildet.The side surface F6 has a length of 1.5 mm, for example, and is formed parallel to the base surface. The side surface F6 is, for example, designed to be matt or absorbing for the wavelengths λ1, λ2 and λ3. The side surface F7 has, for example, a length of 1.5 mm parallel to the base surface and is also designed to be matt or absorbent.

Die Seitenfläche F8 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F8 ist transparent für die Wellenlänge λ1 und reflektierend für die Wellenlänge λ2.The side surface F8 has a length of 2.12 mm, for example, and is formed at an angle of 45° to the base surface. The side surface F8 is transparent for the wavelength λ1 and reflective for the wavelength λ2.

Die Seitenfläche F9 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F9 ist transparent für die Wellenlängen λ1 und λ2 und reflektierend für die Wellenlänge λ3.The side surface F9 has a length of 2.12 mm, for example, and is formed at an angle of 45° to the base surface. The side surface F9 is transparent for the wavelengths λ1 and λ2 and reflective for the wavelength λ3.

Die Seitenflächen F10 und F11 der Prisma-Anordnung 50 (siehe 1d) sind beispielsweise matt (mit einer matten Oberflächenbeschaffenheit oder Oberflächenbeschichtung) oder absorbierend (mit einer absorbierenden Oberflächenbeschaffenheit) ausgebildet.The side surfaces F10 and F11 of the prism arrangement 50 (see 1d ) are, for example, matt (with a matt surface finish or surface coating) or absorbent (with an absorbent surface finish).

In 1c sind ferner die einzelnen Sendestrahlungen 32-1 (λ1), 32-2 (λ2) und 32-3 (λ3) dargestellt, die schließlich die gemeinsame, ausgekoppelte Sendestrahlung 32 entlang der optischen Achse 54 bilden.In 1c the individual transmission radiations 32-1 (λ1), 32-2 (λ2) and 32-3 (λ3) are also shown, which ultimately form the common, coupled-out transmission radiation 32 along the optical axis 54.

In den 1c und 1d sind ferner Aufbauhöhe H (= Dicke) und die Breite B der Prisma-Anordnung 50 angegeben, wobei die Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 etwa 1 bis 2 mm oder etwa 1,5 mm betragen kann, und wobei die Breite B der Prisma-Anordnung 50 auch etwa 1 bis 2 mm oder etwa 1,5 mm betragen kann.In the 1c and 1d are also given height H (=thickness) and the width B of the prism arrangement 50, wherein the height H (=thickness) of the prism arrangement 50 can be about 1 to 2 mm or about 1.5 mm, and the width B of the prism arrangement 50 can also be about 1 to 2 mm or about 1.5 mm.

1e zeigt zur Verdeutlichung des geometrischen Aufbaus der Prisma-Anordnung 50 mit den drei Prisma-Elementen 50-1, 50-2, 50-3 in einer 3D-Ansicht (dreidimensionalen Ansicht), wobei die Prisma-Elemente 50-1, 50-2, 50-3 und die Seitenflächen F1, ..., F11 nochmals eingezeichnet sind. 1e shows to clarify the geometric structure of the prism arrangement 50 with the three prism elements 50-1, 50-2, 50-3 in a 3D view (three-dimensional view), the prism elements 50-1, 50-2 , 50-3 and the side surfaces F1, ..., F11 are drawn in again.

Die Seitenflächen F2, F3 und F4 sind für einen 90°-Strahleintritt von den Sendebauelementen 30-1, 30-2, 30-3 ausgebildet. Ferner kann die Seitenfläche F5 (Auskoppelfläche 52) vertikal zu der Grundfläche ausgebildet sein, wobei ferner auch andere Ausrichtungsebenen für die Fläche F5 eingesetzt werden können, um den Auskoppelwinkel α und damit auch den Einfallswinkel β auf das Spiegelelement 62 für den jeweiligen gewünschten Anwendungsfall der optischen Projektionsanordnung 10 einzustellen.The side surfaces F2, F3 and F4 are designed for a 90° beam entry from the transmission components 30-1, 30-2, 30-3. Furthermore, the side surface F5 (decoupling surface 52) can be formed vertically to the base surface, in which case other alignment planes can also be used for the surface F5 in order to adjust the decoupling angle α and thus also the angle of incidence β onto the mirror element 62 for the respective desired application of the optical Projection arrangement 10 set.

Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat bzw. Teilabschnitt 20-2 des Substrats 20 eine MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement (= Spiegelfläche) 62. Die MEMS-Spiegelanordnung 60 ist beispielsweise mit einem externen Ansteuersignal S, z.B. über die Kontakt- bzw. Bondbereiche 64, ansteuerbar, um basierend auf dem Ansteuersignal S die Auslenkung des MEMS-basierten Spiegelelements 62 und damit die Ausrichtung der gemeinsamen Sendestrahlung 32 in eine gewünschte Raumrichtung (innerhalb des mechanischen Auslenkungsbereichs des Spiegelelements 62) zu bewirken.The second assembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises on the second partial substrate or partial section 20-2 of the substrate 20 a MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended deflectable MEMS-based mirror element (= mirror surface) 62. The MEMS mirror arrangement 60 is, for example, with an external control signal S, for example via the Kon clock or bonding areas 64, controllable in order to bring about, based on the control signal S, the deflection of the MEMS-based mirror element 62 and thus the alignment of the common transmission radiation 32 in a desired spatial direction (within the mechanical deflection range of the mirror element 62).

Die Prisma-Anordnung 50 der ersten Baugruppe 10-1 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 der zweiten Baugruppe 10-2 sind nun so geometrisch zueinander angeordnet, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32, die beispielsweise die einzelnen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 oder eine beliebige Kombination derselben aufweist, jeweils unter einem Einfallwinkel β, der beispielsweise durch die mit dem Ansteuersignal S bewirkbare Auslenkung des MEMS-Spiegelelements 62 einstellbar ist, auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement 62 trifft. Der Einfallwinkel β ist im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements 62 in einem Bereich zwischen 30° und 50° oder zwischen 37° und 43° (bei 40° +/- 3°). Der Einfallwinkel β ist somit der Zwischenwinkel zwischen der einfallenden Sendestrahlung 32 und der Spiegelfläche des MEMS-basierten Spiegelelements 62 im Ruhezustand.The prism arrangement 50 of the first assembly 10-1 and the MEMS mirror arrangement 60 of the second assembly 10-2 are now arranged geometrically in relation to one another such that the emitted transmission radiation 32, which, for example, the individual transmission beams 32-1, 32-2, 32 -3 of the optoelectronic components 30-1, 30-2, 30-3 or any combination thereof, in each case at an angle of incidence β, which can be set, for example, by the deflection of the MEMS mirror element 62 that can be effected with the control signal S, to the movable suspended MEMS-based mirror element 62 meets. The angle of incidence β is in the idle state of the MEMS-based mirror element 62 in a range between 30° and 50° or between 37° and 43° (at 40° +/- 3°). The angle of incidence β is thus the intermediate angle between the incident transmission radiation 32 and the mirror surface of the MEMS-based mirror element 62 in the idle state.

Die optische Projektionsanordnung 10 implementiert also eine i. W. vertikale Strahlanordnung bzw. Strahlführung (= Abstrahlung) der optoelektronischen Sendebauelemente 30-1, 30-2, 30-3 bezüglich der Substratebene (x-y-Ebene) mit einem mechanisch festgekoppelten MEMS-Spiegelelement 60, wobei die Spiegelplatte 62 des MEMS-Spiegelelements 60 beispielsweise im Ruhezustand (= im nicht ausgelenkten Zustand bzw. in der Nullstellung) parallel zu der Substratebene (des zweiten Teilsubstrats 20-2) ausgerichtet ist.The optical projection arrangement 10 thus implements an i. W. vertical beam arrangement or beam guidance (= emission) of the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 with respect to the substrate plane (x-y plane) with a mechanically fixedly coupled MEMS mirror element 60, the mirror plate 62 of the MEMS mirror element 60 is aligned parallel to the substrate plane (of the second partial substrate 20-2), for example in the rest state (=in the non-deflected state or in the zero position).

Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst also die erste und zweite Baugruppe 10-1, 10-2, die auf fest miteinander gekoppelten Teilsubstraten oder Substratabschnitten 20-1, 20-2 eines gemeinsamen Trägersubstrat 20 angeordnet sind, wobei die optische Projektionsanordnung 10, die auch als photonische Anordnung bezeichnet werden kann, eine optische Mittelachse 54 (= gemeinsame optische Achse) bereitstellt, deren Mittelpunkt auf eine bewegliche MEMS-Spiegelplatte 62 gerichtet ist. Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst beispielsweise die Sendeanordnung 30 mit mehreren Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3, die Linsenanordnung (Linsenebene) 40 mit mehreren Linsenelementen 40-1, 40-2, 40-3 und das Umlenkprisma 50. Die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 weisen dabei eine vom Trägersubstrat 20 weg-zeigende Lichtaustrittsrichtung bzw. Abstrahlrichtung auf, wobei die Linsenanordnung 40 zur Kollimation der divergenten Strahlung 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 ausgebildet ist.The optical projection arrangement 10 thus comprises the first and second assemblies 10-1, 10-2, which are arranged on part substrates or substrate sections 20-1, 20-2 of a common carrier substrate 20 that are firmly coupled to one another, the optical projection arrangement 10, also known as photonic arrangement provides a central optical axis 54 (= common optical axis) whose center is directed towards a moveable MEMS mirror plate 62 . The optical projection arrangement 10 comprises, for example, the transmission arrangement 30 with a plurality of semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3, the lens arrangement (lens plane) 40 with a plurality of lens elements 40-1, 40-2, 40-3 and the deflection prism 50. The semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 have a light exit direction or emission direction pointing away from the carrier substrate 20, the lens arrangement 40 for collimating the divergent radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the optoelectronic light sources 30-1, 30-2, 30-3 is formed.

Das Umlenkprisma 50 hat nun die Eigenschaft, die von den Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 bereitgestellten, verschiedenen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 bei unterschiedlichen Wellenlänge zu führen und unter einem Auskoppelwinkel α auszukoppeln, wobei die geführte Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 unter dem Einfallwinkel β auf die beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelfläche 62 trifft.The deflection prism 50 now has the property of guiding the different transmission beams 32-1, 32-2, 32-3 provided by the light sources 30-1, 30-2, 30-3 at different wavelengths and coupling them out at a coupling-out angle α. the guided transmission radiation 32 of the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 impinging on the movably suspended MEMS-based mirror surface 62 at the angle of incidence β.

Durch diese strukturelle Anordnung der einzelnen Elemente der optischen Projektionsanordnung 10, d. h. der optoelektronischen Sendebauelemente 32-1, 32-2, 32-3, der Linsenanordnung 40, der Prisma-Anordnung 50 und der MEMS-Spiegelanordnung 60 und deren geometrischen Ausrichtung und Zuordnung zueinander kann ein äußerst kompakter (geometrischer) Aufbau mit einem geringen Aufbauvolumen und geringer Grundfläche (foot print) der optischen Projektionsanordnung 10 erhalten werden.This structural arrangement of the individual elements of the optical projection arrangement 10, i. H. of the optoelectronic transmission components 32-1, 32-2, 32-3, the lens arrangement 40, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 and their geometric alignment and assignment to each other, an extremely compact (geometric) structure with a small volume and small footprint (foot print) of the optical projection assembly 10 can be obtained.

Die optische Projektionsanordnung 10, die in Form einer kombinierten RGB-Scannereinheit implementiert sein kann, kann beispielsweise zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen dienen, wie z.B. in einem Headset für ein AR- oder VR-Anwendung als Smartglasses (Datenbrille, Augmented-Reality-Brille und/oder Virtual-Reality-Brille bzw. -Helm). Die optische Projektionsanordnung 10 kann beispielsweise aber auch im Innenbereich von Fahrzeugen betrieben und auch mit anderen Wellenlängen für spektroskopische Anwendungen in der Medizin, Biologie, Landwirtschaft bzw. Pflanzenzucht und Abfallwirtschaft eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete sind auch als gepulste Strahlquelle für eine LIDAR-Objektdetektion möglich. Zudem sind Anwendungen im Bereich lokaler UV-Bestrahlung beispielsweise zur Lackaushärtung und Sterilisation möglich.The optical projection arrangement 10, which can be implemented in the form of a combined RGB scanner unit, can be used, for example, for data and image projection in mobile applications, such as in a headset for an AR or VR application as smart glasses (data glasses, augmented reality glasses and/or virtual reality glasses or helmet). The optical projection arrangement 10 can, for example, also be operated in the interior of vehicles and can also be used with other wavelengths for spectroscopic applications in medicine, biology, agriculture or plant breeding and waste management. Other areas of application are also possible as a pulsed beam source for LIDAR object detection. In addition, applications in the area of local UV radiation are possible, for example for paint curing and sterilization.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Lichtquelle 32-# mit einer Sendestrahlung im nahen Infrarot-Bereich (NIR = 850 nm bis 1550 nm) integriert sein, beispielweise bei einer Anwendung des optischen Projektionsanordnung 10 als RGB-Scannereinheit zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen. Ein solche Lichtquelle mit einer Sendestrahlung im nahen Infrarot-Bereich (NIR = 850 nm bis 1550 nm) kann beispielsweise eingesetzt werden, um bei einer Anwendung zur Daten- und Bildprojektion in einer mobilen Anwendung eine Hand im Bild zu erkennen und das greifen nach einem virtuellen, projizierten Objekt über eine IR-Kamera an den Applikationsprozessor zurück zu koppeln. Man kann also Bilder anfassen und Objekte verschieben oder Eingaben durch das Greifen in ein projiziertes Bild machen.According to one exemplary embodiment, a light source 32-# with a transmission radiation in the near infrared range (NIR=850 nm to 1550 nm) can also be integrated, for example when using the optical projection arrangement 10 as an RGB scanner unit for data and image projection in mobile applications . Such a light source with a transmission radiation in the near infrared range (NIR = 850 nm to 1550 nm) can be used, for example, in an application for data and image projection in a mobile application to recognize a hand in the image and reach for a virtual one , projected object back to the application processor via an IR camera. So you can touch pictures and objects move or make inputs by grasping a projected image.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet sein, dass die gemeinsame optische Achse 54 der ausgekoppelten (gemeinsamen) Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Bauteile 30 durch den Mittelpunkt 62-1 des Spiegelelements 62 (der Spiegelplatte) verläuft. So können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 beispielsweise geometrisch so zueinander angeordnet sein, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Sendebauteile 30 rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 angeordnet ist. Die gemeinsame optische Achse kann also durch den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 verlaufen und kann rotationssymmetrisch um diese Spiegelplatte 62 rotiert angeordnet sein.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically in relation to one another such that the common optical axis 54 of the decoupled (common) transmission radiation 32 of the optoelectronic components 30 passes through the center point 62-1 of the mirror element 62 (the mirror plate) runs. For example, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically relative to one another such that the emitted transmission radiation 32 of the optoelectronic transmission components 30 is arranged rotationally symmetrically around the center point of the mirror plate 62 . The common optical axis can therefore run through the center point of the mirror plate 62 and can be arranged in a rotationally symmetrical manner about this mirror plate 62 .

Damit kann die Ausrichtung bzw. Auslenkung der gemeinsamen Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 äußerst exakt in die gewünschte Raumrichtung (innerhalb des Auslenkungsbereichs des Spiegelelements 62) mittels der durch das Ansteuersignal S bewirkten Auslenkung des Spiegelelements 62 erhalten werden. Ferner kann ein relativ großer Auslenkungsbereich der gemeinsamen Sendestrahlung 32 mittels der gesteuerten Auslenkung des Spiegelelements 62 erreicht werden.The alignment or deflection of the common transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 can thus be obtained extremely precisely in the desired spatial direction (within the deflection range of the mirror element 62) by means of the deflection of the mirror element 62 caused by the control signal S. Furthermore, a relatively large deflection range of the common transmission radiation 32 can be achieved by means of the controlled deflection of the mirror element 62.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Linsenanordnung 40 mittels einer Linsenhalterstruktur 42 in einer definierten Fokuslage bezüglich der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 fixiert sein. Somit können die einzelnen Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 jeweils in einer definierten Fokuslage bzgl. des zugeordneten Sendebauteils 30-1, 30-2, 30-3 angeordnet und fixiert sein. Ferner kann die Prisma-Anordnung 50 an bzw. auf der Rahmenstruktur 44 angeordnet und an derselben fixiert sein. Die Prisma-Anordnung 50 kann also mittels der Rahmenstruktur 44 an dem ersten Teilsubstrat (Trägersubstrat) 20-1 angeordnet und fixiert sein.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the lens arrangement 40 can be fixed in a defined focal position with respect to the transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the transmission components 30-1, 30-2, 30-3 by means of a lens holder structure 42. Thus, the individual lens elements 40-1, 40-2, 40-3 can each be arranged and fixed in a defined focus position with respect to the assigned transmission component 30-1, 30-2, 30-3. Furthermore, the prism arrangement 50 can be arranged on or on the frame structure 44 and fixed to the same. The prism arrangement 50 can thus be arranged and fixed on the first partial substrate (carrier substrate) 20 - 1 by means of the frame structure 44 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann die Linsenhalterstruktur 42 in einer Rahmenstruktur 44 bzw. als Teil der Rahmenstruktur 44 ausgebildet sein. Die Rahmenstruktur 44 kann mit umlaufenden (z.B. vertikal ausgebildeten und intransparenten) Seitenwänden 44-1 (zumindest) lateral nach außen optisch abgeschlossen ausbildet sein. Damit kann beispielsweise (zumindest abschnittsweise) eine optische Kanaltrennung zwischen der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 bis zur Einkopplung in die Prisma-Anordnung 50 erhalten werden.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement, the lens holder structure 42 can be formed in a frame structure 44 or as part of the frame structure 44 . The frame structure 44 can be formed with peripheral (e.g. vertically formed and opaque) side walls 44-1 (at least) laterally optically closed to the outside. In this way, for example (at least in sections), an optical channel separation between the transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the transmission components 30-1, 30-2, 30-3 up to the coupling into the prism arrangement 50 can be obtained.

Ferner kann auch die Prisma-Anordnung 50 mittels der Rahmenstruktur 44 an dem ersten Teilsubstrat 20-1 des Trägersubstrats 20 angeordnet (= fixiert) sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann also die Rahmenstruktur 44 eine mechanisch feste Verbindung (= Fixierung) des Trägersubstrats 20 mit der Linsenanordnung 40 und der Prisma-Anordnung 50 bereitstellen.Furthermore, the prism arrangement 50 can also be arranged (=fixed) on the first partial substrate 20 - 1 of the carrier substrate 20 by means of the frame structure 44 . According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement, the frame structure 44 can therefore provide a mechanically fixed connection (=fixing) of the carrier substrate 20 to the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50 .

Gemäß Ausführungsbeispielen kann also das Strahlkombinationsprisma 50 auf Rahmenstruktur 44 ruhen, die mit umlaufenden Wänden 44-1 einen nach außen optisch abgeschlossenen Rahmen ausbildet, soweit diese für die jeweilige Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Diese Rahmenstruktur 44 ist z.B. mit dem Trägersubstrat 20 und dem Prisma 50 mechanisch fest verbunden, wobei das Prisma 50 die Rahmenstruktur 44 z.B. gänzlich abdeckt (= vertikal bedeckt). Die mechanische Befestigung kann z.B. mit einer Klebung mit niedrig ausgasenden Klebstoffen, mittels niedrig temperiert schmelzenden Lotwerkstoffen oder durch eine mechanische Pressverbindung ausgeführt werden.According to exemplary embodiments, beam combination prism 50 can therefore rest on frame structure 44, which forms an optically closed frame with peripheral walls 44-1 to the extent that these are designed to be non-transparent for the respective transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3. This frame structure 44 is mechanically firmly connected, for example, to the carrier substrate 20 and the prism 50, with the prism 50 completely covering the frame structure 44, for example (= vertically covering). The mechanical fastening can be carried out, for example, by bonding with low-emission adhesives, by means of low-melting solder materials or by a mechanical press connection.

Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rahmenstruktur 44 ist so ausgeführt, das die Fokuslage der einzelnen Kollimationslinsen 40-1, 40-2 40-3 oder einer integrierten Mehrfachlinse 40 durch eine vertikale Verschiebung verändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann. Diese Lagefixierung an der Rahmenstruktur 44 kann durch einen Klebstoff (UV-aushärtenden Klebstoff), durch einen Lotwerkstoff, Glasfritte, Lot oder durch mechanische Klemmung erreicht werden. Optional können Polarisationsplättchen 46 (Retarder Plates) in der Linsenhalterstruktur 44 unterhalb oder oberhalb der Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 angeordnet oder integriert werden, um die Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 für die im Prisma 50 befindlichen dichroitischen Beschichtungen 50-1, 50-2, 50-3 mit einer geeigneten Vorpolarisierung zu versehen.The lens holder structure 42 within the frame structure 44 is designed in such a way that the focal position of the individual collimating lenses 40-1, 40-2, 40-3 or an integrated multiple lens 40 can be changed by vertical displacement and fixed in a specific focal position. This positional fixation on the frame structure 44 can be achieved by an adhesive (UV-curing adhesive), by a soldering material, glass frit, solder or by mechanical clamping. Optionally, polarization plates 46 (retarder plates) can be arranged or integrated in the lens holder structure 44 below or above the lens elements 40-1, 40-2, 40-3 in order to transmit the radiation 32-1, 32-2, 32-3 for the im To provide prism 50 located dichroic coatings 50-1, 50-2, 50-3 with a suitable pre-polarization.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die Prisma-Anordnung 50 und das MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet sein, dass ein (minimaler) lateraler Abstand A (der unteren Kante 52-1) der Auskoppelfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt 62-1 des Spiegelelements 62 (Spiegelplatte) weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 beträgt.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically in relation to one another such that a (minimum) lateral distance A (the lower edge 52-1) of the decoupling surface 52 of the prism arrangement 50 is too the center point 62-1 of the mirror element 62 (mirror plate) is less than 12 times the value of the structural height H (=thickness) of the prism arrangement 50.

Je nach gewählter Geometrie (Neigungswinkel) der Prisma-Auskoppelfläche 52 kann der Auskoppelwinkel α variieren. Die MEMS-Spiegelplatte 62 kann sich entsprechend näher oder etwas ferner von der unteren Kante 50-4 des Prismas 50 entfernt befinden. Nimmt man beispielsweise die Aufbauhöhe H des Prismas 50 als Maßeinheit, so befindet sich die Spiegelplatte 62 (bzw. deren Mittelpunkt 62-1) in dieser Anordnung und Ausrichtung nicht weiter als 12 solche Maßeinheiten H (12*H) von der unteren Kante 52-1 der Prisma-Auskoppelfläche 52 (lateral) entfernt. Der Abstand A bezeichnet beispielsweise den direkten Abstand (= direkte Verbindungslinie) der Unterkante 52-1 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt Spiegelplatte 62, wobei die Länge A' den lateralen Anteil (parallel zur x-Achse) des Abstands A darstellt.Depending on the selected geometry (angle of inclination) of the prism decoupling surface 52, the off coupling angle α vary. The MEMS mirror plate 62 may be located closer or slightly farther from the bottom edge 50-4 of the prism 50 accordingly. If one takes, for example, the construction height H of the prism 50 as a unit of measurement, the mirror plate 62 (or its center point 62-1) in this arrangement and orientation is no further than 12 such units of measurement H (12*H) from the lower edge 52- 1 of the prism decoupling surface 52 (lateral) removed. The distance A denotes, for example, the direct distance (=direct connecting line) from the lower edge 52-1 of the prism arrangement 50 to the center point of the mirror plate 62, with the length A' representing the lateral component (parallel to the x-axis) of the distance A.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann das Spiegelelement 62 in einem in Richtung der Prisma-Anordnung 50 geneigten (angekippten) Zustand (in einer Vorzugsneigung) angeordnet sein. So kann die Spiegelanordnung 60 beispielsweise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert sein oder der zweite Substratabschnitt 20-2 kann eine keilförmige Erhöhung 24 aufweisen, um den geneigten (vorgekippten) Aufbau der Spiegelanordnung (in Richtung der Prisma-Anordnung) zu erhalten.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10 , the mirror element 62 can be arranged in a tilted (tilted) state (in a preferred tilt) in the direction of the prism arrangement 50 . For example, the mirror arrangement 60 can be placed and fixed on a wedge 24 or the second substrate section 20-2 can have a wedge-shaped elevation 24 in order to obtain the inclined (pre-tilted) structure of the mirror arrangement (in the direction of the prism arrangement).

Bei einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Spiegelanordnung 60 in einer Vorzugsneigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ (= Sichtfeld) des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogonalen Achse in Bezug auf das Trägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein untergelegtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf dem zweiten Substratabschnitt 20-2, der entsprechend geneigt ausgeführt ist, ausgebildet werden. werden.In some applications it may be desirable to tilt the mirror arrangement 60 with a preferred inclination in the direction of the prism 50 and thus the area that can be actively irradiated from the "Field of View" (= field of view) of the mirror scanner 10 in the direction of the orthogonal axis in relation to the carrier substrate 20 to align This can be formed by an underlying wedge-shaped molding 24 or by constructing the mirror 60 on the second substrate section 20-2, which is designed correspondingly inclined. will.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 als Halbleiter-basierte Lichtquellen, z.B. LEDs oder Laserdioden für eine RGB-Sendestrahlung 32, ausgebildet sein. Ferner können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet sind. Ggfs. können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 bereits mit integrierten Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 versehen sein oder zusätzliche integrierten Kollimationslinsen aufweisen.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the optoelectronic transmission components 30-1, 30-2, 30-3 can be embodied as semiconductor-based light sources, e.g. LEDs or laser diodes for an RGB transmission radiation 32. Furthermore, the semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 can be arranged, for example, as an integrated bare die arrangement on the first partial substrate 20-1. possibly the semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 can already be provided with integrated collimation lenses 40-1, 40-2, 40-3 or have additional integrated collimation lenses.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 auch in einem gemeinsamen Gehäuse oder individuellen Gehäusen vorverpackt integriert sein, und ggfs. wieder mit den integrierten Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 versehen sein.According to a further exemplary embodiment, the semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 can also be integrated pre-packaged in a common housing or individual housings, and if necessary again with the integrated collimation lenses 40-1, 40-2, 40 -3 be provided.

Bei dem anhand der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30-1, 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden bzw. Emitter 30-1, 30-2, 30-3 können auf einem gemeinsamen Submount 34 aufgebaut sein, das neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dient. Diese Ausführung ist auch auf vertikal emittierende Emitter (VCSEL, LED, micro-LED, Quantenpunkte etc.) anwendbar. Dieser indirekte Aufbau der zumindest einen Lichtquelle 30 mit dem Submount 34 dient beispielsweise zur CTE-Anpassung (CTE = coefficient of thermal expansion) zwischen Lichtquelle und Substrat und ferner beispielsweise als Wärmespreizer für die Halbleiter-basierte(n) Lichtquelle(n).In the case of the 1 In the exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10 described, edge-emitting laser diodes or superluminescence diodes 30-1, 30-2, 30-3 (arranged to radiate upwards here) can be used, which make it possible to generate higher beam powers. The laser diodes or emitters 30-1, 30-2, 30-3 can be built on a common submount 34, which is also used for electrical contacting in addition to heat dissipation. This embodiment is also applicable to vertically emitting emitters (VCSEL, LED, micro-LED, quantum dots, etc.). This indirect construction of the at least one light source 30 with the submount 34 is used, for example, for CTE adaptation (CTE=coefficient of thermal expansion) between the light source and the substrate and also, for example, as a heat spreader for the semiconductor-based light source(s).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 (z.B. die Laserdioden) beispielsweise ohne ein Submount 34 auch direkt auf dem Trägersubstrat 20-1 bzw. dem Trägersubstrat 20 aufgebaut sein (siehe z.B. auch 4, 6 und 7).According to a further exemplary embodiment, the semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 (e.g. the laser diodes) can also be constructed directly on the carrier substrate 20-1 or the carrier substrate 20, for example without a submount 34 (see, for example, also 4 , 6 and 7 ).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 auch auf keramische Submounts 34 (mit einem AI203-, AIN-, Si3N4-Material oder einem anderen Keramik-Material) aufgebaut sein, um die Wärmeabfuhr zu verbessern und mechanischen Stress abzufangen. Die Submounts können entweder nur jeweils eine Lichtquelle oder mehrere Lichtquellen tragen. Durch eine Metallisierung der Submounts, z.B. um eine 90°- Kante herum, ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED = edge emitting LED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abgegeben wird. In einigen Fällen, z.B. bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden.According to a further exemplary embodiment, the semiconductor light sources 30-1, 30-2, 30-3 can also be constructed on ceramic submounts 34 (with an Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 material or another ceramic material). to improve heat dissipation and absorb mechanical stress. The submounts can carry either only one light source or multiple light sources. By metallizing the submounts, e.g. around a 90° edge, it is also possible to construct and contact edge-emitting laser diodes (ELED = edge-emitting LED) and superluminescence light-emitting diodes (SLED) in such a way that their radiation is directed upwards (= vertically to substrate plane = xy plane) is released. In some cases, for example in the case of low optical power, the semiconductor light sources 30-1, 30-2, 30-3 can also be built up and contacted directly on the carrier substrate 20.

Das Trägersubstrat 20 (20-1 + 20-2) kann beispielsweise ein Leiterplattenmaterial oder ein thermisch leitfähiges und elektrisch isolierendes Keramikmaterial mit entsprechenden Leiterbahn- und Pad-Metallisierungen aufweisen oder kann auch (z.B. für eine gasdichte Ausführung) ein thermisch leitfähiges Keramik-Material mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B. AI2O3, AIN, SI3N4, LTCC, HTCC oder ein Halbleiermaterial (z.B. Silizium), aufweisen oder aus demselben bestehen.The carrier substrate 20 (20-1 + 20-2) can, for example, have a printed circuit board material or a thermally conductive and electrically insulating ceramic material with corresponding interconnect and pad metallizations or can also (e.g. for a gas-tight design) have a thermally conductive ceramic material low thermal expansion coefficients, such as Al 2 O 3 , AIN, SI 3 N 4 , LTCC, HTCC or a semiconductor material (eg silicon), have or consist of the same.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann eine kuppelförmige (domförmige) Glaskappe 70 mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 gefügt sein.According to an embodiment of the optical projection assembly 10, a kupplungför Mige (dome-shaped) glass cap 70 may be joined to the second partial substrate 20-2.

Die MEMS-Spiegelanordnung 60 kann beispielsweise von einer domförmigen, für die Sendestrahlung 32 transparenten Abdeckung 70, z.B. einer Glaskappe, umgeben sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die domförmige Glaskappe 70 auch die MEMS-Spiegelanordnung 60 von der Außenwelt (= Umgebungsatmosphäre) schützen oder auch hermetisch abschirmen.The MEMS mirror arrangement 60 can, for example, be surrounded by a dome-shaped cover 70, e.g. a glass cap, which is transparent to the transmission radiation 32. According to one exemplary embodiment, the dome-shaped glass cap 70 can also protect the MEMS mirror arrangement 60 from the outside world (=environmental atmosphere) or also hermetically shield it.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die transparente Abdeckung 70 eine optisch wirksame Beschichtung 72, z.B. eine Anti-Reflexionsbeschichtung, an der Innen- und/oder Außenoberfläche 70-A, 70-B der transparenten Abdeckung 70 aufweisen. Die optisch wirksame Beschichtung 72 kann zumindest bereichsweise an den Strahlungsdurchtrittsflächen der transparenten Abdeckung 70 vorgesehen sein.According to an exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10, the transparent cover 70 can have an optically effective coating 72, e.g. The optically effective coating 72 can be provided at least in regions on the radiation passage surfaces of the transparent cover 70 .

Die Abdeckung 70 (z.B. domförmige Glaskappe) des Spiegels 60 ist also beispielsweise doppelseitig mit einer Antireflexbeschichtung 72 versehen, um Streureflexe zu vermindern. Die Kuppelgeometrie ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, wobei auch eine leichte elliptische Basis mit einem Verhältnis der Längs- zur Querachse von bis zu 1 : 0,8 möglich ist. Die Abdeckung 70 ist beispielsweise mindestens so hoch über der Spiegelfläche 62 wie es einem Durchmesser D der beweglich aufgehängten Spiegelplatte 62 entspricht und nicht höher als dem halben Durchmesser G/2 der Glaskappe 70 selbst, gemessen am unteren Innenbereich des ausgewölbten Kappenbereichs.The cover 70 (e.g. dome-shaped glass cap) of the mirror 60 is therefore provided with an anti-reflection coating 72 on both sides, for example, in order to reduce scattered reflections. The dome geometry is preferably rotationally symmetrical, with a slight elliptical base with a ratio of the longitudinal to the transverse axis of up to 1:0.8 being possible. The cover 70 is, for example, at least as high above the mirror surface 62 as corresponds to a diameter D of the movably suspended mirror plate 62 and no higher than half the diameter G/2 of the glass cap 70 itself, measured at the lower inner area of the bulging cap area.

Durch die gewählte Geometrie der Abdeckung bzw. Glaskappe 70 können eventuelle Reflexe zerstreut und nicht fokussiert in den Bildbereich abgebildet werden. Die Wandstärke der Abdeckung 70 im optisch durchstrahlten Bereich ist vorzugsweise so dünn und gleichmäßig ausgeführt, dass der optische Einfluss auf die Strahldivergenz vernachlässigbar ist, d.h. beispielsweise eine Divergenz von kleiner 0,3°. Hierzu wird die Abdeckung 70 in diesem Bereich nicht dicker als 200 µm, 120 µm oder 60 µm ausgebildet.Due to the selected geometry of the cover or glass cap 70, any reflections can be scattered and not focused in the image area. The wall thickness of the cover 70 in the optically irradiated area is preferably so thin and uniform that the optical influence on the beam divergence is negligible, i.e. a divergence of less than 0.3°, for example. For this purpose, the cover 70 is not made thicker than 200 μm, 120 μm or 60 μm in this area.

Wie oben ausgeführt wurde, ist die transparente Abdeckung 70 beispielsweise als eine domförmige Glaskappe oder Glaskuppel ausgebildet, wobei aber die Abdeckung auch eine von einer Kugelhalbschale unterschiedliche geometrische Ausgestaltung aufweisen kann. So kann (zumindest abschnittweise) auch eine elliptische oder ovale Umfangslinie (parallel zur x-y-Ebene) oder eine elliptische oder ovale Querschnittslinie (parallel zur x-z-Ebene) für die kuppelförmige Abdeckung vorgesehen werden. Der Durchmesser der Abdeckung 70 kann beispielsweise in einem Bereich von 2 mm bis 16 mm und etwa von 3 mm bis 5 mm und bei etwa 4 mm liegen, während die Höhe der Abdeckung 70 oberhalb des Spiegelmittelpunktes 62-1 in einem Bereich von 1 mm bis 8 mm und bei etwa 1,5 mm liegen kann. Der Spiegeldurchmesser D, d.h. der Durchmesser des auslenkbaren Teils des MEMS-Spiegels 62, kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 4 mm oder von 1 mm bis 1,4 mm liegen.As explained above, the transparent cover 70 is designed, for example, as a dome-shaped glass cap or glass dome, but the cover can also have a geometric configuration that differs from a hemisphere. An elliptical or oval peripheral line (parallel to the x-y plane) or an elliptical or oval cross-sectional line (parallel to the x-z plane) can also be provided (at least in sections) for the dome-shaped cover. The diameter of the cover 70 can be, for example, in a range from 2 mm to 16 mm and from about 3 mm to 5 mm and about 4 mm, while the height of the cover 70 above the mirror center 62-1 is in a range from 1 mm to 8 mm and about 1.5 mm. The mirror diameter D, i.e. the diameter of the deflectable part of the MEMS mirror 62, can be in a range from 0.5 mm to 4 mm or from 1 mm to 1.4 mm.

Aufgrund der dünnen Wandung der transparenten Abdeckung 70 erfolgt eine geringe Interaktion der Abdeckung 70 mit der Sendestrahlung 32 der Projektionsanordnung 10, so dass bei dem Durchgang der Sendestrahlung 32 durch das optisch transparente Material der Abdeckung 70 eine geringe Änderung der Parallelität, Wellenlänge und Intensität der Sendestrahlung 32 erfolgt.Due to the thin walls of the transparent cover 70, there is little interaction of the cover 70 with the transmitted radiation 32 of the projection arrangement 10, so that when the transmitted radiation 32 passes through the optically transparent material of the cover 70, there is a small change in the parallelism, wavelength and intensity of the transmitted radiation 32 done.

Im Folgenden wird nun beispielhaft eine mögliche Ausführungsform der im vorherigen anhand der 1a-e beschriebenen optischen Projektionsanordnung 10 dargestellt.The following is now an example of a possible embodiment in the previous reference to 1a-e described optical projection arrangement 10 shown.

Die Sendeanordnung 30 kann beispielsweise als ein VCSEL-Emitter (VCSEL = vertical-cavity surface-emitting laser) auf einem (gemeinsamen) Submount 34 in einer linearen Anordnung entlang einer optischen Achse 54 mit den Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3, ggfs. Polarisationsplättchen 46, und eine Strahlkombinations-Prisma 50, das durch seine Form den (z.B. gepulsten) Lichtstrahl 32 relativ steil auf den MEMS-Spiegel 62 führt. Beispielsweise ist der MEMS-Spiegel 62 auf demselben Trägersubstrat 20 wie die Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 montiert. Das Trägersubstrat 20 kann z.B. Silizium aufweisen, wobei aber auch diverse Leiterplattenmaterialien und Keramiken in Betracht kommen. Die Verwendung eines Submounts 34 ist dabei je nach Substrat 20 und insbesondere bei kleinen Laserleistungen nicht zwingend notwendig. Der Spiegel 62 ist beispielsweise mit dem Glasfenster 70 geschützt oder auch hermetisch verkappt, wobei bei einer hermetischen Verkappung eine definierte Innenatmosphäre in dem Glasfenster 70 eingeschlossen werden kann. Die domförmige Geometrie der Glaskappe 70 kann in der Höhe der Halbschale variieren.The transmission arrangement 30 can be configured, for example, as a VCSEL emitter (VCSEL=vertical-cavity surface-emitting laser) on a (common) submount 34 in a linear arrangement along an optical axis 54 with the collimation lenses 40-1, 40-2, 40- 3, possibly polarization plates 46, and a beam combination prism 50, which, due to its shape, guides the (e.g. pulsed) light beam 32 relatively steeply onto the MEMS mirror 62. For example, the MEMS mirror 62 is mounted on the same carrier substrate 20 as the light sources 30-1, 30-2, 30-3. The carrier substrate 20 can have silicon, for example, although various printed circuit board materials and ceramics can also be considered. Depending on the substrate 20 and in particular in the case of low laser powers, the use of a submount 34 is not absolutely necessary. The mirror 62 is protected, for example, by the glass window 70 or hermetically capped, it being possible for a defined internal atmosphere to be enclosed in the glass window 70 with a hermetic capping. The dome-shaped geometry of the glass cap 70 can vary in the height of the half-shell.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch das zweite Teilsubstrat 20-2 gasdicht ausgebildet sein und das gleiche Material oder die gleiche Materialkombination wie das erste Teilsubstrat 20-1 aufweisen. Damit kann die kuppelförmige (domförmige) Glaskappe 70 hermetisch mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 gefügt sein, um eine hermetisch dichte Häusung, z.B. eine hermetische Abschirmung und/oder Verkappselung (Verkappung), für die MEMS-Spiegelanordnung 60 gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.According to an exemplary embodiment, the second partial substrate 20-2 can also be gas-tight and have the same material or the same combination of materials as the first partial substrate 20-1. Thus, the dome-shaped (dome-shaped) glass cap 70 can be hermetically joined to the second sub-substrate 20-2 to form a hermetically sealed housing, e.g. a hermetic shield and/or encapsulation (encapsulation), for the MEMS mirror assembly 60 from the ambient atmosphere.

Bei der optischen Projektionsanordnung 10, die anhand der Seitenansicht von 1a beschrieben wurde, ist nun ferner dargestellt, dass alle Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 angesteuert werden können, wobei die Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 entweder nur kurze Lichtpulse abgegeben wird oder die Strahlemission länger anhält und dabei in der Leistung variiert werden kann. Das Prisma 50 verfügt über spezielle Interfacebeschichtungen (= Grenzflächenbeschichtungen) 50-1, 50-2, 50-3 zur Strahlumlenkung und Strahlkombination. An der Austrittsfläche 52 des Prismas 50 ist beispielsweise eine breitbandige Antireflexbeschichtung 56 aufgebracht.In the optical projection arrangement 10, which is based on the side view of FIG 1a was described, it is now also shown that all light sources 30-1, 30-2, 30-3 can be controlled, with the transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3 being emitted either only short light pulses or the beam emission being longer stops and the performance can be varied. The prism 50 has special interface coatings (= boundary surface coatings) 50-1, 50-2, 50-3 for beam deflection and beam combination. A broadband antireflection coating 56 is applied to the exit surface 52 of the prism 50, for example.

Der Abdeckungselement 38 kann so ausgeführt sein, dass es als Bestandteil einer Laserhäusung zusammen mit dem Trägersubstrat 20 als Boden eine definierte Innenatmosphäre einschließt, die in der Regel aus einer wasser- und kohlenwasserstofffreien Gaszusammensetzung bei Normaldruck besteht, z.B. Stickstoff/Sauerstoff bei ca. 1000 mbar +- 100 mbar. Andere Drücke oder prioritär vorliegende Füllgase sind auch denkbar.The cover element 38 can be designed in such a way that, as part of a laser housing, it encloses a defined inner atmosphere together with the carrier substrate 20 as the base, which usually consists of a water- and hydrocarbon-free gas composition at normal pressure, e.g. nitrogen/oxygen at approx. 1000 mbar +- 100 mbar. Other pressures or priority filling gases are also conceivable.

Bei der optischen Projektionsanordnung 10, die anhand der Draufsicht von 1b beschrieben wurde, ist nun ferner dargestellt, dass zu den Lichtquellen (z. B. Laserdioden) 30-1, 30-2, 30-3 jeweils ein zusätzliches lichtempfindliches Element (z. B. eine Fotodiode) 31-1, 31-2, 31-3 vorgesehen sein kann. Diese zusätzliche Fotodiode 31-1, 31-2, 31-3 kann zur Leistungsüberwachung für die Strahlungsquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise benachbart zu der jeweils zugeordneten Strahlungsquelle 30-1, 30-2, 30-3 angeordnet sein. So kann beispielsweise die Fotodiode 31-1, 31-2, 31-3 neben die jeweilige Laserdiode 30-1, 30-2, 30-3 angeordnet bzw. montiert werden, um die vorhandene Streustrahlung der zugeordneten Laserdiode zu erfassen. Da die Rahmenstruktur 44 beispielsweise nach außen optisch abgeschlossene Seitenwände 41-1 aufweist, kann eine optische Kanaltrennung zwischen den Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3 erreicht werden, so dass ein Übersprechen der Sendebauteilen vermieden und die jeweiligen Fotodioden nur die Streustrahlung der zugeordneten Sendebauteile erfassen. Die Fotodioden können beispielsweise eine Kantenlänge in der Größe von 400 µm bis 700 µm aufweisen und somit ohne Weiteres benachbart zu den Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3 angeordnet werden.In the optical projection arrangement 10, which is based on the plan view of FIG 1b was described, it is now also shown that for each of the light sources (e.g. laser diodes) 30-1, 30-2, 30-3 an additional light-sensitive element (e.g. a photodiode) 31-1, 31-2 , 31-3 can be provided. This additional photodiode 31-1, 31-2, 31-3 can be arranged for power monitoring for the radiation sources 30-1, 30-2, 30-3, for example, adjacent to the respectively assigned radiation source 30-1, 30-2, 30-3 be. For example, the photodiode 31-1, 31-2, 31-3 can be arranged or mounted next to the respective laser diode 30-1, 30-2, 30-3 in order to detect the existing scattered radiation of the associated laser diode. Since the frame structure 44 has, for example, side walls 41-1 that are optically closed to the outside, an optical channel separation between the transmission components 30-1, 30-2, 30-3 can be achieved, so that crosstalk of the transmission components is avoided and the respective photodiodes only the scattered radiation of the assigned transmission components. The photodiodes can, for example, have an edge length in the size of 400 μm to 700 μm and can therefore easily be arranged adjacent to the transmission components 30-1, 30-2, 30-3.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die zusätzliche Fotodiode 30-1, 30-2, 30-3 also so integriert werden, dass ein kleiner Anteil der abgegebenen Strahlung 32-1, 32-2, 32-3 des jeweiligen Sendebauelements 30-1, 30-2, 30-3 auf die zugeordnete Fotodiode 31-1, 31-2, 31-3 fällt, um eine Leistungsüberwachung zu realisieren. Die Leistungsüberwachung der Sendebauelemente 30-1, 30-2, 30-3 dient zum Nachsteuern eventueller Leistungsverschlechterungen der Sendebauelemente 30-1, 30-2, 30-3 über der Zeit, z. B. für einen stabilen Weißabgleich, zur Funktionskontrolle und/oder für eine Schutzschaltung zum Einhalten der Lasersicherheit.According to this exemplary embodiment, the additional photodiode 30-1, 30-2, 30-3 can therefore be integrated in such a way that a small proportion of the emitted radiation 32-1, 32-2, 32-3 of the respective transmission component 30-1, 30- 2, 30-3 falls on the associated photodiode 31-1, 31-2, 31-3 in order to implement power monitoring. The performance monitoring of the transmission components 30-1, 30-2, 30-3 serves to readjust any deterioration in the performance of the transmission components 30-1, 30-2, 30-3 over time, e.g. B. for a stable white balance, for function control and / or for a protective circuit to maintain laser safety.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Strahlabführung zur Fotodiode beispielsweise auch vor dem MEMS-Spiegel 62 oder auch hinter dem MEMS-Spiegel 62 vorzugsweise auf oder dicht neben der optischen Achse 54 angeordnet sein. Die Strahlabführung kann beispielsweise über ein Winkelprisma (Beam Pickup) oder eine Lichtleiterstruktur realisiert werden, die außerhalb des für die eigentliche Projektion genutzten Gesichtsfelds (Field of View) liegt und bei bestimmten Winkelstellungen des Spiegels bewusst bestrahlt wird. Hierdurch kann zudem die Spiegelfunktion, insbesondere die Spiegelamplitude, elektronisch überprüft und gegebenenfalls nachgeregelt werden, um beispielsweise Verschlechterungen der definierten Innenatmosphäre in dem Spiegelgehäuse 60, 70 (z. B. des eingeschlossenen Vakuums) über der Zeit zu kompensieren. Die mit der Beeinträchtigung der definierten Innenatmosphäre in dem Glasfenster 70 einhergehende Dämpfungserhöhung führt zu einem erhöhten elektrischen Leistungsverbrauch, der ansonsten nicht direkt überwacht werden könnte. Die Überprüfung der Spiegelbewegung ist beispielsweise für den Anschaltvorgang der optischen Projektionsanordnung 10 (des RGB-Scanners) und insbesondere vor dem Hintergrund der Augensicherheit einer Bedienperson sinnvoll.According to a further exemplary embodiment, the beam removal to the photodiode can also be arranged, for example, in front of the MEMS mirror 62 or also behind the MEMS mirror 62, preferably on or close to the optical axis 54. The beam deflection can be realized, for example, via an angular prism (beam pickup) or a light guide structure that lies outside the field of view used for the actual projection (field of view) and is deliberately irradiated at certain angular positions of the mirror. In this way, the mirror function, in particular the mirror amplitude, can also be checked electronically and readjusted if necessary, for example to compensate for deteriorations in the defined internal atmosphere in the mirror housing 60, 70 (eg the enclosed vacuum) over time. The increase in attenuation associated with the impairment of the defined internal atmosphere in the glass window 70 leads to an increased electrical power consumption which otherwise could not be monitored directly. Checking the mirror movement is useful, for example, for the process of switching on the optical projection arrangement 10 (the RGB scanner) and in particular against the background of the operator's eye safety.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann für sog. Pico-Projektionsanordnungen eine zweite (weitere) Fotodiode (PD) 31-4 z.B. mit einem Linsenelement 40-4 mit optischer Ausrichtung zu einem Betrachter (Bedienperson) zeigend angeordnet werden, um zu verhindern, dass der Anwender direkt auf den MEMS-Spiegel 62 sieht. Sofern diese weitere Fotodiode 31-4 durch Rückreflexion am Betrachter beleuchtet wird, kann bewirkt werden, dass das Projektionssystem 10 innerhalb kürzester Zeit, z. B. ≤ 1 µs, abgeschaltet wird.According to a further embodiment, for so-called pico-projection arrangements, a second (further) photodiode (PD) 31-4 e.g. with a lens element 40-4 with optical alignment can be arranged pointing towards a viewer (operator) in order to prevent the user looks directly at the MEMS mirror 62. If this further photodiode 31-4 is illuminated by back-reflection at the viewer, the projection system 10 can be brought into operation within a very short time, e.g. B. ≤ 1 µs, is switched off.

Im Folgenden werden nochmals einige wesentliche Aspekte der erfindungsgemäßen optischen Projektionsanordnung 10 von 1a-e nochmals zusammengefasst.In the following, some essential aspects of the optical projection arrangement 10 according to the invention are discussed again 1a-e summarized again.

Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine, auf einem gemeinsamen gasdichten Trägersubstrat 20 (20-1, 20-2) kombinierte, photonische Anordnung 10 entlang einer optischen Mittelachse 54 mit Mittelpunkt auf einer beweglichen MEMS-Spiegelplatte 62 mit einer oder mehreren Halbleiterbasierten-Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3, z.B. ELED (egde emitting LED), VCSEL (VCSEL = vertical-cavity surface-emitting laser), LED, SLED (Superlumineszenz-LED), QLED (quantum-dot LED = Quantenpunkt-LED), deren Lichtaustrittrichtung vom Trägersubstrat 20 weg zeigt, einem hermetisch gefügten Deckel 38 mit optischem Durchlassfenster 38-3, einer Linsenanordnung 40 zur Kollimation der divergenten Strahlung, einem Umlenkprisma 50 mit der Eigenschaft die verschiedenen Strahlen, bei unterschiedlichen Wellenlängen, zu führen und unter einem Winkel α auszukoppeln, wobei der Strahl 32 unter einem Winkel β auf eine beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelfläche 62 trifft, die durch eine domförmige Glaskappe 70 hermetisch von der Außenwelt abgeschirmt ist. Der Winkel α liegt in einem Bereich zwischen 20° und 40°, vorzugsweise bei 27° +- 3 °. Der Winkel β liegt in einem Bereich zwischen 30° und 50°, vorzugsweise bei 40° +- 3°. Die gemeinsame optische Achse 54 geht durch den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 und kann rotationssymmetrisch um diese Spiegelplatte 62 rotiert angeordnet sein.Exemplary embodiments thus relate to a photonic arrangement 10 combined on a common gas-tight carrier substrate 20 (20-1, 20-2) along an optical central axis 54 with the center point on a movable MEMS mirror plate 62 with one or more semiconductor-based light sources 30- 1, 30-2, 30-3, e.g. ELED (edge emitting LED), VCSEL (VCSEL = vertical-cavity surface-emitting laser), LED, SLED (Superlu minescence LED), QLED (quantum dot LED = quantum dot LED), whose light emission direction points away from the carrier substrate 20, a hermetically joined cover 38 with an optical transmission window 38-3, a lens arrangement 40 for collimating the divergent radiation, a deflection prism 50 with the property of guiding the various beams at different wavelengths and coupling them out at an angle α, with the beam 32 hitting a movably suspended MEMS-based mirror surface 62 at an angle β, which is hermetically shielded from the outside world by a dome-shaped glass cap 70 . The angle α is in a range between 20° and 40°, preferably at 27°±3°. The angle β is in a range between 30° and 50°, preferably at 40°±3°. The common optical axis 54 passes through the center point of the mirror plate 62 and can be arranged in a rotationally symmetrical manner around this mirror plate 62 .

Das Strahlkombinationsprisma 50 endet auf der Strahlauslassseite mit einer Austrittsfläche 52, die vom Trägersubstrat 20 weg zeigt. Die Abschlussfläche 53 des Prismas 50 am entgegengesetzten Ende kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. durch ein angesetztes Quadratisch abschließendes Ende zum Schutz der Spiegelfläche, sofern die 45°-Spiegelfläche 50-1 zur Strahlumlenkung dadurch nicht mechanisch oder optisch beeinträchtigt wird. Die Strahlkombination verschiedener Wellenlängen durch das Prisma 50 ist nicht auf den sichtbaren Bereich (VIS = visible) beschränkt und kann sowohl in den nahen UV-Bereich als auch in den nahen Infrarot-Bereich erweitert werden, d.h. die Vorrichtung kann für die Bereiche UV-VIS, UV-VIS-NIR, VIS-NIR oder UV-NIR mit entsprechenden Emittern 30-# und einem geeignet spezifizierten Strahlkombinationsprisma 50 aufgebaut werden. Der mit Standardmaterialien zugängliche Wellenlängenbereich für diese Vorrichtung erstreckt sich von ca. 300 nm bis ca. 2650 nm. Durch den Einsatz von Quarz-Fenster- und Prismenmaterialien kann dieser Bereich ausgedehnt werden auf ca. 20 bis ca. 3000 nm, vorzugsweise würden hierbei nicht verkappte MEMS-Spiegel 60 eingesetzt. In jedem Fall, benötigt dieser breite Bereich besondere Antireflex-Beschichtungen 56, 72 und ggfs. eine besondere Verspiegelung der MEMS-Spiegelfläche 62. Der UV- und IR- Erweiterungsbereich ist insbesondere für spektroskopische Anwendungen zur Molekülanregung interessant, kann aber auch zur Objektdetektion genutzt werden.The beam combination prism 50 ends on the beam outlet side with an exit surface 52 pointing away from the carrier substrate 20 . The terminating surface 53 of the prism 50 at the opposite end can be designed differently, e.g. with an attached square terminating end to protect the mirror surface, provided that the 45° mirror surface 50-1 for beam deflection is not mechanically or optically impaired as a result. The beam combination of different wavelengths through the prism 50 is not limited to the visible range (VIS = visible) and can be extended to both the near UV range and the near infrared range, i.e. the device can be used for the UV-VIS ranges , UV-VIS-NIR, VIS-NIR or UV-NIR can be constructed with appropriate emitters 30-# and a suitably specified beam combining prism 50. The wavelength range accessible with standard materials for this device extends from about 300 nm to about 2650 nm. This range can be extended to about 20 to about 3000 nm by using quartz window and prism materials, but would preferably not be so capped MEMS mirror 60 used. In any case, this wide range requires special anti-reflection coatings 56, 72 and, if necessary, a special mirror coating of the MEMS mirror surface 62. The UV and IR extension range is particularly interesting for spectroscopic applications for molecular excitation, but can also be used for object detection .

Als Material für das Abdeckungselement 38 oder zumindest des Durchlassfensters 38-3 des Abdeckungselements 38 kann AF32-Glas mit einer sehr flachen (plateauförmigen) Transmissionscharakteristik oder alternativ Borofloat 33 (BF33) mit einer ähnlichen Transmissionscharakteristik eingesetzt werden.AF32 glass with a very flat (plateau-shaped) transmission characteristic or alternatively Borofloat 33 (BF33) with a similar transmission characteristic can be used as the material for the cover element 38 or at least the transmission window 38 - 3 of the cover element 38 .

Das Strahlkombinationsprisma 40 ruht auf der Rahmenstruktur 44 (mit der Linsenhalterstruktur 42), die mit umlaufenden Wänden 44-1 eine mindestens nach außen optisch abgeschlossene Rahmenstruktur 44 ausbildet. Diese Rahmenstruktur 44 ist mit dem Trägersubstrat 20 und dem Prisma 50 mechanisch fest verbunden, wobei das Prisma 50 die Rahmenstruktur 44 z.B. gänzlich abdeckt. Die Methode der mechanischen Befestigung kann auf einer Klebeverbindung beruhen. Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rahmenstruktur 44 ist so ausgeführt, das die Fokuslage der einzelnen Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 oder einer integrierten Mehrfachlinse 40 durch eine vertikale Verschiebung verändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann. Diese Lagefixierung kann durch einen UV-härtenden Klebstoff ausgeführt sein. Auch andere Verfahren, wie z.B. mechanische Klemmung, sind nutzbar. Optionale Polarisationsplättchen 46 (Retarder Plates) können im Linsenhalter 42 unterhalb oder oberhalb der Linsen 40-# integriert werden, um die Strahlung 32 für die im Prisma befindlichen dichroitischen Beschichtungen geeignet vorzupolarisieren. Die Linsenmontage, z.B. mit UV-härtendem Klebstoff, ist auch direkt auf den Deckel 38 mit optischem Durchlassfenster 38-3 möglich, wobei sowohl die laterale Position als auch die Fokuslage durch die Klebverbindung eingestellt werden kann.The beam combination prism 40 rests on the frame structure 44 (with the lens holder structure 42), which, with peripheral walls 44-1, forms a frame structure 44 that is optically closed at least to the outside. This frame structure 44 is mechanically firmly connected to the carrier substrate 20 and the prism 50, the prism 50 completely covering the frame structure 44, for example. The method of mechanical attachment can be based on an adhesive bond. The lens holder structure 42 within the frame structure 44 is designed in such a way that the focal position of the individual collimating lenses 40-1, 40-2, 40-3 or an integrated multiple lens 40 can be changed by vertical displacement and fixed in a specific focal position. This positional fixation can be performed by a UV-curing adhesive. Other methods, such as mechanical clamping, can also be used. Optional polarization plates 46 (retarder plates) can be integrated in the lens holder 42 below or above the lenses 40-# in order to suitably pre-polarize the radiation 32 for the dichroic coatings located in the prism. The lens assembly, e.g. with UV-hardening adhesive, is also possible directly on the cover 38 with the optical transmission window 38-3, whereby both the lateral position and the focus position can be adjusted by the adhesive connection.

Je nach gewählter Geometrie (Neigungswinkel) der Prisma-Auskoppelfläche 52 variiert der Auskoppelwinkel α und die MEMS-Spiegelplatte 62 befindet sich entsprechend näher oder etwas ferner von der unteren Kante des Prismas 50 entfernt. Nimmt man die Aufbauhöhe H des Prismas 50 als Maßeinheit, so befindet sich die Spiegelplatte 62 in dieser Vorrichtung z.B. nicht weiter als 12 (= 12 H) solche Maßeinheiten H von der unteren Kante der Prisma-Auskoppelfläche 52 entfernt. Die domförmige Glaskappe 70 des MEMS-Spiegels 60 ist beispielsweise doppelseitig mit einer Antireflexbeschichtung 72 versehen um Streureflexe zu vermindern. Die Kuppelgeometrie ist vorzugsweise rotationssymmetrisch (wobei eine leichte elliptische Basis mit einem Verhältnis der Längs- zur Querachse von bis zu 1 : 0,8 auch möglich ist) und mindestens so hoch über der Spiegelfläche 62 wie es einem Durchmesser D der beweglich aufgehängten Spiegelplatte entspricht und nicht höher als dem halben Durchmesser G (= G/2) der Glaskappe 70 selbst, gemessen am unteren Innenbereich des ausgewölbten Kappenbereichs 70. Durch die gewählte Geometrie der Glaskappe 70 können eventuelle Reflexe zerstreut und nicht fokussiert in den Bildbereich abgebildet werden. Die Wandstärke der Glaskappe 70 im optisch durchstrahlten Bereich ist vorzugsweise so dünn und gleichmäßig ausgeführt, dass der optische Einfluss auf die Strahldivergenz vernachlässigbar ist. Hierzu sollte die Glaskappe in diesem Bereich nicht dicker als 200 µm, vorzugsweise nicht dicker als 140 µm sein.Depending on the selected geometry (angle of inclination) of the prism outcoupling surface 52, the outcoupling angle α varies and the MEMS mirror plate 62 is located correspondingly closer to or slightly further away from the lower edge of the prism 50. If the installation height H of the prism 50 is taken as the unit of measurement, then the mirror plate 62 in this device is located, for example, no further than 12 (=12 H) such units of measurement H from the lower edge of the prism decoupling surface 52 . The dome-shaped glass cap 70 of the MEMS mirror 60 is provided with an anti-reflection coating 72 on both sides, for example, in order to reduce scattered reflections. The dome geometry is preferably rotationally symmetrical (although a slightly elliptical base with a ratio of the longitudinal to transverse axes of up to 1:0.8 is also possible) and at least as high above the mirror surface 62 as corresponds to a diameter D of the movably suspended mirror plate and not higher than half the diameter G (=G/2) of the glass cap 70 itself, measured at the lower inner area of the bulging cap area 70. Due to the selected geometry of the glass cap 70, any reflections can be scattered and not focused in the image area. The wall thickness of the glass cap 70 in the optically irradiated area is preferably made so thin and uniform that the optical influence on the beam divergence is negligible. For this purpose, the glass cap in the sem area not thicker than 200 microns, preferably not thicker than 140 microns.

Bei besonderen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Spiegel 62 in einer Vorzugsneigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ des Spiegelscanners aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogonalen Achse in Bezug auf das Trägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein untergelegtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf einem ggfs. zweiten, geneigten Substrat 24 ausgeführt werden.In special applications, it can be advantageous to tilt the mirror 62 with a preferred inclination in the direction of the prism 50 and thus to align the area that can be actively irradiated by the “field of view” of the mirror scanner in the direction of the orthogonal axis in relation to the carrier substrate 20. This can be carried out by placing a wedge-shaped molding 24 underneath or by constructing the mirror 60 on an optionally second, inclined substrate 24 .

Es ist möglich die Halbleiterlichtquellen 30-# auf keramische Submounts 34, wie z.B. AI20 3, AIN, SbN4, oder andere Keramiken aufweisen, aufzubauen um die Wärmeabfuhr zu verbessern und mechanischen Stress abzufangen. Die Submounts 34 können entweder nur jeweils eine Lichtquelle 30-# oder mehrere Lichtquellen 30-# tragen. Durch eine Metallisierung der Submounts um eine 90°-Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin abgegeben wird. In besonderen Fällen, insbesondere bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiterlichtquellen 30-# auch direkt auf dem gasdichten Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden. Das gasdichte Trägersubstrat 20 (20-1 und/oder 20-2) weist beispielsweise ein thermisch leitfähiges Keramikmaterial mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B. AI203, AIN, Si3N4, LTCC, HTCC, oder Silizium auf.It is possible to construct the semiconductor light sources 30-# on ceramic submounts 34, such as Al20 3 , AlN, SbN4, or other ceramics, in order to improve heat dissipation and absorb mechanical stress. The submounts 34 can carry either only one light source 30-# or multiple light sources 30-#. By metallizing the submounts around a 90° edge, it is also possible to construct and contact edge-emitting laser diodes (ELED) and superluminescent light diodes (SLED) in such a way that their radiation is emitted upwards. In special cases, in particular in the case of low optical power, the semiconductor light sources 30 -# can also be built up and contacted directly on the gas-tight carrier substrate 20 . The gas-tight carrier substrate 20 (20-1 and/or 20-2) has, for example, a thermally conductive ceramic material with a low coefficient of thermal expansion, such as Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 , LTCC, HTCC, or silicon.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die MEMS-Spiegelanordnung 60 auch eine andere als eine domförmig ausgeführte Glasdeckelstruktur 70 aufweisen, wobei die hermetische Verkappung der MEMS-Spiegelanordnung 60 optional ist. Für quasi-statische Spiegel 60 ist ein Vakuum zum Betrieb nicht (unbedingt) notwendig.According to an exemplary embodiment, the MEMS mirror assembly 60 can also have a structure other than a dome-shaped glass cover structure 70, with the hermetic sealing of the MEMS mirror assembly 60 being optional. For quasi-static mirrors 60, a vacuum is not (absolutely) necessary for operation.

Die kombinierte RGB-Scannereinheit dient beispielsweise zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen aber auch im Innenbereich von Fahrzeugen und kann mit anderen Wellenlängen betrieben auch für spektroskopische Anwendungen in der Medizin, Biologie, Landwirtschaft bzw. Pflanzenzucht und Abfallwirtschaft eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete als gepulste Strahlquelle für LIDAR-Objektdetektion sind möglich. Zudem sind Anwendungen im Bereich lokaler UV-Bestrahlung beispielsweise zur Lackaushärtung und Sterilisation möglich.The combined RGB scanner unit is used, for example, for data and image projection in mobile applications but also in the interior of vehicles and can be operated with other wavelengths for spectroscopic applications in medicine, biology, agriculture or plant breeding and waste management. Further areas of application as a pulsed beam source for LIDAR object detection are possible. In addition, applications in the area of local UV radiation are possible, for example for paint curing and sterilization.

Die Anwendung des hermetischen Häusungsverfahrens (siehe unten) auch für Einzelelemente mit optisch detektierender oder optisch emittierender Funktion ist darüber hinaus sehr vielfältig.The use of the hermetic housing process (see below) for individual elements with an optically detecting or optically emitting function is also very diverse.

2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 2 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 2 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden. 2 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 2 compared to the embodiment of 1a-e shown. Therefore, the above description of the 1a-e according to the following description of the embodiment of FIG 2 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following.

So zeigt 2 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.So shows 2 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 2 the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Bei dem anhand der 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30-1, 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden 30-1, 30-2, 30-3 können auf einzelnen AIN-Submounts 34 aufgebaut sein, die neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dienen. Durch eine Metallisierung 36 der Submounts um eine 90°-Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abgegeben wird. Bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden.In the case of the 2 In the exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10 described, edge-emitting laser diodes or superluminescence diodes 30-1, 30-2, 30-3 (arranged to radiate upwards here) can be used, which make it possible to generate higher beam powers. The laser diodes 30-1, 30-2, 30-3 can be built on individual AIN submounts 34, which are also used for electrical contacting in addition to heat dissipation. By metallizing 36 the submounts around a 90° edge, it is also possible to construct and contact edge-emitting laser diodes (ELED) and superluminescence light-emitting diodes (SLED) in such a way that their radiation is directed upwards (= vertical to the substrate plane = xy plane ) is delivered. In the case of low optical power, the semiconductor light sources 30-1, 30-2, 30-3 can also be built up and contacted directly on the carrier substrate 20, for example.

Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte der erfindungsgemäßen optischen Projektionsanordnung 10 von 2 nochmals zusammengefasst. Some essential aspects of the optical projection arrangement 10 according to the invention from FIG 2 summarized again.

Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine optischen Projektionsanordnung 10 auf Basis von vertikal emittierenden Laserdioden (VCSEL) 30-#. Die Linsen 40-# sind in Fokuslage auf den hermetisch gefügten Glasdeckel 38 aufgeklebt. Durch die Aufteilung in einen hermetisch gegen Gasaustausch abgeschlossenen Bereich 20-1, 38 und einen offenen Bereich werden Einschränkungen hinsichtlich der einsetzbaren Fügewerkstoffe und Materialien für die Optikmontage im offenen Bereich weitgehend reduziert. Das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 und das hermetisch daran gefügte, gasdichte Abdeckungselement 38 bilden somit das hermetische (= gasdichte) Primärgehäuse (= Kavität) um die optoelektronischen Bauteile 30 (3-1, 30-2, 30-2).Embodiments thus relate to an optical projection arrangement 10 based on vertically emitting laser diodes (VCSEL) 30-#. The lenses 40-# are glued to the hermetically joined glass cover 38 in the focal position. The division into an area 20 - 1 , 38 that is hermetically sealed against gas exchange and an open area largely reduces restrictions with regard to the joining materials that can be used and materials for the optics assembly in the open area. The gas-tight first carrier substrate 20-1 and the gas-tight cover element 38 hermetically joined thereto thus form the hermetic (=gas-tight) primary housing (=cavity) around the optoelectronic components 30 (3-1, 30-2, 30-2).

Der sogenannte Linsenträger (= Rahmenstruktur 44 mit Linsenhalterstruktur 42) braucht bei dieser Bereichsaufteilung keine definierte Arbeitsatmosphäre einschließen und hat ausschließlich eine mechanische Trägerfunktion und kann als optische Abschirmung gegen Streustrahlung nach außen wirken. In der Kavität des hermetisch abgeschlossenen Bereichs 20-1, 38 befinden sich die Halbleiter-Lichtquellen 30-# (mindestens eine, es kann aber auch eine Mehrzahl sein) auf einzelnen Submounts, einem gemeinsamen Submount 34 oder in Direktmontagetechnik auf das Trägersubstrat 20, für deren Aufbau- und Verbindungstechnik beispielsweise auf die Verwendung organischer Materialien verzichtet wird. Vielmehr können diese Aufbauten durch metallische Verbindungstechniken realisiert werden, d.h. Weichlötverbindungen auf Basis von Zinn oder Indium basierten Weichloten oder eutektischen Lötungen z.B. im System AuSn. Weitere Verbindungstechniken auf Basis von Sintertechnologie z.B. mit Silber basierten Sinterpasten sind auch möglich. Diese genannten metallischen Verbindungstechniken können auch für die Rahmenversiegelung des Glasdeckels bzw. Silizium-Glas-Deckels 38 oder alternativen Deckelvarianten mit optischem Durchlassfenster 38-3 zum Einsatz kommen. Diese alternativen Deckelvarianten können einen gefrästen Metallrahmen oder tiefgezogene Metallbleche 38 mit einem hermetisch eingesetzten Glasfenster 38-3 aufweisen (siehe z.B. 5).The so-called lens carrier (= frame structure 44 with lens holder structure 42) does not need to enclose a defined working atmosphere in this area division and has only a mechanical carrier function and can act as an optical shield against scattered radiation to the outside. In the cavity of the hermetically sealed area 20-1, 38 are the semiconductor light sources 30-# (at least one, but there can also be a plurality) on individual submounts, a common submount 34 or in direct mounting technology on the carrier substrate 20, for whose construction and connection technology, for example, does not use organic materials. Rather, these structures can be realized by metallic connection techniques, ie soft-soldered connections based on tin or indium-based soft solders or eutectic soldering, for example in the AuSn system. Other connection techniques based on sintering technology, for example with silver-based sintering pastes, are also possible. These metal connection techniques mentioned can also be used for the frame sealing of the glass cover or silicon-glass cover 38 or alternative cover variants with an optical transmission window 38-3. These alternative cover variants can have a milled metal frame or deep-drawn metal sheets 38 with a hermetically inserted glass window 38-3 (see e.g 5 ).

3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e und 2 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e und 2 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 3 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 3 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 3 compared to the embodiment of 1a-e and 2 shown. Therefore, the above description of the 1a-e and 2 according to the following description of the embodiment of FIG 3 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 3 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.So shows 3 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 3 the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Bei dem anhand der 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30-1, 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden 30-1, 30-2, 30-3 können auf einzelnen AIN-Submounts 34 aufgebaut sein, die neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dienen. Durch eine Metallisierung 36 der Submounts um eine 90°-Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abgegeben wird. Bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden.In the case of the 3 In the exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10 described, edge-emitting laser diodes or superluminescence diodes 30-1, 30-2, 30-3 (arranged to radiate upwards here) can be used, which make it possible to generate higher beam powers. The laser diodes 30-1, 30-2, 30-3 can be built on individual AIN submounts 34, which are also used for electrical contacting in addition to heat dissipation. By metallizing 36 the submounts around a 90° edge, it is also possible to construct and contact edge-emitting laser diodes (ELED) and superluminescence light-emitting diodes (SLED) in such a way that their radiation is directed upwards (= vertical to the substrate plane = xy plane ) is delivered. In the case of low optical power, the semiconductor light sources 30-1, 30-2, 30-3 can also be built up and contacted directly on the carrier substrate 20, for example.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann also die Rahmenstruktur 44 einen nach außen optisch abgeschlossenen Rahmen ausbilden, soweit das Wandmaterial für die jeweilige Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Das gasdichte Abdeckungselement 38 kann z.B. ein Abtrennelement 38-4 aufweisen, um zwei Teilkavitäten 38-A, 38-B zur optischen Kanaltrennung der Halbleiterlichtquellen 30-1 und 30-2, 30-3 zu bilden.According to exemplary embodiments, the frame structure 44 can therefore form a frame that is optically closed to the outside, insofar as the wall material is formed to be non-transparent for the respective transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3. The gas-tight cover element 38 can have a separating element 38-4, for example, in order to form two partial cavities 38-A, 38-B for optical channel separation of the semiconductor light sources 30-1 and 30-2, 30-3.

Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte der erfindungsgemäßen optischen Projektionsanordnung 10 von 3 nochmals zusammengefasst.Some essential aspects of the optical projection arrangement 10 according to the invention from FIG 3 summarized again.

Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine optischen Projektionsanordnung 10 mit einem Glas-Silizium-Deckel 38 mit Doppelkavität 38-A, 38-B. Die Kavitätshöhe H38 wird durch den Siliziumrahmen 38-1 des Deckels 38 bestimmt und ist nicht auf eine Silizium Standard-Waferdicke von 725 µm beschränkt. Durch Verwendung besonders dicker Silizium-Wafer oder einen Stapelaufbau kann die Kavitätshöhe H38 an besondere Anforderungen der optischen Aufbauten in der Kavität 20, 38 angepasst werden. Sowohl das Verfahren für die Herstellung von Glas-Deckeln 38 und für die Herstellung von Silizium-Glas-Deckeln 38 ermöglichen die Ausbildung von Multikavitäten38-A, 38-B, ... in einem Deckel 38, die es ermöglichen eine optische Kanaltrennung und falls nötig eine Trennung der Atmosphären zu realisieren. Durch den Einsatz von Getterwerkstoffen in einer ausgewählten Kavität können reaktive Luftgase (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasser) lokal gebunden und aus der eingeschlossenen Atmosphäre entfernt werden.Exemplary embodiments thus relate to an optical projection arrangement 10 with a glass-silicon cover 38 with a double cavity 38-A, 38-B. The cavity height H 38 is determined by the silicon frame 38-1 of the cover 38 and is not limited to a standard silicon wafer thickness of 725 μm. The cavity height H 38 can be adapted to special requirements of the optical structures in the cavity 20, 38 by using particularly thick silicon wafers or a stacked structure. Both the method for the production of glass covers 38 and for the production of silicon-glass covers 38 allow the formation of multi-cavities 38-A, 38-B, ... in a cover 38, which allow optical channel separation and if necessary to realize a separation of the atmospheres. By using getter materials in a selected cavity, reactive air gases (nitrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and water) can be locally bound and removed from the enclosed atmosphere.

4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 4 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e, 2 und 3 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e, 2 und 3 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 4 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 4 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 4 compared to the embodiment of 1a-e , 2 and 3 shown. Therefore, the above description of the 1a-e , 2 and 3 according to the following description of the embodiment of FIG 4 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 4 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.So shows 4 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 4 the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann also die Rahmenstruktur 44 einen nach außen optisch abgeschlossenen Rahmen ausbilden, soweit das Wandmaterial für die jeweilige Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Das gasdichte Abdeckungselement 38 kann z.B. ein Abtrennelement 38-4 aufweisen, um zwei Teilkavitäten 38-A, 38-B zur optischen Kanaltrennung der Halbleiterlichtquellen 30-1 und 30-2, 30-3 zu bilden.According to one exemplary embodiment, the frame structure 44 can therefore form a frame that is optically closed to the outside, insofar as the wall material is formed to be non-transparent for the respective transmission radiation 32-1, 32-2, 32-3. The gas-tight cover element 38 can have a separating element 38-4, for example, in order to form two partial cavities 38-A, 38-B for optical channel separation of the semiconductor light sources 30-1 and 30-2, 30-3.

Wie in 4 beispielhaft dargestellt ist, können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 (z. B. Laserdioden) ohne einen Submount 34 auch direkt auf dem Trägersubstrat 20-1 bzw. dem Trägersubstrat 20 aufgebaut sein. Diese Ausführung ist insbesondere für vertikal emittierende Emitter (VCSEL, LED, micro LED etc.) gut geeignet. Die in 4 dargestellte Anordnung ohne Submount 34 ist auf alle im Vorhergehenden dargestellten Ausführungsbeispiele in den 1a-b, 2 und 3 anwendbar.As in 4 is shown as an example, the semiconductor-based light sources 30-1, 30-2, 30-3 (e.g. laser diodes) can also be constructed directly on the carrier substrate 20-1 or the carrier substrate 20 without a submount 34. This version is particularly suitable for vertically emitting emitters (VCSEL, LED, micro LED, etc.). In the 4 shown arrangement without submount 34 is on all previously shown embodiments in the 1a-b , 2 and 3 applicable.

5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 5 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e, 2, 3 und 4 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e, 2, 3 und 4 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 5 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 5 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 5 compared to the embodiment of 1a-e , 2 , 3 and 4 shown. Therefore, the above description of the 1a-e , 2 , 3 and 4 according to the following description of the embodiment of FIG 5 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 5 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.So shows 5 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 5 is the lens arrangement 40 in the defined focus position on the gas-tight cover element ment 38 fixed, eg glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 weist das hermetische Abdeckungselement 38 als eine weitere alternative Deckelvariante z.B. einen gefrästen Metallrahmen 38-1 oder tiefgezogene Metallbleche 38-1 mit einem hermetisch eingesetzten Glasfenster 38-3 auf.In the embodiment of 5 the hermetic cover element 38 has, as a further alternative cover variant, for example a milled metal frame 38-1 or deep-drawn metal sheets 38-1 with a hermetically inserted glass window 38-3.

Ausführungsbeispiel beziehen somit sich auch auf eine optischen Projektionsanordnung 10 mit einem Metall-Glas-Deckel 38 mit hermetischem Randabschluss 38-1, 38-2 und hermetisch eingesetztem Glasfenster 38-3.Embodiments thus also relate to an optical projection arrangement 10 with a metal-glass cover 38 with a hermetic edge seal 38-1, 38-2 and a hermetically inserted glass window 38-3.

6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 6 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e und 2-5 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e und 2-5 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 6 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 6 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 6 compared to the embodiment of 1a-e and 2-5 shown. Therefore, the above description of the 1a-e and 2-5 according to the following description of the embodiment of FIG 6 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 6 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62. So shows 6 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 6 the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Wie in 6 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann eine Außenkappe bzw. ein Gehäuse 64 für die Projektionsanordnung 10 vorgesehen sein, wobei das Gehäuse 64 an dem Substrat 20 angeordnet ist und die erste und zweite Baugruppe 10-1, 10-2 umgibt. Im Bereich der zweiten Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 ist benachbart zu der MEMS-Spiegelanordnung 60 mit der Glaskuppel 70 ein optisches Austrittsfenster 66 in dem Außengehäuse 64 angeordnet. Das optische Austrittsfenster 66 ist für die Sendestrahlung 32 transparent, um die von der Spiegelanordnung 60 kommende Sendestrahlung 32 nach außen durchzulassen. Das optische (optisch transparente) Austrittsfenster 66 weist beispielsweise Abmessungen auf, um den von dem Sichtfeld des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich (field of view) freizugeben. Die Außenkappe 64 ist beispielsweise vorgesehen, um einen weiteren Schutz und/oder auch hermetische Abschirmung der gesamten optischen Projektionsanordnung gegenüber der Umgebungsatmosphäre vorzusehen.As in 6 As further exemplified, an outer cap or housing 64 may be provided for the projection assembly 10, the housing 64 being disposed on the substrate 20 and surrounding the first and second assemblies 10-1, 10-2. In the area of the second subassembly 10 - 2 of the optical projection arrangement 10 , an optical exit window 66 is arranged in the outer housing 64 adjacent to the MEMS mirror arrangement 60 with the glass dome 70 . The optical exit window 66 is transparent to the transmission radiation 32 in order to let the transmission radiation 32 coming from the mirror arrangement 60 through to the outside. The optical (optically transparent) exit window 66 has dimensions, for example, in order to release the area (field of view) that can be actively irradiated by the field of view of the mirror scanner 10 . The outer cap 64 is provided, for example, to provide further protection and/or hermetic shielding of the entire optical projection arrangement from the surrounding atmosphere.

7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 7 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e und 2-6 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e und 2-6 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 7 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 7 shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 7 compared to the embodiment of 1a-e and 2-6 shown. Therefore, the above description of the 1a-e and 2-6 according to the following description of the embodiment of FIG 7 be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 7 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 7 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62. So shows 7 an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 7 the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

So kann gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 von 7 das Spiegelelement 62 in einem in Richtung der Prisma-Anordnung 50 geneigten (angekippten) Zustand (in einer Vorzugsneigung) angeordnet sein. So kann die Spiegelanordnung 60 beispielsweise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert sein oder der zweite Substratabschnitt 20-2 kann eine keilförmige Erhöhung 24 aufweisen, um den geneigten (vorgekippten) Aufbau der Spiegelanordnung (in Richtung der Prisma-Anordnung) zu erhalten.Thus, according to the further exemplary embodiment of the optical projection arrangement 10 of FIG 7 For example, the mirror element 62 may be arranged in a tilted (tilted) state (in a preferred tilt) toward the prism array 50 . For example, the mirror arrangement 60 can be placed and fixed on a wedge 24 or the second substrate section 20-2 can have a wedge-shaped elevation 24 in order to obtain the inclined (pre-tilted) structure of the mirror arrangement (in the direction of the prism arrangement).

Bei einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Spiegelanordnung 60 in einer Vorzugsneigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ (= Sichtfeld) des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogonalen Achse in Bezug auf das Trägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein untergelegtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf dem zweiten Substratabschnitt 20-2, der entsprechend geneigt ausgeführt ist, ausgebildet werden.In some applications it may be desirable to tilt the mirror arrangement 60 with a preferred inclination in the direction of the prism 50 and thus the area that can be actively irradiated from the "Field of View" (= field of view) of the mirror scanner 10 in the direction of the orthogonal axis in relation to the carrier substrate 20 to align This can be formed by an underlying wedge-shaped molding 24 or by constructing the mirror 60 on the second substrate section 20-2, which is designed correspondingly inclined.

Diese Anordnung mit der vorverkippten Spiegelanordnung 60 kann beispielsweise vorgesehen werden, um den Sendestrahl 32 möglichst steil oder senkrecht (z.B. im Idealfall senkrecht) von oben auf das Spiegelelement 62 auftreffen zu lassen und (im Idealfall) bei dessen Strahlführung keinen Schattenwurf zu verursachen. Um dieser Implementierung möglichst nahezukommen, wird durch die vorverkippte Anordnung der Spiegelanordnung 60 einerseits ein möglichst steiler Einfallswinkel β des Sendestrahls 32 auf das Spiegelelement 62 bewirkt, wobei ferner der gescannte Strahl 32 beim Austritt aus der Glaskuppel (dem Dom) 70 relativ weit von dem unteren Rand des Kuppelelements 70 entfernt diesen durchtritt. Dadurch kann erreicht werden, dass die zum unteren Rand der Glaskuppel 30 zunehmende Dicke des Glasmaterials der Glaskuppel 70 keine optischen Störeinflüsse auf den Strahl 32 ausübt. Ferner entsteht das projizierte Bild durch den Strahl 32 weniger seitlich verschoben. In beiden Fällen kann die Spiegelplatte 62 parallel zum Aufbausubstrat 20 in der Ruhelage ausgerichtet sein.This arrangement with the pre-tilted mirror arrangement 60 can be provided, for example, in order to allow the transmission beam 32 to strike the mirror element 62 from above as steeply or perpendicularly as possible (e.g. ideally perpendicularly) and (ideally) not to cause any shadows to be cast during its beam guidance. In order to come as close as possible to this implementation, the pre-tilted arrangement of the mirror arrangement 60 results in the steepest possible angle of incidence β of the transmission beam 32 on the mirror element 62, with the scanned beam 32 also being relatively far from the lower one when it exits the glass dome (dome) 70 The edge of the coupling element 70 removes this passage. It can thereby be achieved that the thickness of the glass material of the glass dome 70 , which increases towards the lower edge of the glass dome 30 , does not exert any optical disruptive influences on the beam 32 . Furthermore, the projected image produced by the beam 32 is less laterally shifted. In both cases, the mirror plate 62 can be aligned parallel to the assembly substrate 20 in the rest position.

Vorrichtung mit seitlich angeneigtem MEMS-Spiegel 60 kann beispielsweise vorgesehen werden, um den bestrahlbaren Bereich in der Winkellage orthogonaler zum Trägersubstrat einstellen zu können.A device with a laterally inclined MEMS mirror 60 can be provided, for example, in order to be able to adjust the angular position of the irradiatable area more orthogonally to the carrier substrate.

Wie in 7 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann optional eine Außenkappe bzw. ein Gehäuse 64 für die Projektionsanordnung 10 vorgesehen sein, wobei das optionale Gehäuse 64 an dem Substrat 20 angeordnet ist und die erste und zweite Baugruppe 10-1, 10-2 umgibt. Im Bereich der zweiten Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 ist benachbart zu der MEMS-Spiegelanordnung 60 mit der Glaskuppel 70 ein optisches Austrittsfenster 66 in dem optionalen Außengehäuse 64 angeordnet. Das optische Austrittsfenster 66 ist für die Sendestrahlung 32 transparent, um die von der Spiegelanordnung 60 kommende Sendestrahlung 32 nach außen durchzulassen. Das optische (optisch transparente) Austrittsfenster 66 weist beispielsweise Abmessungen auf, um den von dem Sichtfeld des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich (field of view) freizugeben. Die optionale Außenkappe 64 ist beispielsweise vorgesehen, um einen weiteren Schutz und/oder auch hermetische Abschirmung der gesamten optischen Projektionsanordnung gegenüber der Umgebungsatmosphäre vorzusehen.As in 7 is also shown by way of example, an outer cap or housing 64 can optionally be provided for the projection arrangement 10, with the optional housing 64 being arranged on the substrate 20 and surrounding the first and second assemblies 10-1, 10-2. In the area of the second subassembly 10 - 2 of the optical projection arrangement 10 , an optical exit window 66 is arranged in the optional outer housing 64 adjacent to the MEMS mirror arrangement 60 with the glass dome 70 . The optical exit window 66 is transparent to the transmission radiation 32 in order to let the transmission radiation 32 coming from the mirror arrangement 60 through to the outside. The optical (optically transparent) exit window 66 has dimensions, for example, in order to release the area (field of view) that can be actively irradiated by the field of view of the mirror scanner 10 . The optional outer cap 64 is provided, for example, to provide further protection and/or hermetic shielding of the entire optical projection arrangement from the ambient atmosphere.

8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der optischen Projektionsanordnung 10 von 8 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1a-e und 2-7 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der 1a-e und 2-7 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von 8 angewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden 8th shows an exemplary embodiment of the optical projection arrangement in a cross-sectional view according to a further embodiment. The differences or the different configurations of the optical projection arrangement 10 from FIG 8th compared to the embodiment of 1a-e and 2-7 shown. Therefore, the above description of the 1a-e and 2-7 according to the following description of the embodiment of FIG 8th be applied, with the technical effects resulting from the differences being presented in the following

So zeigt 8 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenanordnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 8 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.So shows 8th an exemplary cross-sectional view of the optical projection arrangement 10 with the plane of the drawing parallel to the xz plane. The optical projection arrangement 10 now has, for example, the first assembly 10-1, which is arranged on the first partial substrate 20-1, and the second assembly 10-2, which is arranged on the second partial substrate 20-2. The first assembly 10-1 of the optical projection arrangement 10 comprises the transmission arrangement 30 with the plurality of optoelectronic (semiconductor-based) transmission components 30-1, 30-2, 30-3, the gas-tight cover element 38, the lens arrangement 40 and the prism arrangement 50. According to the embodiment of FIG 8th the lens arrangement 40 is fixed in the defined focus position on the gas-tight cover element 38, for example glued. The second subassembly 10-2 of the optical projection arrangement 10 now comprises the MEMS mirror arrangement 60 with a movably suspended, deflectable MEMS-based mirror element 62 on the second partial substrate 20-2.

Das in 8 dargestellte gasdichte Abdeckungselement 38 kann beispielsweise mit dem im Nachfolgenden in auf 12 dargestellten Herstellungsverfahren bzw. Prozessablauf zur Herstellung von Glas-Deckelsubstraten hergestellt werden. Das Abdeckungselement 38 weist beispielsweise ein (einziges) homogenes Material bzw. Glasmaterial auf und ist hermetisch dicht (gasdicht) mit dem Substrat 20 bzw. mit dem ersten Teilsubstrat 20-1 gefügt.This in 8th illustrated gas-tight cover element 38 can, for example, with the below in 12 illustrated manufacturing method or process flow for the production of glass cover substrates are produced. That Cover element 38 has, for example, a (single) homogeneous material or glass material and is hermetically sealed (gas-tight) joined to substrate 20 or to first partial substrate 20 - 1 .

9 zeigt nun ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Herstellung der optischen Projektionsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei auf die in den 1a-e und 2-8 dargestellten Elemente und Baugruppen Bezug genommen wird. 9 now shows an exemplary flowchart of a method 100 for manufacturing the optical projection arrangement 10 according to an embodiment, wherein reference is made to the in FIGS 1a-e and 2-8 illustrated elements and assemblies reference is made.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 100 zur Herstellung der optischen Projektionsanordnung 10 einen Schritt 110 des Anordnens einer ersten Baugruppe 10-1 auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat 20-1. Der Schritt 110 des Anordnens umfasst ferner einen Schritt 112 des Anordnens eines optoelektronischen Bauteils (z. B. Sendebauteils) 30-# an dem ersten Teilsubstrat 20-1, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von +-30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats 20-1 aufweist, und ferner einen Schritt 114 des hermetischen Fügens eines gasdichten Abdeckungselements 38 mit dem ersten Teilsubstrat 20-1, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil 30 bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement 38 zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist.According to one exemplary embodiment, the method 100 for producing the optical projection arrangement 10 includes a step 110 of arranging a first assembly 10-1 on a gas-tight first partial substrate 20-1. The step 110 of arranging also comprises a step 112 of arranging an optoelectronic component (e.g. transmission component) 30-# on the first partial substrate 20-1, with at least part of the transmission radiation 32 of the optoelectronic component 30 having a main emission direction in a range of +-30° to a vertical of the first partial substrate 20-1, and also a step 114 of hermetically joining a gas-tight covering element 38 to the first partial substrate 20-1 in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component 30, the covering element 38 has a material that is transparent to the transmission radiation, at least in the area of the main emission direction.

Der Schritt des Anordnens 110 umfasst ferner einen Schritt 116 des Anordnens einer Linsenanordnung 40 feststehend bezüglich des Abdeckungselements 38 zur Kollimation der z. B. divergenten Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 und ferner einen Schritt 118 des Anordnens einer Prisma-Anordnung 50, z. B. mit Umlenk- und Strahlkombinationsfunktionalität, fest bezüglich des Abdeckungselements 38 oder an dem Abdeckungselement 38, wobei die Prisma-Anordnung 50 ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils zu führen und unter einem Abstrahlwinkel, z. B. einem ersten Winkel α, bezüglich einer Auskoppeloberfläche 52 der als Umlenkprisma wirksamen Prisma-Anordnung 50 auszukoppeln. Der Abstrahlwinkel α kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 20° und 40° oder bei 27° +- 3° liegen.The step of arranging 110 further comprises a step 116 of arranging a lens assembly 40 stationary with respect to the cover member 38 for collimating the z. B. divergent transmission radiation 32 of the optoelectronic component 30 and also a step 118 of arranging a prism assembly 50, z. B. with deflection and beam combination functionality, fixed with respect to the cover element 38 or on the cover element 38, the prism arrangement 50 being designed to guide the collimated transmission radiation 32 of the optoelectronic component and at a beam angle, e.g. B. a first angle α, relative to a decoupling surface 52 of the prism arrangement 50 acting as a deflection prism. The radiation angle α can be in a range between 20° and 40° or 27°+−3°, for example.

Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt 120 des Anordnens einer zweiten Baugruppe 10-2 auf einem zweiten Teilsubstrat 20-2. Der Schritt 120 des Anordnens umfasst ferner einen Schritt 122 des Anordnens einer, z. B. mit einem Ansteuersignal ansteuerbaren, MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten und, z. B. mit dem Ansteuersignal, auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62 (Spiegelfläche) auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2, wobei die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 (Sendestrahl) unter einem Einfallwinkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement 62 trifft, wobei der Einfallwinkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° oder bei 40° +- 3° liegt. Der Einfallswinkel β auf die Spiegelfläche 62 des MEMS-Spiegelelements 60 ist durch die Auslenkung des MEMS-Spiegelelements 62 einstellbar.The method 100 further includes a step 120 of arranging a second assembly 10-2 on a second partial substrate 20-2. The step 120 of arranging further comprises a step 122 of arranging a, e.g. B. with a control signal controllable, MEMS mirror assembly 60 with a movably suspended and, z. B. with the control signal, deflectable MEMS-based mirror element 62 (mirror surface) on the second partial substrate 20-2, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 being arranged geometrically to one another in such a way that the emitted transmission radiation 32 (transmission beam) is below an angle of incidence β impinges on the movably suspended MEMS-based mirror element 62, the angle of incidence β in the rest state of the MEMS-based mirror element being in a range between 30° and 50° or at 40° +/- 3°. The angle of incidence β on the mirror surface 62 of the MEMS mirror element 60 can be adjusted by deflecting the MEMS mirror element 62 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauteil 30 eine Mehrzahl von Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-#, z. B. LEDs oder Laserdioden für eine RGB-Sendestrahlung 32, auf, wobei das Verfahren 100 ferner einen Schritt 130 des Anordnens der Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat 20-1 aufweist, wobei die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# gegebenenfalls integrierte Kollimationslinsen aufweisen können.According to an exemplary embodiment, the optoelectronic component 30 has a plurality of semiconductor-based light sources 30-#, e.g. B. LEDs or laser diodes for an RGB transmission radiation 32, wherein the method 100 further comprises a step 130 of arranging the semiconductor-based light sources 30 - # as an integrated bare-die arrangement on the first sub-substrate 20-1, wherein the semiconductor-based light sources 30-# may optionally have integrated collimation lenses.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# beispielsweise ohne ein Submount direkt auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 (Trägersubstrat) angeordnet werden (Schritt 132).According to a further exemplary embodiment, the semiconductor-based light sources 30-# can be arranged directly on the first partial substrate 20-1 (carrier substrate) without a submount, for example (step 132).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine optisch wirksame Beschichtung 56, z. B. eine Antireflexionsbeschichtung etc., an der Einkoppel- und/oder Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung angeordnet werden (Schritt 134).According to a further embodiment, an optically effective coating 56, z. an anti-reflection coating, etc., may be placed on the coupling and/or coupling-out surface 52 of the prism assembly (step 134).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 136), dass die (gemeinsame) optische Achse 54 der ausgekoppelten Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 durch den Mittelpunkt des Spiegelelements bzw. der Spiegelplatte 62 verläuft.According to a further exemplary embodiment, the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically in relation to one another (step 136) in such a way that the (common) optical axis 54 of the emitted transmission radiation 32 of the optoelectronic component 30 passes through the center point of the mirror element or the mirror plate 62 runs.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 138), dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 angeordnet ist.According to a further exemplary embodiment, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically relative to one another (step 138) such that the emitted transmission radiation 32 of the optoelectronic component 30 is arranged rotationally symmetrically around the center point of the mirror plate 62.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Linsenanordnung 40 mittels einer Linsenhalterstruktur 42 als Teil einer Haltestruktur 44 in einer definierten Fokuslage bezüglich des gasdichten Abdeckungselements 38 fixiert werden (Schritt 140), wobei die Prisma-Anordnung 50 an/auf der Rahmenstruktur 44 mit der Linsenhalterstruktur 42 angeordnet ist und die Rahmenstruktur 44 mit umlaufenden Wänden 44-1 eine (zumindest) nach außen optisch abgeschlossene Rahmenstruktur 44 ausbildet. Die Linsenanordnung 40 kann zur Kompensation der zusätzlich durch die kuppelförmige bzw. domförmige Glaskappe 70 verursachten Ablenkung der Sendestrahlung 32 dienen. Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rahmenstruktur 44 ist beispielsweise so ausgeführt, dass die Fokuslage der jeweiligen Kollimationslinse oder einer integrierten Mehrfachlinse 40 durch eine vertikale Verschiebung verändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann.According to a further embodiment, the lens assembly 40 can be fixed by means of a lens holder structure 42 as part of a holding structure 44 in a defined focus position with respect to the gas-tight cover element 38 (step 140), the prism assembly 50 on / on the Frame structure 44 is arranged with the lens holder structure 42 and the frame structure 44 with peripheral walls 44-1 forms a (at least) optically closed frame structure 44 to the outside. The lens arrangement 40 can serve to compensate for the deflection of the transmission radiation 32 caused additionally by the dome-shaped or dome-shaped glass cap 70 . The lens holder structure 42 within the frame structure 44 is designed, for example, in such a way that the focus position of the respective collimation lens or an integrated multiple lens 40 can be changed by vertical displacement and fixed in a specific focus position.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert bzw. angeklebt werden (Schritt 142), wobei die Prisma-Anordnung 50 mittels der Rahmenstruktur fest an dem ersten Teilsubstrat bzw. Trägersubstrat 20-1 angeordnet wird.According to a further exemplary embodiment, the lens arrangement 40 can be fixed or glued to the gas-tight cover element 38 in the defined focal position (step 142), the prism arrangement 50 being arranged firmly on the first partial substrate or carrier substrate 20-1 by means of the frame structure.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 144), dass ein z. B. minimaler, lateraler Abstand der unteren Kante der Auskoppelfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt des Spiegelelements bzw. der Spiegelplatte 62 weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 beträgt.According to a further exemplary embodiment, the prism arrangement 50 and the MEMS mirror arrangement 60 can be arranged geometrically with respect to one another (step 144) such that a z. B. minimum lateral distance of the lower edge of the decoupling surface 52 of the prism assembly 50 to the center of the mirror element or the mirror plate 62 is less than 12 times the value of the structural height H (=thickness) of the prism assembly 50.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Spiegelelement 62 in einem in Richtung der Prisma-Anordnung 50 geneigten bzw. angekippten Zustand angeordnet werden (Schritt 146). Das Spiegelelement 62 kann also in einer Vorzugsneigung bezüglich der Prisma-Anordnung 50 angeordnet werden. Dazu kann die Spiegelanordnung beispielsweise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert werden, um den geneigten, vorgekippten Aufbau der Spiegelanordnung 60 in Richtung der Prisma-Anordnung 50 zu erhalten.According to a further exemplary embodiment, the mirror element 62 can be arranged in a tilted or tilted state in the direction of the prism arrangement 50 (step 146). The mirror element 62 can therefore be arranged with a preferred inclination in relation to the prism arrangement 50 . For this purpose, the mirror arrangement can be placed and fixed, for example, on a wedge 24 in order to obtain the inclined, pre-tilted structure of the mirror arrangement 60 in the direction of the prism arrangement 50 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das erste und zweite Teilsubstrat 20-1, 20-2 fest miteinander gekoppelt werden (Schritt 148). Dies kann beispielsweise durch ein direktes Anflanschen des ersten und zweiten Teilsubstrats 20-1, 20-2 erfolgen. Damit ist es möglich, dass die MEMS-Spiegelanordnung 60 entkoppelt von der Lichtquelle auf einem eigenen Substrat (Teilsubstrat 20-2) aufgebaut werden kann.According to an exemplary embodiment, the first and second sub-substrates 20-1, 20-2 can be firmly coupled to one another (step 148). This can be done, for example, by directly flanging on the first and second partial substrates 20-1, 20-2. This makes it possible for the MEMS mirror arrangement 60 to be decoupled from the light source and to be constructed on its own substrate (partial substrate 20-2).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine kuppelförmige bzw. domförmige Glaskappe 70 mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 hermetisch gefügt werden (Schritt 150), um eine hermetisch dichte Häusung, z. B. für eine hermetische Abschirmung und/oder Verkapselung), für die MEMS-Spiegelanordnung 60 gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.According to a further exemplary embodiment, a dome-shaped or dome-shaped glass cap 70 can be hermetically joined to the second partial substrate 20-2 (step 150) in order to create a hermetically sealed housing, e.g. for hermetic shielding and/or encapsulation) for the MEMS mirror assembly 60 from the ambient atmosphere.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine optisch wirksame Beschichtung 72, z. B. eine Antireflexionsbeschichtung etc., an der Innenseite- und/oder Außenoberfläche an der kuppelförmigen Glaskappe 70 angeordnet werden (Schritt 152). Die optisch wirksame Beschichtung 72 kann beispielsweise zumindest an den Strahldurchtrittsflächen der kuppelförmigen Glaskappe 70 aufgebracht werden.According to one embodiment, an optically effective coating 72, e.g. e.g., an anti-reflective coating, etc., may be placed on the inside and/or outside surface on the dome-shaped glass cap 70 (step 152). The optically effective coating 72 can be applied, for example, at least to the beam passage surfaces of the dome-shaped glass cap 70 .

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine reaktive Atmosphäre in der hermetisch dichten Häusung für das optoelektronische Bauteil 30 mit ausschließlich organischen Substanzen angeordnet werden (Schritt 154). Die hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil 30 kann ferner hermetisch dicht gegenüber dem Eindringen von Wasserdampf ausgebildet sein.According to a further exemplary embodiment, a reactive atmosphere can be arranged in the hermetically sealed housing for the optoelectronic component 30 with exclusively organic substances (step 154). The hermetically sealed housing for the optoelectronic component 30 can also be designed to be hermetically sealed against the ingress of water vapor.

10 zeigt nun ein beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 200 zur Herstellung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 10 now shows an exemplary flowchart or flow chart 200 for the production of gas-tight cover elements 38 according to a further embodiment.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei dem Verfahren 200 zur Herstellung eines Deckelsubstrats 90, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, bei Schritt 210 ein Formsubstrat 80, das einen strukturierten Oberflächenbereich 80-1 mit einer Vertiefung 82 aufweist, und ein Abdeckungssubstrat 90, das ein Glasmaterial aufweist, bereitgestellt. Bei Schritt 220 wird das Abdeckungssubstrat 90 mit dem Formsubstrat 80 verbunden, um mittels der Vertiefung 82 eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80 zu bilden. Bei Schritt 230 werden das Abdeckungssubstrat 90 und das Formsubstrat 80 getempert, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 zu verringern, wobei ferner ein Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre bereitgestellt wird, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein definiertes Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 ausgehend von der abgeschlossenen Kavität 84 bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat beabstandeten Anschlagfläche 94-1 zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat 90 mit zumindest einem Deckelelement 38 zu erhalten. Bei Schritt 250 wird das Anschlagelement 94 und das Formsubstrat 80 von dem geformten Abdeckungssubstrat 90 entfernt, wobei das geformte Abdeckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement 38 bildet.According to an exemplary embodiment, in the method 200 for producing a cover substrate 90, e.g. for housing one or a plurality of optical components, at step 210 a molded substrate 80 having a structured surface area 80-1 with a recess 82 and a cover substrate 90, comprising a glass material is provided. At step 220 , the cap substrate 90 is bonded to the mold substrate 80 to form a sealed cavity 84 between the cap substrate 90 and the mold substrate 80 via the depression 82 . At step 230, the cap substrate 90 and the mold substrate 80 are annealed to reduce the viscosity of the glass material of the cap substrate 90, further providing a positive pressure in the sealed cavity 84 relative to the ambient atmosphere to based on the reduced viscosity of the glass material of the cap substrate 90 and the excess pressure in the sealed cavity 84 compared to the surrounding atmosphere, to bring about a defined bulging of the glass material of the cover substrate 90, starting from the sealed cavity 84 up to a stop surface 94-1 spaced apart from the cover substrate, in order to form a cover substrate 90 with at least one cover element 38 to get. At step 250 , the stop member 94 and the mold substrate 80 are removed from the molded cover substrate 90 , the molded cover substrate 90 forming the cover substrate with the at least one cover member 38 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat 90 eine Versteifungsstruktur 92 an dem ersten oder zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 auf, wobei bei dem Schritt 220 des Anordnens des Abdeckungssubstrats 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 das Abdeckungssubstrat 90 mit dem Verstärkungselement 92 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 angeordnet wird, um das Verstärkungselement 92 an dem Abdeckungssubstrat 90 in einer ausgerichteten Position zu dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen.According to one embodiment, the cover substrate 90 has a stiffening structure 92 on the first or second main surface area 90-1, 90-2 of the cover substrate 90, wherein in step 220 of arranging the cover substrate 90 on the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80 the cover substrate 90 is placed on the patterned surface area 80-1 of the mold substrate 80 with the reinforcement element 92 in alignment to place the reinforcement element 92 on the cover substrate 90 in an aligned position with the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat zwei gegenüberliegende Versteifungsstrukturen 92 auf, die an dem Abdeckungssubstrat 90 an gegenüberliegenden Seitenflächen 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 und gegenüberliegend zueinander an einer Position angeordnet sind, um bei dem Schritt 220 des Anordnens des Abdeckungssubstrats 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 das Abdeckungssubstrat 90 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen, um das dem Formsubstrat 80 zugewandte Verstärkungselement 92 in einer ausgerichteten Position mit dem strukturierten Oberflächenbereich des Formsubstrats 80 anzuordnen.According to a further exemplary embodiment, the cover substrate has two opposing stiffening structures 92 which are arranged on the cover substrate 90 on opposite side surfaces 90-1, 90-2 of the cover substrate 90 and opposite one another at a position so that, in step 220 of arranging the cover substrate 90 on the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80 to arrange the cover substrate 90 in alignment on the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80 in order to arrange the reinforcement element 92 facing the mold substrate 80 in an aligned position with the structured surface area of the mold substrate 80.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner mit folgenden Schritte auf: Entfernen der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen 92 nach dem Schritt des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks von dem geformten Abdeckungssubstrat 90, und/oder Vereinzeln des geformten Abdeckungssubstrats, um vereinzelte Deckelelemente 38 zu erhalten.According to an exemplary embodiment, the method further comprises the following steps: removing the stiffening structure or stiffening structures 92 after the step of annealing and providing an overpressure from the formed cover substrate 90, and/or singulating the formed cover substrate in order to obtain singulated cover elements 38.

Insbesondere zeigt 10 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 200 die Herstellung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen eingesetzt werden kann, wobei das hergestellte Deckelsubstrat das Abdeckungselement bzw. Deckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung transparenten Fensterbereich 38-3 aufweist.In particular shows 10 based on the exemplary flowchart 200, the production of a cover substrate that can be used, for example, to house one or a plurality of optical or optoelectronic components, the cover substrate produced having the cover element or cover element 38 with the window region 38-3 that is optically transparent to the transmission radiation .

Bei Schritt 210 werden zunächst ein Formsubstrat 80, z. B. ein Halbleiter- oder SiliziumWafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat 80 ist zumindest mit einer Vertiefung bzw. Ausnehmung 82 versehen. Ferner wird das Abdeckungssubstrat 90, z. B. ein Glaswafer, bereitgestellt. Das Abdeckungssubstrat 90 weist ferner an dem ersten und zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 desselben jeweils gegenüberliegend Verstärkungselemente 92 auf, die zueinander ausgerichtet sind. Die Verstärkungselemente 92 sind beispielsweise paarweise gegenüberliegend an dem ersten und zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 angeordnet. Die Verstärkungselemente 92 an den gegenüberliegenden Hauptoberflächenbereichen 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 sind hinsichtlich einer vertikalen Projektion beispielsweise deckungsgleich bzw. aneinander überdeckend angeordnet.At step 210, a mold substrate 80, e.g. B. a semiconductor or silicon wafer, provided with a structured surface area 80-1, that is, the mold substrate 80 is provided with at least one depression or recess 82. Furthermore, the cover substrate 90, e.g. B. a glass wafer provided. The cover substrate 90 further includes at the first and second major surface regions 90-1, 90-2 thereof, respectively opposite reinforcing members 92 aligned with each other. The reinforcement members 92 are arranged in pairs opposite each other on the first and second main surface areas 90-1, 90-2 of the cover substrate 90, for example. The reinforcement elements 92 on the opposite main surface regions 90-1, 90-2 of the covering substrate 90 are arranged, for example, congruently or overlapping one another with regard to a vertical projection.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Formsubstrat 80 als ein Halbleitersubstrat (Halbleiterwafer oder Siliziumwafer) und das Abdeckungssubstrat 90 als ein Glassubstrat bzw. Glaswafer ausgebildet sein.According to an exemplary embodiment, the mold substrate 80 can be embodied as a semiconductor substrate (semiconductor wafer or silicon wafer) and the covering substrate 90 can be embodied as a glass substrate or glass wafer.

Das Formsubstrat 80 ist beispielsweise ein geformtes Substrat mit einer Form, Kontur oder Topographie, wie z. B. ein topographisch strukturiertes Substrat. Das Formsubstrat 80 kann beispielsweise als ein Halbleiterwafer, z. B. ein Siliziumwafer, ausgebildet sein, wobei die Oberflächenstrukturierung bzw. Topographie des Formsubstrats mittels Halbleiterbearbeitungsschritten bzw. Siliziumbearbeitungsschritten äußerst exakt erhalten werden kann. Ferner können auch mechanische Oberflächenbearbeitungsverfahren, z. B. für ein CNC-Fräsen, zum Bilden der Struktur in dem Formsubstrat 80 angewendet werden. Ferner können neben Halbleitermaterialien, wie z. B. Si, SiGe, beispielsweise auch andere Materialien, wie z. B. AIN, SiC, hochschmelzendes Glas (z. B. Schott AF32), für das Formsubstrat eingesetzt werden, die für ein fotolithographisches oder mechanisches Oberflächenbearbeitungsverfahren zum Bilden der Struktur in dem Formsubstrat 80 geeignet sind und ferner bei den Tempervorgängen während des Verfahrens zur Herstellung des Deckelsubstrats ausreichend temperaturstabil sind.Molded substrate 80 is, for example, a molded substrate having a shape, contour, or topography such as a B. a topographically structured substrate. The mold substrate 80 can be used, for example, as a semiconductor wafer, e.g. B. a silicon wafer, be formed, wherein the surface structure or topography of the mold substrate can be obtained extremely precisely by means of semiconductor processing steps or silicon processing steps. Furthermore, mechanical surface treatment methods, e.g. B. for CNC milling, to form the structure in the mold substrate 80 can be used. Furthermore, in addition to semiconductor materials such. B. Si, SiGe, for example, other materials such. B. AlN, SiC, high-melting glass (z. B. Schott AF32), can be used for the mold substrate, which are suitable for a photolithographic or mechanical surface processing process for forming the structure in the mold substrate 80 and further in the annealing operations during the process of manufacture of the cover substrate are sufficiently thermally stable.

Das Abdeckungssubstrat 90 weist beispielsweise ein (einziges) homogenes Material bzw. Glasmaterial auf, um mit den folgenden Herstellungsschritten daraus das geformte Abdeckungssubstrat 90 als Deckelsubstrat bzw. Glaskappe mit den einzelnen Abdeckungselementen 38 zu bilden.The covering substrate 90 has, for example, a (single) homogeneous material or glass material in order to form the shaped covering substrate 90 as a covering substrate or glass cap with the individual covering elements 38 therefrom with the following production steps.

Bei dem Schritt 210 wird ferner das Abdeckungssubstrat 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 ausgerichtet angeordnet, um die Verstärkungselemente 92, z. B. Silizium-Verstärkungselemente, des Abdeckungssubstrats 90 in einer ausgerichteten bzw. vorgegebenen Position mit dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen. So kann beispielsweise der zweite Hauptoberflächenbereich 90-2 des Abdeckungssubstrats 90, der an dem Formsubstrat 80, das heißt an den erhöhten Bereichen des strukturierten Oberflächenbereichs 80-1 des Formsubstrats 80, anliegt, eben bzw. plan sein und somit ohne Ausnehmungen oder Vertiefungen ausgebildet sein.Also at step 210, the cover substrate 90 is placed on the patterned surface area 80-1 of the mold substrate 80 in alignment to form the reinforcing elements 92, e.g. B. silicon reinforcement elements, of the cover substrate 90 in an aligned or predetermined position with the structured surface region 80-1 of the mold substrate 80 to arrange. For example, the second major surface area 90-2 of the cover substrate 90 attached to the mold substrate 80, ie, to the raised area Chen of the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80, applied, be flat or planar and thus be formed without recesses or depressions.

Ferner werden die Verstärkungselemente an dem zweiten Hauptoberflächenbereich 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 jeweils innerhalb der Vertiefungen 82 des Formsubstrats 80, das heißt zwischen den erhöhten Bereichen des strukturierten Oberflächenbereichs 80-1 des Formsubstrats 80, angeordnet.Furthermore, the reinforcing elements on the second main surface area 90-2 of the cover substrate 90 are respectively arranged within the depressions 82 of the mold substrate 80, that is, between the raised areas of the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80.

Bei einem Schritt 220 wird dann das Abdeckungssubstrat 90 mit dem Formsubstrat 80 verbunden bzw. gefügt, z. B. mittels anodischem Bonden hermetisch verbunden, um zumindest eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80 zu bilden. Dabei bildet die in dem Formsubstrat 80 angeordnete Vertiefung 82 bzw. bilden die in dem Formsubstrat 80 angeordneten Vertiefungen 82 dann jeweils die zumindest eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80.At step 220, the cover substrate 90 is then bonded to the mold substrate 80, e.g. B. by anodic bonding hermetically to form at least one sealed cavity 84 between the cover substrate 90 and the mold substrate 80 . In this case, the indentation 82 arranged in the mold substrate 80 or the indentations 82 arranged in the mold substrate 80 then form the at least one closed cavity 84 between the cover substrate 90 and the mold substrate 80.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das hermetische Verbinden 220 des Abdeckungssubstrats 90 mit dem Formsubstrat 80 in einer Atmosphäre mit einem definierten atmosphärischen Unterdruck durchgeführt, um einen definierten atmosphärischen Druck in den abgeschlossenen Kavitäten 84 einzuschließen.According to an exemplary embodiment, the hermetic bonding 220 of the cover substrate 90 to the mold substrate 80 is performed in an atmosphere with a defined atmospheric negative pressure in order to confine a defined atmospheric pressure in the closed cavities 84 .

In Vorbereitung des eigentlichen Herstellungsprozesses (Schritte 210, 220) wird also ein mit Verstärkungselementen 92 vorbereiteter Glaswafer 90 (= Abdeckungssubstrat) bereitgestellt. In der Vorbereitung wird zudem das Formsubstrat 80, z. B. ein Silizium-Formsubstrat, mit einseitigen Kavitäten und Kanalstrukturen 82 (= Ausnehmungen oder Vertiefungen) versehen. Der Glaswafer 90 wird zu dem Formsubstrat 10 ausgerichtet und in einer definierten Atmosphäre beispielsweise anodisch gebondet, um einen (definierten) Gasdruck in den Kavitäten und Kanalstrukturen 84 einzuschließen.In preparation for the actual production process (steps 210, 220), a glass wafer 90 (=cover substrate) prepared with reinforcement elements 92 is thus provided. In addition, in preparation, the molding substrate 80, e.g. B. a silicon mold substrate, with one-sided cavities and channel structures 82 (= recesses or depressions). The glass wafer 90 is aligned with the mold substrate 10 and, for example, bonded anodically in a defined atmosphere in order to enclose a (defined) gas pressure in the cavities and channel structures 84 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 sind das Abdeckungssubstrat 90 und/oder das Formsubstrat 10 ausgebildet, um die abgeschlossene Kavität 84 mit einer Mehrzahl von abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 10 zu bilden, wobei die abgeschlossenen Kavitätsbereiche 84 fluidisch getrennt voneinander sind oder wobei ferner Gasaustauschkanäle 84-1 zwischen den von der Umgebungsatmosphäre abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 vorhanden sind, um diese fluidisch miteinander zu verbinden, um einen gemeinsamen definierten atmosphärischen Druck in den verbundenen Kavitätsbereichen 84 zu erhalten.According to an embodiment of the method 200, the cap substrate 90 and/or the mold substrate 10 are configured to form the closed cavity 84 with a plurality of closed cavity areas 84 between the cover substrate 90 and the mold substrate 10, wherein the closed cavity areas 84 are fluidly separated from each other or wherein there are further gas exchange channels 84-1 between the cavity areas 84 which are closed off from the ambient atmosphere in order to fluidly connect them to one another in order to obtain a common defined atmospheric pressure in the connected cavity areas 84.

Bei einem (nachfolgenden) Schritt 230 wird nun das Abdeckungssubstrat 90 und das Formsubstrat 10 getempert, das heißt, einer Temperaturbehandlung unterzogen bzw. erhitzt (erwärmt), um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 zu verringern. Ferner wird bei dem Schritt 130 ein Überdruck in der (zumindest einen) abgeschlossenen Kavität bzw. den abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre bereitgestellt, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein definiertes Auswölben, z. B. Ausglasen oder Verformen, des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 ausgehend von der abgeschlossenen Kavität 84 bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat 90 beabstandeten Anschlagsfläche 94-1 eines Anschlagelements 94 zu bewirken. Das definierte Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 aufgrund des Überdrucks in der abgeschlossenen Kavität 84 und der verringerten Viskosität des Glasmaterials kann auch als Ausblasen oder Verformen des Glasmaterials bezeichnet werden.At a (subsequent) step 230, the cover substrate 90 and the mold substrate 10 are then tempered, that is, subjected to a temperature treatment or heated (heated) in order to reduce the viscosity of the glass material of the cover substrate 90. Furthermore, at step 130, an overpressure in the (at least one) closed cavity or the closed cavity areas 84 compared to the surrounding atmosphere is provided to based on the reduced viscosity of the glass material of the cover substrate 90 and the overpressure in the closed cavity 84 compared to the surrounding Atmosphere a defined arching, e.g. B. glass out or deforming, the glass material of the cover substrate 90 starting from the closed cavity 84 to a distance from the cover substrate 90 stop surface 94-1 of a stop element 94 to effect. The defined bulging of the glass material of the cover substrate 90 due to the overpressure in the closed cavity 84 and the reduced viscosity of the glass material can also be referred to as blowing out or deforming the glass material.

Durch das definierte Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 wird somit ein geformtes Abdeckungssubstrat 90 mit (zumindest) einem Deckelelement bzw. Abdeckungselement 38 (= Auswölbung oder Verformung) erhalten. Als Abdeckungselement 38 wird somit die erhaltene Auswölbung oder Verformung des geformten Abdeckungssubstrats (= Deckelsubstrat) 90 bezeichnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt 230 des Temperns in einem Temperaturbereich über 650 °C, z. B. zwischen 650 °C und 955 °C oder zwischen 650 °C und 750 °C durchgeführt werden.The defined bulging of the glass material of the covering substrate 90 thus results in a shaped covering substrate 90 with (at least) one cover element or covering element 38 (=bulging or deformation). The resulting bulging or deformation of the formed covering substrate (=cover substrate) 90 is thus referred to as covering element 38 . According to one embodiment, the step 230 of annealing can be carried out in a temperature range above 650° C., e.g. B. be carried out between 650 ° C and 955 ° C or between 650 ° C and 750 ° C.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Ablaufdiagramm 200 wird das Abdeckungssubstrat 90 bei dem Schritt des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks 32 im Bereich der abgeschlossenen Kavität 84 bis zu einer Höhe h (abzüglich der Dicke der Verstärkungselemente 92) ausgewölbt bzw. ausgeblasen, wobei die Höhe h durch den vertikalen Abstand der Anschlagfläche 94-1 des Anschlags 94 zu dem ersten Hauptoberflächenbereich 90-1 des Abdeckungssubstrats 90 vorgegeben ist.According to an exemplary embodiment of flow chart 200, cover substrate 90 is bulged or blown out to a height h (minus the thickness of reinforcement elements 92) in the step of annealing and providing an overpressure 32 in the region of closed cavity 84, with height h being the vertical distance of the stop surface 94-1 of the stop 94 to the first main surface region 90-1 of the cover substrate 90 is predetermined.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Ablaufdiagramms 200 ist der der Kavität 84 oder den Kavitätsbereichen 84 gegenüberliegende Bereich der Anschlagsfläche 94-1 des Anschlagselements 94 eben und parallel zu dem Hauptoberflächenbereich 90-1 des Abdeckungselements 90 ausgebildet, um bei dem Schritt 230 des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks einen ebenen Deckenbereich 38-3 des Deckelelements 38 zu bilden.According to an exemplary embodiment of the flow chart 200, the area of the stop surface 94-1 of the stop element 94 opposite the cavity 84 or the cavity areas 84 is planar and parallel to the main surface area 90-1 of the cover element 90 formed in order to form a planar ceiling area 38-3 of the cover element 38 in the step 230 of annealing and providing an overpressure.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels des Ablaufdiagramms 200 kann der der Kavität 84 oder den Kavitätsbereichen 84 gegenüberliegende Bereich der Anschlagfläche 94-1 des Anschlagelements 94 auch geneigt (lokal geneigt) bezüglich des Hauptoberflächenbereichs 90-1 des Abdeckungssubstrats 90 ausgebildet sein, um bei dem Schritt 130 einen geneigten Deckenbereich 38-3 des Deckelelements 38 zu bilden.According to a further exemplary embodiment of the flowchart 200, the region of the stop surface 94-1 of the stop element 94 opposite the cavity 84 or the cavity regions 84 can also be inclined (locally inclined) with respect to the main surface region 90-1 of the cover substrate 90 in order to have a inclined ceiling area 38-3 of the cover element 38 to form.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Anschlagelement 94 als ein wieder verwendbares Werkzeug ausgeführt sein und eine Antihaftbeschichtung 94-1 (als bzw. an der Anschlagfläche 94-1) für das Glasmaterial des Abdeckungssubstrats 90 aufweisen. Die Durchführung des Glasfließprozesses 230 kann also in einem druckkontrollierten Ofen 96 erfolgen.According to an exemplary embodiment, the stop element 94 can be implemented as a reusable tool and can have a non-stick coating 94 - 1 (as or on the stop surface 94 - 1 ) for the glass material of the cover substrate 90 . The glass flow process 230 can thus be carried out in a pressure-controlled furnace 96 .

Nach dem Abkühlen und der Entnahme des geformten Abdeckungssubstrats 90 mit dem Formsubstrat 80 aus dem Ofen 50 wird nun bei einem nachfolgenden Schritt 240 das Anschlagelement 90, das Formsubstrat 80 sowie die Verstärkungselemente 92 von dem geformten Abdeckungssubstrat 94 entfernt, wobei nun das geformte Abdeckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bzw. Abdeckungselement 38 bildet. Das Deckelsubstrat 90 kann z. B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen oder optoelektronischen Bauelementen 30 eingesetzt werden.After the cooling and the removal of the shaped cover substrate 90 with the shaped substrate 80 from the oven 50, the stop element 90, the shaped substrate 80 and the reinforcement elements 92 are now removed from the shaped cover substrate 94 in a subsequent step 240, with the shaped cover substrate 90 now being the Cover substrate with the at least one cover element or cover element 38 forms. The cover substrate 90 can e.g. B. for housing one or a plurality of optical or optoelectronic components 30 are used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt 240 des Entfernens des Anschlagelements 94, des Formsubstrats 80 und der Verstärkungselemente 92 mittels eines Ätzvorgangs, z. B. eines Silizium- oder Halbleiter-Ätzvorgangs des Halbleiter- oder Siliziummaterials des Formsubstrats 80 und der Verstärkungselemente 92 durchgeführt werden. Soweit das Anschlagelement 94 nicht als wieder verwendbares Werkzeug ausgebildet ist, kann auch das Anschlagelement 94 mittels eines Halbleiter-Ätzvorgangs entfernt werden.According to one embodiment, the step 240 of removing the stop member 94, the mold substrate 80 and the reinforcement members 92 may be performed using an etching process, e.g. B. a silicon or semiconductor etch of the semiconductor or silicon material of the mold substrate 80 and the reinforcement elements 92 can be performed. If the stop element 94 is not designed as a reusable tool, the stop element 94 can also be removed by means of a semiconductor etching process.

Da das Abdeckungssubstrat 90 gemäß einem Ausführungsbeispiel ein einziges homogenes Material, z. B. ein Glasmaterial, aufweist, ist auch das geformte Abdeckungssubstrat 94` einteilig (einstückig) und aus einem einzigen homogenen Material, z. B. dem Glasmaterial, ausgebildet.According to one embodiment, since the cap substrate 90 is a single homogeneous material, e.g. a glass material, the molded cover substrate 94` is also unitary (in one piece) and made of a single homogeneous material, e.g. B. the glass material formed.

Bei einem (optionalen) nachfolgenden Schritt 250 kann der Prozessablauf 200 ferner auf Aufbringen bzw. Abscheiden einer Metallisierung 86 als eine (zusammenhängende) Rahmenstruktur bzw. als ein Versiegelungsrahmen an dem zweiten Hauptoberflächenbereich an den nicht-ausgewölbten Bereichen (Sockelbereichen) 38-2 der Deckelelemente 38 des geformten Abdeckungssubstrats (des Deckelsubstrats) 94` aufweisen.In an (optional) subsequent step 250, the process flow 200 can also apply or deposit a metallization 86 as a (continuous) frame structure or as a sealing frame on the second main surface area on the non-bulged areas (base areas) 38-2 of the cover elements 38 of the molded cover substrate (lid substrate) 94`.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner bei Schritt 250 eine Antireflexionsbeschichtung 88 auf einem innenseitigen und/oder außenseitigen Bereich, z. B. dem Strahlungsaustrittsbereich bzw. dem Deckenbereich 38-3, des Deckelelements 38 des geformten Abdeckungssubstrats 94' aufgebracht oder abgeschieden werden.Further according to an embodiment, at step 250, an anti-reflective coating 88 may be applied to an inside and/or outside region, e.g. B. the radiation exit area or the ceiling area 38-3, the cover element 38 of the formed cover substrate 94 'are applied or deposited.

Bei dem optionalen Schritt 250 kann somit eine Abscheidung des Versiegelungsrahmens 86 und/oder der optionalen Antireflexionsbeschichtung(en) 88 auf das Deckelsubstrat 94` erfolgen. Mit diesem Glas-Deckelsubstrat 94` können dann optische Aufbauten auf Waferebene hermetisch versiegelt werden.In the optional step 250, the sealing frame 86 and/or the optional anti-reflection coating(s) 88 can thus be deposited onto the cover substrate 94`. Optical assemblies can then be hermetically sealed at the wafer level with this glass cover substrate 94`.

Bei einem optionalen nachfolgenden Schritt 260 kann der Prozessablauf 200 ferner ein Vereinzeln des geformten Abdeckungssubstrats 94' aufweisen, um vereinzelte Abdeckungselemente bzw. Deckelelemente 38 zu erhalten. Das Vereinzeln 260 des Glas-Deckelsubstrats 94` kann beispielsweise durch Sägen oder Lasertrennung erfolgen. Mit den vereinzelten Abdeckungselementen 38 können optische Aufbauten auf Einzelsubstratebene oder auf Waferebene durch Einzelverkappung hermetisch versiegelt werden.In an optional subsequent step 260, the process flow 200 may further include singulating the formed cover substrate 94' to obtain singulated cover members or lid members 38. FIG. The separating 260 of the glass cover substrate 94' can take place, for example, by sawing or laser cutting. With the isolated cover elements 38, optical assemblies can be hermetically sealed at the individual substrate level or at the wafer level by individual encapsulation.

Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte und Verfahrensschritte des Prozessablaufs des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens 200 von 10 zusammengefasst dargestellt.Some essential aspects and method steps of the process sequence of the production method 200 according to the invention from FIG 10 summarized.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren 200 von 10 ermöglicht, dass ein verbessertes gehäustes strahlungsemittierendes Bauelement besonders vorteilhaft auf Waferebene hergestellt werden kann. Nutzt man ein Formsubstrat 80 zum Ausformen von Deckelsubstraten 90 mittels Glasfließverfahren, können mit Hilfe von Versteifungsstrukturen 92 optisch ebene Glasdeckel 38 hergestellt werden, mit denen man empfindliche Strahlungsquellen 30 anschließend hermetisch dicht verkappen kann.The manufacturing method according to the invention 200 of 10 enables an improved packaged radiation-emitting component to be manufactured particularly advantageously at the wafer level. If a mold substrate 80 is used to form cover substrates 90 by means of a glass flow process, optically flat glass covers 38 can be produced with the aid of stiffening structures 92, with which sensitive radiation sources 30 can then be capped in a hermetically sealed manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren 200 zur Herstellung optischer Komponenten, weist beispielsweise folgende Verfahrensschritte auf:

  • - Bereitstellen eines ersten Substrats 90 und eines zweiten Substrats 80,
  • - Bereitstellen mindestens eines Verstärkungselements 92,
  • - Erzeugen eines Stapels durch Anordnen des mindestens einen Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90, wodurch das Verstärkungselement 92 einen Bereich des ersten Substrats 90 abdeckt,
  • - in Kontakt bringen des zweiten Substrats 80 mit dem Stapel 90, 92,
  • - Erwärmen und Verformen des ersten Substrats 90 derart, dass zumindest ein Teil des durch das mindestens eine Verstärkungselement abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 aus der Ebene herausgehoben wird, und/oder dass ein Bereich des ersten Substrats 90 mit dem mindestens einen Verstärkungselement in Kontakt gebracht wird.
The method 200 according to the invention for the production of optical components has, for example, the following method steps:
  • - providing a first substrate 90 and a second substrate 80,
  • - Providing at least one reinforcement element 92,
  • - Creating a stack by arranging the at least one reinforcement element 92 on the first substrate 90, whereby the reinforcement element 92 covers a region of the first substrate 90,
  • - bringing the second substrate 80 into contact with the stack 90, 92,
  • - Heating and deforming the first substrate 90 in such a way that at least part of the area of the first substrate 90 covered by the at least one reinforcement element is lifted out of the plane, and/or that an area of the first substrate 90 is brought into contact with the at least one reinforcement element will.

Das erste Substrat 90 (= Abdeckungssubstrat) stellt das Ausgangs- bzw. Basissubstrat für die optische Komponente dar. Um eine hohe Qualität der optischen Komponente, insbesondere der Oberflächen, zu gewährleisten, können die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 bzw. deren Oberflächen, die die Ausgangsflächen z. B. für ein optisches Fenster bzw. dessen Transmissionsflächen 38-3, darstellen, bevorzugt poliert ausgeführt sein. Entsprechend weisen die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 bevorzugt eine quadratische Oberflächenrauigkeit kleiner gleich 25 nm, bevorzugt kleiner gleich 15 nm, besonders bevorzugt kleiner gleich 5 nm auf.The first substrate 90 (=cover substrate) represents the starting or base substrate for the optical component. In order to ensure a high quality of the optical component, in particular the surfaces, the two substrate sides 90-1, 90-2 of the first substrate 90 or their surfaces, which are the starting surfaces z. B. for an optical window or its transmission surfaces 38-3, preferably be executed polished. Correspondingly, the two substrate sides 90-1, 90-2 preferably have a square surface roughness of less than or equal to 25 nm, preferably less than or equal to 15 nm, particularly preferably less than or equal to 5 nm.

Die Oberflächen eines optischen Fensters 38-3, durch die die in der Anwendung eingesetzte Strahlung 32 in das optische Fenster einfällt und/oder wieder ausgekoppelt wird, stellen die Transmissionsflächen eines optischen Fensters 38-3 dar.The surfaces of an optical window 38-3, through which the radiation 32 used in the application impinges on the optical window and/or is coupled out again, represent the transmission surfaces of an optical window 38-3.

Beispielsweise sind die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 eben (planar) und/oder zueinander planparallel ausgeführt.For example, the two substrate sides 90-1, 90-2 of the first substrate 90 are designed to be flat (planar) and/or plane-parallel to one another.

Um optischen Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, weisen die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 bevorzugt eine Ebenheitsabweichung kleiner einem Viertel der Wellenlänge der in der Anwendung eingesetzten elektromagnetischen Strahlung 32 auf, wobei besonders bevorzugt Wellenlängen vom ultravioletten bis in den infraroten Wellenlängenbereich (zum Beispiel zwischen etwa 200 nm und etwa 15 µm) Anwendung finden. Demzufolge sind bei länger-welligem Licht, zum Beispiel mit einer Wellenlänge von 720 nm, Werte für die Ebenheitsabweichung kleiner 180 nm von Vorteil. Bei Verwendung von kürzer-welligem Licht mit Wellenlängen unter 440 nm steigen die Anforderungen an die Substratseiten, so dass Werte für die Ebenheitsabweichung kleiner 110 nm bevorzugt werden.In order to meet optical quality requirements, the two substrate sides 90-1, 90-2 of the first substrate 90 preferably have a flatness deviation of less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic radiation 32 used in the application, wavelengths from the ultraviolet to the infrared being particularly preferred Wavelength range (for example between about 200 nm and about 15 microns) apply. As a result, flatness deviation values of less than 180 nm are advantageous for longer-wave light, for example with a wavelength of 720 nm. When using shorter-wave light with wavelengths below 440 nm, the demands on the substrate sides increase, so that values for the flatness deviation of less than 110 nm are preferred.

Die Planparallelitätsabweichung der beiden Substratseiten des ersten Substrats weisen beispielsweise Werte kleiner 10 µm auf. Mit solchen Oberflächeneigenschaften bietet das erste Substrat 90 sehr gute Voraussetzungen für eine optische Komponente, die beispielsweise geringere Abweichungen und eine geringere Strahlaufweitung des optischen Strahlenverlaufs 32, was zu einer geringeren Verfälschung der optischen Signale führt, verursacht.The plane-parallelism deviation of the two substrate sides of the first substrate has values of less than 10 μm, for example. With such surface properties, the first substrate 90 offers very good prerequisites for an optical component that causes, for example, smaller deviations and a smaller beam expansion of the optical beam path 32, which leads to less falsification of the optical signals.

Des Weiteren kann das erste Substrat 90 beispielsweise eine homogene Materialstruktur aufweisen, um unerwünschte Brechungen und/oder Ablenkungen der Strahlung 32 durch die aus dem ersten Substrat 90 hergestellte optische Komponente zu vermeiden.Furthermore, the first substrate 90 can have a homogeneous material structure, for example, in order to avoid undesired refractions and/or deflections of the radiation 32 by the optical component produced from the first substrate 90 .

Eine Vielzahl von optischen Komponenten sollte zumindest in Teilbereichen, üblicherweise in ihrer Gesamtheit, für die in der Anwendung eingesetzte elektromagnetische Strahlung 32 (32-#) durchlässig sein. Bei den meisten optischen Anwendungen wird eine möglichst hohe Transparenz dieser für die in der Anwendung eingesetzte elektromagnetische Strahlung 32 durchlässigen Bereiche 38-3 gefordert, damit beispielsweise ein Laserstrahl 32 möglichst unbeeinflusst das Mikro-System 60 erreicht.A large number of optical components should be transparent, at least in some areas, usually in their entirety, to the electromagnetic radiation 32 (32-#) used in the application. Most optical applications require the highest possible transparency of these regions 38 - 3 , which are transparent to the electromagnetic radiation 32 used in the application, so that, for example, a laser beam 32 reaches the microsystem 60 with as little influence as possible.

Entsprechend enthält das erste Substrat 90 beispielsweise zumindest in Teilbereichen Glas und/oder ein glasähnliches Material oder das erste Substrat 90 besteht aus Glas und/oder einem glasähnlichen Material. Unter glasähnlichen Materialien werden erfindungsgemäß Stoffe verstanden, die wegen ihrer thermodynamischen Eigenschaften (amorpher Aufbau, Glasübergangstemperatur) Gläsern ähneln, obwohl sich ihre chemische Zusammensetzung von der der Silikatgläser unterscheidet. Als Beispiele seien hier die in der Chemie bekannten Kunstgläser oder organischen Vitroide wie Polymethylmethacrylate (PMMA), Polycarbonat und Polystyrol genannt.Correspondingly, the first substrate 90 contains glass and/or a glass-like material, for example, at least in partial areas, or the first substrate 90 consists of glass and/or a glass-like material. According to the invention, glass-like materials are substances which, because of their thermodynamic properties (amorphous structure, glass transition temperature), are similar to glasses, although their chemical composition differs from that of silicate glasses. Examples are the artificial glasses or organic vitrodes known in chemistry, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate and polystyrene.

Bevorzugte Gläser (Glasmaterialien) sind beispielsweise Silikatgläser, insbesondere Borsilikatgläser, da Borsilikatgläser sehr chemikalien- und temperaturbeständig sind. Die Temperaturbeständigkeit und Unempfindlichkeit der Borsilikatgläser gegen plötzliche Temperaturschwankungen sind eine Folge ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Zudem ist der Transmissionsgrad insbesondere im für den Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich mit über 90% sehr hoch.Preferred glasses (glass materials) are, for example, silicate glasses, in particular borosilicate glasses, since borosilicate glasses are very chemical and temperature resistant. The temperature resistance and insensitivity of borosilicate glasses to sudden temperature fluctuations are a result of their low thermal expansion coefficient. In addition, the transmittance is very high at over 90%, particularly in the wavelength range visible to humans.

Neben einem oder mehreren ersten Substraten 90 wird mindestens ein zweites Substrat (= Formsubstrat) 80 bereitgestellt.In addition to one or more first substrates 90, at least one second substrate (=mold substrate) 80 is provided.

Bevorzugt enthält das zweite Substrat 80 zumindest in Teilbereichen ein halbleitendes Material oder das zweite Substrat 80 besteht aus einem halbleitenden Material. Insbesondere Halbleiterwafer, bevorzugt Siliziumwafer, finden als zweites Substrat Verwendung, wodurch die ausgereiften und gut beherrschbaren Prozesse der Halbleitertechnologie, insbesondere der Siliziumtechnologie, einsetzbar sind. Das zweite Substrat 80 - insbesondere der Bereich (die Bereiche) des zweiten Substrats 80, der (die) mit dem Stapel aus erstem Substrat 90 und Verstärkungselement 92 direkt oder indirekt (z.B. über Auflagestrukturen) in Kontakt gebracht wird (werden) - enthält vorzugsweise hochtemperaturbeständige Materialien, insbesondere Graphit, oder besteht daraus. Auf Grund einer geringen Neigung, sich mit dem ersten Substrat 90, insbesondere mit Glas, zu verbinden, und einer dadurch bedingten geringen Abnutzung lassen sich solche Substrate mehrfach benutzen bzw. über einen längeren Zeitraum einsetzen (= längere Standzeit).The second substrate 80 preferably contains a semiconducting material at least in partial areas, or the second substrate 80 consists of a semiconducting material. Semiconductor wafers in particular, preferably silicon wafers, are used as the second substrate, as a result of which the mature and easily controllable processes of semiconductor technology, in particular silicon technology, can be used. The second substrate 80 - in particular the area (areas) of the second substrate 80 that (which) is (are) brought into contact with the stack of first substrate 90 and reinforcing element 92 directly or indirectly (e.g. via support structures) - preferably contains high-temperature-resistant Materials, especially graphite, or consists of it. Due to a low tendency to bond with the first substrate 90, in particular with glass, and the resulting low wear, such substrates can be used several times or over a longer period of time (=longer service life).

Im nächsten Verfahrensschritt 210 wird mindestens ein Verstärkungselement 92 beispielsweise durch Abtrennen von einem Verstärkungssubstrat 92 bereitgestellt, wobei das Verstärkungssubstrat bevorzugt als Platte oder Wafer, insbesondere als Silizium- oder Glaswafer, ausgeführt ist. Dadurch lässt sich aus einem Verstärkungssubstrat 92 eine Vielzahl von Verstärkungselementen 92 herstellen und die Bearbeitungsschritte für die Gewährleistung der gewünschten Stärke bzw. Dicke der Verstärkungselemente 92 reduzieren bzw. optimieren.In the next method step 210, at least one reinforcement element 92 is provided, for example by separating from a reinforcement substrate 92, the reinforcement substrate preferably being designed as a plate or wafer, in particular as a silicon or glass wafer. As a result, a multiplicity of reinforcement elements 92 can be produced from a reinforcement substrate 92 and the processing steps for ensuring the desired strength or thickness of the reinforcement elements 92 can be reduced or optimized.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform besteht oder enthält das Verstärkungssubstrat und/oder das mindestens eine Verstärkungselement 92 zumindest in Teilbereichen ein halbleitendes Material. Ein mögliches Material ist Silizium, da bei deren Verwendung die ausgereiften und gut beherrschbaren Prozesse der Halbleitertechnologie, insbesondere der Siliziumtechnologie, eingesetzt werden können. Aber auch Gläser, die einen höheren Schmelzpunkt als das erste Substrat 90 aufweisen (z. B. hochschmelzende Gläser), sind beispielsweise als Verstärkungselemente 92 und/oder Verstärkungssubstrat 92 geeignet. Beispielhafte Materialien für die Verstärkungselemente 92 und/oder das Verstärkungssubstrat 92 weisen einen thermischen Ausdehnungskoeffizient auf, der dem thermischen Ausdehnungskoeffizient des Materials des ersten Substrats 90 möglichst nahe kommt bzw. mit diesem möglichst identisch ist. Beispielsweise sollte die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner gleich 5 ppm/°K, oder kleiner gleich 1 ppm/°K, sein. Dadurch lassen sich mechanische Spannungen, die während des Abkühlens durch unterschiedlich starkes Zusammenziehen des ersten Substrats 90 und der Verstärkungselemente 92 entstehen können und die zu einer Beschädigung des ersten Substrats 90 und/oder der Verstärkungselemente 92 bzw. der optischen Komponente führen könnten, reduzieren.In a further exemplary embodiment, the reinforcement substrate and/or the at least one reinforcement element 92 consists of or contains a semiconducting material at least in partial regions. One possible material is silicon, since when it is used the mature and easily controllable processes of semiconductor technology, in particular silicon technology, can be used. However, glasses that have a higher melting point than the first substrate 90 (e.g. high-melting glasses) are also suitable, for example, as reinforcement elements 92 and/or reinforcement substrate 92 . Exemplary materials for the reinforcement elements 92 and/or the reinforcement substrate 92 have a thermal expansion coefficient that is as close as possible to the thermal expansion coefficient of the material of the first substrate 90 or is as identical as possible to this. For example, the difference in thermal expansion coefficients should be less than or equal to 5 ppm/°K, or less than or equal to 1 ppm/°K. As a result, mechanical stresses that can arise during cooling due to different degrees of contraction of the first substrate 90 and the reinforcing elements 92 and which could lead to damage to the first substrate 90 and/or the reinforcing elements 92 or the optical component can be reduced.

Das Bereitstellen des Verstärkungselements 92 kann auf verschiedene Möglichkeiten erfolgen.The reinforcement element 92 can be provided in various ways.

Das Verstärkungselement 92 kann durch Abtrennen bzw. Heraustrennen von/aus dem Verstärkungssubstrat 92 hergestellt werden. Bevorzugte Trennverfahren sind Sägen, Laserschneiden beziehungsweise Laserbearbeiten, Brechen (eventuell mit vorherigem Ritzen) und/oder Ätzen. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das Verstärkungselement beispielsweise durch Ätzen einer auf dem ersten Substrat abgeschiedenen Schicht erzeugt, so dass ein vergleichsweise niedriger Materialabtrag erhalten werden kann. Gemäß Ausführungsbeispielen kann durch einen beispielsweise vor dem Anordnen des Verstärkungselements 92 stattfindenden Herstellungsprozess, beispielsweise durch Sägen, Laserschneiden, Brechen oder Ätzen, das Verstärkungssubstrat 92 und damit das Ausgangsmaterial für das Verstärkungselement 92 wesentlich effektiver genutzt werden. Dadurch und durch die damit verbundene Einsparung von weiteren Prozessschritten, wie z.B. Lackaufbringung, Belichtung, Lackstrukturierung, Lackentfernung, lassen sich die Fertigungskosten reduzieren.The reinforcement member 92 can be manufactured by separating or cutting out from the reinforcement substrate 92 . Preferred separation methods are sawing, laser cutting or laser processing, breaking (possibly with prior scoring) and/or etching. As a result, it can be avoided, for example, that the reinforcing element is produced, for example, by etching a layer deposited on the first substrate, so that comparatively little material removal can be obtained. According to exemplary embodiments, the reinforcement substrate 92 and thus the starting material for the reinforcement element 92 can be used much more effectively by a manufacturing process that takes place before the arrangement of the reinforcement element 92 , for example by sawing, laser cutting, breaking or etching. This and the associated savings in further process steps, such as e.g. resist application, exposure, resist structuring, resist removal, allow the production costs to be reduced.

Die Herstellung der Verstärkungselemente 92 vor dem Anordnen hat zudem den Effekt, dass die Verstärkungselemente 92 aus verschiedenen Materialien (z.B. von mehreren Verstärkungssubstraten) und mit unterschiedlichen Größen (z.B. Dicke) bzw. Formen sowie mit verschiedenen Eigenschaften (z.B. bezüglich Transparenz, Reflektivität oder Absorptionsverhalten) für den nachfolgenden Anordnungsschritt bereitgestellt werden können. Dies ermöglicht eine optimierte und flexible Anpassung der Fertigung an die gewünschten Spezifikationen. Des Weiteren wird bei einer Herstellung des Verstärkungselements 92 vor dem Anordnungsschritt der Bereich des ersten Substrats 90, der nicht mit dem Verstärkungselement 92 in Kontakt bzw. in Verbindung gebracht wird, in geringerem Maße aggressiven Medien wie z.B. Ätzlösungen ausgesetzt, so dass dieser Bereich für spätere Kontaktierungs- und/oder Verbindungsschritte besser konserviert werden kann bzw. wodurch die beispielsweise hohen Oberflächeneigenschaften dieses Bereichs besser erhalten werden können.The production of the reinforcement elements 92 before the arrangement also has the effect that the reinforcement elements 92 can be made from different materials (e.g. from several reinforcement substrates) and with different sizes (e.g. thickness) or shapes and with different properties (e.g. with regard to transparency, reflectivity or absorption behavior). can be provided for the subsequent assembly step. This enables an optimized and flexible adjustment of production to the desired specifications. Furthermore, when the reinforcement element 92 is produced before the arrangement step, the area of the first substrate 90 that is not in contact or brought into contact with the reinforcement element 92 is exposed to a lesser extent to aggressive media such as etching solutions, so that this area can be used later Contacting and / or connection steps can be better preserved or whereby the high surface properties of this area, for example, can be better preserved.

Bei einer weiteren Ausführungsform können die Verstärkungselemente 92 als Array aus einem einzigen Substrat 92 bestehen. Dieses Substrat 92 wird mittels der etablierten Verfahren wie Lithographie und Ätzen hergestellt. Beispielsweise kann dieses Substrat 92 ein Material aufweisen bzw. daraus bestehen, das sich mit dem ersten Substrat 90 verbinden lässt ohne dessen optische Eigenschaften zu verändern. Durch Zurückschleifen des Verstärkungselements-Substrats 92 lassen sich separierte Verstärkungselemente 92 auf dem ersten Substrat 90 herstellen.In another embodiment, the gain elements 92 may be arrayed from a single substrate 92 . This substrate 92 is manufactured using established methods such as lithography and etching. For example, this substrate 92 can have or consist of a material that differs from the first substrate 90 bind without changing its optical properties. Separated reinforcing elements 92 can be formed on the first substrate 90 by grinding back the reinforcing element substrate 92 .

Durch eine hohe Oberflächenqualität (z.B. geringe Rauigkeit, geringe Ebenheitsabweichung) des Verstärkungselements kann eine hohe Oberflächenqualität des ersten Substrats konserviert beziehungsweise die hohe Oberflächenqualität des Verstärkungselements im Zuge des Erwärmen und Verformens auf das erste Substrat übertragen werden, um eine hohe Oberflächenqualität der herzustellenden optischen Komponente zu gewährleisten. Des Weiteren wird durch Anordnen, insbesondere Aufbringen, des mindestens einen Verstärkungselements auf dem ersten Substrat ein Stapel erzeugt, wodurch das Verstärkungselement einen Bereich des ersten Substrats abdeckt beziehungsweise bedeckt. Im Felgenden wird dieser Stapel aus erstem Substrat und Verstärkungselement als „Basisstapel“ bezeichnet.A high surface quality (e.g. low roughness, low flatness deviation) of the reinforcement element can preserve a high surface quality of the first substrate or the high surface quality of the reinforcement element can be transferred to the first substrate in the course of heating and shaping in order to achieve a high surface quality for the optical component to be produced guarantee. Furthermore, by arranging, in particular applying, the at least one reinforcement element on the first substrate, a stack is produced, as a result of which the reinforcement element covers or covers a region of the first substrate. In the rim end, this stack of first substrate and reinforcement element is referred to as the "base stack".

Dass eine erste Schicht 90, ein erster Bereich oder eine erste Vorrichtung „auf“ einer zweiten Schicht 80, einem zweiten Bereich oder einer zweiten Vorrichtung angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Felgenden bedeuten, dass die erste Schicht 90, der erste Bereich 80 oder die erste Vorrichtung unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der zweiten Schicht 80, dem zweiten Bereich oder der zweiten Vorrichtung angeordnet oder aufgebracht ist. Weiterhin kann auch ein mittelbarer Kontakt bezeichnet sein, bei dem weitere Schichten, Bereiche und/oder Vorrichtungen zwischen der ersten Schicht, dem ersten Bereich oder der ersten Vorrichtung 90 und der zweiten Schicht, dem zweiten Bereich oder der zweiten Vorrichtung 80 angeordnet sind. Die Anordnung des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 kann beispielsweise mit einem Vakuumhandler (Vakuumsauger), einem Greifer (Collet) oder einem Pickup-Tool (Kombination aus Vakuumsauger und Greifer) erfolgen, die eine positionsgenaue und präzise Anordnung des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 gewährleisten. Bei einem ganzen Substrat erfolgt die Justierung anhand eines sogenannten Aligners. Dabei wird das Verstärkungselement 92 derart auf dem ersten Substrat 90 angeordnet bzw. aufgebracht, dass eine Verformung des beispielsweise als optisches Fenster (38-3) fungierenden Bereichs des ersten Substrats 90 reduziert oder verhindert wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass zumindest ein Teil des Verstärkungselements 92 einen Bereich des ersten Substrats 90, der beispielsweise später als optisches Fenster oder als Teil eines optischen Fensters 38-3 fungiert, abdeckt bzw. bedeckt. Dieser abgedeckte Bereich des ersten Substrats 90 erstreckt sich im Rahmen der vorliegenden Ausführungsbeispiele auf den Bereich des ersten Substrats 90, der zwischen bzw. auf der Kontaktfläche bzw. Grenzfläche, die zwischen dem Verstärkungselement 92 und dem ersten Substrat 90 besteht, und der Parallelprojektion dieser Kontaktfläche auf die gegenüberliegende Substratseite 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 liegt, wobei der Verbindungsvektor zwischen einem Punkt der Kontaktfläche und seinem Abbild auf der gegenüberliegenden Substratseite des ersten Substrats 90 parallel zum resultierenden Normalenvektor der Kontaktfläche liegt, wobei der resultierende Normalenvektor der Kontaktfläche durch Vektoraddition der Normaleneinheitsvektoren der infinitesimalen Teilflächen der Kontaktfläche, die in Richtung des ersten Substrats 90 weisen, ermittelt wird. Die Oberflächenbereiche des ersten Substrats 90, die gemeinsame Punkte mit der Kontaktfläche bzw. deren Abbild haben, gehören mit zum abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90.The fact that a first layer 90, a first area or a first device is arranged or applied "on" a second layer 80, a second area or a second device can mean here and in the rim end that the first layer 90, the first area 80 or the first device is arranged or applied directly in direct mechanical and/or electrical contact on the second layer 80, the second area or the second device. Furthermore, an indirect contact can also be referred to, in which further layers, areas and/or devices are arranged between the first layer, the first area or the first device 90 and the second layer, the second area or the second device 80 . The reinforcement element 92 can be arranged on the first substrate 90, for example, with a vacuum handler (vacuum suction cup), a gripper (collet) or a pickup tool (combination of vacuum suction cup and gripper), which enables the reinforcement element 92 to be positioned precisely and precisely on the first substrate Ensure substrate 90. In the case of an entire substrate, the adjustment is carried out using a so-called aligner. In this case, the reinforcement element 92 is arranged or applied on the first substrate 90 in such a way that a deformation of the region of the first substrate 90 functioning, for example, as an optical window (38-3) is reduced or prevented. This is achieved, for example, in that at least part of the reinforcing element 92 covers or covers a region of the first substrate 90, which for example later functions as an optical window or as part of an optical window 38-3. In the context of the present exemplary embodiments, this covered region of the first substrate 90 extends to the region of the first substrate 90 that exists between or on the contact surface or boundary surface that exists between the reinforcement element 92 and the first substrate 90, and the parallel projection of this contact surface lies on the opposite substrate side 90-1, 90-2 of the first substrate 90, with the connection vector between a point of the contact surface and its image on the opposite substrate side of the first substrate 90 being parallel to the resultant normal vector of the contact surface, with the resultant normal vector of the contact surface is determined by vector addition of the normal unit vectors of the infinitesimal partial areas of the contact area, which point in the direction of the first substrate 90 . The surface areas of the first substrate 90 that have points in common with the contact area or its image belong to the covered area of the first substrate 90.

Der Definition des abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 wird ein Stapel (Basisstapel/weiterer Basisstapel) zugrunde gelegt, wie er vor der Verformung nach den vorliegenden Ausführungsbeispielen des ersten Substrats 90 vorliegt. Das zusätzliche Material des Verstärkungselements 92 stabilisiert und schützt den abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 und wirkt einer Verformung entgegen. Dadurch lassen sich die beispielsweise beim bereitgestellten ersten Substrat 90 vorhandene hohe Ebenheit, Planparallelität und geringe Oberflächenrauigkeit erhalten, was die Basis für qualitativ hochwertige optische Komponenten 38 ist, und zudem Flächen, wie z.B. Transmissionsflächen, die einer nachträglichen Bearbeitung (zum Beispiel einem Polierschritt) nicht zugänglich sind, mit einer hohen Oberflächenqualität realisieren.The definition of the covered area of the first substrate 90 is based on a stack (base stack/further base stack) as it is present before the deformation of the first substrate 90 according to the present exemplary embodiments. The additional material of the reinforcement element 92 stabilizes and protects the covered area of the first substrate 90 and counteracts deformation. As a result, the high level of flatness, plane parallelism and low surface roughness that is present, for example, in the first substrate 90 provided can be obtained, which is the basis for high-quality optical components 38, and also surfaces, such as transmission surfaces, which cannot be subjected to subsequent processing (for example a polishing step). are accessible, with a high surface quality.

Beim Anordnen beziehungsweise Aufbringen des mindestens einen Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 werden das erste Substrat 92 und das Verstärkungselement 90 beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig, wie z.B. durch Kleben, Löten oder Bonden, miteinander verbunden, um eine hohe Lagestabilität des Verstärkungselements 92 gegenüber dem ersten Substrat 90 zu gewährleisten. Zweckmäßig erfolgt das Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 derart, dass ein Verschieben und/oder Verdrehen des Verstärkungselements 92 gegenüber dem ersten Substrat 90 reduziert oder verhindert wird. In einer Ausführungsform wird das mindestens eine Verstärkungselement 92, zum Beispiel ein Silizium-Chip, durch anodisches Bonden, direktes Bonden, plasma-aktiviertes Bonden und/oder thermisches Bonden auf dem ersten Substrat 90 angeordnet bzw. mit diesem verbunden. Vor allem in der Halbleiterindustrie sind diese Bondverfahren häufig eingesetzte Verbindungstechniken, die zu stabilen Verbindungen führen. Bevorzugt erfolgt ein solcher Verbindungsschritt, wie z.B. das Bonden, im Vakuum, wodurch sich beispielsweise Lufteinschlüsse und/oder eingeschlossene Partikel in den Verbindungsbereichen, insbesondere an der Grenzfläche zwischen Verstärkungselement 92 und erstem Substrat 90, vermeiden und dadurch entstehende Defekte an der Oberfläche des ersten Substrats 90 und damit an der Oberfläche der optischen Komponente reduzieren lassen.When the at least one reinforcement element 92 is arranged or applied on the first substrate 90, the first substrate 92 and the reinforcement element 90 are connected to one another, for example in a form-fitting and/or material-to-material manner, e.g. by gluing, soldering or bonding, in order to ensure a high degree of positional stability of the reinforcement element 92 the first substrate 90 to ensure. The reinforcement element 92 is expediently arranged on the first substrate 90 in such a way that displacement and/or twisting of the reinforcement element 92 in relation to the first substrate 90 is reduced or prevented. In one embodiment, the at least one reinforcement element 92, for example a silicon chip, is arranged on or connected to the first substrate 90 by anodic bonding, direct bonding, plasma-activated bonding and/or thermal bonding. Especially in the semiconductor industry, these bonding methods are frequently used connection techniques that lead to sta good connections. Such a connection step, such as bonding, preferably takes place in a vacuum, which avoids air inclusions and/or enclosed particles in the connection areas, in particular at the interface between reinforcement element 92 and first substrate 90, and the resulting defects on the surface of the first substrate 90 and thus reduced to the surface of the optical component.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird das mindestens eine Verstärkungselement 92 vor dem Anordnen auf dem ersten Substrat 90 auf einem Positionierungsmittel angeordnet. Die Bestückung des Positionierungsmittels mit dem Verstärkungselement 92, also die Übertragung und Anordnung des Verstärkungselements, kann beispielsweise mit einem Vakuumhandler (Vakuumsauger), einem Greifer (Collet) oder einem Pickup-Tool (Kombination aus Vakuumsauger und Greifer) erfolgen, die eine positionsgenaue und präzise Bestückung auf dem Positionierungsmittel gewährleisten.In an exemplary embodiment, the at least one reinforcement member 92 is placed on a positioning means prior to being placed on the first substrate 90 . The positioning means can be equipped with the reinforcement element 92, i.e. the transfer and arrangement of the reinforcement element, for example with a vacuum handler (vacuum suction cup), a gripper (collet) or a pick-up tool (combination of vacuum suction cup and gripper), which ensures a positionally accurate and precise Ensure assembly on the positioning means.

Als Positionierungsmittel eignen sich alle Mittel, Vorrichtungen und Werkzeuge, die das Verstärkungselement 92 in seiner Lage stabilisieren bzw. justiert halten. Durch diese Stabilisierung wird die Handhabung des Verstärkungselements 92 in Bezug auf die weiteren Verfahrensschritte wesentlich erleichtert. So kann beispielsweise die Bestückung unter Reinraumbedingungen bei atmosphärischem Luftdruck und ein nachfolgender Verbindungsschritt, z.B. das anodische Bonden, in einem anderen Reimraumbereich im Vakuum erfolgen.All means, devices and tools that stabilize or keep the reinforcing element 92 in its position are suitable as positioning means. As a result of this stabilization, the handling of the reinforcement element 92 with regard to the further method steps is made considerably easier. For example, the assembly can be carried out under clean room conditions at atmospheric air pressure and a subsequent connection step, e.g. anodic bonding, can take place in another clean room area in a vacuum.

Als Positionierungsmittel geeignet sind beispielsweise haftfähige Unterlagen auf Basis von magnetischer oder elektrostatischer Kraftwirkung oder Substrate, die kraftschlüssige (die Reibung erhöhende Schicht), stoffschlüssige (z.B. aufgebrachte Klebeschicht) oder formschlüssige Verbindungen (z.B. Vertiefungen beziehungsweise Ausnehmungen) gewährleisten können.Suitable positioning means are, for example, adhesive bases based on magnetic or electrostatic forces or substrates that can ensure non-positive (friction-increasing layer), material-to-material (e.g. applied adhesive layer) or form-fitting connections (e.g. indentations or recesses).

Mit Blick auf einen nachfolgenden Verbindungsschritt (z.B. anodisches Bonden) ist das Positionierungsmittel beispielsweise elektrisch leitfähig ausgeführt. Entsprechend enthält oder besteht das Positionierungsmittel beispielsweise aus elektrisch leitfähigen und/oder halbleitenden Materialien wie zum Beispiel Silizium. Als beispielhafte Positionierungsmittel kann ein Aufnahmesubstrat Verwendung finden. Ein solches Aufnahmesubstrat verfügt über mindestens eine Ausnehmung beziehungsweise Vertiefung (Aufnahmevertiefung), die für die Aufnahme des Verstärkungselements 92 ausgelegt ist und dieses insbesondere lateral fixiert bzw. justiert hält. Da die Justage des Verstärkungselements 92 in diesem Fall hauptsächlich durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Aufnahmesubstrat und Verstärkungselement 92 gewährleistet wird, kann das Aufnahmesubstrat nach dem Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 durch Aufhebung des Formschlusses auf einfache Art und Weise entfernt werden, um den so erzeugten Basisstapel aus erstem Substrat 90 und Verstärkungselement 92 für weitere Prozessschritte freizugeben. Das Aufnahmesubstrat lässt sich dann für den nächsten Bestückungsvorgang wieder verwenden und ist so mehrfach einsetzbar, wodurch wiederum eine Reduzierung des Fertigungsaufwandes und der Fertigungskosten gegeben ist.With a view to a subsequent connection step (e.g. anodic bonding), the positioning means is designed to be electrically conductive, for example. Correspondingly, the positioning means contains or consists, for example, of electrically conductive and/or semiconductive materials such as, for example, silicon. A receiving substrate can be used as an exemplary positioning means. Such a receiving substrate has at least one recess or indentation (receiving indentation) which is designed to receive the reinforcement element 92 and in particular keeps it fixed or adjusted laterally. Since the adjustment of the reinforcement element 92 in this case is mainly ensured by a positive connection between the receiving substrate and the reinforcing element 92, the receiving substrate can be easily removed after the reinforcing element 92 has been arranged on the first substrate 90 by breaking the positive connection in order to Release the base stack thus produced from the first substrate 90 and reinforcing element 92 for further process steps. The receiving substrate can then be used again for the next assembly process and can thus be used several times, which in turn results in a reduction in the manufacturing complexity and manufacturing costs.

Um den Kontakt des Aufnahmesubstrats mit dem ersten Substrat 90 beim Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 zu verhindern und so die Oberflächenqualität des ersten Substrats 90 in den Bereichen, die nicht mit dem Verstärkungselement in Kontakt bzw. in Verbindung gebracht werden sollen, für weitere Verbindungs- und/oder Kontaktierungsschritt zu konservieren bzw. ein möglichst problemloses Entfernen des Aufnahmesubstrats nach dem Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 gewährleisten zu können, ist die Aufnahmevertiefung bevorzugt derart ausgelegt, dass mindestens eines der Verstärkungselemente 92 nach Anordnung auf dem Aufnahmesubstrat über die Begrenzungsflächen des Aufnahmesubstrats hinausragt. Beispielsweise ragen alle Verstärkungselemente 92 nach Anordnung auf dem Aufnahmesubstrat über die Begrenzungsflächen des Aufnahmesubstrats hinaus. Vorzugsweise kann das mindestens eine Verstärkungselement mindestens ein Fixierungselement aufweisen bzw. mit mindestens einem Fixierungselement in wechselseitiger Wirkbeziehung (z.B. mechanische, elektrostatische und/oder magnetische Kraftkopplung) stehen. Das Fixierungselement reduziert oder verhindert beispielsweise nach dem Inkontaktbringen des Basisstapels mit dem mindestens einen zweiten Substrat 80 ein Verschieben und/oder Verdrehen des Verstärkungselements gegenüber dem ersten Substrat 90 und erhöht damit die Lagestabilität des Verstärkungselements 92. Beispielsweise stehen das Verstärkungselement 92 und das Fixierungselement miteinander mechanisch in Verbindung, um eine möglichst stabile Kraftkopplung gewährleisten zu können.In order to prevent the contact of the receiving substrate with the first substrate 90 when placing the reinforcement element 92 on the first substrate 90 and thus the surface quality of the first substrate 90 in the areas which are not intended to be brought into contact with the reinforcement element to preserve further connecting and/or contacting steps or to be able to ensure that the mounting substrate is removed as easily as possible after the reinforcement element 92 has been arranged on the first substrate 90, the mounting recess is preferably designed in such a way that at least one of the reinforcement elements 92 can be removed after it has been arranged on the mounting substrate protrudes beyond the boundary surfaces of the receiving substrate. For example, after arrangement on the receiving substrate, all reinforcement elements 92 protrude beyond the boundary surfaces of the receiving substrate. The at least one reinforcement element can preferably have at least one fixing element or be in a mutually operative relationship (e.g. mechanical, electrostatic and/or magnetic force coupling) with at least one fixing element. The fixing element reduces or prevents, for example after the base stack has been brought into contact with the at least one second substrate 80, displacement and/or twisting of the reinforcing element relative to the first substrate 90 and thus increases the positional stability of the reinforcing element 92. For example, the reinforcing element 92 and the fixing element are mechanically connected to one another in connection in order to be able to guarantee the most stable possible force coupling.

Beispielsweise wird das Fixierungselement im Verfahrensschritt des Inkontaktbringens des Basisstapels mit dem zweiten Substrat 80 zwischen dem Basisstapel und dem zweiten Substrat 80 eingeklemmt. Durch geeignete Aufnahmenuten, zum Beispiel in dem zweiten Substrat 80, lässt sich trotz des zwischengelagerten bzw. eingeklemmten Fixierungselements ein zweckmäßiger Kontakt zwischen Basisstapel und zweiten Substrat 80 gewährleisten. In einer beispielsweise Ausgestaltung steht zumindest ein Teil des Fixierungselements mit einem Bereich des ersten Substrats 90 in Kontakt bzw. in Verbindung, der nach dem Inkontaktbringen des Basisstapels mit dem zweiten Substrat 80 außerhalb des Auslenkungsbereichs bzw. im Auflagebereich liegt. Da dieser Bereich des ersten Substrats 90 keiner Auslenkung bzw. Verformung unterworfen ist, begünstigt er eine verbesserte Kraftaufnahme und damit eine erhöhte Lagestabilität des Verstärkungselements 92. Beispielsweise wird das Fixierungselement bei der Herstellung des Verstärkungselements 92 erzeugt, wodurch sich zusätzliche Fertigungsschritte einsparen lassen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden ein oder mehrere Auflagestrukturen erzeugt, wobei die Erzeugung der Auflagestruktur derart erfolgt, dass die Auflagestruktur den Auflagebereich, insbesondere die Auflagefläche, des ersten Substrats 90 schützt und/oder als Abstandshalter zwischen dem ersten Substrat 90 und dem zweiten Substrat 80 fungiert.For example, the fixing element is clamped between the base stack and the second substrate 80 in the method step of bringing the base stack into contact with the second substrate 80 . Appropriate contact between the base stack and the second substrate 80 can be ensured by means of suitable receiving grooves, for example in the second substrate 80 , despite the interposed or clamped fixing element. In one configuration, for example, at least part of the fixing element is in contact or connected to a region of the first substrate 90 that lies outside the deflection region or in the contact region after the base stack has been brought into contact with the second substrate 80 . Since this area of the first substrate 90 is not subject to deflection or deformation, it promotes improved force absorption and thus increased positional stability of the reinforcement element 92. For example, the fixing element is produced during the manufacture of the reinforcement element 92, which saves additional production steps. In a further exemplary embodiment, one or more support structures are produced, with the production of the support structure taking place in such a way that the support structure protects the support region, in particular the support surface, of the first substrate 90 and/or as a spacer between the first substrate 90 and the second substrate 80 acts.

Der Auflagebereich ist der Bereich des ersten Substrats 90, der während des Verfahrens keine Auslenkung, insbesondere nicht durch Verformung, erfährt bzw. durch das zweite Substrat 80 direkt oder indirekt gestützt wird. Eine direkte Stützung liegt vor, wenn das erste Substrat 90 und das zweite Substrat 80 miteinander in Kontakt gebracht werden. Bei einer indirekten Stützung sind beispielsweise zwischen dem ersten Substrat 90 und dem zweiten Substrat 80 ein oder mehrere Schichten oder Schichtfolgen angeordnet. Die Auflagefläche ist die Oberfläche des Auflagebereichs, die dem zweiten Substrat 80 zugewandt ist. Bei einem herzustellenden Deckel beispielsweise bildet die Auflagefläche des ersten Substrats 90 die Kontaktfläche des Deckels und damit die Fläche des Deckels, die für den Kontakt bzw. die Verbindung des Deckels mit dem Trägersubstrat vorgesehen ist. Die Kontaktfläche des Deckels und/oder die der Kontaktfläche auf der anderen Substratseite gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Substrats liegen bevorzugt in mindestens einer der Substratebenen des ersten Substrats 90. Entsprechend sind nach dem Verbinden des Deckels 38 mit dem Trägersubstrat 20 die Trägersubstratebene und die Substratebenen des ersten Substrats 90 beispielsweise parallel angeordnet. Durch die Anordnung der Auflagestruktur auf dem ersten Substrat 90 kann die beispielsweise hohe Oberflächenqualität des ersten Substrats 90 konserviert werden bzw. können ein oder mehrere hochqualitative Oberflächenbereiche der Auflagestruktur während des Verfahrensschritts 230 des Erwärmen und Verformens auf das erste Substrat 90 abgeformt und so ein oder mehrere Auflagebereiche, wie z.B. Auflageflächen und damit potenzielle Kontaktflächen der herzustellenden optischen Komponente 38, mit hoher Oberflächenqualität realisiert werden. Solche hochqualitativen Oberflächenbereiche mit beispielsweise geringer Rauigkeit und hoher Ebenheit ermöglichen den Einsatz ausgereifter Verbindungstechniken, wie z.B. anodisches Bonden, mit denen sich stabile Verbindungen zwischen der optischen Komponente 38, z.B. einem Deckel, und dem Trägersubstrat 20 herstellen lassen.The support area is the area of the first substrate 90 that does not experience any deflection, in particular not as a result of deformation, or is supported directly or indirectly by the second substrate 80 during the method. Direct support occurs when the first substrate 90 and the second substrate 80 are brought into contact with one another. In the case of indirect support, for example, one or more layers or layer sequences are arranged between the first substrate 90 and the second substrate 80 . The bearing surface is the surface of the bearing area that faces the second substrate 80 . In the case of a cover to be produced, for example, the supporting surface of the first substrate 90 forms the contact surface of the cover and thus the surface of the cover which is provided for the contact or the connection of the cover to the carrier substrate. The contact surface of the cover and/or the surface of the first substrate opposite the contact surface on the other side of the substrate are preferably in at least one of the substrate planes of the first substrate 90. Accordingly, after the cover 38 has been connected to the carrier substrate 20, the carrier substrate plane and the substrate planes of the first Substrate 90 arranged in parallel, for example. By arranging the overlay structure on the first substrate 90, the high surface quality of the first substrate 90, for example, can be preserved or one or more high-quality surface areas of the overlay structure can be molded onto the first substrate 90 during the method step 230 of heating and shaping, and thus one or more Support areas, such as support surfaces and thus potential contact surfaces of the optical component 38 to be produced, can be realized with high surface quality. Such high-quality surface areas with, for example, low roughness and high flatness enable the use of sophisticated connection techniques, such as anodic bonding, with which stable connections between the optical component 38, e.g. a cover, and the carrier substrate 20 can be produced.

Beispielsweise wird auf beiden Substratseiten des ersten Substrats 90 jeweils mindestens ein Verstärkungselement 92 angeordnet, wobei sich gegenüberliegende Verstärkungselemente 92 beispielsweise zumindest teilweise überlappen. In einer beispielhaften Ausführungsform überlappen sich solche Verstärkungselemente 92 komplett. Dadurch werden die durch sie abgedeckten Bereiche des ersten Substrats 90 (besonders) gut stabilisiert und vor Verformung geschützt. Beispielsweise werden die Verstärkungselemente 92 so auf dem ersten Substrat 90 angeordnet, dass kein Neigen des durch dieses Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 beim Erwärmen und Verformen (Schritt 230) unterstützt wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass beide Verstärkungselemente 92 zentrisch im Auslenkungsbereich des ersten Substrats 90 angeordnet sind. For example, at least one reinforcement element 92 is arranged on each of the two substrate sides of the first substrate 90, with opposing reinforcement elements 92 for example at least partially overlapping. In an exemplary embodiment, such reinforcing elements 92 completely overlap. As a result, the areas of the first substrate 90 covered by them are (particularly) well stabilized and protected from deformation. For example, the reinforcement elements 92 are arranged on the first substrate 90 in such a way that no tilting of the area of the first substrate 90 covered by this reinforcement element 92 is promoted during heating and deformation (step 230). This is achieved, for example, in that both reinforcement elements 92 are arranged centrally in the deflection area of the first substrate 90 .

Der Auslenkungsbereich (= Wölbung) ist der (während des Erwärmen und Verformens bei Schritt 230) nicht (beispielsweise nicht durch das zweite Substrat 80) gestützte Bereich des ersten Substrats 90, der sich zwischen den Auflagebereichen befindet. Ein Auslenkungsbereich lässt sich aufteilen in den durch das Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 und den Verformungsbereich des ersten Substrats 90. Der Verformungsbereich stellt wiederum den Bereich des ersten Substrats 90 dar, der durch seine Formänderung ein Auslenken aus der Ebene heraus, des durch das Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 gewährleistet.The deflection area (=curvature) is the unsupported (during heating and deforming at step 230) area of the first substrate 90 (e.g. not by the second substrate 80) which is located between the support areas. A deflection area can be divided into the area of the first substrate 90 covered by the reinforcement element 92 and the deformation area of the first substrate 90 the area of the first substrate 90 covered by the reinforcing member 92 is ensured.

Unter einer zentrischen Anordnung eines Verstärkungselements 92 im Auslenkungsbereich wird im Sinne der Ausführungsbeispiele verstanden, dass der Abstand des Verstärkungselements 92 zu allen Richtungen an den angrenzenden Auflagebereichen beispielsweise gleichgroß ist. Entsprechend gilt für eine zentrische Kraft auf den Auslenkungsbereich, dass der Abstand des Angriffspunkts der resultierenden Kraft in allen Richtungen an den Auslenkungsbereich angrenzenden Auflagebereichen gleichgroß ist. Bei einer nicht zentrischen resultierenden Kraft auf ein Verstärkungselement 92 ist der Abstand des Angriffspunkts zu den Rändern des Verstärkungselements 92 in mindestens einer Richtung nicht gleichgroß.A central arrangement of a reinforcement element 92 in the deflection area is understood in the sense of the exemplary embodiments that the spacing of the reinforcement element 92 from all directions on the adjoining support areas is, for example, the same size. Correspondingly, for a centric force on the deflection area, the distance between the point of application of the resulting force and the contact areas adjacent to the deflection area is the same in all directions. In the case of a non-centric resulting force on a reinforcement element 92, the distance between the point of application and the edges of the reinforcement element 92 is not the same in at least one direction.

Bei einem weiteren Verfahrensschritt 220 wird der Basisstapel 90, 92 mit dem zweiten Substrat 80 in Kontakt gebracht. Das Inkontaktbringen des Basisstapels 90, 92 mit dem zweiten Substrat 80 erfolgt beispielsweise derart, dass durch eine ausgebildete Vertiefung 82 in dem zweiten Substrat 80 ein Hohlraum 84 zwischen dem zweiten Substrat 80 und dem Basisstapel 90, 92 gebildet wird. Durch den Hohlraum 84 kann ein direkter Kontakt zwischen dem Auslenkungsbereich des ersten Substrats 90 und dem zweiten Substrat 80 vor dem Erwärmen und Verformen (bei Schritt 230) verhindert werden. Ein solcher Kontakt könnte zum Anhaften des Auslenkungsbereichs des ersten Substrats 90 am zweiten Substrat 80, z.B. auch indirekt durch Anhaften des auf dem ersten Substrat 90 angeordneten Verstärkungselements 92 am zweiten Substrat 80, führen und ein verformungsbedingtes Auslenken des ersten Substrats 90 im Auslenkungsbereich verhindern oder erschweren.In a further method step 220, the base stack 90, 92 is brought into contact with the second substrate 80. FIG. The contacting of Base stack 90, 92 with the second substrate 80 takes place, for example, such that a recess 82 formed in the second substrate 80 forms a cavity 84 between the second substrate 80 and the base stack 90, 92. The cavity 84 may prevent direct contact between the deflection portion of the first substrate 90 and the second substrate 80 prior to heating and deformation (at step 230). Such contact could lead to the deflection region of the first substrate 90 adhering to the second substrate 80, e.g. also indirectly through the reinforcement element 92 arranged on the first substrate 90 adhering to the second substrate 80, and prevent or impede a deformation-related deflection of the first substrate 90 in the deflection region .

Des Weiteren kann in dem Hohlraum 84 ein Druck unterhalb oder oberhalb des Umgebungsdrucks, insbesondere des atmosphärischen Luftdrucks, erzeugt werden. Da der Hohlraum 84 zumindest durch einen Teil des Auslenkungsbereichs des ersten Substrats 90 begrenzt wird, lassen sich durch einen in dem Hohlraum 84 erzeugten Druck, der unterhalb oder oberhalb des Umgebungsdrucks liegt, Kraftwirkungen zur Begünstigung des Verformungsprozesses erzeugen. Des Weiteren kann in dem Hohlraum 84 ein Druck unterhalb oder oberhalb des Umgebungsdrucks, insbesondere des atmosphärischen Luftdrucks, erzeugt werden. So lassen sich durch einen in dem Hohlraum 84 erzeugten Druck, der unterhalb oder oberhalb des Umgebungsdrucks liegt, Kraftwirkungen zur Begünstigung des Verformungsprozesses erzeugen.Furthermore, a pressure below or above the ambient pressure, in particular the atmospheric air pressure, can be generated in the cavity 84 . Since the cavity 84 is delimited by at least part of the deflection region of the first substrate 90, a pressure generated in the cavity 84 which is below or above the ambient pressure can generate force effects to promote the deformation process. Furthermore, a pressure below or above the ambient pressure, in particular the atmospheric air pressure, can be generated in the cavity 84 . Thus, by means of a pressure generated in the cavity 84 which is below or above the ambient pressure, force effects can be generated to promote the deformation process.

Des Weiteren sollte das zweite Substrat 80 mit dem Basisstapel 90, 92 stoffschlüssig verbunden werden (siehe Schritt 220). Dadurch lässt sich beispielsweise ein von der Umgebung hermetisch dicht abschießender Hohlraum 84 zwischen dem Basisstapel 90, 92 und dem zweiten Substrat 80 erzeugen. Indem der Verbindungsprozess 220 bei bestimmten Drücken durchgeführt wird, können bestimmte Druckwerte in den Hohlräumen 84 erzeugt werden.Furthermore, the second substrate 80 should be bonded to the base stack 90, 92 (see step 220). This makes it possible, for example, to produce a cavity 84 that is hermetically sealed from the environment between the base stack 90 , 92 and the second substrate 80 . By performing the bonding process 220 at specific pressures, specific pressure levels in the cavities 84 can be created.

Je nach Zusammensetzung des verwendeten Material des ersten Substrates 90 erfolgt der anschließende Erwärmungsprozess (Schritt 230) typischerweise bei wesentlich höheren Temperaturen als der vorhergehende Verbindungsprozess (Schritt 220).Depending on the composition of the material used for the first substrate 90, the subsequent heating process (step 230) typically takes place at significantly higher temperatures than the preceding joining process (step 220).

Beispielsweise werden Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des zu verformenden Materials eingesetzt. Bei der Formgebung des ersten Substrats 90 werden beispielsweise die Fließeigenschaften des ersten Substrats 90, wie sie insbesondere in der Nähe und oberhalb der Erweichungstemperatur (softening point) und/oder der Schmelztemperatur vorliegen, ausgenutzt. Der Effekt dieser Art der Formgebung, die auch als Glasfließen bezeichnet wird, gegenüber anderen Formgebungs- oder Prägeverfahren, wie zum Beispiel Glastiefziehen oder Glasprägen (zum Beispiel Blankpressen), besteht vor allem darin, dass sich optische Komponenten beispielsweise mit Substrat- bzw. Waferausdehnungen, iwie z.B. Substrat- bzw. Waferdurchmessern größer gleich 80 mm, und z.B. größer gleich 1 50mm, oder z.B. größer gleich 300mm, mit hoher Oberflächenqualität, geringer Oberflächenrauigkeit, hoher Oberflächenebenheit und hoher Planparallelität der Oberflächen der Substratseiten, realisieren lassen.For example, temperatures above the softening point of the material to be shaped are used. In the shaping of the first substrate 90, for example, the flow properties of the first substrate 90, such as those present in particular near and above the softening point and/or the melting point, are utilized. The effect of this type of shaping, which is also referred to as glass flow, compared to other shaping or embossing processes, such as glass deep drawing or glass embossing (e.g. blank pressing), consists primarily in the fact that optical components, for example with substrate or wafer expansions, isuch as substrate or wafer diameters greater than or equal to 80 mm, and e.g. greater than or equal to 150 mm, or e.g. greater than or equal to 300 mm, with high surface quality, low surface roughness, high surface evenness and high plane-parallelism of the surfaces of the substrate sides.

Abhängig vom eingestellten Druck in den Hohlraum, kann der Basisstapel 90, 92 aus der Ebene herausgedrückt oder reingezogen werden.Depending on the set pressure in the cavity, the base stack 90, 92 can be pushed out of the plane or pulled in.

Bei eine beispielhaften Ausführungsform wird ein Druck in den Hohlraum 84 eingeschlossen der höher als der Umgebungsdruck beim Prozessieren ist. Dabei wird eine Druckdifferenz zwischen beiden Substratseiten des ersten Substrats 90, wie z.B. im Auslenkungsbereich, bewirkt, so dass der Basisstapel 90, 92 aus der Ebene herausgedrückt wird.In an exemplary embodiment, cavity 84 is sealed at a pressure greater than ambient pressure during processing. In this way, a pressure difference is created between the two substrate sides of the first substrate 90, such as in the deflection area, so that the base stack 90, 92 is pressed out of the plane.

Die Höhe wird dabei durch das Einstellen eines optimalen Verhältnisses von eingeschlossenem Druck in dem Hohlraum und dem Druck in der Prozessumgebung bestimmt. Dabei werden wie nach der idealen Gasgleichung die Drücke so eingestellt, dass diese in dem Hohlraum und der Prozessumgebung annähernd gleich sind, wenn die gewünschte Ausblashöhe des Basisstapels 90, 92 erreicht wird.The level is determined by setting an optimal ratio of the pressure trapped in the cavity and the pressure in the process environment. As in the case of the ideal gas equation, the pressures are adjusted in such a way that they are approximately the same in the cavity and in the process environment when the desired blow-out height of the base stack 90, 92 is reached.

Eine weitere Möglichkeit ist, eine Auslenkungsbegrenzung 94 zu nutzen, der die maximal gewünschte verformungsbedingte Auslenkung begrenzt. Als Auslenkungsbegrenzung 94 können Substrate verwendet werden, die temperaturstabil oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases sind. Beispielsweise lässt sich die Auslenkungsbegrenzung 94 mehrmals verwenden. Die Abstandshöhe H wird dabei durch Abstandshalter eingestellt (Die Beschreibung der Abstandshalter ist eigentlich optional).Another possibility is to use a deflection limiter 94, which limits the maximum desired deflection caused by deformation. Substrates that are thermally stable above the softening point of the glass can be used as the deflection limiter 94 . For example, the deflection limiter 94 can be used multiple times. The distance height H is set by spacers (the description of the spacers is actually optional).

In einer weiteren Ausführungsform wird in dem Hohlraum ein Druck eingeschlossen der niedriger als der Umgebungsdruck beim Prozessieren ist. Dabei wird eine Druckdifferenz zwischen beiden Substratseiten des ersten Substrats 90, z.B. im Auslenkungsbereich, eingestellt, so dass der Basisstapel 90, 92 in den Hohlraum gedrückt wird. Dabei wirkt die Unterseite des Hohlraums 84 als Begrenzung.In a further embodiment, a pressure that is lower than the ambient pressure during processing is enclosed in the cavity. A pressure difference is set between the two substrate sides of the first substrate 90, e.g. in the deflection area, so that the base stack 90, 92 is pressed into the cavity. In this case, the underside of the cavity 84 acts as a boundary.

Nach dem Umformprozess (Schritt 230 - in beiden beschriebenen Verfahren) werden die die Verstärkungselemente 92 und das zweite Substrat 80 komplett entfernt (Schritt 240). Für bestimmte Anwendungen kann es allerdings effektiv sein, dass Teile des Verstärkungselements 92 bzw. des weiteren Verstärkungselements 92, zum Beispiel als rahmenförmige Stabilisierungsstruktur oder Blendenstruktur, auf dem ersten Substrat 90 bzw. der fertigen optischen Komponente 38 verbleibt.After the forming process (step 230 - described in both methods) are the Reinforcing elements 92 and the second substrate 80 are completely removed (step 240). For certain applications, however, it can be effective that parts of the reinforcement element 92 or the further reinforcement element 92, for example as a frame-shaped stabilization structure or diaphragm structure, remain on the first substrate 90 or the finished optical component 38.

Der fertige Glaswafer 90' kann als Ganzes mit dem mit einem Bauteilsubstratwafer gefügt werden. Eine weitere Möglichkeit wäre den Glaswafer 90' zu vereinzeln und diese mit einem sogenannten Pick-and-Place-Montagetool auf den Bauteilsubstratwafer zu montieren.The finished glass wafer 90' can be bonded as a whole to a device substrate wafer. A further possibility would be to separate the glass wafer 90' and to mount it on the component substrate wafer using a so-called pick-and-place assembly tool.

Bei einer beispielshaften Ausgestaltung werden zumindest Teilbereiche des ersten Substrats 90' mit mindestens einer Veredlungsbeschichtung 88, beispielsweise mit einer Entspiegelungsbeschichtung, einer Antistatik-Beschichtung, einer Reflexionsbeschichtung und/oder einer Absorbtionsbeschichtung, und/oder funktionalen Oberflächenstrukturen versehen, wodurch sich die Funktionalität der optischen Komponente 38 verbessern lässt.In an exemplary configuration, at least partial areas of the first substrate 90' are provided with at least one finishing coating 88, for example with an anti-reflection coating, an antistatic coating, a reflection coating and/or an absorption coating, and/or functional surface structures, whereby the functionality of the optical component 38 can be improved.

Beispielhaft eingesetzte Veredlungsbeschichtungen 88 sind Entspiegelungsbeschichtungen, die z.B. Reflexionen an einem Deckel 38, insbesondere an dessen optischen Fenstern 38-3, und damit Strahlungsverluste weiter verringern. Solche Entspiegelungsbeschichtungen 88 lassen sich zum Beispiel durch Schichtsysteme aus Magnesiumfluorid und Titanoxid, oder Siliziumdioxid und Titanoxid realisieren. Des Weiteren finden beispielsweise Antistatik-Beschichtungen, die ein elektrisches Aufladen der optischen Komponente minimieren, Verwendung. Ein für Antistatik-Beschichtungen in optischen Anwendungen geeignetes Material ist ITO (Indiumzinnoxid), da es dotiert eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist und über einen breiten Wellenlängenbereich eine hohe Transparenz aufweist.Refining coatings 88 used by way of example are anti-reflection coatings which, for example, further reduce reflections on a cover 38, in particular on its optical windows 38-3, and thus radiation losses. Such antireflection coatings 88 can be implemented, for example, by layer systems made of magnesium fluoride and titanium oxide, or silicon dioxide and titanium oxide. Furthermore, antistatic coatings, for example, which minimize electrical charging of the optical component, are used. A material suitable for antistatic coatings in optical applications is ITO (indium tin oxide) because it has high electrical conductivity when doped and has high transparency over a wide range of wavelengths.

Versiegelungsrahmen 86 können auf die Glas-Kappenwafer 90' durch verschiedene Verfahren aufgebracht werden. Zum einen als aufgedampfte Metallisierungen mit Schattenmasken bevorzugt ausgeführt als Rahmenstrukturen oder als eine Metallfläche mit Aussparungen für die optischen Fenster 38-3. Neben gedampften Metallisierungen kommt auch eine gesputterte Metallschicht oder eine galvanische Abscheidung auf eine Grundmetallisierung in Frage. Alternativ kann eine gedruckte und vorgetemperte Glasfritte als solche Rahmen oder durchgängige Beschichtung mit Aussparungen für die optischen Fenster vorgesehen werden.Sealing frames 86 can be applied to glass cap wafers 90' by various methods. On the one hand as vapour-deposited metallizations with shadow masks, preferably designed as frame structures or as a metal surface with cutouts for the optical windows 38-3. In addition to vaporized metallization, a sputtered metal layer or galvanic deposition on a base metallization can also be considered. Alternatively, a printed and pre-tempered glass frit can be provided as such a frame or continuous coating with recesses for the optical windows.

11 zeigt nun ein weiteres beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 300 zur Herstellung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 11 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 300 die Herstellung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen 30 eingesetzt werden kann, wobei das hergestellte Deckelsubstrat das gasdichte Abdeckungselement bzw. Deckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung transparenten Fensterbereich 38-3 aufweist. 11 FIG. 3 now shows a further exemplary flowchart or flowchart 300 for the production of gas-tight cover elements 38 according to a further exemplary embodiment. In particular shows 11 Based on the exemplary flow chart 300, the production of a cover substrate that can be used, for example, to house one or a plurality of optical or optoelectronic components 30, wherein the cover substrate produced has the gas-tight cover element or cover element 38 with the optically transparent to the transmission radiation window area 38- 3 has.

Bei Schritt 310 wird zunächst wieder ein Formsubstrat 80, z. B. ein Halbleiter- oder Siliziumwafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat ist zumindest mit einer Vertiefung bzw. Ausnehmung 82 versehen. Die Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 82 können auch durchgängig (als Durchlochungen) ausgebildet sein. Ferner wird ein Abdeckungssubstrat 90, z. B. ein Glaswafer, bereitgestellt.At step 310, a mold substrate 80, e.g. B. a semiconductor or silicon wafer, provided with a structured surface area 80-1, that is, the mold substrate is provided with at least one depression or recess 82. The indentations or recesses 82 can also be designed to be continuous (as perforations). Furthermore, a cover substrate 90, e.g. B. a glass wafer provided.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann also das Formsubstrat 80 als ein Halbleitersubstrat (Halbleiterwafer oder Siliziumwafer) und das Abdeckungssubstrat 90 als ein Glassubstrat bzw. Glaswafer ausgebildet sein.According to one exemplary embodiment, the mold substrate 80 can therefore be embodied as a semiconductor substrate (semiconductor wafer or silicon wafer) and the covering substrate 90 can be embodied as a glass substrate or glass wafer.

Bei einem Schritt 320 wird das Abdeckungssubstrat 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 angeordnet und mit dem Formsubstrat verbunden bzw. gefügt, z. B. mittels anodischem Bonden hermetisch verbunden. Das ebene Glassubstrat 90 wird also auf das Formsubstrat 80 anodisch bondiert.In a step 320, the cover substrate 90 is arranged on the structured surface area 80-1 of the mold substrate 80 and connected or joined to the mold substrate, e.g. B. hermetically connected by anodic bonding. That is, the planar glass substrate 90 is anodically bonded to the mold substrate 80 .

Bei Schritt 330 wird das Formsubstrat 80 (z. B. Silizium-Formsubstrat) beispielsweise durch ein Schleifverfahren geöffnet, um die Kavitäten 84 auf der Unterseite zu öffnen. Das Öffnen des Formsubstrats 80 kann auch mittels eines Ätzvorgangs durchgeführt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner eine Antireflexionsbeschichtung 88 auf einem innenseitigen und/oder außenseitigen Bereich, z. B. dem Strahlaustrittsbereich bzw. dem Deckenbereich 38-3, des Deckelelements 38 aufgebracht oder abgeschieden werden. Das nun vorliegende Abdeckungssubstrat (Glas-Silizium-Deckelsubstrat) mit dem zumindest einen Deckelelement bzw. Abdeckungselement 38 kann nun zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen oder optoelektronischen Bauelementen 30 (optische Aufbauten) auf Waferebene eingesetzt werden.At step 330, the mold substrate 80 (e.g., silicon mold substrate) is opened by a grinding process, for example, to open the cavities 84 on the underside. The opening of the mold substrate 80 can also be performed by means of an etching process. According to one embodiment, an anti-reflective coating 88 can also be applied to an inside and/or outside area, e.g. B. the beam exit area or the ceiling area 38-3, the cover element 38 are applied or deposited. The present cover substrate (glass-silicon cover substrate) with the at least one cover element or cover element 38 can now be used to house one or a plurality of optical or optoelectronic components 30 (optical assemblies) at the wafer level.

Bei einem (optionalen) nachfolgenden Schritt 340 kann der Prozessablauf 300 ferner ein Vereinzeln des Abdeckungssubstrats 80, 90 aufweisen, um vereinzelte Abdeckungselemente bzw. Deckelelemente 38 zu erhalten. Das Vereinzeln 340 des Glas-Silizium-Deckels 80, 90 kann beispielsweise durch Sägen oder Lasertrennung erfolgen. Mit den vereinzelten Abdeckungselementen 38 können optische Aufbauten, wie z. B. optische Sende- und/oder Empfangselemente, auf Einzelsubstratebene oder auf Waferebene durch Einzelverkappung hermetisch versiegelt bzw. verkappt werden.In an (optional) subsequent step 340, the process flow 300 can also include separating the cover substrate 80, 90 in order to separate cover elements or covers items 38 to get. The separating 340 of the glass-silicon cover 80, 90 can take place, for example, by sawing or laser cutting. With the isolated cover elements 38, optical structures such. B. optical transmitting and / or receiving elements, are hermetically sealed or capped at the individual substrate level or at the wafer level by individual encapsulation.

Wie bei Schritt 350 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann das Abdeckungselement 38 mittels eines Abtrennelement 38-4 auch als ein Multi-Kavitäten-Abdeckungselement (Glas-Silizium-Deckel) 38 ausgebildet sein. Die Ausbildung von Multikavitäten 38-A, 38-B in einem Abdeckungselement 38 ermöglichen beispielsweise eine optische Kanaltrennung und, falls nötig, eine Trennung der Atmosphären in den einzelnen Kavitäten 38-A, 38-B.As is also shown by way of example in step 350, the cover element 38 can also be designed as a multi-cavity cover element (glass-silicon cover) 38 by means of a separating element 38-4. The formation of multi-cavities 38-A, 38-B in a cover element 38 allows, for example, an optical channel separation and, if necessary, a separation of the atmospheres in the individual cavities 38-A, 38-B.

12 zeigt nun ein weiteres beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 400 zur Herstellung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 12 FIG. 4 now shows a further exemplary flowchart or flow chart 400 for the production of gas-tight cover elements 38 according to a further exemplary embodiment.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei dem Verfahren 400 zur Herstellung eines Deckelsubstrats 90, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, bei Schritt 420 ein Formsubstrats 81 mit einem strukturierten Oberflächenbereich 81-1, der Vertiefungen 83 aufweist, und eines Abdeckungssubstrats 91, das ein Glasmaterial aufweist, bereitgestellt. Bei Schritt 425 wird ein zweiter Hauptoberflächenbereich 91-2 des Abdeckungssubstrats 91 mit einem ersten Hauptoberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 verbunden, um mittels der Vertiefungen 83 abgeschlossene Kavitäten zwischen dem Abdeckungssubstrat 91 und dem Formsubstrat 81 zu bilden. Bei Schritt 430 werden das Abdeckungssubstrat 91 und das Formsubstrat 81 getempert, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 zu verringern, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 ein Hineinfließen des Glasmaterials in die Vertiefungen 83 zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat 91 mit zumindest einem Deckelelement 38 zu erhalten. Bei Schritt 435 wird das Formsubstrat 81 von dem geformten Abdeckungssubstrat 90 entfernt, wobei das geformte Abdeckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement 38 bildet.According to an exemplary embodiment, in the method 400 for producing a cover substrate 90, e.g. for housing one or a plurality of optical components, in step 420 a mold substrate 81 with a structured surface area 81-1 having depressions 83 and a cover substrate 91 which comprising a glass material. At step 425, a second major surface portion 91-2 of the cap substrate 91 is bonded to a first major surface portion 81-1 of the mold substrate 81 to form cavities between the cap substrate 91 and the mold substrate 81 closed by the recesses 83. At step 430, the cover substrate 91 and the mold substrate 81 are annealed to reduce the viscosity of the glass material of the cover substrate 91 to cause the glass material to flow into the depressions 83 based on the reduced viscosity of the glass material of the cover substrate 91 to form a shaped cover substrate 91 with at least one cover element 38 to obtain. At step 435, the molded substrate 81 is removed from the molded cover substrate 90, wherein the molded cover substrate 90 forms the lid substrate with the at least one lid member 38.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Schritt 430 des Temperns ein Unterdruck in der abgeschlossenen Kavität 83 gegenüber der umgebenden Atmosphäre erzeugt wird, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 in die Vertiefungen 83 zu unterstützen.According to an exemplary embodiment, in step 430 of the annealing, a negative pressure is created in the closed cavity 83 with respect to the surrounding atmosphere in order to support the flow or drawing of the glass material of the cover substrate 91 into the depressions 83 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Verbinden 425 ein Unterdruck oder Vakuum in der abgeschlossenen Kavität 83 eingeschlossen wird, um bei dem Schritt 430 des Temperns einen Unterdruck in der abgeschlossenen Kavität 83 gegenüber der umgebenden Atmosphäre zu erhalten, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 in die Vertiefungen 83 zu unterstützen.According to an exemplary embodiment, a negative pressure or vacuum is sealed in the closed cavity 83 during the bonding 425 in order to obtain a negative pressure in the closed cavity 83 with respect to the surrounding atmosphere in the annealing step 430 in order to prevent the inflow or drawing in of the glass material of the cover substrate 91 in the wells 83 to support.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat 91 eine Versteifungsstruktur 92 an dem ersten Hauptoberflächenbereich 91-1 des Abdeckungssubstrats 91 auf, wobei bei dem Schritt 425 des Anordnens des Abdeckungssubstrats 91 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 das Abdeckungssubstrat 91 mit dem Verstärkungselement 92 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 angeordnet wird, um das Verstärkungselement 92 an dem Abdeckungssubstrat 91 in einer ausgerichteten Position zwischen zwei Vertiefungen 83 des Formsubstrats 81 anzuordnen;According to one embodiment, the cover substrate 91 has a stiffening structure 92 on the first main surface area 91-1 of the cover substrate 91, wherein in the step 425 of arranging the cover substrate 91 on the structured surface area 81-1 of the mold substrate 81, the cover substrate 91 is aligned with the reinforcement element 92 is placed on the patterned surface area 81-1 of the mold substrate 81 to place the reinforcement member 92 on the cover substrate 91 in an aligned position between two depressions 83 of the mold substrate 81;

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 40 ferner folgende Schritte auf: Entfernen 435 der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen 92 nach dem Schritt des Temperns, und Vereinzeln 455 des geformten Abdeckungssubstrats 91, um vereinzelte Deckelelemente 38 zu erhalten.According to an exemplary embodiment, the method 40 further has the following steps: removing 435 the stiffening structure or stiffening structures 92 after the annealing step, and dicing 455 the formed cover substrate 91 in order to obtain diced cover elements 38 .

Insbesondere zeigt 12 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 400 die Herstellung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen (Sende- und/oder Empfangsbauelementen) eingesetzt werden kann, wobei das hergestellte Deckelsubstrat das Abdeckungselement bzw. Deckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung 32 transparenten Fensterbereich 38-3 aufweist.In particular shows 12 based on the exemplary flowchart 400, the production of a cover substrate that can be used, for example, to house one or a plurality of optical or optoelectronic components (transmitting and/or receiving components), the cover substrate produced having the cover element or cover element 38 with the optically for the transmission radiation 32 has a transparent window area 38-3.

Bei einem optionalen Schritt 405 wird zunächst ein Formsubstrat 80`, z. B. ein Halbleiter- oder Siliziumwafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80`-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat 80' ist zumindest mit einer oder einer Mehrzahl von erhöhten Strukturen 82' versehen.In an optional step 405, a mold substrate 80', e.g. B. a semiconductor or silicon wafer, provided with a structured surface area 80`-1, that is, the mold substrate 80 'is provided with at least one or a plurality of raised structures 82'.

Bei einem optionalen Schritt 410 wird auf das erste Formsubstrat 80' ein ebenes Glassubstrat 91 anodisch bondiert.In an optional step 410, a planar glass substrate 91 is anodically bonded to the first mold substrate 80'.

Bei einem optionalen Schritt 415 wird das erste Silizium-Formsubstrat beispielsweise durch ein Schleifverfahren abgedünnt, um Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente 92 auf einem Glassubstrat 90 herzustellen. Die Versteifungselemente 92 sind beispielsweise vorgesehen, um eine minimale Oberflächenrauigkeit des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 bei dem Glasfließprozess beizubehalten.In an optional step 415, the first silicon mold substrate is thinned, for example by a grinding process, to produce stiffening elements 92 on a glass substrate 90. FIG. The stiffening elements 92 are provided, for example, to minimize the surface roughness of the glass material of the cover backing substrate 91 in the glass flow process.

Bei Schritt 420 wird ein zweites Formsubstrat 81, z. B. ein Halbleiter- oder Siliziumwafer, mit vertieften Strukturen 83 in einem ersten Hauptoberflächenbereich 81-1 hergestellt und bereitgestellt.At step 420, a second mold substrate 81, e.g. B. a semiconductor or silicon wafer, manufactured and provided with recessed structures 83 in a first main surface region 81-1.

Bei Schritt 425 wird das Glassubstrat 90 mit den Verstärkungselementen 92 auf das zweite Formsubstrat 81 (Silizium-Formsubstrat) mit einem eingeschlossenen Vakuum in den Vertiefungen 83 anodisch aufgebonded.At step 425, the glass substrate 90 with the reinforcing members 92 is anodically bonded to the second mold substrate 81 (silicon mold substrate) with a vacuum trapped in the cavities 83. FIG.

Bei Schritt 430 wird ein Glasfließprozess in einem Temperofen (= temperaturgeregelten Ofen) 50 mit der Möglichkeit, einen Überdruck in der umgebenden Atmosphäre gegenüber der abgeschlossenen Kavität 83 während des Fließprozesses zu erzeugen, durchgeführt. Bei dem Glasfließprozess fließt das Glasmaterial des Glassubstrats in die Vertiefungen bzw. wird durch das eingeschlossene Vakuum in die Vertiefungen 83 gezogen. Schließlich wird das Glassubstrat abgekühlt und aus dem Ofen 50 entnommen.At step 430 a glass flow process is performed in an annealing furnace (=temperature controlled furnace) 50 with the possibility of creating a positive pressure in the surrounding atmosphere compared to the closed cavity 83 during the flow process. During the glass flow process, the glass material of the glass substrate flows into the recesses or is drawn into the recesses 83 by the enclosed vacuum. Finally, the glass substrate is cooled and removed from the furnace 50. FIG.

Bei Schritt 435 wird das Material des Formsubstrats 81 (des zweiten Silizium-Formsubstrats) und der Silizium-Verstärkungselemente 92, z. B. mittels eines Ätzvorgangs, entfernt.At step 435, the material of the mold substrate 81 (the second silicon mold substrate) and the silicon reinforcing elements 92, e.g. B. by means of an etching process removed.

Bei einem optionalen Schritt 440 kann eine Metallisierung und gegebenenfalls eine Antireflexionsbeschichtung 86, 88 innen- und/oder außenseitig auf dem Glassubstrat 91 abgeschieden werden.In an optional step 440, a metallization and optionally an antireflection coating 86, 88 can be deposited on the inside and/or outside of the glass substrate 91.

Bei einem optionalen Schritt 445 kann das resultierende Glassubstrat 91, das heißt, der vorbereite Glas-Kappenwafer 91 auf einem vorbestimmten Substratwafer 20 angeordnet werden, um optoelektronische Bauelemente 30 hermetisch zu verkappen.In an optional step 445, the resulting glass substrate 91, that is, the prepared glass cap wafer 91, may be placed on a predetermined substrate wafer 20 to hermetically cap optoelectronic devices 30. FIG.

Bei einem optionalen Schritt 450 wird beispielsweise eine hermetische Fügeverbindung zwischen dem Kappenwafer 91 und dem bestückten Substratwafer 20 durchgeführt.In an optional step 450, for example, a hermetic joint connection between the cap wafer 91 and the equipped substrate wafer 20 is carried out.

Bei einem optionalen Schritt 455 werden die Bauteile 95 auf Waferebene vereinzelt, um vereinzelte optoelektronische Sende- und/oder Empfangsbauelemente 95 zu erhalten.In an optional step 455, the components 95 are singulated at the wafer level in order to obtain singulated optoelectronic transmitting and/or receiving components 95.

Bei einem optionalen Schritt 460 sind beispielhafte Vorrichtungen 95 für Detektoren und Emitter mit beispielsweise einem aktiven Element dargestellt sind. Diese optoelektronischen Vorrichtungen werden nachfolgend in den 13a-b und 14a-b noch näher beschrieben.At an optional step 460, exemplary devices 95 for detectors and emitters with, for example, an active element are illustrated. These optoelectronic devices are described below in the 13a-b and 14a-b described in more detail.

Die 13a-b und 14a-b zeigen nun beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektronisches Bauelement 95 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, die beispielsweise gemäß dem Prozessablauf 400 von 12 hergestellt werden können.the 13a-b and 14a-b now show exemplary embodiments for a hermetically housed, optoelectronic component 95 according to further exemplary embodiments which, for example, according to the process flow 400 of FIG 12 can be produced.

Das hermetisch gehäuste, optoelektronische Bauelement 95 von 13a zeigt beispielsweise einen Draht-gebondeten Fotodetektor 31 (wire bonded photo detector), der zwischen Trägersubstrat 20 und dem (z. B. gasdichten) Abdeckungselement 38 gehäust ist.The hermetically housed optoelectronic component 95 from 13a FIG. 1 shows, for example, a wire-bonded photodetector 31 that is housed between the carrier substrate 20 and the (eg gas-tight) cover element 38 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelements 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Empfangsstrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement 31, wie z. B. ein optoelektronisches Empfangsbauelement bzw. eine Fotodiode, auf.According to an exemplary embodiment of the hermetically housed optoelectronic component 95, the cover element 38 can optionally be formed in such a way that the upper side wall 38-3 is formed optically transparent for the received radiation. The optoelectronic component 95 has, for example, a radiation-sensitive semiconductor component 31, such as. B. an optoelectronic receiving component or a photodiode on.

Das in 13b dargestellte hermetisch gehäuste, optoelektronische Bauelement ist beispielsweise als eine Flip-Chip-LED ausgebildet und zwischen dem Trägersubstrat und dem Abdeckungselement 38 (z. B. hermetisch) gehäust.This in 13b The hermetically housed optoelectronic component shown is in the form of a flip-chip LED, for example, and is housed (eg hermetically) between the carrier substrate and the cover element 38 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelements 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Sendestrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, wie z. B. ein optoelektronisches Sendebauelement, auf.According to an exemplary embodiment of the hermetically housed optoelectronic component 95, the cover element 38 can optionally be designed in such a way that the upper side wall 38-3 is designed to be optically transparent for the transmission radiation. The optoelectronic component 95 has, for example, a radiation-emitting semiconductor component, such as. B. an optoelectronic transmission component.

Bei dem hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelement 95 von 13a-b können weist das das Abdeckungselement 38 ein optisches Fenster 38-3 für die Photodetektoren und Halbleiter-Leuchtelemente inkl. Laserdioden 30 auf. Insbesondere bei LEDs können beispielsweise mehrere LEDs unterschiedlicher Wellenlängen in dem Gehäuse 38 untergebracht sind. Optional kann auch eine Schaltung mit Zener-Dioden zum Verpolungsschutz vorgesehen sein. Das Trägersubstrat 20 für die Bauelemente 30, das beispielsweise integrierte vertikale Durchführungen (Vias) 93 aufweist, stellt einen Teil des Gehäuses dar.In the case of the hermetically housed optoelectronic component 95 from 13a-b The cover element 38 can have an optical window 38 - 3 for the photodetectors and semiconductor light-emitting elements including laser diodes 30 . In the case of LEDs in particular, for example, a plurality of LEDs of different wavelengths can be accommodated in the housing 38 . Optionally, a circuit with Zener diodes can also be provided for reverse polarity protection. The carrier substrate 20 for the components 30, which has, for example, integrated vertical feedthroughs (vias) 93, represents part of the housing.

14a zeigt nun eine weitere beispielhafte Ausführungsform für ein hermetisch gehäustes, optoelektronisches Bauelement 32 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das beispielsweise mit dem oben beschriebenen Verfahren 400 hergestellt wird. 14a FIG. 12 now shows a further exemplary embodiment for a hermetically housed optoelectronic component 32 according to an exemplary embodiment which is produced, for example, using the method 400 described above.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelements 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Sendestrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 30, wie z. B. ein optoelektronisches Sendebauelement, und ein strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement 31, wie z. B. ein optoelektronisches Empfangsbauelement bzw. eine Fotodiode, auf.According to an exemplary embodiment of the hermetically housed optoelectronic component 95, the cover element 38 can optionally be designed in such a way that the upper side wall 38-3 is designed to be optically transparent for the transmission radiation. The optoelectronic component 95 has, for example, a radiation-emitting semiconductor component 30, such as. B. an optoelectronic transmission component, and a radiation-sensitive semiconductor component 31, such as. B. an optoelectronic receiving component or a photodiode on.

14a zeigt also eine Ausführungsform, bei der die optoelektronischen Komponenten 30 unter dem Abdeckungselement 38 integriert sind. Dies ist beispielsweise für Applikationen geeignet, bei denen eine oder mehrere zusätzliche Fotodioden 31 zur Überwachung der Leistung des strahlungsemittierenden Bauelements 30, beispielsweise eines Lasers, vorgesehen sind. Dabei kann von dem Empfangselement 31 die von einem Objekt 2 reflektierte Strahlung erfasst werden. 14a FIG. 10 thus shows an embodiment in which the optoelectronic components 30 are integrated under the cover element 38. FIG. This is suitable, for example, for applications in which one or more additional photodiodes 31 are provided for monitoring the power of the radiation-emitting component 30, for example a laser. In this case, the radiation reflected by an object 2 can be detected by the receiving element 31 .

In 14a sind also in der Kavität ein Treiber-EC mit dem Sendeelement 30 und einer Monitor-Fotodiode 31 gezeigt. Die in 14a dargestellten optoelektronischen Bauelemente 30, 31 können mit einem Bond-Draht mit entsprechenden Anschlussflächen an dem Substrat 20 kontaktiert sein.In 14a a driver EC with the transmission element 30 and a monitor photodiode 31 are thus shown in the cavity. In the 14a The optoelectronic components 30, 31 illustrated can be contacted with a bonding wire having corresponding connection areas on the substrate 20.

14b zeigt eine Darstellung, bei der ein optoelektronisches Sendebauelement beispielsweise als ein Flip-Chip-Bauelement 30 ausgebildet ist, wobei ansonsten die Ausführungen von 14a gleichermaßen auf das Sendebauelement 30 von 14b anwendbar sind. 14b shows an illustration in which an optoelectronic transmission component is formed, for example, as a flip-chip component 30, with the statements from FIG 14a are equally applicable to the transmit device 30 of Figure 14b.

Da bei dem hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelement 95 von 14a-b aktiven optischen Elemente 30, 31 sehr kleine Geometrien aufweisen können, können auch mehrere davon in einem solchen Bauteil 95 hermetisch verkappt werden. So können auch Kombinationen von NIR-VCSEL- Elementen 30 mit einem Photodetektor 31 in einem Gehäuse realisiert werden, da damit beispielsweise eine Näherungssensorik betrieben werden kann. Es gibt also die Aussendung eines Lichtpulses mit den Sendebauelement 30 und die Rückkopplung reflektierter Strahlung, die mit einer Photodiode 31 gemessen wird.Since the hermetically sealed optoelectronic component 95 of 14a-b active optical elements 30, 31 can have very small geometries, several of them can also be hermetically encapsulated in such a component 95. In this way, combinations of NIR-VCSEL elements 30 with a photodetector 31 can also be implemented in one housing, since a proximity sensor system can be operated with them, for example. There is therefore the emission of a light pulse with the transmission component 30 and the feedback of reflected radiation, which is measured with a photodiode 31 .

Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Obwohl einige Aspekte als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden können.Although some aspects of the present disclosure have been described as features in the context of an apparatus, it is clear that such a description can also be considered as a description of corresponding method features. Although some aspects have been described as features associated with a method, it is clear that such a description can also be regarded as a description of corresponding features of a device or the functionality of a device.

Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einem programmierbaren Bestückungsautomaten mit integrierter optischer Vermessung, einem Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software oder zumindest teilweise in Hardware oder zumindest teilweise in Software implementiert sein.Some or all of the method steps may be performed by (or using) hardware apparatus, such as a programmable pick and place machine with integrated optical sensing, a microprocessor, a programmable computer, or electronic circuitry. In some embodiments, some or more of the method steps may be performed by such an apparatus. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware, or in software, or at least partially in hardware, or at least partially in software.

In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.In the foregoing Detailed Description, in part, various features were grouped together in examples in order to streamline the disclosure. This type of disclosure should not be interpreted as an intention that the claimed examples have more features than are expressly recited in each claim. Rather, as the following claims reflect, subject matter may lie in less than all features of a single disclosed example. Thus the following claims are hereby incorporated into the Detailed Description, where each claim may stand as its own separate example. While each claim may stand as its own separate example, it should be noted that although dependent claims in the claims refer back to a specific combination with one or more other claims, other examples also include a combination of dependent claims with the subject-matter of each other dependent claim or a combination of each feature with other dependent or independent claims. Such combinations are contemplated unless it is stated that a specific combination is not intended. Furthermore, it is intended that a combination of features of a claim with any other independent claim is also included, even if that claim is not directly dependent on the independent claim.

Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die spezifischen dort gezeigten und dargestellten Ausführungsbeispiele ersetzt werden können, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Dieser Anmeldungstext soll alle Adaptionen und Variationen der hierin beschriebenen und erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist der vorliegende Anmeldungsgegenstand lediglich durch den Wortlaut der Ansprüche und den äquivalenten Ausführungsformen derselben begrenzt.Although specific embodiments have been illustrated and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that a variety of alternative and/or equivalent implementations may be substituted for the specific embodiments shown and illustrated therein without departing from the subject matter of the present application. This anmel This text is intended to cover all adaptations and variations of the specific embodiments described and discussed herein. Therefore, the present application subject matter is limited only by the language of the claims and the equivalent embodiments thereof.

Claims (48)

Optische Projektionsanordnung (10) mit folgenden Merkmalen: einer ersten Baugruppe (10-1), die auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat (20-1) angeordnet ist, mit: - einem an dem ersten Teilsubstrat (20-1) angeordneten, optoelektronischen Bauteil (30), wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30) eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats (20-1) aufweist, - einem gasdichten Abdeckungselement (38), das mit dem ersten Teilsubstrat (20-1) hermetisch gefügt ist, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil (30) bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement (38) zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, - einer Linsenanordnung (40), die fest bzgl. des Abdeckungselements (38) angeordnet ist, zur Kollimation der Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30), und - einer Prisma-Anordnung (50), die ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung (32) des optoelektronischen Bauteils (30) zu führen und an einer Auskoppeloberfläche (52) auszukoppeln, und einer zweiten Baugruppe (10-1), die auf einem zweiten Teilsubstrat (20-1) angeordnet ist, mit: - einer MEMS-Spiegelanordnung (60) mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement (62), wobei die Prisma-Anordnung (50) und die MEMS-Spiegelanordnung (60) geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung (32) unter einem Einfallwinkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement (62) trifft, wobei der Einfallwinkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements (62) in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.Optical projection arrangement (10) with the following features: a first assembly (10-1), which is arranged on a gas-tight first partial substrate (20-1), with: - an optoelectronic component (30) arranged on the first partial substrate (20-1), wherein at least part of the transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30) has a main emission direction in a range of ± 30° to a vertical of the first partial substrate ( 20-1) has, - a gas-tight covering element (38), which is hermetically joined to the first sub-substrate (20-1) in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component (30), the covering element (38) at least in the area of the main emission direction having a transmission radiation has transparent material, - A lens arrangement (40), which is fixed with respect to the covering element (38), for collimating the transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30), and - A prism arrangement (50) which is designed to guide the collimated transmission radiation (32) of the optoelectronic component (30) and to decouple it on a decoupling surface (52), and a second assembly (10-1), which is arranged on a second partial substrate (20-1), with: - a MEMS mirror arrangement (60) with a movably suspended and deflectable MEMS-based mirror element (62), wherein the prism arrangement (50) and the MEMS mirror arrangement (60) are arranged geometrically in relation to one another such that the emitted transmission radiation (32) strikes the movably suspended MEMS-based mirror element (62) at an angle of incidence β, the angle of incidence β in the idle state of the MEMS-based mirror element (62) is in a range between 30° and 50°. Optische Projektionsanordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Prisma-Anordnung (50) ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung (32-1, 32-2, 32-3) der optoelektronischen Sendebauteile (30-1, 30-2, 30-3) unter einem Auskoppelwinkel α bzgl. der Auskoppeloberfläche (52) der Prisma-Anordnung (50) auszukoppeln, wobei der Auskoppelwinkel α in einem Bereich zwischen 20° und 40° liegt.Optical projection arrangement (10) according to claim 1 , wherein the prism arrangement (50) is designed to decouple the collimated transmission radiation (32-1, 32-2, 32-3) of the optoelectronic transmission components (30-1, 30-2, 30-3) at a decoupling angle α with respect to . Optische Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das optoelektronische Bauteil (30) eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen aufweist, wobei zumindest ein Teil der jeweiligen Sendestrahlung der optoelektronischen Bauelemente eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten gasdichten Teilsubstrats aufweist.Optical projection arrangement according to claim 1 or 2 , wherein the optoelectronic component (30) has a plurality of optoelectronic components, wherein at least part of the respective transmission radiation of the optoelectronic components has a main emission direction in a range of ± 30 ° to a vertical of the first gas-tight partial substrate. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauteil zumindest eine Halbleiter-basierte Lichtquelle mit einer oder einer Mehrzahl von Halbleiter-basierten Lichtquellen aufweist, wobei die zumindest eine Halbleiter-basierte Lichtquelle als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat angeordnet ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the optoelectronic component has at least one semiconductor-based light source with one or a plurality of semiconductor-based light sources, wherein the at least one semiconductor-based light source as an integrated bare die arrangement on the first partial substrate is arranged. Optische Projektionsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei die zumindest eine Halbleiter-basierte Lichtquelle auf einem Submount (34) aufgebaut ist oder direkt auf dem ersten Teilsubstrat aufgebaut ist.Optical projection arrangement according to claim 4 , wherein the at least one semiconductor-based light source is constructed on a submount (34) or is constructed directly on the first partial substrate. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauteil angeordnet ist, um eine Hauptabstrahlrichtung vertikal zu dem ersten Teilsubstrat aufzuweisen.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the optoelectronic component is arranged to have a main emission direction vertical to the first partial substrate. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung eine Mehrzahl von Kollimationslinsen für das optoelektronische Bauteil zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils aufweist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the lens arrangement has a plurality of collimation lenses for the optoelectronic component for collimating the transmission radiation of the optoelectronic component. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prisma-Anordnung ausgebildet ist, die Sendestrahlung bei einer Wellenlänge oder bei unterschiedlichen Wellenlängen zu führen und unter einem Auskoppelwinkel α auszukoppeln.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the prism arrangement is designed to guide the transmission radiation at one wavelength or at different wavelengths and to couple it out at an outcoupling angle α. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prisma-Anordnung eine optisch wirksame Beschichtung an der Einkoppel- und/oder Auskoppeloberfläche aufweist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the prism arrangement has an optically effective coating on the coupling and/or coupling-out surface. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die optische Achse der ausgekoppelten Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils durch den Mittelpunkt des Spiegelelements verläuft.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement are arranged geometrically relative to one another such that the optical axis of the emitted transmission radiation of the optoelectronic component runs through the center point of the mirror element. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteil rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte angeordnet ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the Prism arrangement and the MEMS mirror arrangement are arranged geometrically to each other that the coupled-out transmission radiation of the optoelectronic component is arranged rotationally symmetrically around the center of the mirror plate. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rahmenstruktur mit umlaufenden Wänden nach außen optisch abgeschlossen ausbildet ist, wobei die Linsenanordnung mittels einer an der Rahmenstruktur angeordneten Linsenhalterstruktur in einer definierten Fokuslage zu dem gasdichten Abdeckungselement ausgerichtet ist, und wobei die Prisma-Anordnung an der Rahmenstruktur angeordnet ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein a frame structure with peripheral walls is optically closed to the outside, wherein the lens arrangement is aligned in a defined focal position to the gas-tight cover element by means of a lens holder structure arranged on the frame structure, and wherein the prism arrangement on the Frame structure is arranged. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung in einer definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement fixiert ist, wobei die Prisma-Anordnung mittels einer Rahmenstruktur an dem ersten Teilsubstrat angeordnet ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the lens arrangement is fixed in a defined focus position on the gas-tight covering element, the prism arrangement being arranged on the first partial substrate by means of a frame structure. Optische Projektionsanordnung gemäß Anspruch 13, wobei die Rahmenstruktur mechanisch fest mit dem Trägersubstrat und der Prisma-Anordnung verbunden ist, und wobei die Rahmenstruktur mit umlaufenden Wänden nach außen optisch abgeschlossen ausbildet ist.Optical projection arrangement according to Claim 13 , wherein the frame structure is mechanically firmly connected to the carrier substrate and the prism arrangement, and wherein the frame structure is optically closed with peripheral walls to the outside. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prisma-Anordnung und das MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass ein lateraler Abstand der Auskoppelfläche der Prisma-Anordnung zu dem Mittelpunkt des Spiegelelements weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H der Prisma-Anordnung beträgt.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement are arranged geometrically in relation to one another such that a lateral distance between the decoupling surface of the prism arrangement and the center point of the mirror element is less than 12 times the value of the structural height H of the Prism arrangement is. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiegelelement im Ruhezustand parallel zu der Substratebene des zweiten Teilsubstrats ausgerichtet ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the mirror element is aligned parallel to the substrate plane of the second partial substrate in the rest state. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiegelelement in einem in Richtung der Prisma-Anordnung geneigten Zustand angeordnet ist.An optical projection arrangement according to any one of the preceding claims, wherein the mirror element is arranged in an inclined state towards the prism arrangement. Optische Projektionsanordnung gemäß Anspruch 17, wobei die Spiegelanordnung auf einen Keil aufgesetzt und fixiert ist, um den geneigten Aufbau der Spiegelanordnung zu erhalten.Optical projection arrangement according to Claim 17 , wherein the mirror assembly is placed on a wedge and fixed to obtain the tilted configuration of the mirror assembly. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teilsubstrat und das zweite Teilsubstrat mechanisch fest gekoppelt sind.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first partial substrate and the second partial substrate are mechanically firmly coupled. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teilsubstrat und das zweite Teilsubstrat ein gemeinsames gasdichtes Trägersubstrat bilden, so dass die erste Baugruppe und zweite Baugruppe auf dem gemeinsamen gasdichten Trägersubstrat angeordnet sind.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first partial substrate and the second partial substrate form a common gas-tight carrier substrate, so that the first assembly and second assembly are arranged on the common gas-tight carrier substrate. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gasdichte erste Trägersubstrat aus einer thermisch leitfähigen Keramik mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder aus einem Halbleiermaterial aufgebaut ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the gas-tight first carrier substrate is constructed from a thermally conductive ceramic with a low coefficient of thermal expansion or from a semiconductive material. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Teilsubstrat gasdicht ausgebildet ist, und wobei eine kuppelförmige Glaskappe hermetisch mit dem zweiten Teilsubstrat gefügt ist, um eine hermetisch dichte Häusung für die MEMS-Spiegelanordnung gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.Optical projection assembly according to one of the preceding claims, wherein the second sub-substrate is formed gas-tight, and wherein a dome-shaped glass cap is hermetically joined to the second sub-substrate to form a hermetically sealed housing for the MEMS mirror assembly against the ambient atmosphere. Optische Projektionsanordnung gemäß Anspruch 22, wobei die kuppelförmige Glaskappe eine optisch wirksame Beschichtung an der Innen- und/oder Außenoberfläche aufweist.Optical projection arrangement according to Claim 22 , wherein the dome-shaped glass cap has an optically effective coating on the inner and/or outer surface. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gasdichte Abdeckungselement einen Seitenwandbereich zwischen einem Sockelbereich und einem Deckenbereich aufweist, wobei der Deckenbereich des Abdeckungselements das für die Sendestrahlung des optischen Bauteils durchlässige Material aufweist, und zur Auskopplung der Sendestrahlung vorgesehen ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the gas-tight cover element has a side wall area between a base area and a cover area, wherein the cover area of the cover element has the material which is permeable to the transmission radiation of the optical component, and is provided for coupling out the transmission radiation. Optische Projektionsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil eine reaktive Atmosphäre mit ausschließlich anorganischen Substanzen aufweist, und/oder wobei die hermetisch dichte Häusung gegenüber dem Eindringen von Wasserdampf hermetisch dicht ist.Optical projection arrangement according to one of the preceding claims, wherein the hermetically sealed housing for the optoelectronic component has a reactive atmosphere with exclusively inorganic substances, and/or wherein the hermetically sealed housing is hermetically sealed against the ingress of water vapor. Verfahren (100) zur Herstellung einer optischen Projektionsanordnung mit folgenden Schritten: Anordnen (110) einer ersten Baugruppe auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat, mit: - Anordnen (112) eines optoelektronischen Bauteils an dem ersten Teilsubstrat, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats aufweist, - Hermetisches Fügen (114) eines gasdichten Abdeckungselements mit dem ersten Teilsubstrat, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, - Anordnen (116) einer Linsenanordnung fest bezüglich des Abdeckungselements zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils, und - Anordnen (118) einer Prisma-Anordnung an dem Abdeckungselement, wobei die Prisma-Anordnung ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils zu führen und unter einem ersten Winkel α bzgl. einer Auskoppeloberfläche des Umlenkprismas auszukoppeln, wobei der erste Winkel α in einem Bereich zwischen 20° und 40° liegt, und Anordnen (120) einer zweiten Baugruppe auf einem zweiten Teilsubstrat, mit: - Anordnen (122) einer MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement auf dem zweiten Teilsubstrat, wobei die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung unter einem zweiten Winkel β auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement trifft, wobei der Winkel β im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.Method (100) for producing an optical projection arrangement with the following steps: arranging (110) a first assembly on a gas-tight first partial substrate, with: - arranging (112) an optoelectronic component on the first partial substrate, with at least part of the transmission radiation of the optoelectronic component has a main emission direction in a range of ±30° to a vertical of the first partial substrate, - Hermetic joining (114) of a gas-tight cover covering element with the first partial substrate, in order to provide a hermetically sealed housing for the optoelectronic component, the covering element having a material that is transparent to the transmitted radiation at least in the area of the main emission direction, - arranging (116) a lens arrangement fixed with respect to the covering element for collimating the transmitted radiation of the optoelectronic component, and - arranging (118) a prism arrangement on the cover element, the prism arrangement being designed to guide the collimated transmission radiation of the optoelectronic component and to decouple it at a first angle α with respect to a decoupling surface of the deflection prism, the first Angle α is in a range between 20° and 40°, and arranging (120) a second assembly on a second partial substrate, with: - arranging (122) a MEMS mirror arrangement with a movably suspended and deflectable MEMS-based mirror element on the second partial substrate, wherein the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement are arranged geometrically in relation to one another in such a way that the emitted transmission radiation hits the movably suspended MEMS-based mirror element at a second angle β, the angle β in the idle state of the MEMS-based mirror element being in a range between 30° and 50°. Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei das optoelektronische Bauteil eine Mehrzahl von Halbleiter-basierten Lichtquellen aufweist, ferner mit folgenden Schritt: Anordnen der Halbleiter-basierten Lichtquellen als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat.procedure according to Claim 26 , wherein the optoelectronic component has a plurality of semiconductor-based light sources, further comprising the step of: arranging the semiconductor-based light sources as an integrated bare die arrangement on the first partial substrate. Verfahren gemäß Anspruch 27, ferner mit folgenden Schritt: Anordnen der Halbleiter-basierten Lichtquellen direkt auf dem ersten Teilsubstrat.procedure according to Claim 27 , further comprising the following step: arranging the semiconductor-based light sources directly on the first partial substrate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen einer optisch wirksamen Beschichtung an der Einkoppel- und/oder Auskoppeloberfläche der Prisma-Anordnung.Method according to one of Claims 26 until 28 , further with the following step: arranging an optically effective coating on the coupling and / or decoupling surface of the prism arrangement. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 29, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen der Prisma-Anordnung und der MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander, dass die optische Achse der ausgekoppelten Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils durch den Mittelpunkt des Spiegelelements verläuft.Method according to one of Claims 26 until 29 , further with the following step: arranging the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement geometrically to one another such that the optical axis of the emitted transmission radiation of the optoelectronic component runs through the center point of the mirror element. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 30, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen der Prisma-Anordnung und der MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteil rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte angeordnet ist.Method according to one of Claims 26 until 30 , further with the following step: arranging the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement geometrically to one another such that the emitted transmission radiation of the optoelectronic component is arranged rotationally symmetrically about the center point of the mirror plate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 31, ferner mit folgendem Schritt: Fixieren der Linsenanordnung mittels einer Rahmenstruktur in einer definierten Fokuslage bzgl. des gasdichten Abdeckungselements, wobei die Prisma-Anordnung an der Rahmenstruktur angeordnet ist und die Rahmenstruktur mit umlaufenden Wänden eine nach außen optisch abgeschlossene Rahmenstruktur ausbildet.Method according to one of Claims 26 until 31 , further with the following step: fixing the lens arrangement by means of a frame structure in a defined focus position with respect to the gas-tight cover element, the prism arrangement being arranged on the frame structure and the frame structure with peripheral walls forming a frame structure which is optically closed to the outside. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 32, ferner mit folgendem Schritt: Fixieren der Linsenanordnung in einer definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement, wobei die Prisma-Anordnung mittels einer Rahmenstruktur fest an dem ersten Teilsubstrat angeordnet wird.Method according to one of Claims 26 until 32 , further with the following step: fixing the lens arrangement in a defined focus position on the gas-tight covering element, the prism arrangement being arranged firmly on the first partial substrate by means of a frame structure. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 33, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen der Prisma-Anordnung und der MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander, dass ein lateraler Abstand der Auskoppelfläche der Prisma-Anordnung zu dem Mittelpunkt des Spiegelelements weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H der Prisma-Anordnung beträgt.Method according to one of Claims 26 until 33 , also with the following step: arranging the prism arrangement and the MEMS mirror arrangement geometrically to each other such that a lateral distance of the decoupling surface of the prism arrangement to the center point of the mirror element is less than 12 times the value of the construction height H of the prism arrangement . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 34, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen des Spiegelelements in einem in Richtung der Prisma-Anordnung geneigten Zustand.Method according to one of Claims 26 until 34 , further comprising the step of: arranging the mirror element in a tilted state toward the prism array. Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die Spiegelanordnung auf einen Keil aufgesetzt und fixiert wird, um den geneigten Aufbau der Spiegelanordnung zu erhalten.procedure according to Claim 35 , wherein the mirror assembly is placed on a wedge and fixed to obtain the tilted structure of the mirror assembly. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 36, ferner mit folgendem Schritt: Festes mechanisches Koppel des ersten Teilsubstrats und des zweiten Teilsubstrats.Method according to one of Claims 26 until 36 , further comprising the step of: fixedly mechanically coupling the first sub-substrate and the second sub-substrate. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 37, wobei das zweite Teilsubstrat gasdicht ausgebildet ist, ferner mit folgendem Schritt: Hermetisches Fügen einer kuppelförmigen Glaskappe mit dem zweiten Teilsubstrat, um eine hermetisch dichte Häusung für die MEMS-Spiegelanordnung gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.Method according to one of Claims 26 until 37 , wherein the second partial substrate is gas-tight, further comprising the step of: hermetically joining a dome-shaped glass cap to the second partial substrate in order to form a hermetically sealed housing for the MEMS mirror arrangement with respect to the ambient atmosphere. Verfahren gemäß Anspruch 38, ferner mit folgendem Schritt: Aufbringen einer optisch wirksamen Beschichtung an der Innen- und/oder Außenoberfläche an der kuppelförmigen Glaskappe.procedure according to Claim 38 , further comprising the step of: applying an optically effective coating to the inner and/or outer surface of the dome-shaped glass cap. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 39, ferner mit folgendem Schritt: Anordnen einer reaktiven Atmosphäre in der hermetisch dichten Häusung für das optoelektronische Bauteil mit ausschließlich anorganischen Substanzen.Method according to one of Claims 26 until 39 , also with the following step: arranging a reactive atmosphere in the hermetically sealed housing for the optoelectronic component with exclusively inorganic substances. Verfahren (200) zur Herstellung eines Deckelsubstrats (90), z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, mit folgenden Schritten: Bereitstellen (210) eines Formsubstrats (80), das einen strukturierten Oberflächenbereich (80-1) mit einer Vertiefung (82) aufweist, und eines Abdeckungssubstrats (90), das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden (220) des Abdeckungssubstrats (90) mit dem Formsubstrat (80), um mittels der Vertiefung (82) eine abgeschlossene Kavität (84) zwischen dem Abdeckungssubstrat (90) und dem Formsubstrat (80) zu bilden; Tempern (230) des Abdeckungssubstrats (90) und des Formsubstrats (80), um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (90) zu verringern, und Bereitstellen eines Überdrucks in der abgeschlossenen Kavität (84) gegenüber der umgebenden Atmosphäre, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (90) und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität (84) gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein definiertes Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (90) ausgehend von der abgeschlossenen Kavität (84) bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat beabstandeten Anschlagfläche (94-1) zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat (90) mit zumindest einem Deckelelement (38) zu erhalten, und Entfernen (250) des Anschlagelements (94) und des Formsubstrats (80) von dem geformten Abdeckungssubstrat (90), wobei das geformte Abdeckungssubstrat (90) das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement (38) bildet.Method (200) for producing a cover substrate (90), e.g. for housing one or a plurality of optical components, with the following steps: providing (210) a mold substrate (80) having a structured surface area (80-1) with a depression (82) and a cover substrate (90) comprising a glass material; bonding (220) the cover substrate (90) to the mold substrate (80) to form a sealed cavity (84) between the cover substrate (90) and the mold substrate (80) via the depression (82); annealing (230) the cap substrate (90) and the mold substrate (80) to reduce the viscosity of the glass material of the cap substrate (90) and providing a positive pressure in the sealed cavity (84) relative to the surrounding atmosphere to based on the reduced Viscosity of the glass material of the cover substrate (90) and the overpressure in the closed cavity (84) compared to the surrounding atmosphere, a defined bulging of the glass material of the cover substrate (90) starting from the closed cavity (84) up to a stop surface (94) at a distance from the cover substrate -1) effecting to obtain a molded cover substrate (90) having at least one cover member (38), and Removing (250) the stop member (94) and the mold substrate (80) from the molded cover substrate (90), the molded cover substrate (90) forming the cover substrate with the at least one cover member (38). Verfahren nach Anspruch 41, wobei das Abdeckungssubstrat (90) eine Versteifungsstruktur (92) an dem ersten oder zweiten Hauptoberflächenbereich (90-1, 90-2) des Abdeckungssubstrats (90) aufweist, wobei bei dem Schritt (220) des Anordnens des Abdeckungssubstrats (90) auf dem strukturierten Oberflächenbereich (80-1) des Formsubstrats (80) das Abdeckungssubstrat (90) mit dem Verstärkungselement (92) ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich (80-1) des Formsubstrats (80) angeordnet wird, um das Verstärkungselement (92) an dem Abdeckungssubstrat (90) in einer ausgerichteten Position zu dem strukturierten Oberflächenbereich (80-1) des Formsubstrats (80) anzuordnen; oder wobei das Abdeckungssubstrat zwei gegenüberliegende Versteifungsstrukturen (92) aufweist, die an dem Abdeckungssubstrat (90) an gegenüberliegenden Seitenflächen (90-1, 90-2) des Abdeckungssubstrats (90) und gegenüberliegend zueinander an einer Position angeordnet sind, um bei dem Schritt (220) des Anordnens des Abdeckungssubstrats (90) auf dem strukturierten Oberflächenbereich (80-1) des Formsubstrats (80) das Abdeckungssubstrat (90) ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich (80-1) des Formsubstrats (80) anzuordnen, um das dem Formsubstrat (80) zugewandte Verstärkungselement (92) in einer ausgerichteten Position mit dem strukturierten Oberflächenbereich des Formsubstrats (80) anzuordnen.procedure after Claim 41 , wherein the cover substrate (90) has a stiffening structure (92) on the first or second main surface region (90-1, 90-2) of the cover substrate (90), wherein in the step (220) of arranging the cover substrate (90) on the structured surface area (80-1) of the mold substrate (80) placing the cover substrate (90) with the reinforcement element (92) aligned on the structured surface area (80-1) of the mold substrate (80), around the reinforcement element (92) on the cover substrate (90) in an aligned position with the structured surface area (80-1) of the mold substrate (80); or wherein the cover substrate has two opposing stiffening structures (92) which are arranged on the cover substrate (90) on opposite side surfaces (90-1, 90-2) of the cover substrate (90) and opposite to each other at a position to be in the step ( 220) arranging the cover substrate (90) on the structured surface area (80-1) of the mold substrate (80) arranging the cover substrate (90) aligned on the structured surface area (80-1) of the mold substrate (80) in order to 80) placing facing reinforcement members (92) in an aligned position with the patterned surface area of the mold substrate (80). Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, ferner mit folgenden Schritten: Entfernen der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen (92) nach dem Schritt des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks von dem geformten Abdeckungssubstrat (90), und/oder Vereinzeln des geformten Abdeckungssubstrats, um vereinzelte Deckelelemente (38) zu erhalten.procedure after Claim 41 or 42 , further comprising the steps of: removing the stiffening structure or stiffening structures (92) from the formed cover substrate (90) after the step of annealing and providing an overprint, and/or singulating the formed cover substrate to obtain singulated cover elements (38). Verfahren (400) zur Herstellung eines Deckelsubstrats (90), z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, mit folgenden Schritten: Bereitstellen (420) eines Formsubstrats (81) mit einem strukturierten Oberflächenbereich (81-1), der Vertiefungen (83) aufweist, und eines Abdeckungssubstrats (91), das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden (425) eines zweiten Hauptoberflächenbereichs des Abdeckungssubstrats (91) mit einem ersten Hauptoberflächenbereich (81-1) des Formsubstrats (81), um mittels der Vertiefungen (83) abgeschlossene Kavitäten zwischen dem Abdeckungssubstrat (91) und dem Formsubstrat (81) zu bilden; Tempern (430) des Abdeckungssubstrats (91) und des Formsubstrats (81), um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (91) zu verringern, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (91) ein Hineinfließen des Glasmaterials in die Vertiefungen (83) zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat (91) mit zumindest einem Deckelelement (38) zu erhalten, und Entfernen (435) des Formsubstrats (81) von dem geformten Abdeckungssubstrat (90), wobei das geformte Abdeckungssubstrat (90) das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement (38) bildet.Method (400) for producing a cover substrate (90), e.g. for housing one or a plurality of optical components, with the following steps: providing (420) a mold substrate (81) having a structured surface area (81-1) having depressions (83) and a cover substrate (91) comprising a glass material; Bonding (425) a second main surface area of the cover substrate (91) to a first main surface area (81-1) of the mold substrate (81) in order to form cavities between the cover substrate (91) and the mold substrate (81) which are closed by means of the depressions (83). ; annealing (430) the cap substrate (91) and the mold substrate (81) to reduce the viscosity of the glass material of the cap substrate (91) to allow the glass material to flow into the recesses (91) based on the reduced viscosity of the glass material of the cap substrate (91). 83) to obtain a shaped cover substrate (91) with at least one cover element (38), and Removing (435) the molded substrate (81) from the molded cover substrate (90), the molded cover substrate (90) forming the lid substrate with the at least one lid member (38). Verfahren nach Anspruch 44, wobei bei dem Schritt (430) des Temperns ein Unterdruck in der abgeschlossenen Kavität (83) gegenüber der umgebenden Atmosphäre erzeugt wird, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (91) in die Vertiefungen (83) zu unterstützen.procedure after Claim 44 wherein in the step (430) of annealing, a negative pressure is created in the closed cavity (83) with respect to the surrounding atmosphere in order to support the inflow or drawing of the glass material of the cover substrate (91) into the depressions (83). Verfahren nach Anspruch 44 oder 45, wobei bei dem Verbinden (425) ein Unterdruck oder Vakuum in der abgeschlossenen Kavität (83) eingeschlossen wird, um bei dem Schritt (430) des Temperns einen Unterdruck in der abgeschlossenen Kavität (83) gegenüber der umgebenden Atmosphäre zu erhalten, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats (91) in die Vertiefungen (83) zu unterstützen.procedure after Claim 44 or 45 , wherein a negative pressure or vacuum is enclosed in the closed cavity (83) during the connecting (425) in order to obtain a negative pressure in the closed cavity (83) with respect to the surrounding atmosphere in the step (430) of annealing in order to prevent the inflow or assist in drawing the glass material of the cover substrate (91) into the recesses (83). Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, wobei das Abdeckungssubstrat (91) eine Versteifungsstruktur (92) an dem ersten Hauptoberflächenbereich (91-1) des Abdeckungssubstrats (91) aufweist, wobei bei dem Schritt (425) des Anordnens des Abdeckungssubstrats (91) auf dem strukturierten Oberflächenbereich (81-1) des Formsubstrats (81) das Abdeckungssubstrat (91) mit dem Verstärkungselement (92) ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich (81-1) des Formsubstrats (81) angeordnet wird, um das Verstärkungselement (92) an dem Abdeckungssubstrat (91) in einer ausgerichteten Position zwischen zwei Vertiefungen (83) des Formsubstrats (81) anzuordnen;Procedure according to one of Claims 44 until 46 , wherein the cover substrate (91) has a stiffening structure (92) on the first main surface area (91-1) of the cover substrate (91), wherein in the step (425) of arranging the cover substrate (91) on the structured surface area (81-1 ) of the mold substrate (81), the cover substrate (91) with the reinforcement element (92) aligned on the structured surface area (81-1) of the mold substrate (81) is arranged to the reinforcement element (92) on the cover substrate (91) in an aligned position between two recesses (83) of the mold substrate (81); Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 47, ferner mit folgenden Schritten: Entfernen (435) der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen (92) nach dem Schritt des Temperns, und Vereinzeln (455) des geformten Abdeckungssubstrats (91), um vereinzelte Deckelelemente (38) zu erhalten.Procedure according to one of Claims 44 until 47 , further comprising the following steps: removing (435) the stiffening structure or stiffening structures (92) after the annealing step, and dicing (455) the formed cover substrate (91) in order to obtain diced cover elements (38).
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