DE10204397A1 - Laserdiodenarray und Herstellverfahren dafür - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Laserdiodenarray und ein Herstellverfahren dafür beschrieben, wobei das Laserdiodenarray mehrere Laserdioden (2) und ein alle Laserdioden (2) tragenden Basiskörper (30) aufweist und wobei jede Laserdiode (2) auf einem Zwischenträger (1) befestigt und mit auf dem Zwischenträger (1) vorgesehenen Leitflächen (5, 8) elektrisch verbunden ist und die Zwischenträger (1) auf dem Basiskörper (30) befestigt sind.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage von Laserdioden zu einem ein- oder
zweidimensionalen Laserdiodenarray aus Laserdioden, wobei die Laserdioden auf spezielle
Zwischenträger vormontiert werden und zu dem Array zusammengesetzt werden, sowie ferner auf
eine Laserarrayanordnung aus zusammengesetzten Einzeldioden.
Derartige Anordnungen werden in unterschiedlichsten optoelektronischen Geräten und
Messeinrichtungen eingesetzt.
Aus der DE 41 37 068 A1 ist ein integrierter optischer Vielfach-Abstandssensor bekannt. In dieser
optoelektronische Entfernungsmeßeinrichtung werden zur Positionserkennung von Objekten in
einem Flächen- oder Raumwinkelbereich zeilenförmig oder flächig angeordnete
positionsempfindliche Dioden und zeilenförmig oder flächig angebrachten Sende-Laserdioden, die
sehr dicht nebeneinander angeordnet sind, verwendet.
In der DE 44 29 913 C1 ist eine Vorrichtung zum Plattieren von zwei oder mehreren Metallplatten
durch Absorption von Laserstrahlungsenergie beschrieben. Als Strahlquelle werden Laserdioden
verwendet. Die hohe Laserstrahlleistung wird aus mehren auf einer Ebene nebeneinander zu
Laserdiodenbarren aufgereihten Laserdioden gewonnen.
In der DE 196 44 941 C1 ist ein Hochleistungsdiodenlaser mit einem Laserbarren und ein Verfahren
zu dessen Montage beschrieben. Der Hochleistungsdiodenlaser besteht aus einem Streifen aus
Halbleitermaterial, der optisch-elektrisch in einzelne Laserdioden aufgeteilt ist. Die einzelnen
Laserdioden sind direkt über ein Hartlot mit dem Kühlkörper verbunden. Die mechanische
Vereinzelung der Laserdioden erfolgt nach dem Auflöten des ganzen Halbleitermaterialstreifens.
Allen bekannten Fertigungsverfahren ist gemeinsam, daß die Vereinzelung der Laserdioden auf
dem Grundkörper (Kühlkörper) erst nach der Montage des ganzen Halbleiterkörpers mit den
Laserdioden erfolgt. Da bei der Laserdiodenherstellung die optisch-elektrische Gutausbeute auf
den Halbleiterbarren nicht sehr hoch ist, entsteht ein erheblicher Mehraufwand für die Realisierung
von Laserbarren mit vielen funktionierenden Laserdioden im Stück. Hinzu kommt, daß die
Ausfallrate bei den Laserdioden während der Montage durch Prozesse wie Handling, Löten,
Bonden, Sägen u. a. relativ hoch ist, so daß die Gesamtgutausbeute nach der Montage auf dem
Grundkörper relativ gering ist und damit erhebliche Mehrkosten entstehen. Ein nachträgliches
Auswechseln einer defekten Einzeldiode (Reparatur) ist nach dieser Technologie praktisch
ausgeschlossen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Laserdiodenarray mit einem
Basisteil und mehreren Laserdioden, bei dem der Gutausbeuteanteil erhöht ist, sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Laserdiodenarray mit mehreren Laserdioden und
einem Basiskörper als Wärmesenke gelöst, wobei die Laserdioden jeweils auf einem
Zwischenträger befestigt sind, so daß Laserdioden und Zwischenträger jeweils eine
Montagegruppe bilden, und mindestens zwei Montagegruppen auf dem Basiskörper befestigt und
elektrisch kontaktiert sind. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Laserdiodenarrays mit mehreren Laserdioden und einem Basiskörper als Wärmesenke,
wobei Laserdioden jeweils auf Zwischenträgern montiert werden, um Montagegruppen zu erhalten,
die Laserdioden mit elektrischen Leiterstrukturen verbunden werden, und dann mindestens zwei
Montagegruppen auf dem Basiskörper befestigt werden.
Es ist also ein Verfahren zur Herstellung von Laserdiodenarrays mit mehreren Laserdioden und
einem Basiskörper vorgesehen, wobei mindestens eine Laserdiode auf einem Zwischenträger
montiert und mit elektrischen Leitbahnstrukturen und Kontaktflächen verbunden wird, so daß eine
Montagegruppe gebildet wird, mindestens zwei Montagegruppen auf dem Basiskörper befestigt
werden, und die elektrischen Kontaktflächen der Montagegruppen elektrisch so verbunden
werden, daß alle Laserdioden n- und p-seitig angeschlossen sind. Weiter ist ein Laserdiodenarray
mit mehreren Laserdioden und einem alle Laserdioden tragenden Basiskörper vorgesehen, wobei
jede Laserdiode auf einem Zwischenträger befestigt und mit auf dem Zwischenträger
vorgesehenen Leitflächen elektrisch verbunden ist und die Zwischenträger auf dem Basiskörper
befestigt sind.
Vorteilhaft werden geometrisch kleine Zwischenträger hochpräzise mikromechanisch mittels eines
photolithographischen Waferprozesses hergestellt. Zur Vereinfachung der Montage wird die Breite
der Zwischenträger etwas breiter als die Breite der einzelnen Laserdiode gewählt. Weiter wird auf
den einzelnen Zwischenträgern eine elektrische Leitbahnstruktur aufgebracht. Sie dient zur
Stromzufuhr für die Laserdiode, die an einem Ende auf den Zwischenträger lagegenau montiert
wird.
Die Leitbahnstruktur auf dem Zwischenträger wird vorteilhafterweise auch im Waferverbund nach
bekannten Technologien über photolithografische Prozesse aufgebracht. Sie ist hinsichtlich ihres
Schichtsystems an das Kontaktsystem der Laserdiode angepaßt. Ein für die
Siliziumwaferoberfläche vorteilhaftes Schichtsystem besteht aus Siliziumoxid, Aluminium, Nickel
und Gold. Die Schichtfolge hat den besonderen Vorteil, daß es sowohl bondbar als auch lötfähig
ist. Ebenso können mit diesem Schichtsystem auch elektrische Kontakte über elektrisch leitfähige
Kleber realisiert werden.
Auf der Schichtseite des Zwischenträgers wird die Laserdiode auf einem dafür vorgesehenen
Montagepad so lagegenau montiert, daß sie nicht an den Breitseiten des Zwischenträgers
übersteht. Vorteilhafterweise sollte sie symmetrisch zur Längsachse des Zwischenträgers montiert
werden, die dann zur Strahlaustrittsachse parallel liegt.
Da die aktive Zone (Austrittsfenster) einer Laserdiode sehr empfindlich sind, ist es vorteilhaft,
wenn diese geringfügig über die Vorderkante des Zwischenträgers übersteht.
Zur besseren Montage kann es von Vorteil sein, wenn auf den Zwischenträger spezielle
Anlagemarken aufgebracht werden, die eine gute Lagezuordnung der Laserdiode zum
Zwischenträger gewährleisten. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur exakten Lagezuordnung
der Laserdiode zum Zwischenträger kann über eine spezielle Anlagefläche auf dem
Zwischenträger realisiert werden. Diese kann beispielsweise mikromechanisch erzeugt werden
oder nachträglich über einen Hilfskörper aufgebracht werden. Für die weitere Gesamtmontage ist
es besonders vorteilhaft, wenn diese Anlagefläche zur Hinterkante des Zwischenträgers eng
toleriert ist.
Da die Laserdiode einerseits mechanisch stabil auf den Zwischenträger befestigt und andererseits
die Unterseite der Laserdiode (p-seitig) elektrisch leitfähig zum Montagepad des Zwischenträgers
montiert werden muß, bieten sich hier sowohl das Löten als auch das Kleben mit leitfähigem
Klebstoff an.
Die n-seitige Kontaktierung von der Oberseite der Laserdiode zu den vorgesehenen
Leitbahnkontakten auf dem Zwischenträger erfolgt vorteilhafterweise mittels einer oder mehrerer
Bonddrahtverbindungen.
Die Montagegruppe aus Laserdiode und Zwischenträger steht einfach handhabbar zur
Zwischenprüfung und weiteren Montage zur Verfügung. Die so sehr preiswert herstellbaren
Montagegruppen können vor der weiteren Montage zum Laserdiodenarray in einfachen
Meßanordnungen auf ihre elektrische und optische Funktionsfähigkeit überprüft und selektiert
werden.
Da vor allem die mechanischen Montagebelastungen durch Sägen, Plazieren, Kleben/Löten und
Bonden auf die sehr empfindlichen Laserdioden abgeschlossen sind, kann davon ausgegangen
werden, daß von den funktionsfähigen Montagegruppen bei der weiteren Verarbeitung (Montage)
zu einem Laserdiodenarray keine Laserdioden mehr ausfallen. Damit wird die Wahrscheinlichkeit,
voll funktionsfähige Laserdiodenarrays zu erhalten, deutlich erhöht.
Die weitere Montage der Montagegruppen auf einem Basis- bzw. Kühlkörper zu einem
Laserdiodenarray kann in verblüffend einfachen Montageschritten erfolgen. Dazu werden die
Montagegruppen so aneinandergereiht auf den Basiskörper geklebt, daß alle
Laserdiodenaustrittsfenster auf der selben Langseite des Basiskörpers liegen.
Für eine präzise Anordnung der Montagegruppen auf dem Basiskörper müssen die Längskanten
der Zwischenträger gratfrei sein. Dazu ist es vorteilhaft, wenn spezielle Sägegräben für die
Vereinzelung der Zwischenträger mittels einer Wafersäge vorgesehen sind, die zugleich eine Fase
an der Klebefläche der Montagegruppen bilden, um eine gute Dünnspaltklebung zu realisieren.
Vorteilhaft kann die Positionierung der Montagegruppen auf dem Basiskörper in einer
Montagevorrichtung erfolgen, in der die Vorderkanten der Zwischenträger an einen definierten
Anschlag zum Basiskörper angelegt werden.
Besonders vorteilhaft können die Montagegruppen auf dem Basiskörper montiert werden, wenn
dieser selbst eine Anlagefläche für die rechtwinklige Lage und für die Längsauflage zur exakten
Ausrichtung der Montagegruppen und damit der Einzeldioden bietet. Diese kann für die Vorder-
oder Hinterkante der Zwischenträger ausgeführt werden. Als Anlagekanten auf dem Basiskörper
kann auch ein speziell aufgebrachter Anlagewinkel dienen.
Für die elektrischen Verbindung der einzelnen Montagegruppen zum p- und n-seitigen Anschluß
der Laserdioden sind die Kontakt- bzw. Anschlußpads auf dem Zwischenträger über Bond- oder
Lötbrücken zu verbinden.
Sind flexible Anschlußdrähte zur Gesamtbaugruppe vorgesehen, ist es vorteilhaft, wenn für den p-
und n-seitigen Anschluß jeweils ein Kontaktpad verwendet wird. Diese Kontaktpads sollten
vorteilhafterweise nach der gleichen Technologie wie die Zwischenträger hergestellt werden. Die
flexiblen Anschlußdrähte können nach den bekannten Technologien auf die großflächigen
Anschlußpads gelötet oder mittels Leitkleber geklebt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die vorgeschlagene Anordnung kann mit einfachen
Mitteln sichergestellt werden, daß eine hohe Gutausbeute bei fertig montierten Laserdiodenarrays
erzielt wird, da über die Zwischenmessung an den Montagegruppen sichergestellt wird, daß nur
funktionsfähige Montagegruppen und damit funktionsfähige Einzeldioden verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher
erläutert. In den Fig. 1 bis 9 ist in prinzipieller Darstellung eine Laserzeile gezeigt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zwischenträger mit Leitbahnstrukturen und Montage- und
Anschlußpads;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Siliziumwafer mit einem Schichtsystem für die
Leitbahnstrukturen;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Waferabschnitt mit Zwischenträgern;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine vereinzelte Laserdiode;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Montagegruppe;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Montagegruppe;
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein eindimensionales 8-fach Laserdiodenarray mit Basis- bzw.
Kühlkörper;
Fig. 8 eine Montagevorrichtung zum Positionieren der Montagegruppen auf dem Basiskörper
und
Fig. 9 eine Ansicht eines eindimensionalen 8-fach Laserdiodenarrays mit Kühlkörper.
Zwischenträger 1 zur Aufnahme einer schon vereinzelten Laserdiode 2 werden mittels bekannter
Wafertechnologien für die Mikrostrukturierung, Mikromechanik und Dünnschichttechnik hergestellt.
In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Zwischenträger 1 mit Leitbahnstrukturen 3, 4 und einem
Montagepad 5 für die Aufnahme einer Laserdiode 2 und Anschlußpads 6, 7, 8 für elektrische
Bondanschlüsse dargestellt. Der einzelne Zwischenträger 1 ist zwischen zwei Längskanten 9, 10
400 µm breit und zwischen Vorderkante 11 und Hinterkante 12 4 mm lang. Die Dicke beträgt
200 µm.
Für die Leitbahnstrukturen 3, 4, das Montagepad 5 und die Anschlußpads 6, 7, 8 wird ein
Schichtaufbau eines hochbelastbaren Metall-Dünnfilm-Schichtsystems verwendet. Es ist in Fig. 2
schematisch dargestellt. Auf einem 200 µm dicken Siliziumwafer 13 wird eine durchgehende
Isolatorschicht 14 aus SiO2 und photolithographisch strukturierten Metallschichten aus Aluminium
15, Nickel 16 und Gold 17 hergestellt. Für eine effektive Herstellung werden die Wafer 13 im
Verbund prozessiert und erst nach dem Aufbringen des löt- und bondfähigen Schichtsystem in
Dünnfilmtechnik mittels einer Wafersäge zu Zwischenträgern 1 vereinzelt. Fig. 3 zeigt eine
Draufsicht auf den Siliziumwafer 13. Auf einem 6-Zoll-Wafer können so einige Tausend
Zwischenträger 1 gleichzeitig prozessiert werden.
Die Breite der Zwischenträger 1 ist mit 400 µm so bemessen, daß bei einer symmetrischen
Montage die vereinzelte Laserdiode 2 in Chipform nicht über die Längskanten 10, 11 des
Zwischenträgers 1 hinausragt und somit geschützt ist.
In Fig. 4 ist ein handelsüblicher Laserdiodenchip dargestellt. Er besitzt einen sehr empfindlichen
Laserstrahlaustrittsbereich 19. Die Abmessungen betragen 300 µm × 300 µm, und die Dicke
beträgt 100 µm. Mittels eines Leitklebers 20 wird diese Laserdiode 2 auf den Montagepad 5 des
Zwischenträgers 1 geklebt. Die Positionierung der Laserdiode 2 auf dem Zwischenträger 1 erfolgt
mittels einer (nicht dargestellten) Montagevorrichtung. Diese nimmt den Zwischenträger 1
lagegenau auf. Dabei sind zwei Anlagekanten so bemessen, daß die Laserdiode 2 mit der Seite,
an der ihr Laserstrahlaustrittsbereich 19 liegt, 50 µm über die Vorderkante 11 übersteht und
symmetrisch zu den Längskanten 9, 10 positioniert wird.
Mittels des Leitklebers 20 wird die Laserdiode 2 p-seitig elektrisch mit dem Montagepad 5, der an
das Anschlußpad 6 angeschlossen ist, verbunden. Nach Aushärtung des Leitklebers 20 wird
mittels eines Drahtbonds die Laserdiode 2 n-seitig kontaktiert. Dazu werden zwei 25 µm dicke
Golddrähte 21 von der Oberseite der Laserdiode 2 auf das Anschlußpad 8, welches an das
Anschlußpad 7 angeschlossen ist, gebondet.
Damit ist eine Montagegruppe 25 mit einer über die Anschlußpads 6, 7 elektrisch kontaktierbaren
Laserdiode 2 hergestellt. In Fig. 5 ist die Draufsicht auf die Montagegruppe 25 und in Fig. 6 die
Seitenansicht dieser Montagegruppe 25 dargestellt.
Mehrere Montagegruppen 25 werden vor der weiteren Montage zu einem Laserarray in einer hier
nicht näher dargestellten Meßanordnung auf ihre elektrische und optische Funktionsfähigkeit
überprüft und nichtfunktionsfähige Montagegruppen 25 bzw. Laserdioden 2 ausgesondert.
Da vor allem die mechanischen Montagebelastungen durch Sägen, Plazieren, Kleben/Löten und
Bonden auf die sehr empfindlichen Laserdioden 2 abgeschlossen sind, können von den
funktionsfähigen Montagegruppen 25 bei der weiteren Verarbeitung zu einem Laserdiodenarray
mit Kühlkörper keine Laserdioden 2 mehr ausfallen. Damit wird die Wahrscheinlichkeit, voll
funktionsfähige Laserdiodenzeilen zu erhalten, deutlich erhöht.
Zur elektrischen Kontaktierung des 8-fach Laserdiodenarrays der Fig. 7 werden spezielle
Anschlußträger 27, 28 mit Kontaktpads 29 nach gleicher Technologie wie die Zwischenträger 1
hergestellt.
Die weitere Montage der Montagegruppen 25 zu einem Laserdiodenarray auf einen Kühlkörper 30
kann in verblüffend einfachen Montageschritten erfolgen. Zwei Anschlußträger 27, 28 und acht
Montagegruppen 25 werden aneinandergereiht auf den Basiskörper 30 geklebt, wobei ein
handelsüblicher Kleber 31 verwendet wird.
Zur exakten Lagepositionierung der Anschlußträger 27, 28 und der Montagegruppen 25 wird eine
spezielle Montagevorrichtung 32, wie in Fig. 8 dargestellt, mit Anlagekanten 33, 34 verwendet. Die
Anlagekanten 33, 34 bilden einen rechten Winkel und sind so bemessen, daß entsprechend der
mechanischen Toleranzkette die acht Laserstrahlaustrittsbereiche 19 einen Laserbarren 40 bilden.
Für die elektrische Verbindung der einzelnen Montagegruppen 25 zum p- und n-seitigen Anschluß
der Laserdioden 2 werden die auf den Zwischenträgern 1 vorgesehenen Anschlußpads 6, 7 mit
dem jeweiligen Kontaktpad 29 der zwei Anschlußträger 27, 28 mittels 100 µm dicker
Goldbonddrähte 36 verbunden.
Zur Stromversorgung des gesamten Laserdiodenarrays werden die Kontaktpads 29 auf den zwei
Zwischenträgern 1 mit einer flexiblen Kupferdrahtlitze 37, 38 mittels Lot verbunden.
Claims (23)
1. Laserdiodenarray mit mehreren Laserdioden (2) und einem Basiskörper (30) als Wärmesenke,
wobei die Laserdioden (2) jeweils auf einem Zwischenträger (1) befestigt sind, so daß
Laserdioden (2) und Zwischenträger (1) jeweils eine Montagegruppe (25) bilden, und mindestens
zwei Montagegruppen (25) auf dem Basiskörper (30) befestigt und elektrisch kontaktiert sind.
2. Laserdiodenarray nach Anspruch 1, wobei die Laserdioden (2) an einer Begrenzungsfläche einen
Laserstrahlaustrittsbereich (19) aufweisen und jeweils so auf dem Zwischenträger (1) justiert sind,
daß diese Begrenzungsfläche über eine Kante des Zwischenträgers (1) übersteht.
3. Laserdiodenarray nach einem der obigen Ansprüche, wobei auf jedem Zwischenträger (1) eine
Leiterstruktur (3) mit einer Kontaktfläche (5) ausgebildet ist, auf der die Laserdiode (2) elektrisch
verbindend angebracht ist.
4. Laserdiodenarray nach Anspruch 3, wobei die Laserdioden (2) eine plattenförmige Gestalt mit
Deckflächen haben, die Deckflächen als Kontakte dienen, und eine der Deckflächen auf die
Kontaktfläche (5) der Leiterstruktur (3) gelötet, gebondet oder leitend geklebt ist.
5. Laserdiodenarray nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Leiterstruktur (3) ein Schichtsystem aus
leitenden (15, 16, 17) und nichtleitenden (14) Schichten umfaßt.
6. Laserdiodenarray nach Anspruch 5, wobei das Schichtsystem Schichten aus Siliziumoxid,
Aluminium, Nickel und Gold umfaßt.
7. Laserdiodenarray nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Zwischenträger (1) in der
Draufsicht auf die Montagegruppe (25) zumindest an zwei Kanten über die Laserdiode (2)
übersteht.
8. Laserdiodenarray nach einem der obigen Ansprüche, wobei auf dem Zwischenträger (1) Marken
oder Anlageflächen zur Justierung der Laserdiode (2) auf dem Zwischenträger (1) angeordnet
sind.
9. Laserdiodenarray nach einem der obigen Ansprüche, wobei mehrere Montagegruppen (25) auf
einem Basiskörper (30) befestigt und zueinander ausgerichtet sind, wobei vorzugsweise die
Montagegruppen (25) miteinander durch eine Dünnspaltklebung verbunden sind.
10. Laserdiodenarray nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Basiskörper (30) Anlageflächen
zur Ausrichtung der Montagegruppen (25) aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenarrays mit mehreren Laserdioden (2) und einem
Basiskörper (30) als Wärmesenke, wobei Laserdioden (2) jeweils auf Zwischenträgern (1)
montiert werden, um Montagegruppen (25) zu erhalten, die Laderdioden (2) mit elektrischen
Leiterstrukturen (3) verbunden werden, und dann mindestens zwei Montagegruppen (25) auf dem
Basiskörper (30) befestigt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die elektrischen Kontaktflächen (6, 7) der Montagegruppen
(25) elektrisch so verbunden werden, daß alle Laserdioden (2) p- und n-seitig angeschlossen sind
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Zwischenträger (1) unter Verwendung eines
photolithographischen Prozesses hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei auf einem Wafer zur Vereinzelung darauf prozessierter
Zwischenträger (1) Sägegräben angeordnet werden, und die Zwischenträger (1) anschließend
mittels einer Wafersäge so vereinzelt werden, daß eine Fase an den Kanten der Zwischenträger
(1) entsteht.
15. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei die Leiterstrukturen (3) durch
Löten, Kleben oder Bonden mit den Laserdioden (2) und/oder dem Basiskörper (30) verbunden
werden.
16. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei auf dem Zwischenträger (1) eine
Kontaktfläche (5) ausgebildet wird, auf der dann die Laserdiode (2) befestigt und kontaktiert wird.
17. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei die Laserdioden (2) an einer
Begrenzungsfläche einen Laserstrahlaustrittsbereich (19) aufweisen und so auf den
Zwischenträgern (1) justiert werden, daß diese Begrenzungsfläche über den Zwischenträger (1)
übersteht.
18. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei auf den Zwischenträgern (1)
Marken oder Anlageflächen aufgebracht und die Laserdioden (2) anhand dieser Marken oder
Anlageflächen auf den Zwischenträgern (1) justiert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Marken oder Anlageflächen mikromechanisch erzeugt
werden.
20. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei Montagegruppen (25) aus
Zwischenträger (1) und Laserdiode (2) einer Funktionsüberprüfung unterzogen werden, bevor sie
auf dem Basiskörper (30) befestigt und kontaktiert werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Montagegruppen (25) nach der Funktionsüberprüfung
miteinander durch Dünnspaltklebung verbunden werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei in einer Montagevorrichtung (32) mit Anlageflächen (33, 34)
die Montagegruppen (25) mittels der Anlageflächen (33, 34) gegenüber dem Basiskörper (30)
justiert und in dieser Lage auf dem Basiskörper (30) befestigt und kontaktiert werden.
23. Verfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei es insbesondere zur Herstellung
eines Laserdiodenarrays nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.
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---|---|---|---|
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DE10104677 | 2001-02-02 | ||
DE10204397A DE10204397A1 (de) | 2001-02-02 | 2002-02-04 | Laserdiodenarray und Herstellverfahren dafür |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=7672599
Family Applications (1)
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DE10204397A Withdrawn DE10204397A1 (de) | 2001-02-02 | 2002-02-04 | Laserdiodenarray und Herstellverfahren dafür |
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DE (1) | DE10204397A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10349869A1 (de) * | 2003-10-25 | 2005-06-16 | Eads Deutschland Gmbh | System und Verfahren zum Schutz von Transportmitteln gegen IR-gelenkte Flugkörper |
US20200313400A1 (en) * | 2017-12-13 | 2020-10-01 | Sony Corporation | Method of manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
US10985526B2 (en) * | 2016-11-25 | 2021-04-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser device and light-source device |
US11011885B2 (en) * | 2016-11-25 | 2021-05-18 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser device and light-source device |
-
2002
- 2002-02-04 DE DE10204397A patent/DE10204397A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10349869A1 (de) * | 2003-10-25 | 2005-06-16 | Eads Deutschland Gmbh | System und Verfahren zum Schutz von Transportmitteln gegen IR-gelenkte Flugkörper |
US10985526B2 (en) * | 2016-11-25 | 2021-04-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser device and light-source device |
US11011885B2 (en) * | 2016-11-25 | 2021-05-18 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser device and light-source device |
US20200313400A1 (en) * | 2017-12-13 | 2020-10-01 | Sony Corporation | Method of manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
US11710942B2 (en) * | 2017-12-13 | 2023-07-25 | Sony Corporation | Method of manufacturing light-emitting module, light-emitting module, and device |
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