DE3633181C2 - Reflexlichtschranke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexlichtschranke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Reflexlicht­ schranke ist aus dem Abstract zu JP 61-71681 (A) bekannt.

Die Herstellung von Reflexlichtschranken soll möglichst ein­ fach, rationell und günstig erfolgen. Reflexlichtschranken sollen für besondere Anwendungsfälle mit besonders kleinen Abmessungen (Minibauformen) gefertigt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflexlichtschranke der eingangs genannten Art anzugeben, die bezüglich der Blendenausgestaltung vorteilhaft weitergebildet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reflexlicht­ schranke nach Anspruch 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2- 5 niedergelegt.

Bei einer Reflexlichtschranke nach der Erfindung werden Lichtsender und Lichtempfänger auf oder in ein gemeinsames Substrat (Trägerplatte) aufgebracht. Das gemeinsame Substrat kann beispielsweise aus Glas, aus Keramik, aus Halbleitermate­ rial oder aus Kunststoff bestehen. Das gemeinsame Substrat kann Leiterbahnen und/oder andere für eine elektrische Ver­ bindung geeignete Einrichtungen, wie z. B. Bond-Pads, aufwei­ sen.

Insbesondere kann der Lichtempfänger monolithisch im Substrat ausgebildet sein. Lichtempfänger bzw. Lichtsender können in mindestens einer Nut des Substrats angeordnet sein.

Wenn der Lichtempfänger monolithisch in einer Lichtempfänger- Halbleiterscheibe ausgebildet ist, kann der Lichtsender di­ rekt elektrisch isoliert auf die Lichtempfänger-Halbleiter­ scheibe aufgebracht werden. Die elektrische Isolation des Lichtsenders kann dabei z. B. über eine Passivierungsschicht wie beispielsweise eine Oxidschicht oder eine Kombination aus Oxidschicht und Nitridschicht, über eine Einrichtung aus Kunststoff oder über Sintergläser erfolgen. Bei der Re­ flexlichtschranke sind Lichtsender und Lichtempfänger dabei durch eine Blende getrennt. Diese Blende kann z. B. aus einem in 100-Kristallrichtung orientierten Siliziumkristall mit ge­ eigneten Ätzstrukturen bestehen.

Eine Reflexlichtschranke nach der Erfindung kann als eine Mehrfach-Reflexlichtschranke mit mehrfachen Fotodetektoren ausgebildet sein.

Die optische Trennung von Lichtsender und Lichtempfänger kann im Nutzen erfolgen. Dies bedeutet, daß auf einem Substrat gleichzeitig mehrere Bauelemente hergestellt werden, wobei eine Vereinzelung dieser Bauelemente erst nach der optischen Trennung von Lichtempfänger und Lichtsender, die zu einem er­ findungsgemäßen Bauelement gehören, erfolgt.

Vorteilhafterweise erfolgt die Prüfung auf Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Bauelemente ebenfalls im Nutzen und noch vor der Vereinzelung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1-7 näher erläutert.

In einem Siliziumsubstrat 1 ist ein Fototransistor 2 als npn- Transistor ausgebildet. Der Fototransistor 2 besitzt den Emitter 13, die Basis 14 und den Kollektor 15. Das Silizium- Substrat 1 kann auch als integrierte Schaltung ausgeführt sein, die beispielsweise auch eine Steuerung für den Licht­ sender 3 und/oder für den Fotodetektor 2 enthält. Als Fotode­ tektor 2 kann grundsätzlich auch eine Fotodiode verwendet werden.

Auf das Siliziumsubstrat 1 ist teilweise eine Isolierschicht 4 aufgebracht. Die Isolierschicht 4 kann beispielsweise eine Oxidschicht sein. Auf dieser Isolierschicht 4 ist ein Licht­ sender 3 angeordnet. Der Lichtsender 3 kann eine planare GaAs-IRED sein. Ein solcher Lichtsender 3 besitzt eine Anode 12 mit einer p-leitfähigen Zone und eine Kathode 11 mit einer n-leitfähigen Zone. Der Lichtsender 3 kann auf Metallisierun­ gen 10, die auf der Isolierschicht 4 angeordnet sind, mittels Lötung oder mittels Klebung angebracht werden.

Der Lichtsender 3 ist in Fig. 1 direkt auf der Lichtempfän­ ger-Halbleiterscheibe aufgebracht. Der Lichtsender 3 und der Lichtempfänger 2 sind durch Blenden 5 optisch getrennt. Die Blenden 5 können aus Silizium, das in 100-Kristallrichtung orientiert ist, mit geeigneten Ätzstrukturen bestehen. Die Blenden sind mit einer Klebung 9 auf dem Substrat 1 befe­ stigt. Die Blenden besitzen an geeigneten Stellen reflektie­ rende Schichten aus Gold, Aluminium oder einem anderen geeig­ neten Material. Das Lichtaustrittsfenster und das Lichtein­ trittsfenster können mit einem transparenten Kunststoff 6 ge­ füllt sein. Das vom Lichtsender 3 emittierte Licht kann bei der Anwendung der Reflexlichtschranke an einem Spiegel 8 re­ flektiert werden und schließlich auf den Lichtempfänger 2 auftreffen.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1. Die inneren Berandungen der transparenten Licht­ eintrittsfenster bzw. Lichtaustrittsfenster sind in Fig. 2 mit 16 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt Bond-Pads, die lötbar oder bondbar sind. Die in den Fig. 1 und 2 vorhandenen Metallisierungen für die Kathode 11, für die Anode 12, für den Emitter 13 und für den Kollek­ tor 15 können an geeigneter Stelle an die Oberfläche des Bau­ elements nach Fig. 1 geführt werden und dort zu Kontaktflec­ ken ausgebildet werden. Diese Kontaktflecken (Bond-Pads) kön­ nen beispielsweise an der Oberseite des Bauelementes, an der Unterseite oder an einer oder an mehreren Seitenflächen ange­ ordnet sein. Die Kontaktflecken können auch auf mehrere Flä­ chen der Oberfläche des Bauelementes verteilt sein.

Eine Anordnung nach Fig. 1 kann auch so ausgeführt werden, daß mehrere Fotodetektoren vorhanden sind. Fig. 4 zeigt zwei Möglichkeiten auf, wie beispielsweise 2 Fotodetektoren bezüglich eines einzigen Lichtsenders angeordnet sein können. Beispielsweise kann ein Sender 3 in der Mitte von zwei Detektoren 2 angeordnet sein. Oder ein Sender 3 und zwei Detektoren 2 können die Ecken eines Dreiecks bilden.

Bei einer Anordnung nach Fig. 1 kann anstelle einer planaren IRED als Lichtsender 3 auch eine Mesa-IRED als Lichtsender angeordnet sein. Der Lichtsender kann ein GaAs- bzw. ein GaAlAs-Bauelement sein. Ein Lichtsender 17 kann gemäß Fig. 5 auf der Isolierschicht 4 mittels eines isolierenden Klebers 19 befestigt sein. Der Lichtsender 17 kann mittels Lot bzw. Leitkleber 18 kontaktiert sein.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Reflexlichtschranke, bei der ein Lichtsender 20 mit einem Bonddraht mit einer Leiterbahn 21 verbunden ist. Als Lichtsender 20 kann dabei eine planare oder eine Mesa-IRED dienen. Auf der Isolierschicht 4 ist eine Metallisierung 22 für die Kathode des Lichtsenders 20 ange­ ordnet. Auf dieser Metallisierung 22 ist der Lichtsender 20 befestigt. Die Anode 23 des Lichtsenders 20 ist mit Draht an die Leiterbahn 21 gebondet, die ihrerseits ebenfalls auf der Isolierschicht 4 angeordnet ist. Die Metallisierungen 21 und 22 können zu geeigneten Kontakteinrichtungen geführt werden.

Claims (5)

1. Reflexlichtschranke, bei der ein Halbleiterlichtsender und mindestens ein Halbleiterlichtempfänger nebeneinander auf und/oder in einer Seite einer ebenen Trägerplatte angeordnet sind und bei der der/die Halbleiterlichtempfänger mittels Blenden gegen von dem Halbleiterlichtsender ausgestrahltes direktes Licht abgeschirmt ist/sind, wobei die Blenden einstückig ausgebildet und mit der einen Seite der Trägerplatte befestigt oder verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Blenden eine Platte aus Halbleitermaterial dient, in die den Lichtsender und den/die Lichtempfänger umgebende Fenster herausgeätzt sind.

2. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Silizium besteht, das in 100-Kristallrich­ tung orientiert ist.

3. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte aus einem Halbleitermaterial besteht.

4. Reflexlichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster der Platte mit transparentem Kunststoff gefüllt sind.

5. Reflexlichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Begrenzungswände der Fensteröffnungen reflektierend sind.