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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Faseroptik- oder Optoelektronikmodule.
Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Optoelektronikmodul,
dessen Komponenten an einem einzelnen Befestigungsbauteil befestigt
sind.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Optische
Kommunikationssysteme werden weit verbreitet zum Tragen sehr großer Informationsmengen
mit niedriger Fehlerrate und bei geringen Kosten über große Entfernungen
verwendet. Aus diesem Grund wurde beträchtlich viel Entwicklung bei
Komponenten optischer Kommunikationssysteme, wie z. B. Optoelektronikbausteinen
oder -Modulen, durchgeführt.
Optoelektronik bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen, die sowohl
elektronische als auch optische Attribute teilen. Diese Vorrichtungen können Laservorrichtungen,
die kohärentes
Licht ansprechend auf ein elektronisches Signal erzeugen, und Photodetektoren,
die ein elektronisches Signal ansprechend auf Licht erzeugen, sein.
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Üblicherweise
verwenden bidirektionale Optoelektronikmodule Kantenemissions-Halbleiterlaser und
Oberflächenerfassungs-Photodetektoren (siehe 1).
Wie aus 1 zu sehen ist, ist, da ein
Kantenemissionslaser 11 einen relativ breiten Strahlungswinkel
aufweist, eine Linse 12 üblicherweise zwischen dem Laser 11 und
einer optischen Faser 13 eingeführt, um eine hohe optische
Kopplungseffizienz zu erhalten. Zusätzlich ist üblicherweise eine Linse 17 zwischen
der optischen Faser 13 und einem Photodetektor 15 eingeführt. Die
eingeführte
Linse 17 verbessert die opti sche Kopplungseffizienz zwischen
der optischen Faser 13 und dem Photodetektor 15.
Da das Optoelektronikmodul 10 ein bidirektionales Modul
ist, wird ein optisches Filter 18 verwendet, um den von
der optischen Faser 13 emittierten Lichtstrahl zu der Linse 17 zu
reflektieren und es zu ermöglichen,
dass der Lichtstrahl von der Linse 12 die optische Faser 13 erreicht.
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Bei
der Herstellung des Optoelektronikmoduls 10 müssen der
Laser 11, die Linse 12, das optische Filter 18 und
die optische Faser 13 in genauer vorbestimmter Ausrichtung
zueinander sein. Zusätzlich
müssen
die optische Faser 13, das optische Filter 18,
die Linse 17 und der Photodetektor 15 in genauer vorbestimmter
Ausrichtung zueinander sein. Um dies zu erzielen, werden üblicherweise
Halterunge und/oder Befestigungen benötigt, um die Komponenten an
ihrem Ort und in Ausrichtung zueinander zu halten, wie in 2 gezeigt
ist.
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Wie
aus 2 zu sehen ist, wird eine Halterung 21 verwendet,
um die Linse 12 an ihrem Ort und in vorbestimmter Ausrichtung
zu dem Laser 11 zu halten, der ebenso an der Halterung 21 befestigt
ist. Diese Halterung 21 wird dann mit einer weiteren Halterung 22 gekoppelt,
die die optische Faser 13 und das optische Filter 18 an
ihren Orten hält.
Eine dritte Halterung 20 wird verwendet, um die Linse 17 an
ihrem Ort und in Ausrichtung mit dem Photodetektor 15 zu
halten. Die Halterung 20 befestigt und fixiert auch den
Photodetektor 15. Da der Photodetektor 15 der Oberflächenerfassungs-Photodetektor
ist (wie in 2 gezeigt), ist der Photodetektor 15 an
der Halterung 20 senkrecht zu dem eingehenden Licht befestigt,
wie in 2 gezeigt ist. Die Halterung 20 ist auch
mit der Halterung 22 gekoppelt. Die Ausrichtung des Lasers 11,
der Linsen 12 und 17, des Photodetektors 15,
des optischen Filters 18 und der optischen Faser 13 wird
durch die Halterungen 20 bis 22 erzielt.
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Ein
Nachteil derartiger Optoelektronikmodule oder -bausteine besteht
darin, dass die Halterungen üblicherweise
in der Herstellung relativ kostspielig sind, da sie üblicherweise
eine relativ hohe Präzision
erfordern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es üblicherweise
zeitaufwändig
ist, die Optoelektronikmodule unter Verwendung der Halterungen zusammenzubauen,
wodurch ein geringer Durchsatz bewirkt wird. Zusätzlich könnte auch Zeit zur Ausrichtung
und Einstellung während
des Zusammenbauens der Optoelektronikmodule benötigt werden. Dies verhindert üblicherweise
eine Massenproduktion der Optoelektronikmodule durch Bediener, die
mittelmäßig ausgebildet
sind, während
die erforderlichen Ausrichtungskriterien erhalten bleiben. Diese
Faktoren beschränken üblicherweise
die Kostenreduzierung der Optoelektronikmodule. Ferner weisen diese
Optoelektronikmodule üblicherweise
eine relativ große Größe auf,
da die Halterungen miteinander gekoppelt sind.
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Die
EP 0171615 A offenbart
ein Verfahren zur Herstellung einer Optoelektronikvorrichtung, die eine
integrierte Vorrichtung, einen Laser und sphärische Linsen in Hohlräumen aufweist.
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Die
EP 640853 A und
die
DE 3809396 A offenbaren
integrierte optische Vorrichtungen mit einem Substrat mit pyramidenförmigen Hohlräumen zum
Aufnehmen und Positionieren optischer Komponenten.
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Die
Erfindung basiert auf der Aufgabe eines Bereitstellens eines Verfahrens
zum Herstellen einer Optoelektronik-Vorrichtung, in der die Komponenten präzise auf
eine kostengünstige
Art und Weise befestigt sind.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
schematisch ein bidirektionales Optoelektronik-Modul des Stands
der Technik;
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2 ist
eine Seitenquerschnittsansicht, die den Baustein des bidirektionalen
Optoelektronikmoduls aus 1 zeigt;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Optoelektronikmoduls, dessen
Komponenten an einem einzelnen Befestigungsbauteil befestigt sind;
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4 ist
eine Draufsicht des Optoelektronikmoduls aus 3;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Befestigungsbauteils
der 3 bis 4 und zeigt einen pyramidenförmigen Hohlraum zum
Einpassen einer sphärischen
Linse des Optoelektronikmoduls;
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6 ist
eine Draufsicht des Abschnitts des Befestigungsbauteils aus 5;
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7 ist
eine Querschnittsseitenansicht des Befestigungsbauteils entlang
einer Linie 71 aus 6;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines integrierten Photodetektors des
Optoelektronikmoduls der 3 und 4;
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9 ist
eine Querschnittsseitenansicht des integrierten Photodetektors entlang
einer Linie 9-9 aus 8;
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10 ist
eine Querschnittsansicht des Befestigungsbauteils und des optischen
Filters in der Kopplungsposition entlang einer Linie 10-10 aus 3;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine alternative Anordnung von
Befestigungskomponenten eines Optoelektronikmoduls auf einem einzelnen
Befestigungsbauteil zeigt;
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12 ist
eine Draufsicht eines Abschnitts des Befestigungsbauteils aus 11 und
stellt die alternative Anordnung dar; und
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13 ist
eine Draufsicht eines weiteren Optoelektronikmoduls, das eine integrierte
optische Vorrichtung aufweist, die zumindest ein optisches Filter und
einen Spiegel umfasst.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die 3 und 4 zeigen
eine Anordnung eines Integrierens von Komponenten eines Optoelektronikmoduls 30 auf
einem einzelnen Befestigungsbauteil 31. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel wird
dies durchgeführt,
ohne dass eine aktive Ausrichtung und ein zusätzliches Befestigungsbauteil
benötigt
werden. Eine aktive Ausrichtung bedeutet ein Ausrichten der Komponenten
mit bestimmter Rückkopplung,
was anzeigt, ob eine Einstellung für die Ausrichtung benötigt wird.
Durch ein Integrieren der Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 auf
dem einzelnen Befestigungsbauteil 31 wird die Größe des Optoelektronikmoduls 30 wesentlich
reduziert. Zusätzlich
werden die Kosten einer Herstellung des Optoelektronikmoduls 30 reduziert,
da nur ein Befestigungsbauteil (d. h. das Befestigungsbauteil 31)
benötigt
wird. Die Kosten einer Herstellung des Optoelektronikmoduls 30 werden
weiter reduziert, da das Befestigungsbauteil 31 durch Stapelverarbeitung hergestellt
wird. Die Anordnung ist unten in Verbindung mit den 3 bis 13 detaillierter
beschrieben.
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Wie
aus den 3 bis 4 zu sehen
ist, ist das Optoelektronikmodul 30 ein bidirektionales
Optoelektronikmodul. Alternativ könnte das Optoelektronikmodul 30 nicht
bidirektional sein. Das Optoelektronikmodul 30 könnte z.
B. tridirektional oder unidirektional sein.
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Das
Optoelektronikmodul 30 umfasst integrierte Photodetektoren 32 und 41,
sphärische
Linsen 33 und 34, einen Spiegel 35 und
ein planares optisches Filter 36. Eine externe optische
Faser 40 ist aktiv mit den sphärischen Linsen 33 und 34 über das optische
Filter 36 ausgerichtet, nachdem die Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 zusammengebaut
wurden. Der Photodetektor 41 arbeitet wie ein Rückfacettenmonitor
des Lasers 39. Alternativ könnte das Optoelektronikmodul 30 mit
mehr oder weniger als den oben beschriebenen Komponenten arbeiten.
Der Spiegel 35 z. B. könnte
in dem Optoelektronikmodul 30 auch nicht verwendet werden.
Als weiteres Beispiel könnte
das Optoelektronikmodul 30 einen zusätzlichen Spiegel umfassen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel,
wie in den 3 bis 4 gezeigt
ist, sind die sphärischen
Linsen 33 und 34 Kugellinsen. Alternativ können die sphärischen 33 bis 34 andere
Typen sphärischer
Linsen sein.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das Befestigungsbauteil 31 aus Silizium hergestellt.
Ein Verwenden von Silizium für
das Befestigungsbauteil 31 ermöglicht es, dass die Komponenten
des Optoelektronikmoduls 30 unter Verwendung eines photolithographischen
Maskierungs- und Ätzvorgangs,
der bei der Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen mit hohem
Maß an
Genauigkeit weit verbreitet eingesetzt wird, an dem Befestigungsbauteil 31 befestigt werden
können.
Dies bewirkt, dass diese Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 mit
einem hohen Maß an
Genauigkeit auf dem Befestigungsbau teil 31 platziert werden.
Ferner erlaubt dies eine Herstellung des Befestigungsbauteils 31 unter
Verwendung einer Stapelverarbeitung.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das Befestigungsbauteil 31 aus einem kristallinen Silizium mit
kristallographischen <100>-Oberflächen hergestellt.
Dieser Typ Silizium wird unten als <100>-Silizium
bezeichnet. Alternativ kann das Befestigungsbauteil 31 aus
anderen Materialien hergestellt sein. Keramik- oder Metallmaterialien
können
z. B. zur Herstellung des Befestigungsbauteils 31 verwendet werden.
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Die
Größe des Befestigungsbauteils 31 hängt von
der Größe des Photodetektors 32,
des Lasers 39 und der sphärischen Linsen 33 bis 34 ab.
Da der Photodetektor 32 und der Laser 39 von 300
Mikrometer bis 1 Millimeter variieren können und jede der sphärischen
Linsen 33 bis 34 von 300 Mikrometer bis 3 Millimeter
variieren kann, kann die Größe des Befestigungsbauteils 31 etwa
ganze 600 Mikrometer mal 600 Mikrometer klein sein.
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Zur
Befestigung aller Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 an
dem Befestigungsbauteil 31 ist der Laser 39 direkt
mit der oberen Oberfläche 42 des
Befestigungsbauteils 31 verbunden. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Laser 39 ein Kantenemissionslaser. Zur Befestigung
und Ausrichtung der sphärischen
Linsen 33 bis 34 an dem Befestigungsbauteil 31 sind
pyramidenförmige
Hohlräume bzw.
Ausnehmungen 37 und 38 an dem Befestigungsbauteil 31 gebildet,
um die sphärischen
Linsen 33 bis 34 einzupassen. Die pyramidenförmigen Hohlräume 37 bis 38 sind
in dem Befestigungsbauteil 31 präzisionsgeformt. Wenn das Befestigungsbauteil 31 aus
dem <100>-Silizium hergestellt
ist, kann das Befestigungsbauteil 31 anisotrop geätzt werden,
z. B. unter Verwendung eines KOH- (d. h. Kaliumhydroxid-) Ätzmittels,
um jeden der Hohlräume 37 bis 38 zu bilden. 5 zeigt
die Struktur eines Hohlraums 60, der einen der Hohlräume 37 bis 38 darstellt.
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Wie
aus 5 zu sehen ist, weist der pyramidenförmige Hohlraum 60 Seitenwände (z.
B. die Seitenwände 65 bis 68),
die durch das anisotrope Ätzen
gebildet werden, auf. Die Geschwindigkeit des anisotropen Ätzens zur
Bildung des Hohlraums 60 kann unter eine bestimmten Bedingung
1.000 zu 1 sein. Dies bedeutet, dass die vertikale Ätzrate in
das Siliziumbefestigungsbauteil 31 1.000 mal schneller ist
als die Geschwindigkeit eines Ätzens
in Richtung der kristallographischen <111>-Ebenen
des Siliziumbefestigungsbauteils 31. Anders ausgedrückt dienen die
kristallographischen <111>-Ebenen als Ätzstopps.
Das anisotrope Ätzen
bewirkt, dass die geätzten
Seitenwände 65 bis 68 des
Hohlraums 60 des Befestigungsbauteils 31 auf den
kristallographischen <111>-Ebenen des Befestigungsbauteils 31 liegen. Wie
bekannt ist, schneiden die kristallographischen <111>-Ebenen
die kristallographischen <100>-Ebenen des Befestigungsbauteils 31 mit
etwa 54,7°. Wenn
die obere und die untere Oberfläche
des Befestigungsbauteils 32 auf den <100>-Ebenen
liegen, schneiden die Seitenwände 65 bis 68 des
Hohlraums 60 die obere und untere Oberfläche des
Befestigungsbauteils 31 mit etwa 54,7°.
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Alternativ
können
die Seitenwände 65 bis 68 des
Hohlraums 60 die obere und untere Oberfläche des
Befestigungsbauteils 31 mit einem Winkel von mehr oder
weniger als 54,7° schneiden.
Das Befestigungsbauteil 31 z. B. kann derart hergestellt
(z. B. poliert) sein, dass seine Oberflächen nicht auf den <100>-Ebenen des Befestigungsbauteils 31 liegen. In
diesem Fall befinden sich die Oberflächen des Befestigungsbauteils 31 in
einem vorbestimmten Winkel β zu
den <100>-Ebenen. Dies bewirkt, dass die kristallographischen <111>-Ebenen des Befestigungsbauteils 31 die
obere und untere Oberfläche
des Befestigungsbauteils 31 in einem Winkel schneiden,
der gleich 54,7° ± β beträgt.
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Der
Hohlraum 60 weist eine im Wesentlichen quadratische Öffnung auf,
die durch den Schnitt der Seitenwände 65 bis 68 mit
der oberen Oberfläche 42 des
Befestigungsbauteils 31 definiert ist. Der Hohlraum 60 weist
außerdem
eine V-förmige Einkerbung 70,
die an einer Ecke der quadratischen Öffnung des Hohlraums 60 gebildet
ist, auf. Eine Metallanschlussfläche 61 ist
an dem Befestigungsbauteil 31 zum Befestigen entweder des
Lasers 39 oder des Photodetektors 32 aufgebracht.
Wie aus 5 zu sehen ist, ist die Anschlussfläche 61 mit
einer Diagonalen des Hohlraums 60 ausgerichtet. Dies bewirkt,
dass die optische Achse 71 des Optoelektronikelements (d.
h. entweder des Lasers 39 oder des Photodetektors 32 der 3 bis 4),
das an der Anschlussfläche 61 befestigt
ist, ausgerichtet oder kollinear mit dieser Diagonalen des Hohlraums 60 ist,
während
die andere Diagonale des Hohlraums 60 senkrecht zu der
optischen Achse 71 ist.
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Wie
aus den 6 und 7 zu sehen
ist, kann sich, wenn eine sphärische
Linse 75 (d. h. eine der sphärischen Linsen 33 bis 34)
in den Hohlraum 60 eingepasst ist und ein Optoelektronikelement 76 (d.
h. entweder der Laser 39 oder der Photodetektor 32)
mit der Metallanschlussfläche 31 verbunden
ist, der Lichtstrahlpfad 73 zwischen dem Optoelektronikelement 76 und
der sphärischen
Linse 75 in den pyramidenförmigen Hohlraum 60 unterhalb
der oberen Oberfläche 42 des
Befestigungsbauteils 31 erstrecken, ohne dass der Strahl
durch das Befestigungsbauteil 31 versperrt wird. Anders
ausgedrückt
wird ein Lichtstrahlkanal an der Ecke 77 für den Lichtstrahlpfad 73 erzeugt
(siehe 6 bis 7). Dies ermöglicht es, dass ein Lichtstrahl
die sphärische
Linse 75 von dem Optoelektronikelement 76 (oder
umgekehrt) ohne Strahlversperrung erreichen kann, wobei so eine
hohe optische Kopplungseffizienz erzielt wird. Die V-förmige Einkerbung 70 schafft
einen Strahlfreiraum an der anderen Seite des pyramidenförmigen Hohlraums 60 für die sphärische Linse 75. Die
Funktion der V-förmigen
Einkerbung 70 besteht darin, einen klaren und unversperrten
Lichtstrahlpfad 74 entlang der optischen Achse 71 zu
erzeugen, wie in den 6 bis 7 gezeigt
ist.
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Alternativ
können
andere Mechanismen zur Bereitstellung des Strahlfreiraums verwendet
werden. Ein weiterer Hohlraum kann z. B. benachbart zu dem pyramidenförmigen Hohlraum 60 derart
gebildet werden, dass die beiden Hohlräume einander überlappen,
um die V-förmigen
Einkerbung zu bilden.
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Wieder
Bezug nehmend auf die 3 bis 4 umfasst
zur Befestigung aller Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 an
dem Befestigungsbauteil 31 jeder der integrierten Photodetektoren 32 und 41 einen
Oberflächenerfassungs-Photodetektor und
einen integrierten Spiegel, derart, dass die integrierten Photodetektoren
direkt mit der oberen Oberfläche 42 des
Befestigungsbauteils 31 verbunden werden können.
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Wie
bekannt ist, ist es üblicherweise
schwierig, einen Oberflächenerfassungs-Photodetektor
an einem Befestigungsbauteil wie dem Befestigungsbauteil 31 vertikal
zu befestigen, wobei dessen Frontoberfläche senkrecht zu der oberen
Oberfläche 42 des
Befestigungsbauteils 31 ist. Zur horizontalen Befestigung
oder Positionierung eines Oberflächenerfassungs-Photodetektors
an dem Befestigungsbauteil 31, wobei der aktive Bereich
parallel zu dem Licht ist, das sich auf dem Befestigungsbauteil 31 bewegt, wird
ein Spiegel in dem optischen Pfad des Oberflächenerfassungs-Photodetektors
benötigt,
um den eingehenden Lichtstrahl abzulenken. Der Spiegel wird in einem
Winkel von etwa 45° oder
54° in Bezug auf
die optische Achse des eingehenden Lichtstrahls positioniert, derart,
dass der abgelenkte Lichtstrahl im Wesentlichen senkrecht zu dem
aktiven Bereich des Photodetektors ist.
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Der
Spiegel führt
ein zusätzliches
optisches Element ein, das an dem Befestigungsbauteil 31 zu befestigen
ist. Zusätzlich
wird eine aktive Ausrichtung für
den Spiegel bei der Befestigung an dem Befestigungsbauteil 31 benötigt.
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Um
dies zu überwinden,
sind der Spiegel und der Oberflächenerfassungs-Photodetektor
gemeinsam integriert, um einen integrierten Photodetektor zu bilden,
der identisch zu jedem der integrierten Photodetektoren 32 und 41 ist.
Dies vereinfacht die Befestigung der integrierten Photodetektoren 32 und 41 an
dem Befestigungsbauteil 31 und reduziert die Häusungskosten
des Optoelektronikmoduls 30. Zusätzlich wird nur eine Ausrichtung
zur Befestigung jedes der integrierten Photodetektoren 32 und 41 an dem
Befestigungsbauteil 31 benötigt. Ferner ermöglicht es
die Integration, dass jeder der integrierten Photodetektoren 32 und 41 durch
Stapelverarbeitung hergestellt werden kann, derart, dass die der
Integration zugeordneten Kosten reduziert werden. 3 zeigt
nicht die vollständige
Struktur jedes der Photodetektoren 32 und 41.
Die vollständige
Struktur jedes der Photodetektoren 32 und 41 ist
in den 8 und 9 gezeigt, die unten detaillierter
beschrieben sind.
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines integrierten Photodetektors 80,
der einen der integrierten Photodetektoren 32 und 41 der 3 bis 4 darstellt. 9 zeigt
die Seitenquerschnittsansicht des integrierten Photodetektors 80 entlang
einer Linie 9-9 aus 8. Wie aus den 8 bis 9 zu
sehen ist, umfasst der integrierte Photodetektor 80 einen
Oberflächenerfassungs-Photodetektor 81 und eine
Spiegelbefestigung 83. Der Photodetektor 81 umfasst
einen aktiven Bereich 82. Der Photodetektor 81 ist
ein Halbleiterphotodetektor, dessen aktiver Bereich 82 an
einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Jede der Vorder- und der
Rückoberfläche 90 und 91 des
Photodetektors 81 ist mit einer Metallschicht (nicht gezeigt)
bedeckt, die als eine Elektrode des Photodetektors 81 dient.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das zur Herstellung der Spiegelbefestigung 83 verwendete Material
ein kristallines Siliziummaterial mit kristallographischen <100>-Oberflächen. Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
kann die Spiegelbefestigung 83 aus Keramikmaterialien oder
Metallen herge stellt sein. Die Spiegelbefestigung 83, die
unten beschrieben ist, verwendet das kristalline Siliziummaterial
mit kristallographischen <100>-Oberflächen als
ein Beispiel.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
liegen die obere und die untere Oberfläche 92 und 93 der
Spiegelbefestigung 83 auf den kristallographischen <100>-Ebenen der Spiegelbefestigung 83.
Bei anderen Ausführungsbeispielen
liegen die obere und die untere Oberfläche der Spiegelbefestigung 83 nicht auf
den <100>-Ebenen und schneiden
die <100>-Ebenen mit einem vorbestimmten
Winkel.
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Die
Spiegelbefestigung 83 umfasst eine Öffnung 100 in einer
Seite 101 der Spiegelbefestigung 83. Die Öffnung 100 weist
eine Schwalbenschwanzform auf und ist durch drei sich neigende Seitenwände 84 bis 86 definiert.
Die Seitenwände 84 bis 86 liegen
auf kristallographischen <111>-Ebenen der kristallinen
Spiegelbefestigung 83, derart, dass dieselben die obere
Oberfläche
der Spiegelbefestigung 83 in einem vorbestimmten Winkel
schneiden. Wenn z. B. die obere und untere Oberfläche der
Spiegelbefestigung 83 auf den <100>-Ebenen liegen, schneidet jede
der Seitenwände 84 bis 86 die
obere und untere Oberfläche
der Spiegelbefestigung 83 in einem Winkel von etwa 54,7°, wie in 9 gezeigt
ist.
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Durch
ein Bewirken, dass die Seitenwände 84 bis 86 auf
den <111>-Ebenen liegen, sind
die Seitenwände 84 bis 86 sehr
glatt hergestellt und zeigen einen spiegelartigen Effekt. Dies bedeutet,
dass jede der Seitenwände 84 bis 86 tatsächlich eine
reflektierende Oberfläche
ist und als ein Reflektor oder ein Spiegel wirken kann.
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Um
das Reflexionsvermögen
der Seitenwände 84 bis 86 zu
erhöhen,
wird eine stark reflektierende Metallschicht (z. B. die Metallschicht 94 9)
auf jede der Seitenwände 84 bis 86 aufgebracht.
Wenn die Metallschicht 94 auf der Seitenwand 85 gebildet ist,
dient die Metallschicht 94 als ein Spiegel oder Reflektor.
Wenn keine Metallschicht auf die Seitenwand 85 aufgebracht
ist, wirkt die Seitenwand 85 als ein Spiegel oder Reflektor.
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Zusätzlich wird
eine Metallschicht (in den 8 bis 9 nicht
gezeigt) auf jede der oberen und unteren Oberfläche 92 bis 93 der
Spiegelbefestigung 83 aufgebracht. Dies ermöglicht es,
dass die Metallschicht auf der unteren Oberfläche 93 der Spiegelbefestigung 83 die
Metallschicht auf der oberen Oberfläche 92 über die
Metallschichten (z. B. die Metallschicht 94) berühren kann.
Diese Verbindung ermöglicht
es, dass die Metallschicht auf der unteren Oberfläche 93 der
Spiegelbefestigung 83 als eine der Elektroden des Photodetektors 81 wirken
kann.
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Der
Photodetektor 81 ist an der Spiegelbefestigung 83 angebracht.
Die Anbringung ist derart, dass der aktive Bereich 82 des
Photodetektors 81 der Öffnung 100 der
Spiegelbefestigung 83 zugewandt ist. In diesem Fall ist
der aktive Bereich 82 des Photodetektors 81 mit
dem Spiegel 94 in der Öffnung 80 mit
etwa 54,7° ausgerichtet,
wie aus 9 zu sehen ist.
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Wieder
Bezug nehmend auf die 3 bis 4 müssen zur
Befestigung aller Komponenten des Optoelektronikmoduls 30 an
dem Befestigungsbauteil 31 das planare optische Filter 36 und
der planare Spiegel 35 an dem Befestigungsbauteil 31 befestigt
werden. 10 zeigt die Anordnung einer
Befestigung des optischen Filters 36 und des Spiegels 35 an
dem Befestigungsbauteil 31 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Da das optische Filter 36 und
der Spiegel 35 auf die gleiche Art und Weise an dem Befestigungsbauteil 31 befestigt
sind, ist die Anordnung unten nur Bezug nehmend auf das optische
Filter 36 beschrieben.
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Wie
aus 10 zu sehen ist, ist eine Rille 120 an
dem Befestigungsbauteil 31 gebildet. Die Rille 120 ist
z. B. eine V-förmige
Rille und das planare optische Filter 36 weist ein entsprechendes
V-förmiges Ende 121 auf.
Kleber oder andere Haftmittel können verwendet
werden, um das optische Filter 36 zu verbinden, nachdem
das optische Filter 36 in die Rille 121 eingepasst
ist. 10 zeigt das Befestigungsbauteil 31 und
das optische Filter 36 in einer Kopplungsposition, um die
Anordnung der vorliegenden Erfindung besser darzustellen.
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Die
Rille 121 ist eine präzisionsgeformte
Rille in dem Befestigungsbauteil 31. Dies bedeutet auch, dass
der Ort der Rille 121 an dem Befestigungsbauteil 31 genau
definiert ist. Wenn das optische Filter 36 in der Rille 121 befestigt
ist, ist das optische Filter 36 auch präzise an dem Befestigungsbauteil 31 befestigt
und ausgerichtet.
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Wie
oben beschrieben ist, ist, da das Befestigungsbauteil 31 aus <100>-Silizium hergestellt
ist, die V-förmige
Rille 121 an dem Befestigungsbauteil 31 unter
Verwendung einer photolithographischen Maskierung definiert. Die
Rille 121 wird dann unter Verwendung eines anisotropen Ätzens derart
gebildet, dass Seitenwände
(z. B. die Seitenwände 123 und 124)
der Rille 121 auf den kristallographischen <111>-Ebenen des Siliziumbefestigungsbauteils 31 liegen.
Dies bewirkt, dass die Seitenwände 123 bis 124 die
obere Oberfläche
des Befestigungsbauteils 31 mit etwa 54,7° schneiden,
da die <111>-Ebenen die <100>-Oberflächen des
Befestigungsbauteils 31 mit etwa 54,7° schneiden. Das V-förmige Ende 121 des
optischen Filters 36 kann durch zwei Sägeschnitte, z. B. unter Verwendung
einer Vereinzelungssäge, gebildet
werden. Alternativ kann das V-förmige
Ende 121 durch andere bekannte Mittel gebildet werden.
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Wenn
das optische Filter 36 vertikal an dem Befestigungsbauteil 31 befestigt
werden soll, wird das V-förmige
Ende 121 durch zwei 54,7°-symmetrische
Schnitte gebildet. Wenn das optische Filter 36 an dem Befestigungsbauteil 31 geneigt
werden soll, wird das V-förmige
Ende 121 durch zwei asymmetrische Schnitte mit zwei unterschiedlichen
Winkeln gebildet. Alternativ können
andere Befestigungsanordnungen zur Befestigung des planaren optischen
Filters 36 verwendet werden.
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11 zeigt
eine Anordnung zur Befestigung oder Integration der Komponenten
eines Optoelektronikmoduls 140 an einem einzelnen Befestigungsbauteil 141,
die ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Anordnung aus 3 implementiert. Wie aus den 3 und 11 zu
sehen ist, ist die Anordnung der 11 identisch
zu der der 3, mit der Ausnahme, dass das
optische Filter 146 aus 11 durch
die sphärischen
Kugeln 148 bis 149 und die sphärische Linse 144 ausgerichtet
und fixiert ist. Zusätzlich
weist das Optoelektronikmodul 140 aus 11 keinen
Spiegel auf. 12 ist eine Draufsicht, die
detaillierter zeigt, wie das optische Filter 146 durch
die sphärische
Linse und die sphärischen Kugeln 144 und 148 bis 149 fixiert
ist. 12 zeigt außerdem
eine Schubkugel 155, der eine Fixierung des optischen Filters 146 an
dem Befestigungsbauteil 141 unterstützt. Die sphärische Linse
und die sphärischen
Kugeln 144 und 148 bis 149 sind auf dem
Befestigungsbauteil 141 platziert, um eine geometrische
Ebene 153 zu definieren. Die planare optische Vorrichtung 146 wird
dann an dem Befestigungsbauteil 141 gegen jede der sphärischen
Kugeln 144 und 148 bis 149 platziert,
derart, dass die planare optische Vorrichtung 146 entlang
der definierten geometrischen Ebene 153 platziert ist.
Dies erlaubt es, dass die planare optische Vorrichtung 146 genau an
dem Befestigungsbauteil 141 befestigt werden kann. Kleber
oder andere Haftmittel werden dann aufgebracht, um das optische
Filter 146 mit dem Befestigungsbauteil 141 zu
verbinden.
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13 zeigt
eine weitere Anordnung der Befestigung oder Integration der Komponenten
eines Optoelektronikmoduls 170 an einem einzelnen Befestigungsbauteil 171,
die ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Anordnung
aus 3 implementiert. Wie aus den 3 und 13 zu
sehen ist, ist die Anordnung aus 13 identisch
zu derjenigen, die in 3 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass
das optische Filter 182 und der Spiegel 183 aus 13 in
eine einzelne optische Vorrichtung 177 integriert sind,
die dann an einer Seitenoberfläche 185 des
Befestigungsbauteils 171 angebracht ist. Durch ein Integrieren
des optischen Filters 182 und des Spiegels 183 in
die einzelne optische Vorrichtung 177 wird die Entfernung
zwischen dem Spiegel 183 und dem optischen Filter 182 präzise definiert.
Zusätzlich ermöglicht es
die Integration, dass Ausrichtungen des optischen Filters 182 und
des Spiegels 183 in Bezug auf andere optische Elemente
des Optoelektronikmoduls 170 präzise vordefiniert werden können. Ferner
erlaubt es die Integration auch, dass die integrierte optische Vorrichtung 177 billig
unter Verwendung einer Stapelverarbeitung hergestellt werden kann.
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In
der vorangegangen Beschreibung wurde die Erfindung Bezug nehmend
auf spezifische Ausführungsbeispiele
derselben beschreiben. Es ist jedoch für Fachleute auf diesem Gebiet
zu erkennen, dass verschiedene Modifizierungen und Veränderungen
hieran vorgenommen werden können,
ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Folglich sollen
die Beschreibung und die Zeichnung in einem darstellenden und keinem
einschränkenden Sinn
betrachtet werden.