WO2003107436A1 - Optisches modul und optisches system - Google Patents

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WO2003107436A1
WO2003107436A1 PCT/DE2003/001910 DE0301910W WO03107436A1 WO 2003107436 A1 WO2003107436 A1 WO 2003107436A1 DE 0301910 W DE0301910 W DE 0301910W WO 03107436 A1 WO03107436 A1 WO 03107436A1
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optical module
lens
module according
circuit carrier
lenses
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PCT/DE2003/001910
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Josef Dirmeyer
Stephan Voltz
Harald Schmidt
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils

Definitions

  • the invention relates to an optical module with a circuit carrier, a semiconductor element arranged on the circuit carrier by means of flip-chip technology and a lens unit for projecting electromagnetic radiation onto the semiconductor element.
  • the circuit carrier is arranged on the side of the semiconductor arrangement facing the lens arrangement and that the circuit carrier has an opening through which electromagnetic radiation is projected from the lens arrangement onto the semiconductor element.
  • the optical module is thus constructed in the order of lens arrangement / circuit carrier or flexible printed circuit board / semiconductor element. Even if embodiments are conceivable in which the sequence of circuit carrier and semiconductor element is reversed, it has proven to be particularly advantageous to provide the circuit carrier with an opening and thus to enable the first-mentioned sequence.
  • the exactly one lens is connected to the lens holder in a watertight and dustproof manner.
  • the foremost lens is advantageously selected as the lens which interacts with the lens holder for sealing.
  • the lens arrangement is snapped into the lens holder. This can also ensure exact positioning. It should also be emphasized that in this way a possibility of separation between the lenses and the expensive semiconductor element can be ensured. Furthermore, it can be prevented in this way that temperature expansions of the various components have a negative effect on the adjustment and in particular the focusing.
  • the invention unfolds its particular advantages in that the circuit carrier is a flexible printed circuit board.
  • a flexible circuit board fulfills all the requirements that a circuit carrier has to meet within the scope of the invention.
  • a flexible printed circuit board can advantageously be used when connecting the optical module to other components.
  • the invention also consists in an optical system with an optical module of the type mentioned above. In this way, the advantages of the optical module also come into play in the context of an overall system.
  • Figure 1 is a perspective view of an optical module according to the invention
  • FIG. 2 shows a perspective, partially sectioned illustration of an optical module according to the invention
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of an optical module according to the invention.
  • Figure 4 is a sectional view of an optical module according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an optical module according to the invention.
  • a lens holder 14 and a flexible printed circuit board 10 can be seen in the assembled state of the optical module shown.
  • the flexible printed circuit board 10 forms the circuit carrier for a semiconductor element (not visible here) which is sensitive to electromagnetic radiation and which is arranged below the globtop 26 to be recognized.
  • the latter is provided with soldering pads 28, so that contact between the optical module and a circuit board, for example by bracket soldering using the soldering pads 28, can be established without any further electrical connection.
  • FIG. 2 shows a perspective, partially sectioned illustration of an optical module according to the invention. The interior of the lens holder 14 can be seen here.
  • Figure 3 shows an exploded view of the optical module of the invention
  • Figure 4 showing the optical module in a sectional view.
  • Three lenses 16, 18, 20 are inserted into the lens holder 14.
  • the lenses are shaped such that they assume a defined position within the lens holder 14 relative to one another.
  • at least one of the lenses is designed such that it interacts with the lens holder 14 and thus also assumes a defined position with respect to the lens holder 14 and ultimately with respect to the semiconductor element 12. In this way, all lenses 16, 18, 20 are adjusted with respect to the semiconductor element 12. This adjustment is also not called into question by the fact that a circuit carrier 10 is provided between the lens arrangement and the semiconductor element.
  • This circuit carrier 10 is glued onto the lens holder 14 by means of an adhesive tape 22.
  • the semiconductor element 12 is arranged on the circuit carrier 10 via solder bumps 30.
  • the semiconductor element 12 is arranged on the circuit carrier 10 using flip-chip technology.
  • the circuit carrier or the flexible printed circuit board 10 has an opening 24.
  • the adhesive tape 22 also has an opening 32. Through these openings, electromagnetic radiation can reach the surface 34 of the semiconductor element 12 which is sensitive to electromagnetic radiation.
  • the semiconductor element 12 can be designed as a CMOS or CCD.
  • an adhesive connection can also be provided.
  • An underfill can be applied for reinforcement.
  • a globtop 26 is provided.
  • a groove for venting can be provided in the adhesive strip 22, for example. It is also possible to arrange an adhesive DAE (adhesive pressure compensation element) on an opening.
  • An optical module has a lens holder 14, in which a lens arrangement comprising, for example, three lenses 16, 18, 20 is inserted.
  • the lenses 16, 18, 20 are preferably clearly aligned with one another and with respect to the lens holder 14 due to their geometric design, so that no further optical adjustment of the system is required.
  • the lens holder 14 also carries a flexible printed circuit board 10, which at the same time serves as a circuit carrier for a semiconductor element 12 sensitive to electromagnetic radiation. Since the flexible printed circuit board 10 is connected to the lens holder 14 practically without tolerance by an adhesive tape 22 or by means of a laser welding process, the semiconductor element 12 is also arranged at a defined position with respect to the other optical elements, that is to say in particular the lenses 16, 18, 20 ,

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Abstract

Ein optisches Modul weist einen Linsenhalter (14) auf, in den eine Linsenanordnung aus beispielsweise drei Linsen (16, 18, 20) eingesetzt ist. Vorzugsweise sind die Linsen (16, 18, 20) zueinander und bezüglich des Linsenhalters (14) durch ihre geometrische Gestaltung eindeutig ausgerichtet, so dass keine weitere optische Justierung des Systems erforderlich ist. Der Linsenhalter (14) trägt weiterhin eine flexible Leiterplatte (10), die gleichzeitig als Schaltungsträger für ein auf elektromagnetische Strahlung empfindliches Halbleiterelement (12) dient. Da die flexible Leiterplatte (10) praktisch ohne Toleranz durch ein Klebeband (22) oder über ein Laserschweissverfahren mit dem Linsenhalter (14) verbunden ist, ist auch das Halbleiterelement (12) an definierter Position bezüglich den anderen optischen Elementen, das heisst insbesondere den Linsen (16, 18, 20) angeordnet.

Description

Beschreibung
Optisches Modul und optisches System
Die Erfindung betrifft ein optisches Modul mit einem Schaltungsträger, einem mittels Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger angeordneten Halbleiterelement und einer Linseneinheit zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein optisches System mit einem optischen Modul mit einem Schaltungsträger, einem mittels Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger angeordneten Halbleiterelement und einer Linseneinheit zum Projizieren von e- lektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement.
Gattungsgemäße optische Module und Systeme kommen insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik zum Einsatz. Dabei kann mit e- lektromagnetischer Strahlung aus verschiedenen Frequenzberei- chen gearbeitet werden, wobei insbesondere Infrarotstrahlung in vielen Fällen bevorzugt wird.
Bei Anwendungen im Innen- oder Außenbereich eines Fahrzeugs bestehen hohe Anforderungen aufgrund von äußeren Einflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Verschmutzung und Vibration.
Die typische Lebensdauer für Systeme im Fahrzeug liegt bei 10 bis 15 Jahren, wobei nur extrem geringe Ausfallraten toleriert werden, so dass auch die Komponenten eines optischen Systems der eingangs genannten Art nur eine sehr langsame Al- terung zeigen dürfen.
Da in vielen Fällen der Einbauraum von optischen Modulen beziehungsweise optischen Systemen sehr begrenzt ist, existieren zusätzliche Schwierigkeiten bei der Realisierung der op- tischen Systeme. Mit herkömmlichen Mitteln ist es daher extrem schwierig, eine hermetisch abgedichtete zuverlässige Einheit aus einem Kamerachip (CCD oder CMOS) und einer Optik aufzubauen.
Ferner ist es für den Serieneinsatz der Module und Systeme wichtig, dass sie kostengünstig gefertigt werden können; dies steht den genannten Anforderungen grundsätzlich entgegen.
Ein weiterer Problemkreis bei den in Rede stehenden Modulen und 'Systemen hängt damit zusammen, dass die Module im Allge- meinen mit fester Brennweite arbeiten. Daher muss der Abstand zwischen dem Kamerachip und der Optik während der Fertigung eingestellt und fixiert werden. Dies führt zu einem erheblichen Fertigungsaufwand. Ferner besteht hierdurch ein Qualitätsrisiko.
Problematisch und kostentreibend ist weiterhin, dass der gesamte Fertigungsprozess der Elektronik und der Optik entweder in einem Reinraum stattfinden muss oder entsprechende Reinigungsprozeduren durchgeführt werden müssen, um eine Staub- freiheit zu garantieren und damit den Qualitätsanforderungen zu genügen.
Insbesondere bei Systemen, die weitgehend einen klassischen Aufbau aus Objektiv und Kamerachip aufweisen, wobei der Ka e- rachip in einem Gehäuse auf einem Schaltungsträger aufgebracht ist, ist es schwierig die genannten Probleme zu umgehen und die genannten Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Das Objektiv wird während der Fertigung zum Kamerachip justiert, wodurch die Fokussierung eingestellt wird. Durch eine geeig- nete Feststellmöglichkeit, beispielsweise durch eine Ver- schraubung oder Verklebung, wird das Objektiv relativ zum Kamerachip fixiert.
Es sind aber auch bereits weiterentwickelte Möglichkeiten be- kannt, mit denen die Probleme des Standes der Technik teilweise umgangen werden können und die einige genannte Anforderungen erfüllen. In der EP 1 081 944 A2 sind ein Modul und ein System offenbart, die den eingangs genannten Gattungen entsprechen. Hier ist den Gattungen gemäß vorgesehen, dass das Halbleiterelement in Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger beziehungsweise dem Substrat angeordnet ist und dass das Substrat als flexible Leiterplatte realisiert ist. Auf diese Weise kann das optische Modul vergleichsweise einfach abgedichtet werden, da es nicht mehr erforderlich ist eine Systemplatine neben der Optik innerhalb eines hermetisch abgedichteten Gehäuses anzuordnen. Vielmehr kann diese außer- halb des optischen Moduls vorgesehen sein. Die Flip-Chip- Technik gestattet, das optische Modul besonders klein auszulegen, was insbesondere im Kraftfahrzeugbereich sehr erwünscht und insofern mit großen Vorteilen verbunden ist. Die Flip-Chip-Technik ist außerdem automatisierungsfreundlich.
Allerdings sind das optische Modul und das optische System des Standes der Technik nach wie vor mit Nachteilen verbunden. Beispielsweise sind keine besonderen Vorkehrungen getroffen, um die optische Qualität des Moduls mit geringen To- leranzen zu gewährleisten. Vielmehr muss auch bei der Anordnung gemäß der EP 1 081 944 A2 bei der Fertigung darauf geachtet werden, die Komponenten exakt zu positionieren, so dass die Optik aufgrund von Einbautoleranzen nicht beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches Modul und ein optisches System zur Verfügung zu stellen, so dass bei einfacher und kostengünstiger Montage eine zuverlässige optische Qualität ohne Justier- und insbesondere Fokus- sieraufwand zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen optischen Modul dadurch auf, dass der Schaltungsträger über ein Klebeband mit der Linseneinheit fokussierungsfrei verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Fertigungstechnologie mit besonders geringen Toleranzen zwischen dem Halbleiterelement und der Linseneinheit ermöglicht. Der Schaltungsträger ist lediglich über ein Klebeband mit der Linseneinheit verbunden. Dies macht den Aufbau und die Montage besonders einfach. Weiterhin wird durch ein solches Verbindungselement praktisch keine zusätz- liehe Unsicherheit im Hinblick auf den optischen Aufbau erzeugt. Zu diesem Zweck ist auch darauf zu achten, dass eine flexible Leiterplatte mit engen Toleranzen verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- düng ist vorgesehen, dass das Klebeband mit Glaskugeln bestückt ist. Durch ein solches Klebeband, in das die Glaskugeln zum Beispiel eingearbeitet sind, wird eine Kugelmatrix zur Verfügung gestellt, die eine exakte Klebedicke bewirkt. Ebenfalls ist es denkbar, einen dispensten Kleber zu verwen- den.
Das optische Modul ist in besonders vorteilhafter Weise so ausgelegt, dass die Linseneinheit einen Linsenhalter und eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse umfasst. Ein Lin- senhalter kann in verschiedener Weise mit der Linsenanordnung verbunden werden, so dass stets eine exakte optische Ausrichtung der Linsenanordnung und des Halbleiterelementes in Bezug auf den Linsenhalter beziehungsweise die Linsenanordnung sichergestellt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung baut das optische Modul auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass der Schaltungsträger aus thermoplastischem Material gefertigt ist, dass die Linseneinheit einen Linsenhalter aus Kunststoff und eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse umfasst und dass der Schaltungsträger mit dem Linsenhalter laserverschweißt ist. Auch hierdurch wird eine Verbindung zwischen Leiterplatte und Linseneinheit beziehungsweise Linsenhalter zur Verfügung gestellt, die praktisch keine zusätzliche Unsicherheit im Hinblick auf die optische Qualität des Moduls bewirkt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der optischen Module gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger auf der der Linsenanordnung zugewandten Seite der Halbleiteranordnung angeordnet ist und dass der Schaltungsträger eine Öffnung aufweist, durch die elektromagnetische Strahlung von der Linsenanordnung auf das Halbleiterelement projiziert wird. Das optische Modul ist also in der Reihenfolge Linsenanordnung/Schaltungsträger beziehungsweise flexible Leiterplatte/Halbleiterelement aufgebaut. Auch wenn Ausführungsformen denkbar sind, bei denen die Reihenfolge von Schaltungsträger und Halbleiterelement umgekehrt ist, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Schaltungsträger mit einer Öffnung zu versehen und so die erstgenannte Reihenfolge zu ermöglichen.
In besonders vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Linsenanordnung mehrere Linsen in Form eines Pakets umfasst. Die optische Qualität kann durch ein Objektiv mit mehreren Linsen verbessert werden, was auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich ist, insbesondere da mit geringen Toleranzen gearbeitet werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es auch besonders vorteilhaft, dass die Linsen in direktem Kontakt zueinander stehen. Hier- durch werden Schwankungen der Linsenanordnung in Z-Richtung, das heißt in der Richtung, in der die Linsen aufeinanderfolgen, praktisch ausgeschlossen. Die Toleranzen sind nur noch von den Linsen selbst abhängig.
Ebenso ist es besonders nützlich, dass die relativen Positionen der Linsen zueinander durch die Geometrie der Linsen selbst bestimmt sind. Auch in XY-Richtung kann die Anordnung der Linsen durch die Linsen selbst bestimmt werden, indem nämlich Anlageflächen der Linsen entsprechend ausgestaltet sind.
Besonders nützlich ist es, dass genau eine der Linsen mit dem Linsenhalter verbunden ist. Da die Linsen untereinander ihre relativen Positionen festlegen, reicht es aus, genau eine Linse mit dem Linsenhalter zu verbinden. Auf diese Weise wird die gesamte Linsenanordnung in Bezug auf das Halbleiterele- ment ausgerichtet, wodurch letztlich die vorteilhafte optische Qualität sichergestellt werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass die genau eine Linse wasserdicht und staubdicht mit dem Linsen- halter verbunden ist. Vorteilhafterweise wird die vorderste Linse hierfür als diejenige Linse ausgewählt, die mit dem Linsenhalter zur Abdichtung zusammenwirkt.
Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die genau eine Linse durch Ultraschall-, Laserschweiß- und/oder Klebeverfahren mit dem Linsenhalter verbunden ist.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Linsenanordnung in den Linsenhalter eingeschnappt ist. Auch hierdurch kann eine ex- akte Positionierung sichergestellt werden. Weiterhin ist zu betonen, dass auf diese Weise eine Trennmöglichkeit zwischen den Linsen und dem teuren Halbleiter.element sichergestellt werden kann. Weiterhin kann auf diese Weise verhindert werden, dass sich Temperaturausdehnungen der verschiedenen Kom- ponenten negativ auf die Justierung und insbesondere die Fo- kussierung auswirken.
Die abdichtende Wirkung wird insbesondere im Zusammenhang mit einer Schnappmontage in besonders vorteilhafter Weise dadurch bereitgestellt, dass die Linsen eine harte und eine weiche
Komponente aufweisen, wobei die weiche Komponente zum Abdichten am Umfang der Linsen angeordnet ist. Die Weichkomponente unterstützt auch die allgemeine Anforderung, dass beim Schnappen darauf zu achten ist, keine Spannungen in die Linsen einzubringen; Spannungen würden stets eine negative Beeinflussung der optischen Eigenschaften bewirken. In diesem Zusammenhang ist auch wieder zu erwähnen, dass Temperaturausdehnungen ausgeglichen werden können.
Es kann weiterhin besonders vorteilhaft sein, dass uner- ' wünschte optische Effekte insbesondere aufgrund von seitli- chem Lichteinfall durch Schwärzung oder unter Ausnutzung von Totalreflexion verhindert werden. Dabei handelt es sich um Beispiele geeigneter Maßnahmen.
Das erfindungsgemäße optische Modul kann in besonders vor- teilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass im Verbindungsbereich zwischen der flexiblen Leiterplatte und der Linseneinheit ein Entlüftungskanal vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das abgedichtete Modul "atmen". Insbesondere bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Klebefo- lie ist es in einfacher Weise möglich, in die Klebefolie selbst einen Entlüftungskanal einzubringen. Soll das optische Modul bei größeren Temperaturschwankungen eingesetzt werden, kann es sich als sinnvoll erweisen, eine DAE-Folie (Druckausgleichselement) über eine Öffnung zu kleben.
Zum Schutz gegen den Alterungsprozess fördernde Umwelteinflüsse kann vorgesehen sein, dass das Halbleiterelement mit einem Globtop abgedeckt ist.
Ihre besonderen Vorzüge entfaltet die Erfindung dadurch, dass der Schaltungsträger eine flexible Leiterplatte ist. Eine flexible Leiteplatte erfüllt alle Anforderungen, die ein Schaltungsträger im Rahmen der Erfindung erfüllen muss. Weiterhin lässt sich eine flexible Leiterplatte in vorteilhafter Weise bei der Verbindung des optischen Moduls mit weiteren Komponenten verwenden. Die Erfindung besteht weiterhin in einem optischen System mit einem optischen Modul der vorstehend genannten Art. Auf diese Weise kommen die Vorteile des optischen Moduls auch im Rahmen eines Gesamtsystems zur Geltung.
Dieses optische System ist in besonders nützlicher Weise dadurch weitergebildet, dass der Schaltungsträger an seinem dem optischen Modul abgewandten Ende direkt auf einer starren Schaltungsplatine aufgelötet wird. Somit ist aufgrund des Einsatzes einer flexiblen Leiterplatte und der starren Schaltungsplatine kein weiteres Kabel mehr erforderlich. Das besagte Ende der flexiblen Leiterplatte kann auf die Schaltungsplatine aufgelötet werden, beispielsweise mittels Bügellöten.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, eine kompakte Modullösung mit geringen Abmaßen zur Verfügung zu stellen, die einfach zu montieren und hierdurch besonders kostengünstig ist. Das optische Modul und das opti- sehe System sind praktisch wartungsfrei. Besonders im Sinne der Kosteneinsparung ist auch, dass keine optische Justierung des optischen Moduls erforderlich ist, da diese durch die geometrische Gestaltung der Komponenten ohnehin vorliegt. Das Modul ist stabil und von hoher Qualität, und es wird eine in- tegrierte Lösung von Sensor und Optik in Modulbauweise zur Verfügung gestellt. Die Modulbauweise bewirkt, dass die Anzahl von Varianten reduziert wird, was im Sinne des stets angestrebten Gleichteilkonzeptes ist. Die Module können in einfacher Weise von dem Gesamtsystem demontiert werden. Insbe- sondere können auch die Linsen aus dem optischen Modul bei der vorteilhaften Schnappmontage ausgebaut werden und so von dem teuren Halbleiter getrennt werden. Die Erfindung lässt sich besonders nützlich bei der Realisierung von Videosystemen und bei der Kombination von Videosystemen mit Radarsyste- en im Kraftfahrzeugbereich verwenden. Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls;
Figur 2 eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls;
Figur 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls; und
Figur 4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optischen Moduls.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh- rungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls. In dem dargestellten zusammen- gebauten Zustand des optischen Moduls sind ein Linsenhalter 14 und eine flexible Leiterplatte 10 erkennbar. Die flexible Leiterplatte 10 bildet den Schaltungsträger für ein (hier nicht sichtbares) auf elektromagnetische Strahlung empfindliches Halbleiterelement, das unterhalb des zu erkennenden Globtops 26 angeordnet ist. An dem entgegengesetzten Ende der flexiblen Leiterplatte 10 ist diese mit Lötpads 28 versehen, so dass ohne Bemühung einer weiteren elektrischen Verbindung ein Kontakt zwischen dem optischen Modul und einer Schal- tungsplatine, beispielsweise durch Bügellöten unter Verwen- düng der Lötpads 28 hergestellt werden kann. Figur 2 zeigt eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Moduls. Hier ist das Innere des Linsenhalters 14 zu erkennen. Zur Be¬ schreibung dieser Anordnung wird gleichzeitig auf Figur 3 verwiesen, die eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen optischen Moduls zeigt, sowie auf Figur 4, die das optische Modul in Schnittansicht darstellt. In den Linsenhalter 14 sind drei Linsen 16, 18, 20 eingesetzt. Die Linsen sind so geformt, dass sie relativ zueinander eine definierte Lage in- nerhalb des Linsenhalters 14 annehmen. Weiterhin ist mindestens eine der Linsen so ausgestaltet, dass sie mit dem Linsenhalter 14 zusammenwirkt und so auch eine definierte Lage bezüglich des Linsenhalters 14 und letztlich bezüglich des Halbleiterelementes 12 einnimmt. Auf diese Weise sind alle Linsen 16, 18, 20 bezüglich des Halbleiterelementes 12 justiert. Diese Justierung wird auch dadurch nicht in Frage gestellt, dass zwischen der Linsenanordnung und dem Halbleiterelement ein Schaltungsträger 10 vorgesehen ist. Dieser Schaltungsträger 10 wird über ein Klebeband 22 auf den Linsenhal- ter 14 aufgeklebt. Auf dem Schaltungsträger 10 ist über Löt- Bumps 30 das Halbleiterelement 12 angeordnet. Das Halbleiterelement 12 wird durch Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger 10 angeordnet. Damit elektromagnetische Strahlung von der Linsenanordnung 16, 18, 20 zum Halbleiterelement 12 ge- langen kann, weist der Schaltungsträger beziehungsweise die flexible Leiterplatte 10 eine Öffnung 24 auf. Ebenfalls hat das Klebeband 22 eine Öffnung 32. Durch diese Öffnungen kann elektromagnetische Strahlung zur auf elektromagnetische Strahlung empfindlichen Fläche 34 des Halbleiterelementes 12 gelangen.
Das Halbleiterelement 12 kann als CMOS oder CCD ausgelegt sein. Es kann zusätzlich oder neben der Lötverbindung auch eine Klebeverbindung vorgesehen sein. Zur Verstärkung kann ein Underfill appliziert werden. Um das teure Halbleiterelement 12 gegen Umwelteinflüsse zu schützen, wird ein Globtop 26 vorgesehen. Um bei, insbesondere starken, Temperatur- Schwankungen eine Entlüftung des optischen Moduls zu gestatten, kann beispielsweise in dem Klebestreifen 22 eine Nut zum Entlüften vorgesehen sein. Ebenfalls ist es möglich, ein Kle- be-DAE (Klebe-Druckausgleichsele ent) auf einer Öffnung anzu- ordnen.
Die Erfindung lässt sich folgendermaßen zusammenfassen. Ein optisches Modul weist einen Linsenhalter 14 auf, in den eine Linsenanordnung aus beispielsweise drei Linsen 16, 18, 20 eingesetzt ist. Vorzugsweise sind die Linsen 16, 18, 20 zueinander und bezüglich des Linsenhalters 14 durch ihre geometrische Gestaltung eindeutig ausgerichtet, so dass keine weitere optische Justierung des Systems erforderlich ist. Der Linsenhalter 14 trägt weiterhin eine flexible Leiterplatte 10, die gleichzeitig als Schaltungsträger für ein auf elektromagnetische Strahlung empfindliches Halbleiterelement 12 dient. Da die flexible Leiterplatte 10 praktisch ohne Toleranz durch ein Klebeband 22 oder über ein Laserschweißverfahren mit dem Linsenhalter 14 verbunden ist, ist auch das Halb- leiterelement 12 an definierter Position bezüglich den anderen optischen Elementen, das heißt insbesondere den Linsen 16, 18, 20 angeordnet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen so- wie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Modul mit
- einem Schaltungsträger (10),
einem mittels Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger (10) angeordneten Halbleiterelement (12) und
- einer Linseneinheit (14, 16, 18, 20) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Schaltungsträger (10) über ein Klebeband (22) mit der Linseneinheit (14, 16, 18, 20) fokussierungsfrei verbunden ist.
2. Optisches Modul nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Klebeband (22) mit Glaskugeln bestückt ist.
3. Optisches Modul nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linseneinheit einen Linsenhalter (14) und eine Linsenanordnung (16, 18, 20) mit mindestens einer Linse umfasst.
4. Optisches Modul mit
- einem Schaltungsträger (10) ,
einem mittels Flip-Chip-Technik auf dem Schaltungsträger (10) angeordneten Halbleiterelement (12) und
- einer Linseneinheit (14, 16, 18, 20) zum Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf das Halbleiterelement d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Schaltungsträger (10) aus thermoplastischem Material gefertigt ist,
dass die Linseneinheit einen Linsenhalter aus Kunststoff und eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse umfasst und
dass der Schaltungsträger (10) mit dem Linsenhalter laserverschweißt ist.
5. Optisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Schaltungsträger (10) auf der der Linsenanordnung (16, 18, 20) zugewandten Seite der Halbleiteranordnung (12) angeordnet ist und
dass der Schaltungsträger (10) eine Öffnung (24) aufweist, durch die elektromagnetische Strahlung von der Linsenanordnung (16, 18, 20) auf das Halbleiterelement (12) projiziert wird.
6. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linsenanordnung (16, 18, 20) mehrere Linsen in Form eines Pakets umfasst.
7. Optisches Modul nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linsen (16, 18, 20) in direktem Kontakt zueinander stehen.
8. Optisches Modul nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die relativen Positionen der Linsen (16, 18, 20) zueinander durch die Geometrie der Linsen selbst bestimmt sind.
9. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass genau eine (20) der Linsen (16, 18, 20) mit dem Linsenhalter (14) verbunden ist.
10. ' Optisches Modul nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die genau eine Linse (20) wasserdicht und staubdicht mit dem Linsenhalter (14) verbunden ist.
11. Optische Modul nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die genau eine Linse (20) durch Ultraschall-, Laserschweiß- und/oder Klebeverfahren mit dem Linsenhalter (14) verbunden ist.
12. Optisches Modul nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linsenanordnung (16, 18, 20) in den Linsenhalter (14) eingeschnappt ist.
13. Optisches Modul nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Linsen (16, 18, 20) eine harte und eine weiche Komponente aufweisen, wobei die weiche Komponente zum Abdichten am Umfang der Linsen (16, 18, 20) angeordnet ist.
14. Optisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unerwünschte optische Effekte insbesondere aufgrund von seitlichem Lichteinfall durch Schwärzung oder unter Ausnut- zung von Totalreflexion verhindert werden.
15. Optisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verbindungsbereich zwischen der flexiblen Leiterplatte (10) und der Linseneinheit (14, 16, 18, 20) ein Entlüf- tungskanal vorgesehen ist.
16. Optisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Halbleiterelement (12) mit einem Globtop (26) abge- deckt ist.
17. Optisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaltungsträger (10) eine flexible Leiterplatte ist.
18. Optisches System mit einem optischen Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Optisches System nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaltungsträger (10) an seinem dem optischen Modul abgewandten Ende direkt auf einer starren Schaltungsplatine aufgelötet wird.
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