WO2015071306A1 - Laserbauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Matthias Knoerr
Gerhard Holzapfel
Markus Horn
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H01S5/06825—Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

Definitions

  • the present invention relates to a laser component according to claim 1 and to a method for producing a laser component according to claim 9.
  • Laser devices with semiconductor laser chips are well known in the art. It is customary to arrange the laser chip on a carrier which serves for the electrical contacting of the laser chip and for the dissipation of waste heat from the laser chip.
  • a carrier which serves for the electrical contacting of the laser chip and for the dissipation of waste heat from the laser chip.
  • an active region of the laser chip is arranged closer to an upper side than to a lower side of the laser chip.
  • the laser chip is arranged on the carrier such that the underside of the laser chip faces the carrier.
  • An An ⁇ order of the laser chip with the carrier facing top would allow an improved dissipation of waste heat from the laser ⁇ chip.
  • An object of the present invention is to provide a laser device. This object is achieved by a laser component with the features of claim 1. Another object of the present invention is as ⁇ rin to provide a method of manufacturing a laser device. This object is achieved by a method with the features of claim 9.
  • a laser device comprises a laser chip having a TERMS ⁇ onsfacette and a support having a top, a bottom opposite the top and extending from the top to the bottom face side.
  • the laser chip is arranged on the upper side of the carrier.
  • the end face of the carrier has a recess which extends from the top of the carrier to the underside of the carrier.
  • the emission facet of the laser chip is at ⁇ least partially over the recess.
  • This advantageously prevents shadowing of a laser beam emitted at the emission facet of the laser chip.
  • the resulting by the off ⁇ savings distance between the laser chip and the carrier in the vicinity of the emission facet of the laser chip ver ⁇ also prevents contamination of the emission facet of the laser chip with solder or other bonding material.
  • the laser device has the off ⁇ savings in parallel to the top and to the face direction, a width which is at least as large as a width of the laser chip.
  • the laser chip in this case is spaced over its entire width in the region of the Emis ⁇ sion facet of the carrier, so that the emissi ⁇ onsfacette the laser chip over its entire width is protected against contamination.
  • the laser device has the off ⁇ savings in the direction perpendicular to the end face a depth Zvi ⁇ rule 10 ym and 100 ym on. Such a depth has proven to be sufficient to prevent shading and contamina ⁇ tion of the emission facet of the laser chip of the laser device.
  • the off ⁇ saving in a parallel to the top of the carrier section a rectangular shape.
  • the off ⁇ saving in a parallel to the top of the carrier section a rectangular shape.
  • the recess has a metallization.
  • the recess on the front side of the carrier of the laser component can be wetted by the metallization of solder, whereby a penetration of solder to the emission facet of the laser chip of the laser component can be prevented.
  • the metallization of the recess of the carrier of the laser component leads solder used for connecting the laser chip to the carrier thereby away from the emission facet of the laser chip to be protected.
  • the carrier has a ceramic material.
  • the support of the laser device can be electrically isolie ⁇ formed rend and good thermal conductivity in this case.
  • the emission facet of the laser chip does not project beyond the front side of the carrier.
  • the emission facet is thereby protected against mechanical damage.
  • the arrangement of the emission facet of the laser chip that does not project beyond the end face of the carrier is advantageously made possible by the fact that the emission facet of the laser chip is already protected against contamination and shading by the recess provided on the carrier. As a result, a projection of the emission facet of the laser chip over the front side of the carrier in this laser device is not required.
  • the laser device of La ⁇ serchip has a top and a bottom of the top negotiatelie ⁇ restrictive. An active region of the laser chip is positioned closer to the top than at the bottom ⁇ page. The top of the laser chip faces the top of the carrier.
  • this Anord ⁇ voltage of the laser chip on the support of the laser device a "
  • Waste heat generated in the active region of the laser chip only has to overcome the small distance between the active region of the laser chip and the upper side of the laser chip.
  • the laser device is a p-doped region of the laser chip to the top of the laser chips ⁇ borders.
  • the laser chip can thereby be produced by growing on an n-doped substrate.
  • a method of manufacturing a laser device comprising steps of providing a carrier having a top, opposite the upper side bottom and an opening extending from the top to the bottom face side, the end side of the support has a recess ⁇ extending from the top side of the carrier extends to the underside of the carrier, and for arranging a laser chip on the upper side of the carrier such that an emission facet of the laser chip is at least partially over the recess over ⁇ .
  • this method of contaminating the emission facet of the laser chip by solder during the placement of the laser chip on the top of the carrier is achieved by the fact that the gap provided between the laser chip and the carrier is produced in the region of the emission facet by the recess provided on the end face of the carrier. This distance also advantageously reduces the risk of shading of a laser beam emitted by the laser chip by the carrier.
  • the providing ⁇ comprising provide the wearer steps of providing a support plate having a surface and a surface of counter opposing back side, for applying a through hole between the surface and the back, and for dividing the carrier plate along a plane perpendicular to the surface oriented and passes through the passage opening to obtain at least two carriers.
  • this method enables a simple and cost- effective production of the carrier. This results, in particular, from the fact that the method enables a parallel production of a plurality of carriers in common working steps.
  • a further step is carried out prior to dividing the carrier plate for
  • the Metallisie ⁇ tion can thereby provide a simple and cost-effective manner at a plurality of carriers simultaneously.
  • the metallizing may be applied advantageously simultaneously with a Metalli ⁇ tion on the surface of the carrier plate.
  • Fig. 1 is a perspective view of a carrier
  • FIG. 2 shows a plan view of a laser component with the carrier and a laser chip
  • Fig. 4 is a plan view of a carrier plate for the preparation of the carrier.
  • the carrier 100 can also be referred to as submount.
  • the carrier 100 is intended to carry a laser chip, not shown in FIG. 1, of the laser component 10, to provide electrical contacts for electrical contacting of the laser chip and to serve as a heat sink for dissipating waste heat produced in the laser chip.
  • the carrier 100 is formed as a substantially cuboid Plöt ⁇ Chen and may for example comprise a ceramic ma- TERIAL.
  • the carrier 100 has an end face 110, an upper side 120, which is oriented substantially perpendicular to the end face 110, and an underside 130 which is opposite the upper side 120.
  • a recess 140 is formed which extends from the upper side 120 of the carrier 100 to the lower side 130 of the carrier 100.
  • the Ausspa ⁇ tion 140 forms a recess in the end face 110.
  • the recess has a width 142 on.
  • the recess 140 In the direction perpendicular to the end face 110 of the carrier 100, the recess 140 has a depth 141.
  • the depth 141 is preferably between 10 ym and 100 ym.
  • the recess 140 In a section parallel to the upper side 120 and the lower side 130 of the carrier 100, the recess 140 preferably has a rectangular shape. However, in a section parallel to the upper side 120 of the carrier 100, the cutout 140 could also have a trapezoidal shape, a parallelogram shape or another shape.
  • a first Metalli ⁇ tion 150 is arranged at the top 120 of the carrier 100. The first metallization 150 preferably completely covers the upper side 120 of the carrier 100.
  • a second Me ⁇ metallization 160 in a laser chip-receiving portion 161 of the top.
  • the second metallization 160 is preferably above the first metallization 150 in the laser chip receptacle area 161 and in the protective chip receptacle area 162 arranged.
  • the first metallization 150 may also have recesses in the laser chip receptacle area 161 and in the protective chip receptacle area 162 in which the second metallization 160 is arranged.
  • the second metallization 160 comprises a metal that is suitable for the production of solder ⁇ compounds.
  • the second metallization 160 may comprise a different metal than the first metallization 150.
  • the laser chip receiving area 161 is provided for receiving a laser chip.
  • the protection chip-receiving portion 162 is for receiving a protection chips, such as a protective ⁇ diode, is provided, which serves to protect the laser chip of the laser device 10 from being damaged by electrostatic discharge.
  • a protection chips such as a protective ⁇ diode
  • the protective chip receiving region 162 and the protective chip can also be omitted.
  • the laser chip receiving area 161 preferably directly adjoins the
  • a third metallization 170 is arranged in the region of the recess 140 from the top side 120 of the carrier 100 to the bottom side 130.
  • the third metallization 170 preferably has the same material as the second metallization 160.
  • the third metallization 170 and the laser chip receiving region 161 of the second metallization 160 are preferably integrally formed.
  • Fig. 2 shows a schematic plan view of the Laserbauele ⁇ element 10.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional side ⁇ view of the laser device 10.
  • a laser chip 200 of the laser device 10 is shown.
  • a protective chip arranged on the protective chip receiving region 162 of the carrier 100 of the laser component 10 is not shown in FIGS. 2 and 3.
  • the laser chip 200 is formed as a semiconductor-based laser diode made ⁇ and has a top surface 220, a top 220 of the opposite bottom side 230 and a oriented perpendicular to the top side 220 and bottom 230 ⁇ emission facet 210.
  • the emission facet 210 can also be used as the laser facet ⁇ be distinguished.
  • the laser chip 200 has a p-doped region 240 and an n-doped region 260.
  • the p-doped region 240 adjoins the p-doped region 240.
  • the n-doped region 260 adjoins the underside 230 of the laser chip 200.
  • an active region 250 of the laser chip 200 is arranged on ⁇ .
  • the active region 250 is a laser-active region of the laser chip 200.
  • the active region 250 is arranged closer to the upper side 220 than to the lower side 230 of the laser chip 200.
  • the laser chip 200 is designed to be attached to the emission facet 210 at an area adjacent to the active area 250
  • the emission region on the emission facet 210 of the laser chip 200 is thus arranged closer to the upper side 220 than to the underside 230 of the laser chip 200.
  • the laser beam emitted by the laser chip 200 at the emission facet 210 is radiated with a characteristic beam divergence.
  • the laser chip 200 has a first electrical contact surface and a second electrical contact surface, which are seen before ⁇ to apply an electrical voltage to the laser chip 200.
  • the first electrical contact surface of the laser chip 200 may, for example, on the upper side 220 of the laser chip 200 may be arranged.
  • the second electrical contact surface of the laser chip 200 may be arranged, for example, on the underside 230 of the laser chip 200.
  • the laser chip 200 is arranged in the laser chip receiving region 161 on the upper side 120 of the carrier 100 on the second metallization 160. In this case, the upper side 220 of the laser chip 200 faces the upper side 120 of the carrier 100. It would ⁇ al lerdings also possible to arrange the laser chip 200 in such a manner at the top 120 of the carrier 100 that the bottom 230 of the laser chip 200 of the top 120 of the carrier 100 is supplied ⁇ Wandt.
  • the laser chip 200 is connected by means of bonding material of an electrically conducting encryption with the second metallization 160 La ⁇ serchip receiving portion 161 at the top 120 of the carrier 100th As a result, there is an electrically conductive connection between the second metallization 160 in the laser chip receiving region 161 of the carrier 100 and the first electrical contact surface of the laser chip 200 arranged on the upper side 220 of the laser chip 200.
  • the connecting material may be, for example, a solder, an electrically conductive adhesive or the like to be a sintered paste. Which is arranged at the bottom 230 of the laser chip 200 second electrical contact area of the laser chip 200 may be playing, not shown in Figures 2 and 3 bonding wires connected at ⁇ ⁇ with a further metallization.
  • the emission facet 210 of the laser chip 200 is oriented parallel to the end face 110 of the carrier 100 in Wesentli ⁇ chen.
  • the laser chip 200 stands over the recess 140 via.
  • the laser chip 200 has a width 211 in a direction parallel to the emission facet 210 and to the upper side 220.
  • the width 211 of the laser chip 200 is smaller than the width 142 of the recess 140 of the carrier 100. As a result, the laser chip 200 projects over the entire width 211 via the recess 140 on the end face 110 of the carrier 100.
  • a gap between the upper ⁇ side 220 and the carrier 100 is formed in an adjacent to the emission facet 210 part of the upper side 220 of the laser chip 200.
  • the emission facet 210 of the laser chip 200 is not above about arranged outside the recess 140 parts of the front side 110 of the carrier 100, but is located in a common plane with the end face 110 of the carrier 100 to or towards the end face 110 of the carrier 100 to ⁇ set back ,
  • the supernatant of the laser chip 200 through the off ⁇ saving 140 of the carrier 100 is preferably in the direction perpendicular to the emission facet 210 of the laser chip 200 and the end face 110 of the carrier 100 so most as large as the depth of the recess 141 140th
  • Emission facet 210 of the laser chip 200 passes and there ei ⁇ nen causes short circuit or shadowed by the laser chip 200 emitted laser beam. Since the emission facet 210 of the laser chip 200 does not protrude beyond the end face 110 of the carrier 100, the laser chip 200 is protected against damage by external mechanical influences.
  • the carrier 100 protects the La ⁇ serchip 200 from accidental damage during handling of the laser device 10, such as currency ⁇ rend of mounting the laser device 10th
  • Fig. 4 shows a schematic plan view of a carrier plate 300 to illustrate a way of producing the carrier 100 at which 120 to the bottom 130 extending to the end face 110 of the upper ⁇ side recess 140.
  • the support plate 300 has the same material as the Trä
  • the support plate 300 is formed as a substantially flat plate having a surface 320.
  • the carrier plate 300 is provided for producing at least two carriers 100. In a first processing step, one of the
  • the through-hole 330 may be applied, for example, with a rectangular cross-section.
  • the first metallization and the second metallization 150 ⁇ tion 160 are then applied to the surface 320 of the support plate 300th On an inner wall 340 of the passage ⁇ opening 330, the third metallization 170 is applied.
  • the second metallization 160 is thereby applied in a section of the surface 320 adjacent to the passage opening 330. If the same material is used for the second metallization 160 and the third metallization 170, the second metallization 160 and the third metallization 170 can be applied in a joint operation.
  • the carrier plate 300 is divided at a parting plane 310 in order to obtain at least two carriers 100.
  • the parting plane 310 is oriented perpendicular to the surface 320 of the carrier plate 300 and extends through the passage opening 330. If the
  • Through hole 330 has a rectangular cross-section
  • the parting plane 310 is preferably oriented parallel to two opposite sides of the through hole 330.
  • the cutting of the support plate 300 at the parting plane 310 can be done for example by sawing.

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Abstract

Ein Laserbauelement (10) umfasst einen Laserchip (200) mit einer Emissionsfacette (210) und einen Träger (100) mit einer Oberseite (120), einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite (130) und einer sich von der Oberseite zur Unterseite erstreckenden Stirnseite (110). Der Laserchip ist an der Oberseite des Trägers angeordnet. Die Stirnseite des Trägers weist eine Aussparung (140) auf, die sich von der Oberseite des Trägers zur Unterseite des Trägers erstreckt. Die Emissionsfacette (210) des Laserchips steht zumindest teilweise über die Aussparung (140) über. Die Aussparung weist eine Metallisierung (170) auf. Durch die Aussparung wird eine Abschattung des von der Laserdiode abgestrahlten Lichts von dem Träger verhindert als auch ein Benetzen der Emissionsfacette von einem Lot, welches zur Befestigung des Laserchips auf dem Träger verwendet wird.

Description

Beschreibung
Laserbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements gemäß Patentanspruch 9.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deut- sehen Patentanmeldung DE 10 2013 223 110.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Laserbauelemente mit halbleiterbasierten Laserchips sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist es üblich, den La- serchip auf einem Träger anzuordnen, der zur elektrischen Kontaktierung des Laserchips und zur Ableitung von Abwärme aus dem Laserchip dient. Bei bekannten Laserchips ist ein aktiver Bereich des Laserchips näher an einer Oberseite als an einer Unterseite des Laserchips angeordnet. Üblicherweise wird der Laserchip derart auf dem Träger angeordnet, dass die Unterseite des Laserchips dem Träger zugewandt ist. Eine An¬ ordnung des Laserchips mit dem Träger zugewandter Oberseite würde eine verbesserte Ableitung von Abwärme aus dem Laser¬ chip ermöglichen. Allerdings besteht bei dieser Anordnung die Gefahr einer Abschattung einer Laserfacette des Laserchips im aktiven Bereich oder einer Kontamination der Laserfacette im aktiven Bereich mit Lot.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Laserbauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Laserbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht da¬ rin, ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 9 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben. Ein Laserbauelement umfasst einen Laserchip mit einer Emissi¬ onsfacette und einen Träger mit einer Oberseite, einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und einer sich von der Oberseite zur Unterseite erstreckenden Stirnseite. Der Laserchip ist dabei an der Oberseite des Trägers angeordnet. Die Stirnseite des Trägers weist eine Aussparung auf, die sich von der Oberseite des Trägers zur Unterseite des Trägers erstreckt. Die Emissionsfacette des Laserchips steht zumin¬ dest teilweise über die Aussparung über. Vorteilhafterweise ergibt sich bei diesem Laserbauelement durch die Aussparung an der Stirnseite des Trägers in der unmittelbaren Umgebung der Emissionsfacette des Laserchips ein Abstand zwischen dem Laserchip und dem Träger. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Abschattung eines an der Emissionsfacette des Laserchips emittierten Laserstrahls verhindert. Der sich durch die Aus¬ sparung ergebende Abstand zwischen dem Laserchip und dem Träger in der Umgebung der Emissionsfacette des Laserchips ver¬ hindert außerdem eine Kontamination der Emissionsfacette des Laserchips mit Lot oder anderem Verbindungsmaterial.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist die Aus¬ sparung in eine zur Oberseite und zur Stirnseite parallele Richtung eine Breite auf, die mindestens so groß ist wie eine Breite des Laserchips. Vorteilhafterweise ist der Laserchip in diesem Fall über seine gesamte Breite im Bereich der Emis¬ sionsfacette von dem Träger beabstandet, sodass die Emissi¬ onsfacette des Laserchips über ihre gesamte Breite vor einer Kontamination geschützt ist. In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist die Aus¬ sparung in Richtung senkrecht zur Stirnseite eine Tiefe zwi¬ schen 10 ym und 100 ym auf. Eine derartige Tiefe hat sich als ausreichend erwiesen, um eine Abschattung und eine Kontamina¬ tion der Emissionsfacette des Laserchips des Laserbauelements zu verhindern.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist die Aus¬ sparung in einem zur Oberseite des Trägers parallelen Schnitt eine Rechteckform auf. Vorteilhafterweise lässt sich die Aus¬ sparung dadurch auf einfache Weise herstellen.
Die Aussparung weist eine Metallisierung auf. Vorteilhafter- weise kann die Aussparung an der Stirnseite des Trägers des Laserbauelements durch die Metallisierung von Lot benetzt werden, wodurch ein Vordringen von Lot zur Emissionsfacette des Laserchips des Laserbauelements verhindert werden kann. Die Metallisierung der Aussparung des Trägers des Laserbau- elements leitet zur Verbindung des Laserchips mit dem Träger verwendetes Lot damit von der zu schützenden Emissionsfacette des Laserchips fort.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist der Trä- ger ein keramisches Material auf. Vorteilhafterweise kann der Träger des Laserbauelements in diesem Fall elektrisch isolie¬ rend und thermisch gut leitend ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements steht die Emis- sionsfacette des Laserchips nicht über die Stirnseite des Trägers über. Vorteilhafterweise ist die Emissionsfacette dadurch vor einer mechanischen Beschädigung geschützt. Die nicht über die Stirnseite des Trägers überstehende Anordnung der Emissionsfacette des Laserchips wird vorteilhafterweise dadurch ermöglicht, dass die Emissionsfacette des Laserchips bereits durch die am Träger vorgesehene Aussparung vor einer Kontamination und einer Abschattung geschützt ist. Dadurch ist ein Überstand der Emissionsfacette des Laserchips über die Stirnseite des Trägers bei diesem Laserbauelement nicht erforderlich.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist der La¬ serchip eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberlie¬ gende Unterseite auf. Ein aktiver Bereich des Laserchips ist dabei näher an der Oberseite angeordnet als an der Unter¬ seite. Die Oberseite des Laserchips ist der Oberseite des Trägers zugewandt. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Anord¬ nung des Laserchips auf dem Träger des Laserbauelements eine „
wirkungsvolle Abfuhr von im Betrieb des Laserbauelements im Laserchip anfallender Abwärme. Im aktiven Bereich des Laserchips erzeugte Abwärme muss dabei lediglich den geringen Ab¬ stand zwischen dem aktiven Bereich des Laserchips und der Oberseite des Laserchips überwinden.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements grenzt ein p- dotierter Bereich des Laserchips an die Oberseite des Laser¬ chips an. Vorteilhafterweise kann der Laserchip dadurch durch Aufwachsen auf einem n-dotierten Substrat hergestellt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer Oberseite, einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und einer sich von der Oberseite zur Unterseite erstreckenden Stirnseite, wobei die Stirnseite des Trägers eine Aussparung auf¬ weist, die sich von der Oberseite des Trägers zur Unterseite des Trägers erstreckt, und zum Anordnen eines Laserchips an der Oberseite des Trägers derart, dass eine Emissionsfacette des Laserchips zumindest teilweise über die Aussparung über¬ steht. Vorteilhafterweise besteht bei diesem Verfahren nur eine geringe Gefahr, dass die Emissionsfacette des Laserchips während des Anordnens des Laserchips an der Oberseite des Trägers durch Lot verunreinigt wird. Dies wird dadurch er¬ reicht, dass sich durch die an der Stirnseite des Trägers vorgesehene Aussparung im Bereich der Emissionsfacette ein Abstand zwischen dem Laserchip und dem Träger ergibt. Durch diesen Abstand reduziert sich vorteilhafterweise außerdem die Gefahr einer Abschattung eines durch den Laserchip emittierten Laserstrahls durch den Träger.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereit¬ stellen des Trägers Schritte zum Bereitstellen einer Trägerplatte mit einer Oberfläche und einer der Oberfläche gegen- überliegenden Rückseite, zum Anlegen einer Durchgangsöffnung zwischen der Oberfläche und der Rückseite, und zum Zerteilen der Trägerplatte entlang einer Ebene, die senkrecht zur Ober- fläche orientiert ist und durch die Durchgangsöffnung verläuft, um mindestens zwei Träger zu erhalten. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine einfache und kosten¬ günstige Herstellung des Trägers. Dies ergibt sich insbeson- dere daraus, dass das Verfahren eine parallele Herstellung einer Mehrzahl von Trägern in gemeinsamen Arbeitsschritten ermöglicht .
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Zertei- len der Trägerplatte ein weiterer Schritt durchgeführt zum
Anordnen der Metallisierung an einer Innenwandung der Durchgangsöffnung. Vorteilhafterweise lässt sich die Metallisie¬ rung dadurch auf einfache und kostengünstige Weise an einer Mehrzahl von Trägern gleichzeitig vorsehen. Die Metallisie- rung kann vorteilhafterweise gleichzeitig mit einer Metalli¬ sierung an der Oberfläche der Trägerplatte angelegt werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Trägers;
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Laserbauelement mit dem Träger und einem Laserchip;
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht des Laserbauelements; und
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Trägerplatte zur Herstellung des Trägers.
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Trägers 100 eines Laserbauelements 10. Der Träger 100 kann auch als Submount bezeichnet werden. Der Träger 100 ist dazu vorgesehen, einen in Fig. 1 nicht dargestellten Laserchip des Laserbauelements 10 zu tragen, elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung des Laserchips bereitzustellen und als Wärmesenke zur Abfuhr von in dem Laserchip produzierte Abwärme zu dienen.
Der Träger 100 ist als im Wesentlichen quaderförmiges Plätt¬ chen ausgebildet und kann beispielsweise ein keramisches Ma- terial aufweisen. Der Träger 100 weist eine Stirnseite 110, eine zur Stirnseite 110 im Wesentlichen senkrecht orientierte Oberseite 120 und eine der Oberseite 120 gegenüberliegende Unterseite 130 auf. An der Stirnseite 110 des Trägers 100 ist eine Aussparung 140 ausgebildet, die sich von der Oberseite 120 des Trägers 100 bis zur Unterseite 130 des Trägers 100 erstreckt. Die Ausspa¬ rung 140 bildet eine Vertiefung in der Stirnseite 110. In zur Stirnseite 110 und zur Oberseite 120 des Trägers 100 paral- lele Richtung weist die Aussparung 140 eine Breite 142 auf. In zur Stirnseite 110 des Trägers 100 senkrechte Richtung weist die Aussparung 140 eine Tiefe 141 auf. Die Tiefe 141 liegt bevorzugt zwischen 10 ym und 100 ym. In einem zur Oberseite 120 und zur Unterseite 130 des Trägers 100 parallelen Schnitt weist die Aussparung 140 bevorzugt eine Rechteckform auf. Die Aussparung 140 könnte in einem zur Oberseite 120 des Trägers 100 parallelen Schnitt aber auch eine Trapezform, eine Parallelogrammform oder eine andere Form aufweisen. An der Oberseite 120 des Trägers 100 ist eine erste Metalli¬ sierung 150 angeordnet. Die erste Metallisierung 150 bedeckt die Oberseite 120 des Trägers 100 bevorzugt vollständig. Zu¬ sätzlich ist in einem Laserchip-Aufnahmebereich 161 der Oberseite 120 des Trägers 100 und in einem Schutzchip-Aufnahmebe- reich 162 der Oberseite 120 des Trägers 100 eine zweite Me¬ tallisierung 160 angeordnet. Die zweite Metallisierung 160 ist im Laserchip-Aufnahmebereich 161 und im Schutzchip-Auf- nahmebereich 162 bevorzugt über der ersten Metallisierung 150 angeordnet. Die erste Metallisierung 150 kann im Laserchip- Aufnahmebereich 161 und im Schutzchip-Aufnahmebereich 162 jedoch auch Aussparungen aufweisen, in denen die zweite Metallisierung 160 angeordnet ist. Die zweite Metallisierung 160 weist ein Metall auf, das sich für eine Herstellung von Löt¬ verbindungen eignet. Die zweite Metallisierung 160 kann ein anderes Metall aufweisen als die erste Metallisierung 150.
Der Laserchip-Aufnahmebereich 161 ist zur Aufnahme eines La- serchips vorgesehen. Der Schutzchip-Aufnahmebereich 162 ist zur Aufnahme eines Schutzchips, beispielsweise einer Schutz¬ diode, vorgesehen, die zum Schutz des Laserchips des Laserbauelements 10 vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen dient. Der Schutzchip-Aufnahmebereich 162 und der Schutzchip können allerdings auch entfallen. Der Laserchip- Aufnahmebereich 161 grenzt bevorzugt unmittelbar an die
Stirnseite 110 des Trägers 100 und die Aussparung 140 in der Stirnseite 110 an. Im Bereich der Aussparung 140 an der Stirnseite 110 des Trägers 100 ist eine dritte Metallisierung 170 angeordnet. Die dritte Metallisierung 170 erstreckt sich bevorzugt im Bereich der Aussparung 140 von der Oberseite 120 des Trägers 100 bis zur Unterseite 130. Die dritte Metallisierung 170 weist be- vorzugt dasselbe Material auf wie die zweite Metallisierung 160. Die dritte Metallisierung 170 und der Laserchip-Aufnahmebereich 161 der zweiten Metallisierung 160 sind bevorzugt zusammenhängend ausgebildet. Fig. 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf das Laserbauele¬ ment 10. Fig. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seiten¬ ansicht des Laserbauelements 10. In den Darstellungen der Fi¬ guren 2 und 3 ist ein Laserchip 200 des Laserbauelements 10 gezeigt. Ein auf dem Schutzchip-Aufnahmebereich 162 des Trä- gers 100 des Laserbauelements 10 angeordneter Schutzchip ist in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt. Der Laserchip 200 ist als halbleiterbasierte Laserdiode aus¬ gebildet und weist eine Oberseite 220, eine der Oberseite 220 gegenüberliegende Unterseite 230 und eine senkrecht zur Ober¬ seite 220 und Unterseite 230 orientierte Emissionsfacette 210 auf. Die Emissionsfacette 210 kann auch als Laserfacette be¬ zeichnet werden.
Der Laserchip 200 weist einen p-dotierten Bereich 240 und einen n-dotierten Bereich 260 auf. Im in Figuren 2 und 3 ge- zeigten Beispiel grenzt der p-dotierte Bereich 240 an die
Oberseite 220 des Laserchips 200 an. Der n-dotierte Bereich 260 grenzt an die Unterseite 230 des Laserchips 200 an. Es ist aber auch möglich, den p-dotierten Bereich 240 an die Unterseite 230 und den n-dotierten Bereich 260 an die Oberseite 220 des Laserchips 200 angrenzend auszubilden.
Zwischen dem p-dotierten Bereich 240 und dem n-dotierten Bereich 260 ist ein aktiver Bereich 250 des Laserchips 200 an¬ geordnet. Der aktive Bereich 250 ist ein laseraktiver Bereich des Laserchips 200. Der aktive Bereich 250 ist näher an der Oberseite 220 als an der Unterseite 230 des Laserchips 200 angeordnet .
Der Laserchip 200 ist dazu ausgebildet, an der Emissionsfa- cette 210 an einer an den aktiven Bereich 250 angrenzenden
Position einen Laserstrahl in zur Emissionsfacette 210 im Wesentlichen senkrechte Richtung zu emittieren. Der Emissionsbereich an der Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 ist damit näher an der Oberseite 220 als an der Unterseite 230 des Laserchips 200 angeordnet. Der an der Emissionsfacette 210 durch den Laserchip 200 emittierte Laserstrahl wird mit einer charakteristischen Strahldivergenz abgestrahlt.
Der Laserchip 200 weist eine erste elektrische Kontaktfläche und eine zweite elektrische Kontaktfläche auf, die dazu vor¬ gesehen sind, eine elektrische Spannung an den Laserchip 200 anzulegen. Die erste elektrische Kontaktfläche des Laserchips 200 kann beispielsweise an der Oberseite 220 des Laserchips 200 angeordnet sein. Die zweite elektrische Kontaktfläche des Laserchips 200 kann beispielsweise an der Unterseite 230 des Laserchips 200 angeordnet sein. Der Laserchip 200 ist im Laserchip-Aufnahmebereich 161 an der Oberseite 120 des Trägers 100 auf der zweiten Metallisierung 160 angeordnet. Dabei ist die Oberseite 220 des Laserchips 200 der Oberseite 120 des Trägers 100 zugewandt. Es wäre al¬ lerdings auch möglich, den Laserchip 200 derart an der Ober- seite 120 des Trägers 100 anzuordnen, dass die Unterseite 230 des Laserchips 200 der Oberseite 120 des Trägers 100 zuge¬ wandt ist.
Der Laserchip 200 ist mittels eines elektrisch leitenden Ver- bindungsmaterials mit der zweiten Metallisierung 160 im La¬ serchip-Aufnahmebereich 161 an der Oberseite 120 des Trägers 100 verbunden. Dadurch besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Metallisierung 160 im Laserchip- Aufnahmebereich 161 des Trägers 100 und der an der Oberseite 220 des Laserchips 200 angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche des Laserchips 200. Das Verbindungsmaterial kann beispielsweise ein Lot, ein elektrisch leitender Klebstoff o- der eine Sinterpaste sein. Die an der Unterseite 230 des Laserchips 200 angeordnete zweite elektrische Kontaktfläche des Laserchips 200 kann bei¬ spielsweise über in Figuren 2 und 3 nicht dargestellte Bond¬ drähte mit einer weiteren Metallisierung verbunden werden. Die Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 ist im Wesentli¬ chen parallel zur Stirnseite 110 des Trägers 100 orientiert. Der Laserchip 200 steht dabei über die Aussparung 140 über. Der Laserchip 200 weist in eine zur Emissionsfacette 210 und zur Oberseite 220 parallele Richtung eine Breite 211 auf. Die Breite 211 des Laserchips 200 ist geringer als die Breite 142 der Aussparung 140 des Trägers 100. Dadurch steht der Laserchip 200 über seine gesamte Breite 211 über die Aussparung 140 an der Stirnseite 110 des Trägers 100 über. Durch die 1
Aussparung 140 an der Stirnseite 110 des Trägers 100 wird in einem an die Emissionsfacette 210 angrenzenden Teil der Oberseite 220 des Laserchips 200 eine Lücke zwischen der Ober¬ seite 220 und dem Träger 100 gebildet.
Bevorzugt steht die Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 nicht über die außerhalb der Aussparung 140 angeordneten Teile der Stirnseite 110 des Trägers 100 über, sondern liegt in einer gemeinsamen Ebene mit der Stirnseite 110 des Trägers 100 oder ist gegenüber der Stirnseite 110 des Trägers 100 zu¬ rückversetzt. Der Überstand des Laserchips 200 über die Aus¬ sparung 140 des Trägers 100 ist in Richtung senkrecht zur Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 und zur Stirnseite 110 des Trägers 100 bevorzugt also höchstens so groß wie die Tiefe 141 der Aussparung 140.
Durch den Überstand des an die Emissionsfacette 210 des La¬ serchips 200 angrenzenden Teils des Laserchips 200 über die Aussparung 140 wird verhindert, dass ein an der Emissionsfa¬ cette 210 nahe der Oberseite 220 des Laserchips 200 emittier¬ ter Laserstrahl durch den Träger 100 abgeschattet wird. Der Überstand des Laserchips 200 über die Aussparung 140 des Trä¬ gers 100 verhindert eine solche Abschattung trotz der Diver¬ genz des an der Emissionsfacette 210 emittierten Laserstrahls, trotz der Nähe des aktiven Bereichs 250 zur Ober¬ seite 220 des Laserchips 200 und somit zur Oberseite 120 des Trägers 100 und auch im Fall einer gegenüber der neben der Aussparung 140 angeordneten Abschnitte der Stirnseite 110 des Trägers 100 zurückversetzten Anordnung der Emissionsfacette 210 des Laserchips 200.
Durch den Überstand des an die Emissionsfacette 210 angren¬ zenden Falls des Laserchips 200 über die Aussparung 140 des Trägers 100 wird eine Kontamination der Emissionsfacette 210 mit dem zur Befestigung des Laserchips 200 an der Oberseite 120 des Trägers 100 verwendeten Verbindungsmaterial verhin¬ dert. Zwischen der Oberseite 220 des Laserchips 200 und der zweiten Metallisierung 160 im Laserchip-Aufnahmebereich 161 an der Oberseite 120 des Trägers 100 angeordnetes Verbin¬ dungsmaterial kann die dritte Metallisierung 170 an der Aus¬ sparung 140 benetzen und wird dadurch von der Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 fortgeleitet. Dadurch wird ver- hindert, dass überschüssiges Verbindungsmaterial vor die
Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 gelangt und dort ei¬ nen Kurzschluss verursacht oder den durch den Laserchip 200 emittierten Laserstrahl abschattet. Dadurch, dass die Emissionsfacette 210 des Laserchips 200 nicht über die Stirnseite 110 des Trägers 100 hinausragt, ist der Laserchip 200 vor einer Beschädigung durch äußere mechanische Einwirkungen geschützt. Der Träger 100 schützt den La¬ serchip 200 vor einer versehentlichen Beschädigung während einer Handhabung des Laserbauelements 10, beispielsweise wäh¬ rend einer Montage des Laserbauelements 10.
Zur Herstellung des Laserbauelements 10 wird zunächst der Träger 100 mit der sich an der Stirnseite 110 von der Ober- seite 120 zur Unterseite 130 erstreckenden Aussparung 140 be¬ reitgestellt. Anschließend wird der Laserchip 200 in der be¬ schriebenen Weise im Laserchip-Aufnahmebereich 161 an der Oberseite 120 des Trägers 100 angeordnet. Fig. 4 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Trägerplatte 300 zur Illustration einer Möglichkeit zur Herstellung des Trägers 100 mit der sich an der Stirnseite 110 von der Ober¬ seite 120 zur Unterseite 130 erstreckenden Aussparung 140. Die Trägerplatte 300 weist dasselbe Material auf wie der Trä- ger 100. Die Trägerplatte 300 ist als im Wesentlichen flache Platte mit einer Oberfläche 320 ausgebildet. Die Trägerplatte 300 ist zur Herstellung von mindestens zwei Trägern 100 vorgesehen . In einem ersten Bearbeitungsschritt wird eine sich von der
Oberfläche 320 der Trägerplatte 300 bis zu einer der Oberflä¬ che 320 gegenüberliegenden Rückseite der Trägerplatte 300 durch die Trägerplatte 300 erstreckende Durchgangsöffnung 330 angelegt. Die Durchgangsöffnung 330 kann beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt angelegt werden.
Anschließend werden an der Oberfläche 320 der Trägerplatte 300 die erste Metallisierung 150 und die zweite Metallisie¬ rung 160 angelegt. An einer Innenwandung 340 der Durchgangs¬ öffnung 330 wird die dritte Metallisierung 170 angelegt. Die zweite Metallisierung 160 wird dabei in einem an die Durchgangsöffnung 330 angrenzenden Abschnitt der Oberfläche 320 angelegt. Falls für die zweite Metallisierung 160 und die dritte Metallisierung 170 dasselbe Material verwendet wird, so lassen sich die zweite Metallisierung 160 und die dritte Metallisierung 170 in einem gemeinsamen Arbeitsschritt anlegen .
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird die Trägerplatte 300 an einer Trennebene 310 zerteilt, um mindestens zwei Träger 100 zu erhalten. Die Trennebene 310 ist senkrecht zur Oberfläche 320 der Trägerplatte 300 orientiert und er- streckt sich durch die Durchgangsöffnung 330. Falls die
Durchgangsöffnung 330 einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so ist die Trennebene 310 bevorzugt parallel zu zwei gegenüberliegenden Seiten der Durchgangsöffnung 330 orientiert. Das Zerteilen der Trägerplatte 300 an der Trennebene 310 kann beispielsweise durch Sägen erfolgen.
Bei den durch Zerteilen der Trägerplatte 300 an der Trennebene 310 gebildeten mindestens zwei Trägern 100 bildet je¬ weils eine Hälfte der Durchgangsöffnung 330 die Aussparung 140. Die Stirnseiten 110 der mindestens zwei Träger 100 wer¬ den an der Trennebene 310 gebildet. Die Oberfläche 320 der Trägerplatte 300 bildet die Oberseiten 120 der mindestens zwei Träger 100. Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
10 Laserbauelement 100 Träger
110 Stirnseite
120 Oberseite
130 Unterseite
140 Aussparung
141 Tiefe
142 Breite
150 erste Metallisierung
160 zweite Metallisierung
161 Laserchip-Aufnahmebereich 162 Schutzchip-Aufnahmebereich
170 dritte Metallisierung
200 Laserchip
210 Emissionsfacette
211 Breite
220 Oberseite
230 Unterseite
240 p-dotierter Bereich
250 aktiver Bereich
260 n-dotierter Bereich
300 Trägerplatte
310 Trennebene
320 Oberfläche
330 Durchgangsöffnung
340 Innenwandung

Claims

Patentansprüche
Laserbauelement (10)
mit einem Laserchip (200) mit einer Emissionsfacette (210)
und einem Träger (100) mit einer Oberseite (120), einer der Oberseite (120) gegenüberliegenden Unterseite (130) und einer sich von der Oberseite (120) zur Unterseite (130) erstreckenden Stirnseite (110),
wobei der Laserchip (200) an der Oberseite (120) des Trä¬ gers (100) angeordnet ist,
wobei die Stirnseite (110) des Trägers (100) eine Ausspa¬ rung (140) aufweist, die sich von der Oberseite (120) des Trägers (100) zur Unterseite (130) des Trägers (100) er¬ streckt,
wobei die Emissionsfacette (210) des Laserchips (200) zu¬ mindest teilweise über die Aussparung (140) übersteht, wobei die Aussparung (140) eine Metallisierung (170) auf¬ weist.
Laserbauelement (10) gemäß Anspruch 1,
wobei die Aussparung (140) in eine zur Oberseite (120) und zur Stirnseite (110) parallele Richtung eine Breite (142) aufweist, die mindestens so groß ist wie eine
Breite (211) des Laserchips (200) .
Laserbauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Ausparung (140) in Richtung senkrecht zur
Stirnseite (110) eine Tiefe (141) zwischen 10 ym und 100 ym aufweist.
Laserbauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Aussparung (140) in einem zur Oberseite (120) des Trägers (100) parallelen Schnitt eine Rechteckform aufweist .
5. Laserbauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei der Träger (100) ein keramisches Material aufweist.
6. Laserbauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei die Emissionsfacette (210) des Laserchips (200) nicht über die Stirnseite (110) des Trägers (100) über¬ steht .
7. Laserbauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Laserchip (200) eine Oberseite (220) und eine der Oberseite (220) gegenüberliegende Unterseite (230) aufweist,
wobei ein aktiver Bereich (250) des Laserchips (200) nä¬ her an der Oberseite (220) angeordnet ist als an der Un¬ terseite (230 ) ,
wobei die Oberseite (220) des Laserchips (200) dem Träger (100) zugewandt ist.
8. Laserbauelement (10) gemäß Anspruch 7,
wobei ein p-dotierter Bereich (240) des Laserchips (200) an die Oberseite (220) des Laserchips (200) angrenzt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements (10)
mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Trägers (100) mit einer Oberseite (120), einer der Oberseite (120) gegenüberliegenden Unterseite (130) und einer sich von der Oberseite (120) zur Unterseite (130) erstreckenden Stirnseite (110), wobei die Stirnseite (110) des Trägers (100) eine Aussparung (140) aufweist, die sich von der Oberseite (120) des Trä¬ gers (100) zur Unterseite (130) des Trägers (100) er¬ streckt, wobei die Aussparung (140) eine Metallisierung (170) aufweist;
- Anordnen eines Laserchips (200) an der Oberseite (120) des Trägers (100) derart, dass eine Emissionsfacette (210) des Laserchips (200) zumindest teilweise über die Aussparung (140) übersteht.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
wobei das Bereitstellen des Trägers (100) die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen einer Trägerplatte (300) mit einer Oberfläche (320) und einer der Oberfläche (320) gegenüberlie¬ genden Rückseite;
- Anlegen einer Durchgangsöffnung (330) zwischen der Oberfläche (320) und der Rückseite;
- Zerteilen der Trägerplatte (300) entlang einer Ebene (310), die senkrecht zur Oberfläche (320) orientiert ist und durch die Durchgangsöffnung (330) verläuft, um mindestens zwei Träger (100) zu erhalten.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10,
wobei vor der Zerteilen der Trägerplatte (300) der fol¬ gende weitere Schritt durchgeführt wird:
- Anordnen der Metallisierung (170) an einer Innenwandung (340) der Durchgangsöffnung (330).
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