WO2021043468A1 - Interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer interferometereinrichtung - Google Patents

Interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer interferometereinrichtung Download PDF

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WO2021043468A1
WO2021043468A1 PCT/EP2020/069194 EP2020069194W WO2021043468A1 WO 2021043468 A1 WO2021043468 A1 WO 2021043468A1 EP 2020069194 W EP2020069194 W EP 2020069194W WO 2021043468 A1 WO2021043468 A1 WO 2021043468A1
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interferometer
detector
base substrate
recess
conductor connection
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PCT/EP2020/069194
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Inventor
Nicola Mingirulli
Christoph Schelling
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G01J3/0259—Monolithic
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    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters

Definitions

  • the present invention relates to an interferometer device and a method for producing an interferometer device.
  • Miniaturized spectrometers with Fabry-Perot interferometers usually include spacers in order to arrange an FPI above a detector and to be able to make electrical contact with the detector below the FPI, which, however, can lead to a relatively large overall height in relation to a circuit board surface. This can lead to an increased assembly tolerance and require additional steps during assembly and increase the material costs.
  • Such spacers can include additional openings through which unfiltered light can be scattered past the FPI onto the detector, which can affect a signal-to-noise ratio.
  • EP 3 064912 A1 describes a light detector which comprises a wiring substrate, a Fabry-Perot interferometer and spacers between the Fabry-Perot interferometer and the wiring substrate in order to form a cavity for a photodetector. Disclosure of the invention
  • the present invention provides an interferometer device according to claim 1 and a method for manufacturing an interferometer device according to claim 12.
  • the idea on which the present invention is based consists in specifying an interferometer device which, by means of fewer components, enables a small-scale component, in particular a filter element and / or spectrometer, with a low overall height and a detector device shielded from stray light.
  • the interferometer device comprises a base substrate which comprises at least one first electrical conductor connection and at least one recess; an interferometer unit which is arranged on a front side of the base substrate and forms a first cavity above the base substrate and above the recess and spans the recess on the front side and is connected to the first electrical conductor connection; a detector device which is arranged on a rear side of the base substrate which faces away from the front side, and wherein the detector device spans the recess on the rear side and is connected to the first electrical conductor connection, the detector device comprising a light-sensitive area which is arranged above the recess and faces the interferometer unit; and wherein the interferometer unit and the detector device enclose the first cavity, the first conductor connection comprising conductor tracks which are electrically separated from one another and to which the interferometer unit and the detector device are connected.
  • the base substrate can advantageously be shaped as a wiring substrate and / or comprise a printed circuit board (PCB).
  • the first cavity below the interferometer unit can be shielded from outside light from the lateral sides and only allow the light transmitted into the first cavity by the interferometer unit, which can act as a filter for the outside light.
  • the arrangement of the light-sensitive area above the recess can also include the fact that the light-sensitive area can extend into the recess (vertically) or beyond it.
  • the interferometer device With the interferometer device according to the invention, the most cost-effective, yet powerful spectrometer with the lowest possible number of components and a minimum number of simple / inexpensive manufacturing steps and the smallest possible size can be achieved, which is still achieved by a reduced or completely suppressed incidence of unfiltered scattered light can distinguish on the detector.
  • Conventional structures according to the prior art either require a large number of (expensive) components or (expensive) process steps or require large structural volumes or can allow for scattered light.
  • the interferometer device can be produced as a small-scale, compact (package) detector arrangement with a few components.
  • the interferometer unit comprises a Fabry-Perot interferometer and the interferometer unit and / or the detector device is glued or bonded directly to the base substrate.
  • the Fabry-Perot interferometer can only transmit light of a certain wavelength for certain distances between the mirrors in the Fabry-Perot interferometer. Due to the direct arrangement of the Fabry-Perot interferometer and / or the detector device or at least the Fabry-Perot interferometer on the base substrate, the overall height of the Interferometer device can advantageously be reduced and separate spacers can be dispensed with, since the electrical wiring can also take place via the base substrate, for example with a conductive adhesive and / or with bonding wires.
  • the detector device comprises a first detector which is arranged on the rear side of the base substrate and completely covers the recess.
  • the detector device comprises an evaluation device and a first detector, wherein the evaluation device is arranged on the rear and completely spans the recess and the first detector is arranged on a side facing the interferometer unit on the evaluation device, the evaluation device with the first electrical conductor connection is connected.
  • the evaluation device can advantageously be connected to a conductor track that is separate from (isolated from) the conductor tracks for the detector device and the Fabry-Perot interferometer.
  • the detector device comprises a second detector which is arranged on a side facing the interferometer unit on or next to the first detector.
  • the first detector comprises a first light-sensitive area and the second detector comprises a second light-sensitive area, the first light-sensitive area and the second light-sensitive area being sensitive to different wavelength ranges.
  • the interferometer device includes a first optical element which is arranged on the front side of the base substrate and spans the recess and is located between the base substrate and the interferometer unit and includes an angle-selective element and / or a lens and / or a filter.
  • it comprises a second optical element which is arranged on the rear side of the base substrate and spans the recess and is located between the base substrate and the detector device and comprises an angle-selective element and / or a lens and / or a filter.
  • the second optical element comprises a second electrical conductor connection, the second electrical conductor connection being connected to the first electrical conductor connection and the detector device being connected to the second electrical conductor connection.
  • the interferometer unit and / or the detector device are attached to the base substrate by means of an electrically conductive adhesive.
  • the interferometer device it is only permeable to light filtered by the interferometer unit into the first cavity and the interferometer device shields the first cavity from outside light outside of an optical area through which the interferometer unit allows filtered light.
  • a base substrate is provided with a first electrical conductor connection and at least one recess in the base substrate; arranging an interferometer unit on a front side of the base substrate and above the recess and connecting the interferometer unit to the first electrical conductor connection; Arranging a detector device on a rear side of the base substrate which faces away from the front side, the detector device spanning the recess on the rear side and being connected to the first electrical conductor connection, the detector device comprising a light-sensitive area which is arranged above the recess and which Facing interferometer unit; and wherein the interferometer unit and the Detector device enclose the first cavity, and wherein the first conductor connection comprises conductor tracks which are electrically separated from one another and to which the interferometer unit and the detector device are connected.
  • the method can also be distinguished by the features of the interferometer device and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a block diagram of method steps of a method for producing an interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • identical reference symbols denote identical or functionally identical elements.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the interferometer device 10 comprises a base substrate 2 which comprises at least one first electrical conductor connection LI and at least one recess A.
  • the interferometer device 10 comprises an interferometer unit 1, for example as a Fabry-Perot interferometer, which is arranged on a front side V of the base substrate 2 and forms a first cavity Kl above the base substrate 2 and above the recess A and the recess A on the front side V. spanned and connected to the first electrical conductor connection LI.
  • the interferometer device 10 further comprises a detector device 3, which is arranged on a rear side R of the base substrate 2, which faces away from the front side V, and wherein the detector device 3 spans the recess A on the rear side R and is connected to the first electrical conductor connection LI, the detector device 3 comprising a light-sensitive area B3, which is arranged above the recess A and faces the interferometer unit 1 (flip-chip arrangement); and wherein the interferometer unit 1 and the detector device 3 enclose the first cavity K1, the first conductor connection comprising conductor tracks which are electrically separated from one another and to which the interferometer unit and the detector device are connected.
  • the recess A can advantageously be formed continuously through the base substrate 2.
  • the base substrate 2 can comprise a wiring substrate, for example a printed circuit board.
  • the first electrical conductor connection LI can advantageously comprise one or more conductor tracks Lla, Llb and Llc, for example each as a metallization, and be applied to the front and / or rear side of the base substrate 2 and / or be integrated into the base substrate 2. These conductor tracks can be electrically separated from one another To electrically contact components such as the detector device, the Fabry-Perot interferometer and the evaluation device independently and separately from one another.
  • Direct electrical contact between the base substrate 2 and the detector device 3, for example, can be established from the conductor track Lla or also from the other conductor tracks Llb, Llc by means of a contact connection KP, for example an electrically conductive adhesive.
  • the detector device 3 can be arranged directly on the base substrate 2 by means of the conductive adhesive KP, for example on the rear side R spanning the recess A.
  • the base substrate 2 it is also conceivable here for the base substrate 2 to have several recesses (not shown) which can be spanned by one or more detector devices and which can each include a light-sensitive area in the area of the recesses.
  • the electrical contacting of the base substrate 2 with the interferometer unit 1 can take place via a wire contact DB, which can connect the interferometer unit 1 to the first conductor connection LI, advantageously to a conductor track Lla.
  • the contact can be guided outside the first cavity Kl and connect an upper side of the interferometer unit 1 to the front side V.
  • the interferometer unit 1 itself can advantageously be arranged directly on the base substrate 2 with a bond contact (solder contact) or an adhesive, for example an electrically insulating adhesive KL.
  • the detector device 3 can comprise a first detector Dl, which can comprise a first light-sensitive area B31, which can be positioned laterally within the recess A in a plan view from a direction of the light transmitted by the interferometer unit 1, the detector device 3 extending over the recess A can extend laterally outwards.
  • the interferometer unit as a Fabry-Perot interferometer as a mirror device can each comprise an arrangement of at least two high-refractive and one low-refractive layers in between, which depending on the distance between Mirror devices can act as a filter.
  • the light-sensitive area B3 (B31) can be designed for the expected transmitted wavelength ranges of the corresponding interferometer unit and cover these wavelength ranges.
  • the interferometer unit 1 can comprise side walls B which can laterally completely enclose the first cavity Kl and can be arranged directly on the base substrate 2 and can carry the two high-refractive and the low-refractive layers.
  • the side walls B can thus run around an exposed, lower high-index layer and laterally surround an optical area OB in which the interferometer unit 1 can transmit light L into the first cavity Kl.
  • the base substrate 2 can itself be impermeable both to the external light AL and to the transmitted light L. In this way, unfiltered radiation can be largely or completely kept away from the first cavity Kl, which is advantageous in terms of a signal-to-noise ratio the detector device can affect.
  • the interferometer device 10 can be designed as a module for a larger component.
  • the detector device 3 can itself shield the light-sensitive area B3 from the outside light AL and be opaque.
  • the contact connection KP for example the electrically conductive adhesive, can also be opaque.
  • the first cavity Kl can advantageously be isolated from the outside light AL and from unfiltered scattered light, advantageously completely. Since both the detector device 3 and the interferometer unit 1 can be applied to the base substrate 2, advantageously directly, an overall height above and below the base substrate 2 can be reduced, for example because separate spacers can be dispensed with and the electrical contact can also be made directly via the Base substrate with either electrical adhesive or bonding material (KP) and / or can be performed with a wire contact DB.
  • KP electrical adhesive or bonding material
  • the interferometer device 10 can thus be implemented in a few steps (few costly steps) and at reduced costs as a small-scale component which can even be produced with a reduced number of components.
  • the interferometer device 10 and / or in particular the interferometer unit 1 can be designed as a micromechanical component, for example as a microspectrometer.
  • the advantageously continuous recess A through the base substrate 2 is covered on the light incidence side by the interferometer unit.
  • the light-sensitive area B3 can be arranged in the volume that is spanned by the projection of the recess A along an optical axis and is arranged downstream in the direction of light incidence (an optical gap of the FPI) and the interferometer unit in the first cavity.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the interferometer device 10 differs in the embodiment of FIG. 2 from that of FIG. 1 in that the embodiment of FIG. 2 comprises a detector device 3 with a first detector Dl and a second detector D2, the first detector Dl having a first light-sensitive one Area B31 and the second detector comprises a second light-sensitive area B32, which can advantageously be sensitive to different wavelength ranges.
  • the two detectors Dl and D2 can be arranged on an evaluation device ASIC, which can comprise a chip and can be arranged on the rear side R of the base substrate 2 (flip-chip assembly) and can span the recess A.
  • the evaluation device ASIC can itself be a component of the detector device 3 and can be arranged on the base substrate 2 with a contact connection KP, for example an electrically conductive adhesive, and be connected to the conductor track or tracks Lla, Llb or Llc of the electrical conductor connection LI.
  • the evaluation device ASIC can itself comprise a third conductor connection L3 with integrated and / or superficially applied conductor tracks with which the evaluation device ASIC itself can be contacted and can contact the contact connection KP with these.
  • contact wires DB can be led from the third conductor connection L3 to the first detector Dl and / or second detector D2, for example within the first cavity Kl, wherein the first detector Dl and the second detector D2 can be stacked on top of one another and on the evaluation device ASIC or can be arranged next to one another on the evaluation device ASIC, advantageously always within the recess and within the first cavity Kl. Both detectors and the evaluation device ASIC can thus be shielded from the unfiltered outside light AL.
  • the detectors can be applied and fixed to one another and / or to the evaluation device ASIC by means of an adhesive or soldered connection (bond) KL.
  • the evaluation device ASIC can itself be opaque.
  • the second detector D2 facing the incidence of light and arranged closer to the high-index layers of the interferometer unit can detect a shorter-wave portion of the transmitted light (radiation), for example from silicon, and further removed first detector Dl, a longer wave portion.
  • the two detectors can laterally (not shown) have separate arrangements of their light-sensitive areas and / or the second detector D2 can be transparent to the wavelength range to which the first detector can be sensitive.
  • the separate arrangement and separate sensitivity can enable a distinction between certain wavelengths and their multiples / maxima / orders, for example between 800 nm and 1600 nm (order separation), and different orders of intensity maxima can be registered, for example by the evaluation device ASIC.
  • the first detector D1 and / or the second detector D2 can also be integrated into the evaluation device ASIC.
  • the detectors D1 and / or D2 can be connected to an evaluation circuit of the evaluation device ASIC and / or an external evaluation circuit.
  • only one of the first and the second detectors D1 and D2 or both or more can be arranged or integrated on the ASIC, advantageously on a side facing the interferometer unit.
  • the detector devices can comprise membranes which can be attached to suspensions T.
  • FIG 3 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the interferometer device 10 in the embodiment of FIG. 3 differs from that of FIG. 1 in that the embodiment of FIG. 3 comprises a first optical element O1 which can be arranged on the front side V of the base substrate 2 and span the recess A. can and can be located between the base substrate 2 and the interferometer unit 1 and can comprise an angle-selective element and / or a lens and / or a filter or any combination of these or further optical elements.
  • the filter can be a band pass filter.
  • the first optical element O1 can be arranged directly on the base substrate 2 by means of a non-conductive adhesive KL or a soldered connection or a bond connection. In this arrangement too, an ASIC and / or a first and second detector can be arranged next to or one above the other, similar to FIG. 2 (not shown).
  • the interferometer unit 1 can advantageously be fixed (arranged) on the first optical element O1.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the interferometer device 10 differs in the embodiment of FIG. 4 from that of FIG. 1 in that the embodiment of FIG. 4 can include a second optical element 02, which can be arranged on the rear side R of the base substrate 2 and the recess A. can span and can be located between the base substrate 2 and the detector device 3 and can comprise an angle-selective element and / or a lens and / or a filter.
  • the filter can be a band pass filter.
  • the second optical element 02 can be arranged directly on the base substrate 2 by means of a non-conductive adhesive KL or a soldered connection or a bonded connection.
  • the second optical element 02 can comprise a second electrical conductor connection L2, the second electrical Conductor connection L2 can be connected to the first electrical conductor connection LI, for example by a contact wire DB outside the first cavity Kl, and the detector device 3 can be connected directly to the second electrical conductor connection L2, for example with a contact connection KP directly on the second optical element 02 be arranged and contacted with the second electrical conductor connection L2.
  • the second electrical conductor connection L2 can comprise conductor tracks on or in the second optical element 02, for example as a metallization.
  • the first optical element O1 can also be arranged on the base substrate 2.
  • first optical element O1 and the second optical element can also be arranged on top of one another, in each case on a different side of the base substrate 2 or at least between the interferometer unit 1 and the detector device 3 or next to one another. All conductor connections can be connected to separate conductor tracks on the base substrate.
  • the light-sensitive area B3 can face the second optical element 02.
  • the second optical element 02 can be shaped in such a way that almost no or no external radiation AL can be guided laterally into the first cavity Kl.
  • the detector device 3 can also be arranged and fixed only on the second optical element 02, advantageously on a side facing away from the base substrate 2.
  • the second electrical conductor connection L2 or at least its conductor track can be arranged on a side of the second optical element 02 facing away from the interferometer unit 1, so that the light L can penetrate the second optical element 02 unhindered. Accordingly, the conductor tracks of the second electrical conductor connection L2 can be located outside the optical region OB or at least outside a volume that is spanned by a projection of the recess A along the optical axis from the interferometer unit to the detector device 3.
  • shading of the light L over the light-sensitive area B3, B31 of the detector device 3 or of the first detector Dl (or second detector, if present) by the second electrical conductor connection L2 can be reduced or avoided.
  • This can advantageously be achieved by the corresponding arrangement of the conductor tracks (at the edge of the optical element) on a side of the second optical element 02 facing the detector device 3.
  • the base substrate 2, the first and the second conductor connection can advantageously each form wiring levels.
  • the interferometer unit 1 can advantageously only be glued or soldered or fixed (by the adhesive connection KL or other connections) in certain areas on the base substrate 2 or on one of the optical elements; in other words, the fixed connection of the interferometer unit 1 can only be partial areas around the Fix the first cavity Kl around. In such a loose area (loose connection), stresses at temperatures other than the assembly temperature can be alleviated by different thermal expansion coefficients.
  • connection of the interferometer unit 1 can preferably be limited to that lower edge of the measurement setup (on the base substrate or one of the optical elements) on which the contacts of the contact wires of the interferometer unit 1 can lie.
  • FIG. 5 shows a block diagram of method steps of a method for producing an interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a base substrate with a first electrical conductor connection and at least one recess in the base substrate is provided S1; arranging S2 an interferometer unit on a front side of the base substrate and above the recess and connecting the interferometer unit to the first electrical conductor connection; Arranging S3 a detector device on a rear side of the base substrate which faces away from the front side, the detector device spanning the recess on the rear side and being connected to the first electrical conductor connection, the detector device comprising a light-sensitive area which is arranged above the recess and faces the interferometer unit; and wherein the interferometer unit and the detector device enclose the first cavity, and wherein the first conductor connection comprises conductor tracks which are electrically separated from one another and to which the interferometer unit and the detector device are connected.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Interferometereinrichtung (10) umfassend ein Basissubstrat (2), welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss (L1) und zumindest eine Ausnehmung (A) umfasst; eine Interferometereinheit (1), welche auf einer Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und eine erste Kavität (K1) über dem Basissubstrat (2) und über der Ausnehmung (A) bildet und die Ausnehmung (A) an der Vorderseite (V) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (L1) verbunden ist; eine Detektoreinrichtung (3), welche auf einer Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist, welche der Vorderseite (V) abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung (3) die Ausnehmung (A) an der Rückseite (R) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (L1) verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) einen lichtempfindlichen Bereich (B3) umfasst, welcher über der Ausnehmung (A) angeordnet ist und der Interferometereinheit (1) zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) die erste Kavität (K1) umschließen, wobei der erste Leiteranschluss (L1) elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) verbunden sind.

Description

Beschreibung
Titel
Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer
Interferometereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interferometereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung.
Stand der Technik
Miniaturisierte Spektrometer mit Fabry-Perot-Interferometern (FPI) umfassen üblicherweise Abstandshalter um ein FPI oberhalb eines Detektors anzuordnen und den Detektor unterhalb des FPIs elektrisch kontaktieren zu können, was jedoch zu einer verhältnismäßig großen Bauhöhe, bezogen auf eine Leiterplattenoberfläche, führen kann. Dies kann zu einer vergrößerten Montagetoleranz führen und zusätzliche Schritte bei einer Montage erfordern und die Materialkosten erhöhen. Derartige Abstandshalter können zusätzliche Öffnungen umfassen, durch welche ungefiltertes Licht am FPI vorbei auf den Detektor gestreut werden kann, was ein Signal-Rausch-Verhältnis beeinflussen kann.
In der EP 3 064912 Al wird ein Lichtdetektor beschrieben, welcher ein Verdrahtungssubstrat, ein Fabry-Perot-Interferometer und Abstandshalter zwischen dem Fabry-Perot-Interferometer und dem Verdrahtungssubstrat umfasst um eine Kavität für einen Photodetektor zu bilden. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Interferometereinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung nach Anspruch 12.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Interferometereinrichtung anzugeben, welche mittels weniger Komponenten ein kleinskaliges Bauelement, insbesondere ein Filterelement und/oder Spektrometer, mit geringer Bauhöhe und einer gegen Streulicht abgeschirmten Detektoreinrichtung ermöglicht.
Erfindungsgemäß umfasst die Interferometereinrichtung ein Basissubstrat, welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest eine Ausnehmung umfasst; eine Interferometereinheit, welche auf einer Vorderseite des Basissubstrats angeordnet ist und eine erste Kavität über dem Basissubstrat und über der Ausnehmung bildet und die Ausnehmung an der Vorderseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist; eine Detektoreinrichtung, welche auf einer Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist, welche der Vorderseite abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden sind. Das Basissubstrat kann vorteilhaft als Verdrahtungssubstrat ausgeformt werden und/oder eine Leiterplatte (PCB) unfassen.
Die erste Kavität unterhalb der Interferometereinheit kann von den lateralen Seiten her gegen Außenlicht abgeschirmt sein und nur das von der Interferometereinheit, welche als Filter für das Außenlicht wirken kann, transmittierte Licht in die erste Kavität durchlassen.
Die Anordnung des lichtempfindlichen Bereichs über der Ausnehmung kann auch beinhalten, dass der lichtempfindliche Bereich sich in die Ausnehmung (vertikal) hinein oder drüber hinaus erstrecken kann.
Durch die erfindungsgemäße Interferometereinrichtung kann ein möglichst kostengünstiges, aber dennoch leistungsfähiges Spektrometer mit einer möglichst geringen Komponentenzahl sowie einer minimalen Anzahl an einfach/kostengünstig auszuführenden Herstellungsschritten und einer dabei möglichst geringen Baugröße erzielt werden, welches sich noch durch einen verringerten oder vollständig unterdrückten Einfall von ungefiltertem Streulicht auf den Detektor auszeichnen kann. Übliche Aufbauten nach dem Stand der Technik benötigen entweder sehr viele (teure) Komponenten oder (teure) Verfahrensschritte oder benötigen große Bauvolumina oder können Streulicht zulassen. Die Interferometereinrichtung kann als eine kleinskalige kompakte (Package) Detektoranordnung mit wenigen Komponenten hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Interferometereinheit ein Fabry-Perot-Interferometer und die Interferometereinheit und/oder die Detektoreinrichtung ist direkt auf dem Basissubstrat aufgeklebt oder aufgebondet.
Das Fabry-Perot-Interferometer kann für bestimmte Spiegelabstände der Spiegel im Fabry-Perot-Interferometer nur Licht einer bestimmten Wellenlänge transmittieren. Durch die direkte Anordnung des Fabry-Perot-Interferometers und/oder der Detektoreinrichtung oder zumindest des Fabry-Perot- Interferometers auf dem Basissubstrat kann die Bauhöhe der Interferometereinrichtung vorteilhaft verringert werden und auf separate Abstandshalter verzichtet werden, da auch die elektrische Verdrahtung über das Basissubstrat erfolgen kann, beispielsweise mit einem leitenden Kleber und /oder mit Bonddrähten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung einen ersten Detektor, welcher auf der Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung vollständig überdeckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung eine Auswerteeinrichtung und einen ersten Detektor, wobei die Auswerteeinrichtung auf der Rückseite angeordnet ist und die Ausnehmung vollständig überspannt und der erste Detektor auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite auf der Auswerteeinrichtung angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist. Dabei kann die Auswerteeinrichtung vorteilhaft mit einer von den Leiterbahnen für die Detektoreinrichtung und das Fabry-Perot- Interferometer getrennten (von diesen isolierten) Leiterbahn verbunden sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung einen zweiten Detektor, welcher auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite auf oder neben dem ersten Detektor angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst der erste Detektor einen ersten lichtempfindlichen Bereich und der zweite Detektor einen zweiten lichtempfindlichen Bereich, wobei der erste lichtempfindliche Bereich und der zweite lichtempfindliche Bereich für unterschiedliche Wellenlängenbereiche empfindlich sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst diese ein erstes optisches Element, welches auf der Vorderseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat und der Interferometereinheit befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst diese ein zweites optisches Element, welches auf der Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat und der Detektoreinrichtung befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst das zweite optische Element einen zweiten elektrischen Leiteranschluss, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist und die Detektoreinrichtung mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung sind die Interferometereinheit und/oder die Detektoreinrichtung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers auf dem Basissubstrat befestigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung ist diese lediglich für ein durch die Interferometereinheit gefiltertes Licht in die erste Kavität durchlässig und die Interferometereinrichtung schirmt außerhalb eines optischen Bereichs, durch welchen die Interferometereinheit gefiltertes Licht durchlässt, die erste Kavität von einem Außenlicht ab.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung ein Bereitstellen eines Basissubstrats mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest einer Ausnehmung im Basissubstrat; ein Anordnen einer Interferometereinheit auf einer Vorderseite des Basissubstrats und über der Ausnehmung und ein Verbinden der Interferometereinheit mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss; ein Anordnen einer Detektoreinrichtung auf einer Rückseite des Basissubstrats, welche der Vorderseite abgewandt ist, wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden werden.
Das Verfahren kann sich auch durch die Merkmale der Interferometereinrichtung auszeichnen und umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Interferometereinrichtung 10 umfasst ein Basissubstrat 2, welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss LI und zumindest eine Ausnehmung A umfasst. Die Interferometereinrichtung 10 umfasst eine Interferometereinheit 1, etwa als ein Fabry-Perot-Interferometer, welche auf einer Vorderseite V des Basissubstrats 2 angeordnet ist und eine erste Kavität Kl über dem Basissubstrat 2 und über der Ausnehmung A bildet und die Ausnehmung A an der Vorderseite V überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden ist. Die Interferometereinrichtung 10 umfasst weiterhin eine Detektoreinrichtung 3, welche auf einer Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet ist, welche der Vorderseite V abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung 3 die Ausnehmung A an der Rückseite R überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung 3 einen lichtempfindlichen Bereich B3 umfasst, welcher über der Ausnehmung A angeordnet ist und der Interferometereinheit 1 zugewandt ist (Flip-Chip Anordnung); und wobei die Interferometereinheit 1 und die Detektoreinrichtung 3 die erste Kavität Kl umschließen, wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden sind.
Die Ausnehmung A kann vorteilhaft durchgehend durch das Basissubstrat 2 ausgeformt sein.
Das Basissubstrat 2 kann ein Verdrahtungssubstrat, etwa eine Leiterplatte umfassen. Der erste elektrische Leiteranschluss LI kann vorteilhaft eine oder mehrere Leiterbahnen Lla, Llb und Llc, beispielsweise jeweils als eine Metallisierung, umfassen und auf dem Basissubstrat 2 auf dessen Vorder- und/oder Rückseite aufgebracht sein und/oder in das Basissubstrat 2 integriert sein. Diese Leiterbahnen können elektrisch voneinander getrennt sein um Bauelemente wie die Detektoreinrichtung, das Fabry-Perot-Interferometer und die Auswerteeinrichtung unabhängig und getrennt voneinander elektrisch zu kontaktieren.
Von der Leiterbahn Lla oder auch von den anderen Leiterbahnen Llb, Llc kann mittels einer Kontaktverbindung KP, beispielsweise einem elektrisch leitfähigem Kleber, eine direkte elektrische Kontaktierung des Basissubstrats 2 mit beispielsweise der Detektoreinrichtung 3 hergestellt sein. Zu diesem Zweck kann die Detektoreinrichtung 3 mittels des leitfähigen Klebers KP direkt auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein, etwa auf der Rückseite R die Ausnehmung A überspannend. Es ist hierbei auch denkbar, dass das Basissubstrat 2 mehrere Ausnehmungen aufweist (nicht gezeigt), welche von einer oder mehreren Detektoreinrichtungen überspannt werden können und im Bereich der Ausnehmungen jeweils einen lichtempfindlichen Bereich umfassen können. Die elektrische Kontaktierung des Basissubstrats 2 mit der Interferometereinheit 1 kann über einen Drahtkontakt DB erfolgen, welcher die Interferometereinheit 1 mit dem ersten Leiteranschluss LI, vorteilhaft mit einer Leiterbahn Lla verbinden kann. Der Kontakt kann außerhalb der ersten Kavität Kl geführt werden und eine Oberseite der Interferometereinheit 1 mit der Vorderseite V verbinden. Die Interferometereinheit 1 selbst kann in diesem Falle mit einem Bondkontakt (Lötkontakt) oder einem Kleber, etwa einem elektrisch isolierendem Kleber KL, auf dem Basissubstrat 2 vorteilhaft direkt angeordnet werden. Die Detektoreinrichtung 3 kann einen ersten Detektor Dl umfassen, welcher einen ersten lichtempfindlichen Bereich B31 umfassen kann, welcher in einer Draufsicht aus einer Richtung des von der Interferometereinheit 1 transmittierten Lichts lateral innerhalb der Ausnehmung A positioniert sein kann, wobei sich die Detektoreinrichtung 3 über die Ausnehmung A lateral hinaus erstrecken kann.
Je nach Einstellung (Abstand der hochbrechenden Schichten, wobei der Abstand und somit die transmittierte Wellenlänge variabel sein kann) der Interferometereinheit 1 kann Außenlicht AL nur in einer bestimmten Wellenlänge in die erste Kavität Kl hinein transmittiert werden. Hierzu kann die Interferometereinheit als Fabry-Perot-Interferometer als Spiegeleinrichtung jeweils eine Anordnung von zumindest zweier hochbrechenden und einer niedrigbrechenden Schicht dazwischen umfassen, welche je nach Abstand der Spiegeleinrichtungen als ein Filter wirken können. Der lichtempfindliche Bereich B3 (B31) kann auf die zu erwartenden transmittierten Wellenlängenbereiche der entsprechenden Interferometereinheit ausgelegt sein und diese Wellenlängenbereiche abdecken.
Die Interferometereinheit 1 kann Seitenwände B umfassen, welche die erste Kavität Kl lateral vollständig einschließen können und direkt auf dem Basissubtrat 2 angeordnet sein können und die zwei hochbrechenden und die niedrigbrechende Schicht tragen können. Die Seitenwände B können so eine freigestellte untere hochbrechende Schicht umlaufen und einen optischen Bereiche OB lateral umgeben, in welchem die Interferometereinheit 1 Licht L in die erste Kavität Kl transmittieren kann. Das Basissubstrat 2 kann selbst undurchlässig sein sowohl für das Außenlicht AL als auch für das transmittierte Licht L. Auf diese Weise kann ungefilterte Strahlung größtenteils oder vollständig von der ersten Kavität Kl ferngehalten werden, was sich vorteilhaft auf ein Signal-zu- Rausch- Verhältnis an der Detektoreinrichtung auswirken kann.
Die Interferometereinrichtung kann mehrere Ausnehmungen im Basissubstrat, daran mehrere Detektoreinrichtungen und darüber mehrere Interferometereinheiten mit jeweils einer eigenen Kavität über der entsprechenden Ausnehmung umfassen (nicht gezeigt).
Die Interferometereinrichtung 10 kann als ein Modul für ein größeres Bauelement ausgeformt sein.
Die Detektoreinrichtung 3 kann selbst den lichtempfindlichen Bereich B3 gegen das Außenlicht AL abschirmen und lichtundurchlässig sein. Auch die Kontaktverbindung KP, beispielsweise der elektrisch leitfähige Kleber, kann lichtundurchlässig sein. Somit kann die erste Kavität Kl vorteilhaft von dem Außenlicht AL und von ungefiltertem Streulicht isoliert werden, vorteilhaft vollständig. Da sowohl die Detektoreinrichtung 3 als auch die Interferometereinheit 1 auf dem Basissubstrat 2 aufgebracht werden können, vorteilhaft direkt, kann eine Bauhöhe vertikal über und unter dem Basissubtrat 2 verringert werden, etwa da auf separate Abstandshalter verzichtet werden kann und auch die elektrische Kontaktierung direkt über das Basissubtrat entweder mit elektrischen Klebe- oder Bondmaterial (KP) und/oder mit einem Drahtkontakt DB geführt werden kann. Die Interferometereinrichtung 10 kann somit in wenigen Schritten (wenige kostenaufwändige Schritte) und mit verringerten Kosten als kleinskaliges Bauelement realisiert werden, welches selbst mit einer verringerten Zahl von Komponenten herstellbar sein kann. Die Interferometereinrichtung 10, und/oder insbesondere die Interferometereinheit 1 kann als mikromechanisches Bauelement ausgeformt sein, beispielsweise als Mikrospektrometer.
Die vorteilhaft durchgängige Ausnehmung A durch das Basissubstrat 2 wird auf der Lichteinfallseite durch die Interferometereinheit überdeckt. Im Volumen, das von der Projektion der Ausnehmung A entlang einer optischen Achse aufgespannt wird und in der Lichteinfallsrichtung (einem optischen Spalt des FPI) und der Interferometereinheit in der ersten Kavität nachgeordnet, kann der lichtempfindliche Bereich B3 angeordnet sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig. 2 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 2 eine Detektoreinrichtung 3 mit einem ersten Detektor Dl und einem zweiten Detektor D2 umfasst, wobei der erste Detektor Dl einen ersten lichtempfindlichen Bereich B31 und der zweite Detektor einen zweiten lichtempfindlichen Bereich B32 umfasst, welche vorteilhaft für verschiedene Wellenlängenbereiche empfindlich sein können. Die beiden Detektoren Dl und D2 können auf einer Auswerteeinrichtung ASIC angeordnet sein, wobei diese einen Chip umfassen kann und auf der Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann (Flip- Chip Montage) und die Ausnehmung A überspannen kann. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst eine Komponentef der Detektoreinrichtung 3 sein und mit einer Kontaktverbindung KP, beispielsweise einem elektrisch leitfähigen Kleber, auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein und mit der oder den Leiterbahnen Lla, Llb oder Llc des elektrischen Leiteranschlusses LI verbunden sein. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst einen dritten Leiteranschluss L3 mit integrierten und/oder oberflächig aufgebrachten Leiterbahnen umfassen mit welchen die Auswerteeinrichtung ASIC selbst kontaktiert sein kann und mit diesen die Kontaktverbindung KP kontaktieren kann. Des Weiteren können Kontaktdrähte DB von dem dritten Leiteranschluss L3 zu dem ersten Detektor Dl und/oder zweiten Detektor D2 geführt sein, etwa innerhalb der ersten Kavität Kl, wobei der erste Detektor Dl und der zweite Detektor D2 aufeinander und auf der Auswerteeinrichtung ASIC gestapelt sein können oder nebeneinander auf der Auswerteeinrichtung ASIC angeordnet sein können, vorteilhaft stets innerhalb der Ausnehmung und innerhalb der ersten Kavität Kl. Beide Detektoren und die Auswerteeinrichtung ASIC können so von dem ungefilterten Außenlicht AL abgeschirmt werden. Die Detektoren können mittels einer Klebe- oder Lötverbindung (Bond) KL aufeinander und/oder auf der Auswerteeinrichtung ASIC aufgebracht und fixiert werden. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst lichtundurchlässig sein.
Falls der zweite Detektor D2 auf oder über dem ersten Detektor Dl angeordnet ist, kann der dem Lichteinfall zugewandte und näher an den hochbrechenden Schichten der Interferometereinheit angeordnete zweite Detektor D2 einen kurzwelligeren Anteil des transmittierten Lichts (Strahlung) detektiert, etwa vom Silizium, und der weiter entfernte erste Detektor Dl, einen langwelligeren Anteil. Die beiden Detektoren können lateral (nicht gezeigt) getrennte Anordnungen ihrer lichtempfindlichen Bereiche aufweisen und/oder der zweite Detektor D2 kann für den Wellenlängenbereich, auf welchen der erste Detektor sensibel sein kann, durchlässig sein. Die getrennte Anordnung und separate Sensibilität kann eine Unterscheidung zwischen bestimmten Wellenlängen und ihren Vielfachen/Maxima/Ordnungen, beispielsweise zwischen 800nm und 1600nm (Ordnungstrennung) ermöglichen und es können unterschiedliche Ordnungen von Intensitätsmaxima registriert werden, etwa durch die Auswerteeinrichtung ASIC. Der erste Detektor Dl und/oder der zweite Detektor D2 kann auch in die Auswerteeinrichtung ASIC integriert sein. Die Detektoren Dl und/oder D2 können mit einem Auswerteschaltkreis der Auswerteeinrichtung ASIC und/oder einem externen Auswerteschaltkreis verbunden sein. Allgemein kann auch nur einer der ersten und der zweiten Detektoren Dl und D2 oder beide oder mehrere auf dem ASIC angeordnet oder integriert sein, vorteilhaft auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite. Die Detektoreinrichtungen können Membranen umfassen, welche an Aufhängungen T befestigt sein können.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig. 3 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 3 ein erstes optisches Element Ol umfasst, welches auf der Vorderseite V des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann und die Ausnehmung A überspannen kann und sich zwischen dem Basissubstrat 2 und der Interferometereinheit 1 befinden kann und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter oder eine beliebige Kombination dieser oder weiterer optischer Elemente umfassen kann. Der Filter kann ein Bandpassfilter sein. Das erstes optisches Element Ol kann direkt mittels eines nichtleitfähigen Klebers KL oder einer Lötverbindung oder einer Bondverbindung auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Auch in dieser Anordnung kann ein ASIC und/oder ein erster und zweiter Detektor neben oder übereinander angeordnet werden, ähnlich der Fig. 2 (nicht gezeigt). Die Interferometereinheit 1 kann vorteilhaft auf dem ersten optischen Element Ol fixiert (angeordnet) sein.
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig.4 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 4 ein zweites optisches Element 02 umfassen kann, welches auf der Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann und die Ausnehmung A überspannen kann und sich zwischen dem Basissubstrat 2 und der Detektoreinrichtung 3 befinden kann und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfassen kann. Der Filter kann ein Bandpassfilter sein. Das zweite optische Element 02 kann direkt mittels eines nichtleitfähigen Klebers KL oder einer Lötverbindung oder einer Bondverbindung auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Das zweite optische Element 02 kann einen zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 umfassen, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss L2 mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden sein kann, etwa durch einen Kontaktdraht DB außerhalb der ersten Kavität Kl, und die Detektoreinrichtung 3 kann mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 direkt verbunden sein, etwa mit einer Kontaktverbindung KP direkt auf dem zweiten optischen Element 02 angeordnet und mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 kontaktiert sein. Der zweite elektrische Leiteranschluss L2 kann Leiterbahnen auf oder in dem zweiten optischen Element 02 umfassen, beispielsweise als Metallisierung. Alternativ dazu kann auch anstatt des zweiten optischen Elements 02 das erste optische Element Ol auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Alternativ können auch das erste optische Element Ol und das zweite optische Element aufeinander, jeweils auf einer anderen Seite des Basissubstrats 2 oder zumindest zwischen der Interferometereinheit 1 und der Detektoreinrichtung 3 oder nebeneinander angeordnet sein. Alle Leiteranschlüsse können mit voneinander getrennten Leiterbahnen auf dem Basissubstrat verbunden sein.
Der lichtempfindliche Bereich B3 kann dem zweiten optischen Element 02 zugewandt sein. Das zweite optische Element 02 kann derart ausgeformt sein, dass nahezu keine oder keine Außenstrahlung AL seitlich in die erste Kavität Kl geleitet werden kann. Die Detektoreinrichtung 3 kann auch nur auf dem zweiten optischen Element 02 angeordnet und fixiert sein, vorteilhaft auf einer dem Basissubstrat 2 abgewandten Seite.
Auf einer der Interferometereinheit 1 abgewandten Seite des zweiten optischen Elements 02 kann der zweite elektrische Leiteranschluss L2 oder zumindest dessen Leiterbahn angeordnet sein, so dass das Licht L ungehindert durch das zweite optische Element 02 dringen kann. Demnach können die Leiterbahnen des zweiten elektrischen Leiteranschlusses L2 sich außerhalb des optischen Bereichs OB oder zumindest außerhalb eines Volumens, das von einer Projektion der Ausnehmung A entlang der optischen Achse von der Interferometereinheit zur Detektoreinrichtung 3 aufgespannt wird, befinden.
Durch die gezeigte Anordnung kann eine Abschattung des Lichts L über dem lichtempfindlichen Bereich B3, B31 der Detektoreinrichtung 3 oder des ersten Detektors Dl (oder zweiten Detektors, falls vorhanden) durch den zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 verringert oder vermieden werden. Dies kann vorteilhaft durch die entsprechende Anordnung der Leiterbahnen (am Rand des optischen Elements) auf einer der Detektoreinrichtung 3 zugewandten Seite des zweiten optischen Elements 02 erzielt werden. Das Basissubstrat 2, der erste und der zweite Leiteranschluss können vorteilhaft jeweils Verdrahtungsebenen bilden.
Die Interferometereinheit 1 kann vorteilhaft auch nur in bestimmten Bereichen auf dem Basissubstrat 2 oder auf einem der optischen Elemente aufgeklebt oder aufgelötet oder fixiert (durch die Klebeverbindung KL oder andere Verbindungen) sein, mit anderen Worten kann die fixe Verbindung der Interferometereinheit 1 nur Teilbereiche um die erste Kavität Kl herum fixieren . In einem solchen losen Bereich (lose Verbindung) können Verspannungen bei Temperaturen ungleich der Montagetemperatur durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten abgemildert werden.
Die Verbindung der Interferometereinheit 1 kann bevorzugt auf diejenige Unterkante des Messaufbaus begrenzt sein (an dem Basissubstrat oder einem der optischen Elemente), an der die Kontakte der Kontaktdrähte der Interferometereinheit 1 liegen können.
Fig. 5 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Basissubstrats mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest einer Ausnehmung im Basissubstrat; ein Anordnen S2 einer Interferometereinheit auf einer Vorderseite des Basissubstrats und über der Ausnehmung und ein Verbinden der Interferometereinheit mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss; ein Anordnen S3 einer Detektoreinrichtung auf einer Rückseite des Basissubstrats, welche der Vorderseite abgewandt ist, wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1. Interferometereinrichtung (10) umfassend ein Basissubstrat (2), welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) und zumindest eine Ausnehmung (A) umfasst; eine Interferometereinheit (1), welche auf einer Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und eine erste Kavität (Kl) über dem Basissubstrat (2) und über der Ausnehmung (A) bildet und die Ausnehmung (A) an der Vorderseite (V) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist; eine Detektoreinrichtung (3), welche auf einer Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist, welche der Vorderseite (V) abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung (3) die Ausnehmung (A) an der Rückseite (R) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) einen lichtempfindlichen Bereich (B3) umfasst, welcher über und/oder in der Ausnehmung (A) angeordnet ist und der Interferometereinheit (1) zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) die erste Kavität (Kl) umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss (LI) elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) verbunden sind.
2. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Interferometereinheit (1) ein Fabry-Perot-Interferometer umfasst und die Interferometereinheit (1) und/oder die Detektoreinrichtung (3) direkt auf dem Basissubstrat (2) aufgeklebt oder aufgebondet ist.
3. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) einen ersten Detektor (Dl) umfasst, welcher auf der Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) vollständig überdeckt.
4. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) eine Auswerteeinrichtung (ASIC) und einen ersten Detektor (Dl) umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung (ASIC) auf der Rückseite (R) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) vollständig überspannt und der erste Detektor (Dl) auf einer der Interferometereinheit (1) zugewandten Seite auf der Auswerteeinrichtung (ASIC) angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (ASIC) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist.
5. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) einen zweiten Detektor (D2) umfasst, welcher auf einer der Interferometereinheit (1) zugewandten Seite auf oder neben dem ersten Detektor (Dl) angeordnet ist.
6. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 5, bei welcher der erste Detektor (Dl) einen ersten lichtempfindlichen Bereich (B31) und der zweite Detektor (D2) einen zweiten lichtempfindlichen Bereich (B32) umfasst, wobei der erste lichtempfindliche Bereich (B31) und der zweite lichtempfindliche Bereich (B32) für unterschiedliche Wellenlängenbereiche empfindlich sind.
7. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche ein erstes optisches Element (Ol) umfasst, welches auf der Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat (2) und der Interferometereinheit (1) befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.
8. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ein zweites optisches Element (02) umfasst, welches auf der Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat (2) und der Detektoreinrichtung (3) befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.
9. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 8, bei welcher das zweite optische Element (02) einen zweiten elektrischen Leiteranschluss (L2) umfasst, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss (L2) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist und die Detektoreinrichtung (3) mit dem zweiten elektrische Leiteranschluss (L2) verbunden ist.
10. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Interferometereinheit (1) und/oder die Detektoreinrichtung (3) mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers auf dem Basissubstrat (2) befestigt sind.
11. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche lediglich für ein durch die Interferometereinheit (1) gefiltertes Licht (L) in die erste Kavität (Kl) durchlässig ist und die Interferometereinrichtung (10) außerhalb eines optischen Bereichs (OB), durch welchen die Interferometereinheit (1) gefiltertes Licht durchlässt, die erste Kavität von einem Außenlicht (AL) abschirmt.
12. Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung (10) umfassend die Schritte:
Bereitstellen (Sl) eines Basissubstrats (2) mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) und zumindest einer Ausnehmung (A) im Basissubstrat (2);
Anordnen (S2) einer Interferometereinheit (1) auf einer Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) und über der Ausnehmung (A) und Verbinden der Interferometereinheit (1) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI);
Anordnen (S3) einer Detektoreinrichtung (3) auf einer Rückseite (R) des Basissubstrats (2), welche der Vorderseite (V) abgewand ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) die Ausnehmung (A) an der Rückseite (R) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung (3) einen lichtempfindlichen Bereich (B3) umfasst, welcher über der Ausnehmung (A) angeordnet ist und der Interferometereinheit (1) zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) die erste Kavität (Kl) umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss (LI) elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) verbunden werden.
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