WO2023089056A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung - Google Patents

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WO2023089056A1
WO2023089056A1 PCT/EP2022/082324 EP2022082324W WO2023089056A1 WO 2023089056 A1 WO2023089056 A1 WO 2023089056A1 EP 2022082324 W EP2022082324 W EP 2022082324W WO 2023089056 A1 WO2023089056 A1 WO 2023089056A1
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carrier substrate
pedestal
contact layer
optoelectronic component
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Sorg JOERG
Jan Seidenfaden
Markus Horn
Christoph Walter
Herbert Brunner
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Ams-Osram International Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component, in particular a laser package with a reduced thermal resistance, and a method for producing an optoelectronic component.
  • Laser diodes and in particular high-power laser diodes require good heat dissipation in order to achieve their full optical power. Therefore, these components are mounted on substrates (heat sinks) with high thermal conductivity. As the output power of laser diodes continues to increase, both the heatsink material and the mounting of the laser diodes on the heatsink material need to be improved.
  • the laser diode is on a so-called submount, for example by means of a gold (Au) or tin (Sn) or. Gold-tin (AuSn) solder joint arranged.
  • the solder connection forms a first interface via which the heat generated by the laser diode must be dissipated.
  • the submount on which the laser diode is arranged can be made, for example, from a ceramic material such as aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC) or consist of a copper-coated ceramic (direct-plated-copper, DPC).
  • the submount is also in previously known laser packages on a particular ceramic carrier substrate, for example by means of a gold (Au) or tin (Sn) or. Gold-tin (AuSn) solder joint, or a silver (Ag) or gold (Au) Arranged sinter paste. This soldered or sintered connection forms a second interface through which the heat generated by the laser diode must be dissipated.
  • the core idea of the invention is to reduce the number of thermal interfaces within the optoelectronic component, in particular laser packages.
  • the submount/heat sink is integrated directly into the housing or .
  • an electrically conductive contact layer is integrally formed on a carrier substrate of the laser package with the submount.
  • the integrated submount eg . in the form of a pedestal, consists in particular of the same material as the electrically conductive contact layer formed on the carrier substrate, in particular of copper (Cu).
  • An AuSn solder connection or an Ag or Au sinter paste is formed on the pedestal in order to arrange the laser diode on it and to connect it electrically. The heat generated by the laser diode can thus be transferred to the electrically conductive contact layer or the carrier substrate are derived.
  • the optoelectronic component according to the invention accordingly comprises an electrically conductive first contact layer arranged on a carrier substrate, an electrically conductive pedestal arranged on the first contact layer and embodied in one piece with it, at least one laser diode, in particular a high-power laser diode, arranged on the pedestal and electrically connected to it, and an electrically conductive second contact layer which is electrically coupled to the at least one laser diode.
  • the pedestal is of such a height that a laser facet of the at least one laser diode is at such a vertical distance from the carrier substrate that a light cone emitted by the laser diode through the laser facet does not strike the carrier substrate within a predefined horizontal distance from the laser facet.
  • an optical element on the carrier substrate is arranged downstream in the beam path of the laser diode Directed downwards means that the laser diode has a laser facet in the lower edge area of the laser diode and the light cone emitted by the laser diode not only radiates in a horizontal direction, but also because of the cone shape of the emitted light radiates into an area below the laser diode with increasing horizontal distance from the laser facet.
  • the effect of beam clipping can be reduced be prevented, since the light cone hits the optical element in its entirety before it would hit the carrier substrate and would be clipped by it.
  • the at least one laser diode is arranged on the pedestal in such a way that the laser facet of the at least one laser diode lies outside the base area of the pedestal.
  • the laser facet therefore protrudes in horizontal or lateral direction the base of the pedestal.
  • beam clipping can also be prevented, since the light cone emitted by the laser diode cannot be cut off by the surface of the pedestal.
  • the optoelectronic component according to the invention has the advantage that due to the one-piece design of the pedestal with the first Contact layer in particular in Area of the underside of the laser diode formed heat can be better dissipated in the direction of the carrier substrate. This is due, among other things, to the fact that a material with not only good electrical conductivity but also high thermal conductivity can be selected for the pedestal and the first contact layer, and because there is no interface between the pedestal and the first contact layer. As a result, the thermal resistance is significantly reduced compared to a laser package designed with a classic submount. It is thus also possible to operate a high-power laser diode with its full optical power.
  • the first contact layer and the pedestal have a high thermal conductivity, in particular a thermal conductivity greater than 350 W/mK, in addition to good electrical conductivity.
  • the first contact layer and the pedestal can be formed from copper, which has a thermal conductivity of approximately 380 W/mK.
  • the ceramic base substrate of a classic submount for example made of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN), has a thermal conductivity of around 180W/mK.
  • a projection surface of the pedestal seen in the direction perpendicular to the carrier substrate, is greater than or equal to a projection surface of the at least one, seen in the direction perpendicular to the carrier substrate laser diode .
  • the base area of the pedestal can be correspondingly larger than or equal to the base area of the at least one laser diode.
  • a projection area of the first contact layer is larger than a projection area of the pedestal, viewed in the direction perpendicular to the carrier substrate.
  • the base area of the pedestal can be correspondingly smaller than the base area of the first contact layer.
  • the pedestal can be in the form of an elevation on the first contact layer and can form a step on the first contact layer in cross section.
  • a projection surface of the first contact layer viewed in a direction perpendicular to the carrier substrate essentially corresponds to a projection surface of the pedestal viewed in a direction perpendicular to the carrier substrate.
  • the first contact layer can be correspondingly thickened over its entire surface by the pedestal and the pedestal does not result in any local elevation and thus also no step on the first contact layer.
  • the at least one laser diode is electrically connected to the second contact layer by means of at least one bonding wire and in particular by means of a multiplicity of bonding wires.
  • the heat generated in the laser diode can also be dissipated in an improved manner via the several bonding wires (larger cross-section and reduced electrical resistance) via the upper side of the laser diode.
  • several bonding wires have the advantage that the probability of failure of the laser diode is reduced since, despite one or more defective bonding wires, there is an increased probability of an existing electrical contact between the laser diode and the second contact layer.
  • the at least one laser diode is arranged on the pedestal and electrically connected to it by means of a sintering paste, a bonding material, or a solder connection material.
  • the laser diode can be attached to the pedestal accordingly by means of thermocompression welding, a sintering process or a soldering process.
  • Materials such as gold (Au) or tin (Sn) or Gold-tin (AuSn) solder joint, a silver (Ag) or gold (Au) sinter paste, or gold (Au) can be used as contact material for a gold-gold (AuAu) interface.
  • the interface is located in particular between the laser diode and the pedestal in the form of a soldered, sintered or compression welded connection.
  • there is no interface between the pedestal and the first contact layer and there are also no further layers, interfaces or materials between the first contact layer and the at least one laser diode.
  • the optoelectronic component also comprises an optical element which is arranged in the beam path of the light cone emitted by the at least one laser diode.
  • a horizontal distance between the optical element and the laser facet of the laser diode is less than the predefined horizontal distance. This ensures that the full extent of the light cone emitted by the at least one laser diode impinges on the optical element before it would impinge on the carrier substrate and be cut off by it.
  • the optical element is designed to deflect the light emitted by the at least one laser diode, in particular by approx. 90°.
  • the optical element is formed by a prism which is arranged in the beam path of the light cone emitted by the at least one laser diode and which is designed to deflect the light emitted by the at least one laser diode.
  • the carrier substrate has at least one electrically conductive via.
  • the optoelectronic component comprises a first underside contact and/or a second underside contact on a side of the carrier substrate opposite the electrically conductive contact layer, the first underside contact being electrically connected to the first contact layer by means of a first electrically conductive via through the carrier substrate, and/or the second underside contact is electrically connected to the second contact layer by means of a second electrically conductive via through the carrier substrate.
  • the optoelectronic component can be controlled from the outside and can be supplied with electrical energy via the underside contacts.
  • the carrier substrate is formed by an electrically insulating material.
  • the carrier substrate can be formed by a ceramic material such as aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC).
  • the carrier substrate is formed in one piece with the first contact layer, in particular in the form of a leadframe. Accordingly, the carrier substrate can also be designed to be electrically conductive and consist of the same material as the first contact layer or the pedestal .
  • the optoelectronic component also includes an electrically insulating frame which is arranged on the carrier substrate and which surrounds the pedestal and the at least one laser diode. In addition, the optoelectronic component can have an electrical through-contacting within the frame or have through the frame, which is electrically connected to the second contact layer.
  • the optoelectronic component also has a cover, which is arranged on the frame and covers it. Together with the frame and the carrier substrate, the cover can enclose the laser diode in a closed space and hermetically encapsulate the optoelectronic component, for example.
  • a method for producing an optoelectronic component, in particular an optoelectronic component in accordance with at least one embodiment of the invention comprises the steps:
  • first layer of an electrically conductive contact material to the carrier substrate; regional application of a second layer of the electrically conductive contact material to the first layer, so that this forms a pedestal formed in one piece with the first layer on the first layer; and arranging at least one laser diode on the pedestal, the pedestal being of such a height that a laser facet of the at least one laser diode is at such a vertical distance from the carrier substrate that a light cone emitted by the laser diode through the laser facet is within a predefined horizontal distance from the laser facet does not hit the carrier substrate.
  • the at least one laser diode can be arranged on the pedestal in such a way that the laser facet of the at least one laser diode lies outside the base area of the pedestal, and thus the laser facet of the pedestal is in the horizontal direction or surmounted laterally .
  • the step of arranging the at least one laser diode can comprise compression welding, soldering or sintering of the at least one laser diode onto the pedestal.
  • the step of applying a second layer of the electrically conductive contact material in certain areas includes growing the electrically conductive contact material in certain areas.
  • the pedestal can be produced by a galvanic coating, the upper side of which can optionally be planarized by an additional grinding and/or polishing process.
  • the method also includes structuring the first layer of the electrically conductive contact material in such a way that it has a first electrically conductive contact layer and a second electrically conductive contact layer electrically insulated therefrom.
  • the region-wise application of the second layer of the electrically conductive contact material, and thus the production of the pedestal, then takes place on the first electrically conductive contact layer.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a laser package with a laser diode on a submount
  • Fig. 2 shows a sectional view of an optoelectronic component according to some aspects of the proposed principle
  • Fig. 3A and 3B show an isometric view and a sectional view of a further exemplary embodiment of an optoelectronic component according to some aspects of the proposed principle
  • Fig. 4 is an isometric view of another
  • Fig. 5 shows a sectional view of a laser package with a laser diode on a carrier substrate with a metallic core
  • Fig. 6 to 8 each a sectional view of another
  • Fig. 9 method steps for producing an optoelectronic component according to some aspects of the proposed principle.
  • Fig. 1 shows a laser package comprising a ceramic carrier substrate 2, an electrically conductive first contact layer 3a arranged on the carrier substrate 2 and an electrically conductive second contact layer 3b arranged on the carrier substrate and electrically insulated from the first contact layer 3a.
  • a submount 5 is applied to the first contact layer 3a by means of a first solder connection 4a, the submount 5 comprising a ceramic base substrate 6, an electrically conductive first contact surface 7a and an electrically conductive second contact surface 7b.
  • a laser diode 8 is applied by means of a second solder joint, not shown here, which is connected via the submount 5, the first solder joint 4a and the second solder joint, not shown. Connection is electrically connected to the first contact layer 3a, and which is electrically connected via a bonding wire 9 to the second contact layer 3b.
  • the laser package also includes vias 10 through the carrier substrate 2 , a first bottom contact 11a , which is electrically connected to the first contact layer 3a via a first via, not shown, and a second bottom contact 11b, which is electrically connected to the second contact layer 3b via a second via 10b connected is .
  • the laser package can be controlled from the outside via the underside contacts 11 and can be supplied with energy.
  • the laser diode 8 is designed to emit laser light L, in particular in the form of a light cone, through a laser facet 12 .
  • the laser facet 12 is arranged in particular on a front side surface of the laser diode 8 in particular in the area of the lower edge.
  • Fig. 2 therefore proposes an improved optoelectronic component 1, in particular a laser package for high-power laser diodes, which has a lower thermal resistance and thus the energy generated by the laser diode 8 can be better dissipated.
  • the optoelectronic component 1 has a pedestal 5b which is arranged on the first contact layer 3a and is formed in one piece with it.
  • One-piece can mean in particular that the pedestal 5b and the first contact layer 3a have the same material and are opposite one another.
  • the pedestal 5b and the first contact layer 3a can be formed from copper.
  • the pedestal 5b and the first contact layer 3a can thus be a continuous component, which in particular has very good electrical and thermal conductivity, and which is divided into different areas. This is shown in FIG. 2 by the dashed line.
  • the laser diode 8 is fastened to the pedestal by means of a sintering paste (not shown) or a second solder connection and is thereby electrically and thermally connected to it.
  • heat generated in particular in the area of the underside of the laser diode 8 can be better dissipated in the direction of the carrier substrate, since due to the high thermal conductivity of the pedestal 5b and the first contact layer 3a and due to the absence of an interface between the pedestal 5b and the first contact layer 3a, the thermal resistance compared to that shown in FIG. 1 shown laser package, is significantly reduced. It is thus also possible to operate a high-power laser diode with its full optical power.
  • the laser diode 8 is designed to emit laser light L, in particular in the form of a light cone, through a laser facet 12 .
  • the laser facet 12 is arranged in particular on a front side surface of the laser diode 8 , in particular in the area of the lower edge.
  • the laser facet is spaced at a vertical distance v 2 from the carrier substrate by the pedestal 5b and in particular by its height Vi.
  • the light cone emitted by the laser diode 8 through the laser facet 12 strikes inside a predefined horizontal distance h from the laser facet does not affect the carrier substrate 2 and is therefore not cut off by the carrier substrate within this predefined horizontal distance h.
  • an optical system can be arranged, as described below, which deflects the uncut light cone. Without the pedestal, on the other hand, the light cone would be cut and the efficiency of the optoelectronic component would be reduced.
  • the laser diode 8 is arranged on the pedestal in such a way that the laser facet 12 protrudes beyond a side surface of the pedestal 5b, so that the laser facet hovers almost freely in the air. This ensures that the light cone emitted by the laser diode 8 through the laser facet 12 does not impinge on the pedestal 5b and is cut off by it.
  • Fig. 3A and 3B show an isometric view and a sectional view of a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 according to some aspects of the proposed principle.
  • the optoelectronic component 1 has an optical element 13 in the form of a prism in the beam path of the light L emitted by the laser diode 8 .
  • the optical element 13 is designed to deflect the light cone L emitted by the laser diode 8, in particular by approximately 90°. Due to the fact that the optical element 13 is arranged at a horizontal distance hi from the laser facet 12, where hi is smaller than the predefined horizontal distance h, the light cone L hits the optical element first and is deflected by it before it leaves the carrier substrate 2 would be trimmed.
  • the optoelectronic component 1 of FIGS. 3A and 3B has a plurality of bonding wires 9, by means of which the laser diode 9 is electrically connected to the second contact layer 3b.
  • This has the advantage that, on the one hand, the heat generated in the laser diode 8 can also be dissipated in an improved manner via the top side of the laser diode 8 via the several bonding wires 9 (larger cross section and reduced electrical resistance), and on the other hand that the probability of failure of the laser diode is reduced, since despite a defective bonding wire 9 there is still electrical contact between the laser diode and the second contact layer 3b.
  • the laser diode can each be supplied with a current of different magnitude by means of the various bonding wires in order to vary the intensity of the light L emitted by the laser diode.
  • FIG. 4 shows an isometric view of a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 .
  • the platform 5b of the exemplary embodiment shown in FIG. 4 has a base area of the same size as the first contact layer 3a.
  • a projection surface of the pedestal and of the first contact layer 3a, viewed in the vertical direction on the carrier substrate 2, are thus essentially of the same size.
  • the pedestal 5b in combination with the first contact layer 3a thus has no step, in contrast to that in FIGS. 2, 3A and 3B, but essentially forms a comparatively thicker contact layer.
  • a laser diode 8 is in turn attached to the pedestal 5b by means of a second solder connection 4b or sintered paste and is electrically connected to it.
  • the light cone L emitted by the laser diode 8 can also be deflected by means of an optical element, so that the light L emitted by the laser diode in the horizontal direction exits the optoelectronic component 1 in the vertical direction.
  • Fig. 5 shows another laser package with a laser diode 8 on a carrier substrate 2 with a metallic core.
  • the metallic core is formed by a first contact layer 3a.
  • electrically insulated vias 10 are formed through the carrier substrate 2 and through the first contact layer 3a.
  • a first via 10a electrically connects a first bottom contact 11a to that of the first contact layer 3a and a second via 10b connects a second bottom contact 11b to a second contact layer 3b.
  • the second contact layer 3b is arranged in a different plane than the first contact layer 3a and is electrically insulated from it by means of the material of the carrier substrate.
  • the laser diode 8 is electrically connected to the second contact layer 3 b by means of a bonding wire 9 .
  • the laser diode 8 is arranged directly on the first contact layer 3a and therefore not on an elevation, so that there is a risk that a light cone emitted by the laser diode 8 could strike the carrier substrate 2 or the first contact layer 3a impinges and is trimmed by this.
  • Fig. 6 therefore proposes an optoelectronic component 1 which is improved in this respect, in particular a laser package for high-power laser diodes.
  • a pedestal 5b is arranged on the first contact layer 3a and formed in one piece with the first contact layer 3a, on which the laser diode is arranged. Because of the height Vi of the pedestal 5b, the laser facet is at a vertical distance V2 from the carrier substrate. As a result, the light cone emitted by the laser diode 8 through the laser facet 12 does not strike the carrier substrate 2 or the first contact layer 3a and is therefore not cut within this predefined horizontal distance h by the carrier substrate or the first contact layer 3a.
  • the carrier substrate 2 is formed from the same material as the first contact layer 3a and the pedestal 5b and is formed in one piece with them.
  • the carrier substrate 2, the first contact layer 3a, the pedestal and also the first underside contact 11a can thus be a continuous component, which in particular has very good electrical and thermal conductivity, and which is divided into different areas. This is shown in the two figures by means of the dashed line.
  • a frame 14 is formed on each of the carrier substrate 2 and surrounds both the pedestal 5b and the laser diode 8 arranged on the pedestal.
  • the second electrically conductive contact layer 3b is formed within the frame 14 and is electrically connected to the second underside contact 11b by means of a second via 10b.
  • the optoelectronic component 1 in FIG. 7 also has a cover 15 which is transparent to at least the light L emitted by the laser diode 8 and deflected by the optical element 13 and which, together with the frame 14, encloses the laser diode 8 in a closed space.
  • the frame 14 together with the cover 15 can also hermetically seal the optoelectronic component 1 .
  • the optoelectronic component 1 in FIG. 8 has no optical element 13 that deflects the light L emitted by the laser diode 8 in the horizontal direction. Instead, a window is formed in the frame 15 of the optoelectronic component 1 in the beam path of the laser diode 8 , which is covered with a glazing 16 that is transparent to at least the light L emitted by the laser diode 8 . The light emitted by the laser diode in the horizontal direction can thus also leave the optoelectronic component 1 in this direction.
  • cover 15, which together with frame 14 encloses laser diode 8 in a closed space can, contrary to the previous exemplary embodiment, not be made transparent and can be formed, for example, from a metal.
  • FIG. 9 shows method steps for producing an optoelectronic component, in particular an optoelectronic component according to some aspects of the proposed principle.
  • a carrier substrate is provided, to which a first layer of an electrically conductive contact material is applied in a second step S2.
  • a second layer of the electrically conductive contact material is then applied at least in regions to the first layer of the electrically conductive contact material, so that this forms a pedestal formed in one piece with the first layer on the first layer.
  • at least one laser diode is attached to the pedestal, in particular by means of a solder connection or a sintering paste, and is electrically connected to it.
  • the pedestal is of such a height that the laser facet of the at least one laser diode is at such a vertical distance from the carrier substrate that a light cone emitted by the laser diode through the laser facet does not strike the carrier substrate within a predefined horizontal distance from the laser facet.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement umfassend eine auf einem Trägersubstrat angeordnete elektrisch leitfähige erste Kontaktschicht, ein auf der ersten Kontaktschicht angeordnetes und mit diesem einstückig ausgeführtes elektrisch leitfähiges Podest, wenigstens eine auf dem Podest angeordnete und mit diesem elektrisch verbundene Laserdiode, und eine elektrisch leitfähige zweite Kontaktschicht, die mit der wenigstens einen Laserdiode elektrisch gekoppelt ist. Das Podest weist dabei eine derartige Höhe auf, dass die Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode einen derartigen vertikalen Abstand zum Trägersubstrat aufweist, dass ein von der Laserdiode durch die Laserfacette emittierter Lichtkegel innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat auftrifft.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr . 10 2021 130 369 . 9 vom 19 . November 2021 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung auf genommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement , insbesondere ein Laserpackage mit einem reduzierten Wärmewiderstand, und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils .
Hintergrund
Laserdioden und insbesondere Hochleistungslaserdioden benötigen eine gute Wärmeableitung , um ihre volle optische Leistung zu erreichen . Daher werden diese Bauteile auf Substraten ( Kühlkörpern) mit hoher Wärmeleitfähigkeit montiert . Da die Ausgangsleistung von Laserdioden ständig steigt , müssen sowohl das Kühlkörpermaterial als auch die Montage der Laserdioden auf dem Kühlkörpermaterial verbessert werden .
Bei bisher bekannten Laserpackages ist die Laserdiode auf einem sogenannten Submount beispielsweise mittels einer Gold- (Au) oder Zinn- ( Sn) bzw . Gold-Zinn- (AuSn ) Lotverbindung angeordnet . Die Lotverbindung bildet dabei eine erste Schnittstelle , über die die von der Laserdiode erzeugte Wärme abgeleitet werden muss . Der Submount auf dem die Laserdiode angeordnet ist kann beispielsweise aus einem keramischen Material wie Aluminiumnitrid (AIN ) oder Siliziumcarbid ( SiC ) bzw . aus einer mit Kupfer beschichteten Keramik ( engl . direct-plated-copper , DPC ) bestehen . Der Submount ist ferner bei bisher bekannten Laserpackages auf einem insbesondere keramischen Trägersubstrat beispielsweise mittels einer Gold- (Au) oder Zinn- ( Sn) bzw . Gold-Zinn- (AuSn ) Lotverbindung , oder einer Silber- (Ag ) oder Gold- (Au ) Sinter-Paste angeordnet . Diese Lot- oder Sinterverbindung bildet eine zweite Schnittstelle , über die die von der Laserdiode erzeugte Wärme abgeleitet werden muss .
Zur Verringerung des gesamten Wärmewiderstandes ( Rth) des Laserpackages und somit zur Verbesserung der Entwärmung der Laserdioden wurden Versuche unternommen, Materialien mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit für die einzelnen Komponenten zu verwenden, sowie einen verbesserten Wärmeübergang an den Grenzflächen der einzelnen Komponenten zu erreichen . Aufgrund der vielen verschiedene Materialien bzw . insbesondere der thermischen Schnittstellen des Laserpackage ergibt sich durch solche Bestrebungen lediglich eine begrenzte Entwärmungsmöglichkeit .
Es besteht daher das Bedürfnis , ein optoelektronisches Bauelement , insbesondere ein Laserpackage , mit einem reduzierten Wärmewiderstand, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelementes anzugeben, das zumindest einem der vorgenannten Probleme entgegenwirkt .
Zusammenfassung der Erfindung
Diesem Bedürfnis wird durch ein in Anspruch 1 genanntes optoelektronisches Bauelement Rechnung getragen . Anspruch 19 nennt die Merkmale eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes . Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Kernidee der Erfindung ist die Anzahl der thermischen Schnittstellen innerhalb des optoelektronischen Bauelementes , insbesondere Laserpackages zu reduzieren . Dazu wird der Sub- mount/Kühlkörper direkt in das Gehäuse integriert bzw . eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht auf einem Trägersubstrat des Laserpackages mit dem Submount einstückig ausgebildet . Durch die Integration des Submountes in das Gehäuse bzw . durch das einstückige Ausbilden des Submountes mit der elektrisch leitfähige Kontaktschicht auf dem Trägersubstrat des Laserpackages wird der Submount im Vergleich zu bisher bekannten Laserpackages sozusagen durch ein Podest aus demselben Material wie die elektrisch leitfähige Kontaktschicht ersetzt . So kann die Schnittstelle zwischen Gehäuse bzw . Trägersubstrat und Submount , über die die von der Laserdiode erzeugte Wärme abgeleitet werden muss , eingespart werden und der gesamten Wärmewiderstand ( Rth ) des Laserpackages wird reduziert .
Der integrierte Submount , bspw . in Form eines Podestes , besteht dabei insbesondere aus demselben Material wie die auf dem Trägersubstrat ausgebildete elektrisch leitfähige Kontaktschicht , insbesondere aus Kupfer ( Cu ) . Auf dem Podest ist eine AuSn Lotverbindung , oder eine Ag- oder Au-Sinter-Paste ausgebildet , um die Laserdiode darauf anzuordnen und mit diesem elektrisch zu verbinden . Die von der Laserdiode erzeugte Wärme kann so über lediglich eine Schnittstelle zwischen dem Podest und der Laserdiode in die elektrisch leitfähige Kontaktschicht bzw . das Trägersubstrat abgeleitet werden .
Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement umfasst entsprechend eine auf einem Trägersubstrat angeordnete elektrisch leitfähige erste Kontaktschicht , ein auf der ersten Kontaktschicht angeordnetes und mit diesem einstückig ausgeführtes elektrisch leitfähiges Podest , wenigstens eine auf dem Podest angeordnete und mit diesem elektrisch verbundene Laserdiode , insbesondere Hochleistungslaserdiode , und eine elektrisch leitfähige zweite Kontaktschicht die mit der wenigstens einen Laserdiode elektrisch gekoppelt ist . Das Podest weist dabei eine derartige Höhe auf , dass eine Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode einen derartigen vertikalen Abstand zum Trägersubstrat aufweist , dass ein von der Laserdiode durch die Laserfacette emittierter Lichtkegel innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat auf trifft . Ohne das Podest würde die Gefahr bestehen, dass der von der Laserdiode emittierte Lichtkegel auf das Trägersubstrat oder eine andere Komponente des optoelektronischen Bauelementes auftrifft und von diesem „beschnitten" ( engl . beam clipping ) wird . Insbesondere besteht diese Gefahr bei nach unten gerichteten Laserdioden denen beispielsweise ein optisches Element auf dem Trägersubstrat im Strahlengang der Laserdiode nachgeordnet ist . Nach unten gerichtet bedeutet , dass die Laserdiode ein Laserfacette im unteren Randbereich der Laserdiode aufweist und der von der Laserdiode emittierte Lichtkegel nicht nur in horizontale Richtung abstrahlt , sondern eben auch aufgrund der Kegelform des emittierten Lichts mit zunehmendem horizontalen Abstand von der Laserfacette in einen Bereich unterhalb der Laserdiode strahlt . Indem das Podest eine entsprechende Höhe aufweist , und indem das optische Element in einem entsprechenden horizontalen Abstand vor der Laserfacette angeordnet ist , kann der Effekt des beam clippings j edoch verhindert werden, da der Lichtkegel in vollem Umfang auf das optische Element auftrifft , bevor er auf das Trägersubstrat auftreffen würde und von diesem beschnitten würde .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laserdiode derart auf dem Podest angeordnet , dass die Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode außerhalb der Grundfläche des Podestes liegt . Die Laserfacette überragt also in horizontale bzw . seitliche Richtung die Grundfläche des Podestes . Dadurch kann ebenso ein beam clipping verhindert werden, da der von der Laserdiode emittierte Lichtkegel so auch nicht durch die Oberfläche des Podestes beschnitten werden kann .
Neben dem Vorteil , dass durch die Höhe des Podestes und der Anordnung der Laserdiode auf dem Podest der Effekt des beam clippings verhindert oder zumindest reduziert werde kann, ergibt sich durch das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement der Vorteil , dass aufgrund der einstückigen Ausbildung des Podestes mit der ersten Kontaktschicht eine sich insbesondere im Bereich der Unterseite der Laserdiode gebildete Wärme besser in Richtung des Trägersubstrates abgeführt werden kann . Dies liegt unter anderem daran, dass für das Podeste und die erste Kontaktschicht ein material mit nicht nur einer guten elektrischen Leitfähigkeit sondern auch mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit gewählt werden kann, und aufgrund der wegfallenden Schnittstelle zwischen dem Podest und der erste Kontaktschicht . Der Wärmewiderstand ist dadurch gegenüber einem mit klassischem Submount ausgeführten Laserpackage deutlich reduziert . Somit ist es möglich auch eine Hochleistungslaserdiode mit ihrer vollen optischen Leistung zu betreiben .
Zusätzlich ergibt sich aufgrund der einstückigen Ausbildung des Podestes mit der ersten Kontaktschicht eine Kostenreduzierung für das optoelektronisches Bauelement durch eine vereinfachte Stückliste (weniger Komponenten ) , sowie einen vereinfachten Prozessablauf (weniger Prozessschritte ) in der Herstellung des optoelektronischen Bauelements .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Kontaktschicht und das Podest neben einer guten elektrischen Leitfähigkeit eine hohe thermische Leitfähigkeit , insbesondere eine thermische Leitfähigkeit größer als 350W/mK auf . Beispielsweise können die erste Kontaktschicht und das Podest aus Kupfer gebildet sein, das eine thermische Leitfähigkeit von circa 380W/mK aufweist . Im Vergleich dazu weist das keramische Basissubstrat eines klassischen Submounts beispielsweise aus einem keramischen Material wie Aluminiumnitrid (AIN ) eine thermische Leitfähigkeit von circa 180W/mK auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat gesehene Proj ektionsfläche des Po- dests größer oder gleich einer in senkrechter Richtung zum Trägersubstrat gesehenen Pro ektionsfläche der wenigstens einen Laserdiode . Die Grundfläche des Podestes kann entsprechend größer oder gleich der Grundfläche der wenigstens einen Laserdiode sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat gesehene Proj ektionsfläche der ersten Kontaktschicht größer als eine in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat gesehene Pro ektionsfläche des Podests . Die Grundfläche des Podestes kann entsprechend kleiner der Grundfläche der ersten Kontaktschicht sein . Insbesondere kann das Podest in Form einer Erhebung auf der ersten Kontaktschicht ausgebildet sein und im Querschnitt eine Stufe auf der ersten Kontaktschicht bilden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht hingegen eine in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat gesehene Proj ektionsfläche der ersten Kontaktschicht im Wesentlichen einer in senkrechter Richtung zum Trägersubstrat gesehenen Proj ektionsfläche des Podests . Die erste Kontaktschicht kann entsprechend durch das Podest über deren gesamte Fläche aufgedickt sein und es ergibt sich durch das Podest keine lokale Erhebung und somit auch keine Stufe auf der ersten Kontaktschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laserdiode mittels wenigstens einem Bonddraht und insbesondere mittels einer Vielzahl von Bonddrähten mit der zweiten Kontaktschicht elektrisch verbunden . Im Falle von mehreren Bonddrähten ergibt sich der Vorteil , dass auch über die Oberseite der Laserdiode in verbesserter Weise die in der Laserdiode entstandene Wärme über die mehreren Bonddrähte abgeführt werden kann ( größerer Querschnitt und verringerter elektrischer Widerstand ) . Zusätzlich dazu haben mehrere Bonddrähte den Vorteil , dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Laserdiode reduziert ist , da trotz eines oder mehrerer defekter Bonddrähte eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für einen bestehenden elektrischen Kontakt zwischen der Laserdiode und der zweiten Kontaktschicht vorherrscht . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laserdiode mittels einer Sinterpaste , einem Bondmaterial , oder einem Lotverbindungsmaterial auf dem Podest angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden . Die Laserdiode kann entsprechend mittels Thermokompressionsschweißen, einem Sinter-Verfahren oder einem Lötverfahren auf dem Podest befestigt werden . Als Materialen können beispielsweise eine Gold- (Au ) oder Zinn- ( Sn ) bzw . Gold-Zinn- (AuSn ) Lotverbindung, eine Silber- (Ag ) oder Gold- (Au) Sinter-Paste , oder Gold (Au ) als Kontaktmaterial für eine Gold-Gold (AuAu) Schnittstelle verwendet werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der ersten Kontaktschicht und der wenigstens einen Laserdiode lediglich eine Schnittstelle . Die Schnittstelle befindet sich dabei insbesondere zwischen der Laserdiode und dem Podest in Form einer Lot- , Sinter- , oder Kompressionsschweißverbindung . Zwischen dem Podest und der ersten Kontaktschicht befindet sich hingegen keine Schnittstelle , und darüber hinaus befinden sind auch keine weiteren Schichten, Schnittstellen oder Materialeien zwischen der ersten Kontaktschicht und der wenigstens einen Laserdiode .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ferner ein optisches Element , welches im Strahlengang des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten Lichtkegels angeordnet ist . Ein horizontaler Abstand des optischen Elementes zur Laserfacette der Laserdiode ist dabei geringer als der vordefinierte horizontale Abstand . Dadurch wird sichergestellt , dass der von der wenigstens einen Laserdiode emittierte Lichtkegel in vollem Umfang auf das optische Element auftrifft , bevor er auf das Trägersubstrat auftreffen würde und von diesem beschnitten würde .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optische Element dazu ausgebildet das von der wenigstens einen Laserdiode emittierte Licht umzulenken, insbesondere um ca . 90 ° . Beispielsweise ist das optische Element durch ein Prisma gebildet , welches im Strahlengang des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten Lichtkegels angeordnet ist , und welches dazu ausgebildet ist das von der wenigstens einen Laserdiode emittierte Licht umzulenken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Trägersubstrat wenigstens eine elektrische leitfähige Durchkontaktierung auf . Insbesondere umfasst das optoelektronische Bauelement einen ersten Unterseitenkontakt und/oder einen zweiten Unterseitenkontakt auf einer der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrates , wobei der erste Unterseitenkontakt mittels einer ersten elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat elektrisch mit der ersten Kontaktschicht verbunden ist , und/oder der zweite Unterseitenkontakt mittels einer zweiten elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat elektrisch mit der zweiten Kontaktschicht verbunden ist . Dadurch ist das optoelektronische Bauelement von außen ansteuerbar und kann über die Unterseitenkontakte mit elektrischer Energie versorgt werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat durch ein elektrisch isolierendes Material gebildet . Insbesondere kann das Trägersubstrat durch ein keramisches Material wie zum Beispiel Aluminiumnitrid (AIN) oder Siliziumcarbid ( SiC ) gebildet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat hingegen einstückig mit der ersten Kontaktschicht , insbesondere in Form eines Leadframes ausgebildet ist . Das Trägersubstrat kann entsprechend ebenfalls elektrisch leitfähig ausgebildet sein und aus demselben Material bestehen wie die erste Kontaktschicht bzw . das Podest . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ferner einen elektrisch isolierenden Rahmen, der auf dem Trägersubstrat angeordnet ist und der das Podest und die wenigstens eine Laserdiode umgibt . Zudem kann das optoelektronische Bauelement eine elektrische Durchkontaktierung innerhalb des Rahmens bzw . durch den Rahmen aufweisen, der mit der zweiten Kontaktschicht elektrisch verbunden ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement ferner einen Deckel auf , der auf dem Rahmen angeordnet ist und diesen abdeckt . Zusammen mit dem Rahmen und dem Trägersubstrat kann der Deckel die Laserdiode in einem geschlossenen Raum einschließen und das optoelektronische Bauelement beispielsweise hermetisch verkapseln .
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements , insbesondere eines optoelektronischen Bauelementes gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung , umfasset die Schritte :
Bereitstellen eines Trägersubstrats ;
Aufbringen einer ersten Schicht eines elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf das Trägersubstrat ; bereichsweises Aufbringen einer zweiten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf die erste Schicht , sodass diese ein mit der ersten Schicht einstückig ausgebildetes Podest auf der ersten Schicht ausbildet ; und Anordnen wenigstens einer Laserdiode auf dem Podest , wobei das Podest eine derartige Höhe aufweist , dass eine Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode einen derartigen vertikalen Abstand zum Trägersubstrat aufweist , dass ein von der Laserdiode durch die Laserfacette emittierter Lichtkegel innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat auf trifft . Die wenigstens eine Laserdiode kann dabei derart auf dem Podest angeordnet werden, dass die Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode außerhalb der Grundfläche des Podestes liegt , und somit die Laserfacette das Podestes in horizontale Richtung bzw . seitlich überragt .
Der Schritt des Anordnens der wenigstens einer Laserdiode kann gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Kompressionsschweißen, Löten oder Sintern der wenigstens einen Laserdiode auf das Podest umfassen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des bereichsweisen Aufbringens einer zweiten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials ein bereichsweises Aufwachsen des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials . Beispielsweise kann das Podest durch eine galvanische Beschichtung erzeugt werden, dessen Oberseite optional durch einen zusätzlichen Schleif- und/oder Polierprozess planarisiert werden kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Strukturieren der ersten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials derart , dass diese eine erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht und eine davon elektrisch isolierte zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht aufweist . Das bereichsweise Aufbringen der zweiten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials , und somit das Erzeugen des Podestes , erfolgt anschließend daran auf die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen, j eweils schematisch, Fig . 1 eine Schnittansicht eines Laserpackages mit einer Laserdiode auf einem Submount ;
Fig . 2 eine Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Fig . 3A und 3B eine isometrische Ansicht und eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Fig . 4 eine isometrische Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Fig . 5 eine Schnittansicht eines Laserpackages mit einer Laserdiode auf einem Trägersubstrat mit metallischem Kern;
Fig . 6 bis 8 j eweils eine Schnittansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ; und
Fig . 9 Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .
Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , "kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .
Fig . 1 zeigt ein Laserpackage umfassend ein keramisches Trägersubstrat 2 , eine auf dem Trägersubstrat 2 angeordnete elektrisch leitfähige erste Kontaktschicht 3a und eine auf dem Trägersubstrat angeordnete elektrisch leitfähige und von der ersten Kontaktschicht 3a elektrisch isolierte zweite Kontaktschicht 3b . Auf der ersten Kontaktschicht 3a ist mittels einer ersten Lotverbindung 4a ein Submount 5 aufgebracht , wobei der Submount 5 ein keramisches Basissubstrat 6 , eine elektrisch leitfähige erste Kontaktfläche 7a und eine elektrisch leitfähige zweite Kontaktfläche 7b umfasst . Auf dem Submount 5 ist mittels einer hier nicht dargestellten zweiten Lotverbindung eine Laserdiode 8 aufgebracht , die über den Submount 5 , die erste Lotverbindung 4a und die nicht dargestellte zweite Lot- Verbindung mit der ersten Kontaktschicht 3a elektrisch verbunden ist , und, die über einen Bonddraht 9 elektrisch mit der zweiten Kontaktschicht 3b verbunden ist .
Das Laserpackage umfasst zudem Durchkontaktierungen 10 durch das Trägersubstrat 2 , einen ersten Unterseitenkontakt 11a , der über eine nicht dargestellte erste Durchkontaktierung mit der ersten Kontaktschicht 3a elektrisch verbunden ist , und einen zweiten Unterseitenkontakt 11b, der über eine zweite Durchkontaktierung 10b mit der zweiten Kontaktschicht 3b elektrisch verbunden ist . Über die Unterseitenkontakte 11 ist das Laserpackage von außen ansteuerbar und kann mit Energie versorgt werden .
Die Laserdiode 8 ist dazu ausgebildet Laserlicht L, insbesondere in Form eines Lichtkegels , durch eine Laserfacette 12 zu emittieren . Die Laserfacette 12 ist insbesondere an einer vorderen Seitenfläche der Laserdiode 8 insbesondere im Bereich des unteren Randes angeordnet . Dies führt zum einen dazu, dass ohne Verwendung des Submountes 5 die Gefahr besteht , dass der von der Laserdiode 8 emittierte Lichtkegel L auf das Trägersubstrat auftrifft und von diesem „beschnitten" ( engl . beam clipping ) wird . Zum anderen führt die Position der Laserfacette 12 zu einer im Vergleich zur Oberseite erhöhten Wärmeentwicklung im Bereich der Unterseite der Laserdiode , die über den Submount 5 in Richtung des Trägersubstrates 2 abtransportiert werden muss . Aufgrund der unterschiedlichen Materialien des Submountes 5 sowie insbesondere aufgrund der beiden Lotverbindungen ist ein effiziente Entwärmung insbesondere für Hochleistungslaserdioden kaum zu realisieren .
Fig . 2 schlägt daher ein verbessertes optoelektronisches Bauelement 1 , insbesondere Laserpackage für Hochleistungslaserdioden, vor, welches einen geringeren Wärmewiderstand aufweist und somit die von der Laserdiode 8 erzeugte Energie besser abgeführt werden kann . Anstatt des in Figur 1 dargestellten Submounts weist das optoelektronische Bauelement 1 ein Podest 5b welches auf der ersten Kontaktschicht 3a angeordnet ist und mit diesem einstückig ausgebildet ist . Einstückig kann dabei insbesondere bedeuten, dass das Podest 5b und die erste Kontaktschicht 3a dasselbe Material aufweisen und ineinander über- gegen . Insbesondere können das Podest 5b und die erste Kontaktschicht 3a aus Kupfer gebildet sein . Das Podest 5b und die erste Kontaktschicht 3a können somit ein durchgängiges , insbesondere sehr gut elektrisch und thermisch leitfähiges , Bauteil sein, welches in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt ist . Dies ist in der Figur 2 mittels der gestrichelten Linie dargestellt . Die Laserdiode 8 ist auf dem Podest mittels einer nicht dargestellten Sinterpaste oder zweiten Lotverbindung auf dem Podest befestigt und mit diesem dadurch elektrisch als auch thermisch verbunden .
Aufgrund der einstückigen Ausbildung kann eine sich insbesondere im Bereich der Unterseite der Laserdiode 8 gebildete Wärme besser in Richtung des Trägersubstrates abgeführt werden, da aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit des Podestes 5b und der ersten Kontaktschicht 3a und aufgrund der wegfallenden Schnittstelle zwischen dem Podest 5b und der erste Kontaktschicht 3a der Wärmewiderstand, gegenüber dem in Fig . 1 dargestellten Laserpackage , deutlich reduziert ist . Es ist somit möglich auch eine Hochleistungslaserdiode mit ihrer vollen optischen Leistung zu betreiben .
Zudem ist die Laserdiode 8 , wie eingangs bereits beschrieben, dazu ausgebildet Laserlicht L , insbesondere in Form eines Lichtkegels , durch eine Laserfacette 12 zu emittieren . Die Laserfacette 12 ist insbesondere an einer vorderen Seitenfläche der Laserdiode 8 , insbesondere im Bereich des unteren Randes , angeordnet . Durch das Podest 5b und insbesondere durch dessen Höhe Vi ist die Laserfacette mit einem vertikalen Abstand v2 von dem Trägersubstart beabstandet . Der von der Laserdiode 8 durch die Laserfacette 12 emittierter Lichtkegel trifft dadurch innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes h von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat 2 auf und wird somit innerhalb dieses vordefinierten horizontalen Abstandes h nicht durch das Trägersubstrat beschnitten . Innerhalb dieses horizontalen Abstandes h kann somit , wie im Folgenden beschrieben, beispielsweise eine Optik angeordnet werden, die den unbeschnittenen Lichtkegel umlenkt . Ohne das Podest hingegen würde der Lichtkegel beschnitten, und die Effizienz des optoelektronischen Bauelementes würde verringert .
Zusätzlich dazu ist die Laserdiode 8 derart auf dem Podest angeordnet , dass die Laserfacette 12 über eine Seitenfläche des Podestes 5b hinaussteht , sodass die Laserfacette nahezu frei in der Luft schwebt . Dadurch wird gewährleistet , dass der von der Laserdiode 8 durch die Laserfacette 12 emittierter Lichtkegel auch nicht auf das Podest 5b auftrifft und durch dieses beschnitten wird .
Fig . 3A und 3B zeigen eine isometrische Ansicht und eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes 1 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Das optoelektronische Bauelement 1 weist dabei ein optisches Element 13 in Form eines Prismas im Strahlengang des von der Laserdiode 8 emittierten Lichts L auf . Das optische Element 13 ist dazu ausgebildet , den von der Laserdiode 8 emittierten Lichtkegel L umzulenken, insbesondere um circa 90 ° . Dadurch, dass das optische Element 13 mit einem horizontalen Abstand hi von der Laserfacette 12 entfernt angeordnet ist , wobei hi kleiner als der vordefinierte horizontale Abstand h ist , trifft der Lichtkegel L zuerst auf das optische Element auf und wird von diesem umgelenkt , bevor er von dem Trägersubstrat 2 beschnitten würde . Der Lichtkegel trifft also komplett auf das optische Element auf wird nicht von dem Trägersubstrat 2 beschnitten . Zudem weist das optoelektronische Bauelement 1 der Figuren 3A und 3B mehrere Bonddrähte 9 auf , mittels denen die Laserdiode 9 mit der zweiten Kontaktschicht 3b elektrisch verbunden ist . Dies hat den Vorteil , dass zum einen auch über die Oberseite der Laserdiode 8 in verbesserter Weise die in der Laserdiode 8 entstandene Wärme über die mehreren Bonddrähte 9 abgeführt werden kann ( größerer Querschnitt und verringerter elektrischer Widerstand) , und zum anderen, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Laserdiode reduziert ist , da trotz eines defekten Bonddrahtes 9 dennoch ein elektrischer Kontakt zwischen der Laserdiode und der zweiten Kontaktschicht 3b vorherrscht . Es ist j edoch auch denkbar , dass die Laserdiode mittels der verschiedenen Bonddrähte j eweils mit einem unterschiedlich hohen Strom beaufschlagt werden kann, um die Intensität des von der Laserdiode emittierten Lichts L zu variieren .
Figur 4 zeigt eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes 1 . Im Gegensatz zu dem in den Figuren 2 , 3A und 3B dargestellten Beispielen weist das Podest 5b des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels eine gleich große Grundfläche wie die erste Kontaktschicht 3a auf . Eine in senkrechter Richtung auf dem Trägersubstrat 2 gesehene Proj ektionsfläche des Podestes und der ersten Kontaktschicht 3a sind somit im Wesentlichen gleich groß . Das Podest 5b in Kombination mit der ersten Kontaktschicht 3a weist somit im Gegensatz zu dem in den Figuren 2 , 3A und 3B keine Stufe auf , sondern bildet im Wesentlichen eine im Vergleich dickere Kontaktschicht .
Auf dem Podest 5b ist wiederum eine Laserdiode 8 mittels einer zweiten Lotverbindung 4b oder Sinter-Paste befestigt und mit diesem elektrisch verbunden . Mittels eins optischen Elements kann zudem der von der Laserdiode 8 emittierte Lichtkegel L umgelenkt werden, sodass das von der Laserdiode in horizontale Richtung emittierte Licht L in vertikale Richtung aus dem optoelektronischen Bauelement 1 austritt . Fig . 5 zeigt ein weiteres Laserpackage mit einer Laserdiode 8 auf einem Trägersubstrat 2 mit metallischem Kern . Der metallische Kern wird dabei durch eine erste Kontaktschicht 3a gebildet . Durch das Trägersubstrat 2 sowie durch die erste Kontaktschicht 3a sind zudem elektrisch isolierte Durchkontaktierungen 10 ausgebildet . Eine erste Durchkontaktierung 10a verbindet einen ersten Unterseitenkontakt 11a elektrisch mit der der ersten Kontaktschicht 3a und eine zweite Durchkontaktierung 10b verbindet einen zweiten Unterseitenkontakt 11b mit einer zweiten Kontaktschicht 3b . Die zweite Kontaktschicht 3b ist in einer anderen Ebene angeordnet als die erste Kontaktschicht 3a und wird von dieser mittels des Materials des Trägersubstrates elektrisch isoliert . Mittels einem Bonddraht 9 ist die Laserdiode 8 elektrisch mit der zweiten Kontaktschicht 3b verbunden .
Die Laserdiode 8 ist direkt auf der ersten Kontaktschicht 3a und somit nicht auf einer Erhöhung angeordnet , sodass die Gefahr besteht , dass ein von der Laserdiode 8 emittierter Lichtkegel auf das Trägersubstrat 2 bzw . die erste Kontaktschicht 3a auftrifft und von diesem beschnitten wird .
Fig . 6 schlägt daher ein diesbezüglich verbessertes optoelektronisches Bauelement 1 , insbesondere Laserpackage für Hochleistungslaserdioden, vor . Auf der ersten Kontaktschicht 3a ist dabei ein Podest 5b angeordnet und einstückig mit der ersten Kontaktschicht 3a ausgebildet , auf dem die Laserdiode angeordnet ist . Aufgrund der Höhe Vi des Podestes 5b ist die Laserfacette mit einem vertikalen Abstand V2 von dem Trägersubstart beabstandet . Der von der Laserdiode 8 durch die Laserfacette 12 emittierter Lichtkegel trifft dadurch innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes h von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat 2 bzw . die erste Kontaktschicht 3a auf und wird somit innerhalb dieses vordefinierten horizontalen Abstandes h nicht durch das Trägersubstrat oder die erste Kontaktschicht 3a beschnitten . Fig . 7 und 8 zeigen j eweils eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes 1 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Das Trägersubstrat 2 ist dabei aus demselben Material wie die erste Kontaktschicht 3a und das Podest 5b gebildet und mit diesen einstückig ausgebildet . Das Trägersubstrat 2 , die erste Kontaktschicht 3a, das Podest und auch der erste Unterseitenkontakt 11a können somit ein durchgängiges , insbesondere sehr gut elektrisch und thermisch leitfähiges , Bauteil sein, welches in unterschiedliche Bereiche auf geteilt ist . Dies ist in den beiden Figuren mittels der gestrichelten Linie dargestellt .
Auf dem Trägersubstrat 2 ist j eweils ein Rahmen 14 ausgebildet , der sowohl das Podest 5b als auch die auf dem Podest angeordnete Laserdiode 8 umgibt . Die zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht 3b ist innerhalb des Rahmens 14 ausgebildet und mittels einer zweiten Durchkontaktierung 10b elektrisch mit dem zweiten Unterseitenkontakt 11b verbunden .
Das optoelektronische Bauelement 1 in Fig . 7 weist zudem einen für zumindest das von der Laserdiode 8 emittierte und mittels dem optischen Element 13 umgelenkte Licht L transparenten Deckel 15 auf , der zusammen mit dem Rahmen 14 die Laserdiode 8 in einem geschlossenen Raum einschließt . Beispielsweise kann der Rahmen 14 zusammen mit dem Deckel 15 das optoelektronische Bauelement 1 auch hermetisch abschließen .
Das optoelektronische Bauelement 1 in Fig . 8 weist hingegen kein optisches Element 13 auf , welches das von der Laserdiode 8 in horizontale Richtung emittierte Licht L umlenkt . Vielmehr ist im Rahmen 15 des optoelektronischen Bauelementes 1 im Strahlengang der Laserdiode 8 ein Fenster ausgebildet , welches mit einer für zumindest das von der Laserdiode 8 emittierte Licht L transparenten Verglasung 16 abgedeckt ist . Das von der Laserdiode in horizontale Richtung emittierte Licht kann das optoelektronische Bauelement 1 somit auch in diese Richtung verlassen . Der Deckel 15 hingegen, der zusammen mit dem Rahmen 14 die Laserdiode 8 in einem geschlossenen Raum einschließt , kann entgegen dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel nicht transparent ausgeführt sein und beispielsweise durch ein Metall gebildet sein .
Figur 9 zeigt Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes , insbesondere eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . In einem ersten Schritt S1 wird dabei ein Trägersubstrat bereitgestellt , auf das in einem zweiten Schritt S2 eine erste Schicht eines elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials aufgebracht wird . In einem weiteren Schritt S3 wird anschließend zumindest bereichsweise eine zweite Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf die erste Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials aufgebracht , sodass diese ein mit der ersten Schicht einstückig ausgebildetes Podest auf der ersten Schicht ausbildet . Anschließend wird in einem weiteren Schritt S4 wenigstens eine Laserdiode auf dem Podest , insbesondere mittels einer Lotverbindung oder eine Sinterpaste befestigt und mit diesem elektrisch verbunden . Das Podest weist dabei eine derartige Höhe auf , dass die Laserfacette der wenigstens einen Laserdiode einen derartigen vertikalen Abstand zum Trägersubstrat aufweist , dass ein von der Laserdiode durch die Laserfacette emittierter Lichtkegel innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes von der Laserfacette nicht auf das Trägersubstrat auf trifft .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 optoelektronisches Bauelement
2 Trägersubstrat
3a erste Kontaktschicht
3b zweite Kontaktschicht
4a erste Lotverbindung
4b zweite Lotverbindung
5a Submount
5b Podest
6 keramisches Basissubstrat
7a erste Kontaktfläche
7b zweite Kontaktfläche
8 Laserdiode
9 Bonddraht
10 Durchkontaktierung
10a erste Durchkontaktierung
10b zweite Durchkontaktierung
11a erster Unterseitenkontakt
11b zweiter Unterseitenkontakt
12 Laserfacette
13 optisches Element
14 Rahmen
15 Deckel
16 Verglasung
L Lichtkegel
Vi Höhe v2 vertikaler Abstand h, hi horizontaler Abstand

Claims

PATENTANS PRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend eine auf einem Trägersubstrat (2) angeordnete elektrisch leitfähige erste Kontaktschicht (3a) , ein auf der ersten Kontaktschicht (3a) angeordnetes und mit diesem einstückig ausgeführtes elektrisch leitfähiges Podest (5b) , wenigstens eine auf dem Podest (5b) angeordnete und mit diesem elektrisch verbundene Laserdiode (8) , und eine elektrisch leitfähige zweite Kontaktschicht (3b) die mit der wenigstens einen Laserdiode (8) elektrisch gekoppelt ist, wobei das Podest (5b) eine derartige Höhe (vi) aufweist, dass eine Laserfacette (12) der wenigstens einen Laserdiode (8) einen derartigen vertikalen Abstand (V2) zum Trägersubstrat (2) aufweist, dass ein von der Laserdiode (8) durch die Laserfacette (12) emittierter Lichtkegel (L) innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes (h) von der Laserfacette (12) nicht auf das Trägersubstrat (2) auftrifft, und wobei die in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehene Projektionsfläche der ersten Kontaktschicht (3a) größer als die in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehene Pro ektionsfläche des Podests (5b) ist.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Laserdiode (8) derart auf dem Podest (5b) angeordnet ist, dass die Laserfacette (12) der wenigstens einen Laserdiode (8) außerhalb der Grundfläche des Podestes (5b) liegt.
3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kontaktschicht (3a) und das Podest (5b) eine hohe thermische Leitfähigkeit, insbesondere eine thermische Leitfähigkeit größer 350W/mK aufweisen. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehene Projektionsfläche des Podests (5b) größer oder gleich der in senkrechter Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehenen Pro ektionsfläche der wenigstens einen Laserdiode (8) ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Laserdiode (8) mittels wenigstens einem Bonddraht (9) und insbesondere mittels einer Vielzahl von Bonddrähten (9) mit der zweiten Kontaktschicht (3b) elektrisch verbunden ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Laserdiode (8) mittels einer Sinterpaste oder einem Bondmaterial auf dem Podest (5b) angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sich zwischen der ersten Kontaktschicht (3a) und der wenigstens einen Laserdiode (8) lediglich eine Schnittstelle befindet. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend ein optisches Element (13) , welches im Strahlengang des von der wenigstens einen Laserdiode (8) emittierten Lichtkegels (L) angeordnet ist, wobei ein horizontaler Abstand (hi) des optischen Elementes (13) zur Laserfacette (12) der Laserdiode (8) geringer als der vordefinierte horizontale Abstand (h) ist . Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, wobei das optische Element (13) dazu ausgebildet ist das von der wenigstens einen Laserdiode (8) emittierte Licht (L) umzulenken, und wobei das optische Element (13) insbesondere durch ein Prisma gebildet ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (2) wenigstens eine elektrische leitfähige Durchkontaktierung (10, 10a, 10b) aufweist. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 10, ferner umfassend einen ersten Unterseitenkontakt (11a) und einen zweiten Unterseitenkontakt (11b) auf einer der elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht (3a) gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrates (2) , wobei der erste Unterseitenkontakt (11a) mittels einer ersten elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung (10a) durch das Trägersubstrat (2) elektrisch mit der ersten Kontaktschicht (3a) verbunden ist, und der zweite Unterseitenkontakt (11b) mittels einer zweiten elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung (10b) durch das Trägersubstrat (2) elektrisch mit der zweiten Kontaktschicht (3b) verbunden ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (2) durch ein elektrisch isolierendes Material gebildet ist. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Trägersubstrat (2) einstückig mit der ersten Kontaktschicht (3a) , insbesondere in Form eines Leadframes ausgebildet ist. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 13, ferner umfassend einen elektrisch isolierenden Rahmen (14) , der auf dem Trägersubstrat (2) angeordnet ist und der das Podest (5b) und die wenigstens eine Laserdiode (8) umgibt . Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 13 oder 14, wobei die zweite Kontaktschicht (3b) eine elektrische Durchkontaktierung (10, 10b) durch den Rahmen (14) aufweist . Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner umfassend einen Deckel (15) , der auf dem Rahmen (14) angeordnet ist und diesen abdeckt. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (2) ;
Aufbringen einer ersten Schicht eines elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf das Trägersubstrat (2) ; bereichsweises Aufbringen einer zweiten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf die erste Schicht, sodass diese ein mit der ersten Schicht einstückig ausgebildetes Podest (5b) auf der ersten Schicht ausbildet; und Anordnen wenigstens einer Laserdiode (8) auf dem Podest (5b) , wobei das Podest (5b) eine derartige Höhe (vi) aufweist, dass eine Laserfacette (12) der wenigstens einen Laserdiode (8) einen derartigen vertikalen Abstand (V2) zum Trägersubstrat (2) aufweist, dass ein von der Laserdiode (8) durch die Laserfacette (12) emittierter Lichtkegel (L) innerhalb eines vordefinierten horizontalen Abstandes (h) von der Laserfacette (12) nicht auf das Trägersubstrat (2) auftrifft, und wobei die in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehene Projektionsfläche der ersten Kontaktschicht (3a) größer als die in senkrechte Richtung zum Trägersubstrat (2) gesehene Pro ektionsfläche des Podests (5b) ist. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Laserdiode (8) derart auf dem Podest (5b) angeordnet wird, dass die Laserfacette (12) der wenigstens einen Laserdiode (8) außerhalb der Grundfläche des Podestes (5b) liegt. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Schritt des Anordnens der wenigstens einer Laserdiode (8) ein Kompressionsschweißen oder Sintern der wenigstens einen Laserdiode (8) auf das Podest (5b) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Schritt des bereichsweisen Aufbringens einer zweiten Schicht ein bereichsweises Aufwachsen des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, ferner umfassend ein Strukturieren der ersten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials derart, dass diese eine erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht (3a) und eine davon elektrisch isolierte zweite elektrisch leitfähige Kontaktschicht (3b) aufweist, wobei das bereichsweise Aufbringen der zweiten Schicht des elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials auf die erste elektrisch leitfähige Kontaktschicht (3a) erfolgt.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060285476A1 (en) * 2003-10-15 2006-12-21 Yasuhiro Watanabe Two-beam semiconductor laser apparatus
US20190044302A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 Nlight, Inc. Cte-matched silicon-carbide submount with high thermal conductivity contacts
WO2019154465A1 (de) * 2018-02-09 2019-08-15 Msg Lithoglas Gmbh Bauteilanordnung, package und package-anordnung sowie verfahren zum herstellen
US20200303594A1 (en) * 2017-10-09 2020-09-24 Osram Oled Gmbh Optoelectronic semiconductor component, and method for producing an optoelectronic semiconductor component
WO2020212221A1 (de) * 2019-04-17 2020-10-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser und materialbearbeitungsverfharen mit einem halbleiterlaser

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19706279A1 (de) 1997-02-18 1998-08-20 Siemens Ag Laservorrichtung
DE102010009455B4 (de) 2010-02-26 2021-07-08 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaservorrichtung mit einem Halbleiterlaserchip und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010045783A1 (de) 2010-09-17 2012-03-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauelement
DE102015208704A1 (de) 2015-05-11 2016-11-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060285476A1 (en) * 2003-10-15 2006-12-21 Yasuhiro Watanabe Two-beam semiconductor laser apparatus
US20190044302A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 Nlight, Inc. Cte-matched silicon-carbide submount with high thermal conductivity contacts
US20200303594A1 (en) * 2017-10-09 2020-09-24 Osram Oled Gmbh Optoelectronic semiconductor component, and method for producing an optoelectronic semiconductor component
WO2019154465A1 (de) * 2018-02-09 2019-08-15 Msg Lithoglas Gmbh Bauteilanordnung, package und package-anordnung sowie verfahren zum herstellen
WO2020212221A1 (de) * 2019-04-17 2020-10-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser und materialbearbeitungsverfharen mit einem halbleiterlaser

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