WO2023099391A1 - Laserbauelement und verfahren zur herstellung eines laserbauelements - Google Patents

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Tobias HAUPELTSHOFER
Markus Reinhard Horn
Christoph Walter
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Ams-Osram International Gmbh
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Definitions

  • a laser component is specified.
  • a method for producing a laser component is also specified.
  • One problem to be solved is to specify a laser component that is particularly compact.
  • Another problem to be solved is to specify a method for producing such a laser component.
  • a laser component is specified.
  • the laser component is set up to emit light, in particular visible light, during operation.
  • the laser component can be set up, for example, to emit colored light and/or white light during operation.
  • the laser component includes a first laser chip with a first emission region.
  • the first laser chip is, for example, an edge-emitting semiconductor laser chip.
  • the edge-emitting semiconductor laser chip emits light, in particular visible light.
  • the first emission area can include one, two or more emitters. Light is emitted from each emitter when the first laser chip is in operation. In particular, it is possible that all emitters in the first emission area with the light emit the same peak wavelength.
  • the emitters of the first emission region are arranged next to one another in the lateral direction, for example.
  • the lateral direction is, for example, a direction that runs parallel to a main extension plane of the laser component.
  • the laser component comprises a second laser chip with a second emission region.
  • the second laser chip is, for example, an edge-emitting semiconductor laser chip.
  • the second emission region of the second laser chip includes one, two or more second emitters.
  • the second laser chip emits light, preferably with a peak wavelength that differs from the peak wavelength of the light that the first laser chip emits during operation. This means that the first laser chip and the second laser chip can, for example, emit light of different colors during operation.
  • the laser component comprises a connection carrier with an upper side and an underside.
  • the connection carrier is designed, for example, in the form of a plate or disc, which has a thickness in the vertical direction that is small compared to the extension of the connection carrier in lateral directions.
  • the connection carrier is cuboidal, for example.
  • connection carrier can include a base body that is formed with an electrically insulating material. Metallizations are applied in and/or on the connection carrier, which serve as contacts and/or vias through the connection carrier.
  • the first laser chip is attached to the top side of the connection carrier and is electrically connected. This means that there is a mechanically fixed connection between the connection carrier and the first laser chip which, for example, cannot be detached non-destructively. Non-destructive non-releasable means, for example, that one or both of the components are destroyed when the connection is released.
  • the connection carrier represents the mechanically supporting component at least for the first laser chip. In addition, the connection carrier is used for making electrical contact with the first laser chip.
  • the second laser chip is attached to the underside of the connection carrier and is electrically connected.
  • the connection carrier can also represent a mechanically supporting component or the mechanically supporting component for the second laser chip.
  • the second laser chip can likewise not be detachably connected to the connection carrier in a non-destructive manner. Electrical contact can be made with the second laser chip via the connection carrier.
  • the first laser chip and the second laser chip are therefore located on two different sides of the connection carrier.
  • the connection carrier has a thickness of at most 200 ⁇ m.
  • the connection carrier has a thickness of at most 150 ⁇ m, preferably less than 150 ⁇ m.
  • the laser component comprises a first laser chip with a first emission area, a second laser chip with a second emission area and a connection carrier with a top and a bottom.
  • the first laser chip is attached to the top of the connection carrier and is electrically connected
  • the second laser chip is attached to the underside of the connection carrier and is electrically connected
  • the connection carrier has a thickness of at most 200 ⁇ m.
  • a laser component described here is based, inter alia, on the following considerations.
  • the use of laser components close to the human eye requires laser components with the smallest possible base area in order to be able to wear the laser component on the head, for example in AR glasses. It proves to be particularly advantageous if the emission regions of the laser chip of the laser component can be arranged particularly close to one another, for example to be able to use the same optics for the light of all laser chips of the laser component.
  • the laser component described here is based on the idea of attaching different laser chips to different sides of a connection carrier, which is designed to be particularly thin. As a result, the emission areas of the different laser chips can be arranged particularly close to one another.
  • the laser component comprises a third laser chip with a third emission area .
  • the third laser chip can be an edge-emitting semiconductor laser chip.
  • the third laser chip includes an emission region, which can include one or more third emitters through which the electromagnetic radiation generated in the third laser chip leaves the laser chip during operation of the laser component.
  • the third laser chip preferably generates light, in particular visible light, which has a peak wavelength that differs from the peak wavelengths of the light generated during operation by the first laser chip and the second laser chip.
  • the laser chips of the laser component generate light of different colors in pairs.
  • the third laser chip can be attached and electrically connected to the top or bottom of the connection carrier. This means that the third laser chip is also carried mechanically by the connection carrier and is connected to it, for example, in a non-destructively detachable manner. Furthermore, the third laser chip can also be contacted electrically via the connection carrier.
  • two of the laser chips are attached to one side of the connection carrier and the third laser chip is attached to the other side of the connection carrier.
  • the laser component comprises at least one additional laser chip with at least one additional emission region, wherein the at least one further laser chip is attached to the top or the bottom of the connection carrier and is electrically connected. It is possible, for example, that the laser component includes four or more laser chips with, for example, two laser chips with the same peak wavelength but different LIV characteristics or. performance areas .
  • the light emitted during operation by the laser chips for example by the first laser chip, by the second laser chip and by the third laser chip, can be mixed to form white light.
  • the laser chips are selected in such a way that an operating state of the laser component is possible in which the light emitted by the three or more laser chips during operation mixes into white light in the far field.
  • the first, the second and the third laser chip are each attached to their top surface on the connection carrier, with the first, second and third emission region being arranged closer to the respective top surface than to the bottom surface opposite the top surface the laser chips .
  • each laser chip has a top surface and a bottom surface opposite the top surface.
  • the emission regions of each laser chip are arranged closer to its top surface than to its bottom surface.
  • the laser chips are then attached to the connection carrier in such a way that the top surface faces the connection carrier.
  • the top surface is in each case the p-side of the associated laser chip.
  • a laser chip on is attached to the top of the connection carrier and two laser chips are attached to the underside of the connection carrier, i.e. one laser chip is mounted with the p-side down (p-down) and the other two laser chips are mounted with the p-side up (p- up ) mounted .
  • connection carrier has a thickness of at most 200 ⁇ m
  • the emission areas of the laser chips, which are mounted on the upper side and on the underside of the connection carrier are arranged particularly close to one another.
  • the connection carrier comprises glass, ceramic material, plastic, silicon and/or diamond or is made of one of these materials.
  • a connection carrier can be made particularly thin.
  • the connection carrier include a body that is designed accordingly.
  • the connection carrier it is possible for the connection carrier to comprise a base body which is formed with an electrically insulating material and which is covered with an electrically insulating layer.
  • the electrically insulating layer can be formed with the materials mentioned, for example.
  • the first, second and third emission regions are each arranged on a front side of the connection carrier.
  • the three emission areas of the three laser chips are oriented in the same direction.
  • the facets of the laser chips, which comprise the emission regions it is possible for the facets of the laser chips, which comprise the emission regions, to be arranged parallel to one another and parallel to the front side of the connection carrier.
  • the facets and thus the first, the second and the third emission area can lie in a common plane. It is also possible for the laser chips to protrude beyond the front of the connection carrier. As a result, a particularly large proportion of the area of the connection carrier can be used for contacting the laser chips.
  • two of the laser chips protrude laterally beyond the connection carrier.
  • two laser chips are arranged on one side of the connection carrier. These laser chips protrude beyond the connection carrier on opposite side surfaces in the lateral direction.
  • the connection carrier does not cover the two laser chips completely, but only partially. This makes it possible to use a particularly small connection carrier which, in addition to its small thickness, also has a small has area. In this way, even expensive materials such as diamond can be used economically to form the laser component.
  • an optical element is arranged downstream of the first, second and third laser chip in such a way that the light generated by the laser chips during operation in each case passes through the optical element.
  • the emission areas of the laser chips can be arranged particularly close to one another, it is possible to use the same optical element for the light from the laser chips. A particularly compact laser component can thus be produced.
  • the laser component comprises a module carrier, to which two of the laser chips are attached on their side facing away from the connection carrier.
  • the module carrier can be the mechanically supporting component of the laser component which, in addition to the laser chip attached to it, also mechanically supports the connection carrier and the laser chip attached thereto.
  • the module carrier can also be used for making electrical contact with the laser component.
  • optics can be attached to the module carrier.
  • the connection carrier represents the only supporting component of the laser component.
  • all components of the laser component are supported mechanically by the connection carrier and the connection carrier is the only supporting component with, for example, the first laser chip, the second laser chip, and the third laser chip and/or optionally further laser chips are mechanically connected.
  • the laser component can in particular also be free of further load-bearing components such as a heat sink and/or a module carrier.
  • a method for producing a laser component is also specified.
  • a laser component described here can be produced with the method. This means that all the features described for the laser component are also disclosed for the method for producing a laser component and vice versa.
  • a module carrier plate is first provided.
  • the module carrier plate is cuboid, for example, and has a thickness that is small compared to the lateral extent of the module carrier plate.
  • a large number of second laser chips and third laser chips are applied to the module carrier plate.
  • the laser chips can, for example, be permanently attached to the module carrier plate, or the module carrier plate is only provided temporarily as a carrier. In this case, the second and third laser chips can be detached from the module carrier plate without destroying them after the process has been completed.
  • connection carrier plate is applied to the second laser chips and the third laser chips on their side facing away from the module carrier plate.
  • the connection carrier plate is also cuboid, for example, and has a base area that can correspond to the base area of the module carrier plate.
  • the connection carrier plate is thinned to a target thickness.
  • the connection carrier plate can be thinned chemically and/or mechanically, for example.
  • a large number of first laser chips are applied laterally between each second laser chip and each third laser chip on the side of the connection carrier plate facing away from the second laser chips and third laser chips.
  • the first laser chips can be mechanically fastened and electrically connected to the connection carrier board.
  • a division into individual laser components, each with a first laser chip, a second laser chip, a third laser chip and a part of the connection carrier plate as a connection carrier takes place.
  • the module carrier is also divided up accordingly.
  • the module carrier it is also possible for the module carrier to be removed before the connection carrier plate is divided and thus serves as an auxiliary carrier during the production of the laser components without itself being divided.
  • a metallization is applied to the side facing away from the second and third laser chip.
  • This metallization can be used, for example, to form contacts for contacting the laser chips.
  • FIGS. 1A, 1B and IC show a first exemplary embodiment of a laser component described here using schematic illustrations.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C show a further exemplary embodiment of a laser component described here.
  • FIGS. 3A, 3B, 3C A further exemplary embodiment of a laser component described here is explained in more detail in FIGS. 3A, 3B, 3C using schematic illustrations.
  • FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B An exemplary embodiment of a method described here is explained in more detail on the basis of the schematic illustrations in FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B.
  • FIG. 1A shows a side view of the exemplary embodiment from its front side.
  • FIG. 1B shows a sectional illustration of the exemplary embodiment and the figure IC shows a plan view.
  • the laser component includes a first laser chip 1 with a first emission region la.
  • the first emission region 1a comprises a multiplicity of first emitters 13 which are arranged next to one another along a lateral direction L.
  • the first laser chip 1 is an edge-emitting laser chip, which includes a top surface 11 and a bottom surface 12 .
  • the emission region 1a is arranged closer to the top surface 11 than to the bottom surface 12 .
  • the laser chip 1 is attached with its top surface 11 to a connection carrier 4 , for example soldered on.
  • the top surface 11 is the p-conducting side of the laser chip 1, for example.
  • the laser chip 1 During operation, the laser chip 1 generates red light, for example.
  • connection carrier 4 includes a top 4a, to which the first laser chip 1 is attached and electrically connected.
  • a wire 7, for example, is used to electrically connect the n-side to the bottom surface 12 of the first laser chip 1, see FIG. 1B.
  • the connection carrier 4 includes an electrically insulating base body as well as metallization and contacts.
  • the metallizations 42, which form contacts 8, are shown schematically, for example, on the upper side 4a of the connection carrier 4 in FIG.
  • connection carrier has a thickness d in the vertical direction V, which in the present case is at most 200 ⁇ m.
  • the connection carrier 4 can in particular be formed with a ceramic material.
  • the connection carrier 4 comprises a base body 41 which is formed with silicon or diamond.
  • the thickness d of the connection carrier can be less than 150 ⁇ m, for example 120 ⁇ m or less.
  • the laser component further comprises a second laser chip 2 with a second emission region 2b.
  • the second emission region 2b includes a plurality of emitters 23 arranged side by side in a lateral direction.
  • the second laser chip generates blue light, for example.
  • the laser component also includes a third laser chip 3 which has a third emission region 3a.
  • the third emission region 3a comprises a multiplicity of third emitters 33 which are also arranged next to one another in a lateral direction L.
  • first emitters 13 , second emitters 23 and third emitters 33 are each arranged along straight lines which run parallel to one another within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the second laser chip 2 and the third laser chip 3 are arranged on the underside 4 b of the connection carrier 4 , mechanically fastened there and electrically connected.
  • the second laser chip 2 and the third laser chip 3 are fastened to the underside 4b of the connection carrier 4 with their top surfaces 21, 31, which in each case face away from their bottom surfaces 22, 32.
  • the top surface 21 of the second laser chip and the top surface 31 of the third laser chip 3 are located closer to the second emission region 2a and the third emission region 3a than the respective bottom surfaces 22 , 32 .
  • the cover surfaces 21, 31 are each on the p-conducting side, for example, so that the second laser chip 2 and the third laser chip 3 are also mechanically fastened and electrically connected to the connection carrier 4 with their p-side.
  • the n-side can be contacted on the bottom surface 22 or 32 by a wire 7 in each case.
  • the second laser chip 2 and the third laser chip 3 are arranged next to one another in the lateral direction L on the underside 4b of the connection carrier 4 .
  • the first laser chip 1 is arranged on the upper side 4a above the first laser chip 2 and the third laser chip 3 in such a way that it has an overlap in the vertical direction V with both laser chips. In this way, the three laser chips 1 , 2 , 3 can be mounted in a particularly space-saving and compact manner in the lateral direction.
  • the lateral extent is therefore smaller than if the three laser chips 1 , 2 , 3 were arranged laterally next to one another.
  • connection carrier 4 Due to the particularly thin connection carrier 4 with its small thickness d and the installation of the emission regions 1a, 2a, 3a facing the connection carrier 4, the distance in the lateral direction V between the emission regions 1a, 2a, 3a is also particularly small.
  • the laser component is very compact in this way.
  • the emission regions 1a, 2a, 3a are located on the front side 4c of the connection carrier 4, for example in a common plane. As shown in FIG. 1B, they can protrude beyond the connection carrier 4 in the lateral direction.
  • the laser chips 1, 2, 3 each generate laser radiation with pairs of different wavelengths.
  • the second laser chip 2 generates blue light during operation and the third laser chip 3 generates green light during operation.
  • the laser radiation is emitted from the emitters 13 , 23 , 33 in such a way that the fast axis of the laser radiation runs in the vertical direction V . Because of the small thickness of the connection carrier 4, it is therefore possible for the individual laser beams to overlap and mix even at a small distance from the laser component.
  • connection carrier 4 For the laser component of the exemplary embodiment in FIGS. 1A to IC, it is possible, for example, for the connection carrier 4 to be fastened to side faces 4d, 4e in a housing and for there to be no further carrier for the laser chips. In this case, the connection carrier 4 represents the only supporting component of the laser component. This enables a particularly compact construction of the laser component.
  • FIG. 2A shows a front view
  • FIG. 2B shows a side view
  • FIG. 2C shows a plan view.
  • the laser component in the exemplary embodiment in FIGS. 2A to 2C has a module carrier 6 to which two laser chips 2, 3 are mechanically attached and optionally electrically conductively connected.
  • the second laser chip 2 and the third laser chip 3 must each have the same extension in the vertical direction V. This is for that From the embodiment of Figures 1A to IC not necessary.
  • the module carrier 6 gives the laser component increased mechanical stability and improved heat dissipation.
  • connection carrier 4 is in turn arranged between the first laser chip on the one hand and the second and third laser chips 2 , 3 on the other hand and has a smaller lateral extension than the module carrier 6 .
  • Contacts 8 in the form of metallizations 42 for contacting all laser chips 1 , 2 , 3 of the laser component can be formed on and through the connection carrier 4 .
  • the laser component also has optics, which include at least one optical element 5, through which all of the light that is generated by the laser chips 1, 2, 3 during operation passes.
  • the optics comprise at least one optical element 5, which can be a lens, for example.
  • FIG. 3A shows a schematic front view.
  • FIG. 3B shows a schematic side view and
  • FIG. 30 shows a schematic plan view.
  • the connection carrier 4 in this exemplary embodiment is designed with a smaller area.
  • the second laser chip 2 and the third laser chip 3 protrude laterally beyond the connection carrier 4 on the underside 4b of the connection carrier 4 .
  • the connection carrier 4 is thus designed to be particularly small, so that expensive materials such as diamond can also be used to form the Connection carrier can be used without increasing the cost of the laser component too much. These expensive materials can be characterized in particular by a particularly high level of thermal conductivity.
  • the first laser chip 1 it is also possible for the first laser chip 1 to be the laser chip that generates blue light during operation.
  • the laser chip emitting red light is then arranged in contact with the module carrier 6 . In this way, heat generated during operation can be dissipated particularly well, which proves to be particularly advantageous for the laser chip emitting red light, since the wavelength of the light generated is highly temperature-dependent for this laser chip.
  • the module carrier 6 can be, for example, a carrier that is formed with a ceramic material such as AlN or SiC.
  • the module carrier 6 can be designed as a connection carrier and can include electrical contacts and/or printed circuit boards for contacting at least some of the laser chips 1 , 2 , 3 . In the vertical direction, the module carrier 6 can in particular have a greater thickness than the connection carrier 4 .
  • FIGS. 4A, 5A, 6A show a front view of the emission side of the laser chips 1, 2, 3.
  • Figures 4B, 5B, 6B show the associated side view.
  • a module carrier plate 60 is first provided, which can be formed with a ceramic material, for example. Second laser chips 2 and third laser chips 3 are then applied alternately to the module carrier plate 60 .
  • a connection carrier plate 40 is applied to the second laser chips 2 and the third laser chips 3 on their side facing away from the module carrier plate 60 .
  • the laser chips 2, 3 can each be connected to the module carrier plate and/or the connection carrier plate by gluing, soldering or direct bonding.
  • FIGS. 4A and 4B consisting of module carrier plate 60 and connection carrier plate 40 with second and third laser chips 2, 3 inserted between them.
  • the lateral expansion of the module carrier plate 60 and the connection carrier plate 40 can be the same.
  • the connection carrier plate 40 and the module carrier plate 60 are then aligned, for example, plane-parallel to one another.
  • the connection carrier plate 40 can be thinned to a target thickness of at most 200 ⁇ m. If the module carrier plate 40 is formed with a ceramic material, ie if it has a ceramic base body 41 , for example, then it is thinned to a thickness of at least 150 ⁇ m. In the case , that the module carrier plate 40 is formed with a semiconductor material such as silicon or diamond, it can be thinned to a thickness of below 150 ⁇ m, for example to less than 120 ⁇ m or less than 100 ⁇ m.
  • the module carrier plate 40 can already include vias in the base body 41 or these can be produced later.
  • a metallization 42 can be applied to the module carrier plate 40 .
  • the metallization 42 can be used for contacting the laser diode chips.
  • first laser chips 1 are applied laterally between each second laser chip 2 and each third laser chip 3 on the side of the connection carrier plate 40 facing away from the second laser chips 2 and third laser chips 3 .
  • connection carrier plate 40 In a further method step, a division into individual laser components, each with a first laser chip 1 , a second laser chip 2 and a third laser chip 3 as well as part of the connection carrier plate 40 , can take place. The part of the connection carrier plate 40 then forms the connection carrier 4 . In this way, a large number of laser components can be manufactured in a single process.
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather includes the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Es wird ein Laserbauelement angegeben mit - einem ersten Laserchip (1) mit einem ersten Emissionsbereich (1a), - einem zweiten Laserchip (2) mit einem zweiten Emissionsbereich (2a), und - einem Anschlussträger (4) mit einer Oberseite (4a) und einer Unterseite (4b), wobei - der erste Laserchip (1) an der Oberseite (4a) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist, - der zweite Laserchip (2) an der Unterseite (4b) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist, und - der Anschlussträger (4) eine Dicke (d) von höchstens 200 µm aufweist.

Description

Beschreibung
LASERBAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LASERBAUELEMENTS
Es wird ein Laserbauelement angegeben . Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Laserbauelement anzugeben, das besonders kompakt ist . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Laserbauelements anzugeben .
Es wird ein Laserbauelement angegeben . Das Laserbauelement ist dazu eingerichtet , im Betrieb Licht , insbesondere sichtbares Licht , zu emittieren . Das Laserbauelement kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, im Betrieb farbiges Licht und/oder weißes Licht zu emittieren .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das Laserbauelement einen ersten Laserchip mit einem ersten Emissionsbereich . Bei dem ersten Laserchip handelt es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip . Der kantenemittierende Halbleiterlaserchip emittiert im Betrieb Licht , insbesondere sichtbares Licht .
Die Emission von Licht erfolgt im Betrieb im Emissionsbereich des ersten Laserchips , dem ersten Emissionsbereich . Der erste Emissionsbereich kann dabei einen, zwei oder mehr Emitter umfassen . Aus j edem Emitter wird im Betrieb des ersten Laserchips Licht emittiert . Insbesondere ist es möglich, dass alle Emitter im ersten Emissionsbereich Licht mit der gleichen Peakwellenlänge emittieren . Die Emitter des ersten Emissionsbereichs sind beispielsweise in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet . Die laterale Richtung ist beispielsweise eine Richtung, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Laserbauelements verläuft .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das Laserbauelement einen zweiten Laserchip mit einem zweiten Emissionsbereich . Bei dem zweiten Laserchip handelt es sich beispielsweise um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip . Der zweite Emissionsbereich des zweiten Laserchips umfasst einen, zwei oder mehr zweite Emitter . Der zweite Laserchip emittiert im Betrieb Licht , vorzugsweise mit einer Peakwellenlänge , die von der Peakwellenlänge des Lichts , welches der erste Laserchip im Betrieb emittiert , verschieden ist . Das heißt , der erste Laserchip und der zweite Laserchip können beispielsweise Licht unterschiedlicher Farbe im Betrieb emittieren .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Anschlussträger mit einer Oberseite und einer Unterseite . Der Anschlussträger ist beispielsweise in Form einer Platte oder Scheibe ausgebildet , die eine Dicke in vertikaler Richtung aufweist , die klein ist gegen die Erstreckung des Anschlussträgers in lateralen Richtungen . Der Anschlussträger ist zum Beispiel quaderförmig ausgebildet .
Der Anschlussträger kann einen Grundkörper umfassen, der mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist . Im und/oder auf dem Anschlussträger sind Metallisierungen aufgebracht , die als Kontakte und/oder Durchkontaktierungen durch den Anschlussträger dienen . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements ist der erste Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen . Das heißt , zwischen dem Anschlussträger und dem ersten Laserchip gibt es eine mechanisch feste Verbindung, die beispielsweise zerstörungs frei nicht lösbar ist . Zerstörungs frei nicht lösbar bedeutet zum Beispiel , dass beim Lösen der Verbindung eine der Komponenten oder beide Komponenten zerstört werden . Der Anschlussträger stellt die mechanisch tragende Komponente zumindest für den ersten Laserchip dar . Darüber hinaus dient der Anschlussträger zur elektrischen Kontaktierung des ersten Laserchips .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements ist der zweite Laserchip an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen . Der Anschlussträger kann auf diese Weise auch für den zweiten Laserchip eine mechanisch tragende Komponente oder die mechanisch tragende Komponente darstellen . Der zweite Laserchip kann mit dem Anschlussträger ebenfalls nicht zerstörungs frei lösbar verbunden sein . Der zweite Laserchip ist über den Anschlussträger elektrisch kontaktierbar .
Der erste Laserchip und der zweite Laserchip befinden sich also an zwei unterschiedlichen Seiten des Anschlussträgers .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements weist der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 200 pm auf . Insbesondere weist der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 150 pm, bevorzugt von weniger als 150 pm auf . Mit einem solch dünnen Anschlussträger ist es möglich, die Laserchips besonders nahe aneinander anzuordnen . Auf diese Weise kann das Laserbauelement beispielsweise besonders kompakt ausgebildet werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen ersten Laserchip mit einem ersten Emissionsbereich, einen zweiten Laserchip mit einem zweiten Emissionsbereich und einen Anschlussträger mit einer Oberseite und einer Unterseite . Dabei ist der erste Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen, der zweite Laserchip ist an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen und der Anschlussträger weist eine Dicke von höchstens 200 pm auf .
Einem hier beschriebenen Laserbauelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde . Der Einsatz von Laserbauelementen nahe am menschlichen Auge verlangt nach Laserbauelementen mit einer möglichst kleinen Grundfläche , um das Laserbauelement am Kopf tragen zu können, beispielsweise in einer AR-Brille . Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft , wenn die Emissionsbereiche des Laserchips des Laserbauelements besonders nah aneinander angeordnet werden können, um beispielsweise dieselbe Optik für das Licht aller Laserchips des Laserbauelements nutzen zu können . Dem hier beschriebenen Laserbauelement liegt dabei die Idee zugrunde , unterschiedliche Laserchips an verschiedenen Seiten eines Anschlussträgers zu befestigen, der besonders dünn ausgebildet ist . Dadurch können die Emissionsbereiche der unterschiedlichen Laserchips besonders nah aneinander angeordnet werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen dritten Laserchip mit einem dritten Emissionsbereich . Bei dem dritten Laserchip kann es sich um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip handeln . Der dritte Laserchip umfasst einen Emissionsbereich, der einen oder mehrere dritte Emitter umfassen kann, durch die im Betrieb des Laserbauelements die im dritten Laserchip erzeugte elektromagnetische Strahlung den Laserchip verlässt . Der dritte Laserchip erzeugt dabei im Betrieb vorzugsweise Licht , insbesondere sichtbares Licht , das eine Peakwellenlänge aufweist , die verschieden ist von den Peakwellenlängen des im Betrieb vom ersten Laserchip und vom zweiten Laserchip erzeugten Lichts . Beispielsweise erzeugen die Laserchips des Laserbauelements paarweise Licht unterschiedlicher Farbe .
Der dritte Laserchip kann dabei an der Oberseite oder der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen sein . Das heißt , auch der dritte Laserchip wird durch den Anschlussträger mechanisch getragen und ist beispielsweise nicht zerstörungs frei lösbar mit diesem verbunden . Ferner ist auch der dritte Laserchip elektrisch über den Anschlussträger kontaktierbar .
Damit ist es beispielsweise möglich, einen Laserchip, der im Betrieb rotes Licht emittiert , einen Laserchip, der im Betrieb grünes Licht emittiert , und einen Laserchip, der im Betrieb blaues Licht emittiert , möglichst nah aneinander zu montieren . Dabei sind zwei der Laserchips auf einer Seite des Anschlussträgers befestigt und der dritte Laserchip ist auf der anderen Seite des Anschlussträgers befestigt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement zumindest einen weiteren Laserchip mit zumindest einem weiteren Emissionsbereich, wobei der zumindest eine weitere Laserchip an der Oberseite oder der Unterseite des Anschlussträgers befestigt und elektrisch angeschlossen ist . Es ist dabei zum Beispiel möglich, dass das Laserbauelement vier oder mehr Laserchips umfasst mit zum Beispiel zwei Laserchips mit gleicher Peakwellenlänge aber unterschiedlichen LIV Charakteristiken bzw . Leistungsbereichen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements ist das im Betrieb von den Laserchips , zum Beispiel vom ersten Laserchip, vom zweiten Laserchip und vom dritten Laserchip emittierte Licht zu weißem Licht mischbar . Das heißt , die Laserchips werden derart ausgewählt , dass ein Betriebs zustand des Laserbauelements möglich ist , bei dem sich das von den drei oder mehr Laserchips im Betrieb emittierte Licht im Fernfeld zu weißem Licht mischt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements sind der erste , der zweite und der dritte Laserchip j eweils an ihrer Deckfläche am Anschlussträger befestigt , wobei der erste , zweite und dritte Emissionsbereich näher an der j eweiligen Deckfläche angeordnet ist als an der der Deckfläche gegenüberliegenden Bodenfläche der Laserchips .
Das heißt , j eder Laserchip weist eine Deckfläche und eine der Deckfläche gegenüberliegende Bodenfläche auf . Die Emissionsbereiche eines j eden Laserchips sind näher an dessen Deckfläche als an dessen Bodenfläche angeordnet . Die Laserchips sind dann derart am Anschlussträger befestigt , dass die Deckfläche dem Anschlussträger zugewandt ist .
Beispielsweise ist die Deckfläche j eweils die p-Seite des zugehörigen Laserchips . Für den Fall , dass ein Laserchip an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt ist und zwei Laserchips an der Unterseite des Anschlussträgers befestigt sind, ist also ein Laserchip mit der p-Seite nach unten (p- down) montiert und die beiden anderen Laserchips sind mit der p-Seite nach oben (p-up ) montiert .
Auf diese Weise ist es möglich, die Emissionsbereiche der einzelnen Laserchips möglichst nah am Anschlussträger zu platzieren . Aufgrund der Tatsache , dass der Anschlussträger eine Dicke von höchstens 200 pm aufweist , sind die Emissionsbereiche der Laserchips , die an der Oberseite und an der Unterseite des Anschlussträgers montiert sind, besonders nah zueinander angeordnet . Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, die Emissionsbereiche auch in lateraler Richtung näher aneinander zu montieren als dies möglich ist , wenn drei Laserchips lateral nebeneinander montiert werden .
Insgesamt wird auf diese Weise ein möglichst kleines Lichtaustritts fenster geschaf fen . Auch mögliche Höhenunterschiede der Halbleiterlaserchips spielen keine Rolle , da die Laserchips j eweils mit der Seite , die dem Emissionsbereich am nächsten liegt , am Anschlussträger befestigt sind .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst der Anschlussträger Glas , Keramikmaterial , Kunststof f , Sili zium und/oder Diamant oder ist aus einem dieser Materialien besteht . Ein solcher Anschlussträger kann besonders dünn ausgebildet werden . Insbesondere ist es mit diesen Materialien möglich, Anschlussträger zu realisieren, die eine Dicke von weniger 150 pm, insbesondere von 100 pm oder weniger aufweisen . Dennoch weisen die Materialien eine gute Wärmeleitfähigkeit auf . Dabei kann der Anschlussträger einen Grundkörper umfassen, der entsprechend ausgebildet ist . Ferner ist es möglich, dass der Anschlussträger einen Grundkörper umfasst , der mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist und der mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist . Die elektrisch isolierende Schicht kann zum Beispiel mit den genannten Materialien gebildet sein .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements sind der erste , zweite und dritte Emissionsbereich j eweils an einer Vorderseite des Anschlussträgers angeordnet . Das heißt , die drei Emissionsbereiche der drei Laserchips sind in die gleiche Richtung orientiert . Dabei ist es möglich, dass die Facetten der Laserchips , welche die Emissionsbereiche umfassen, parallel zueinander und parallel zur Vorderseite des Anschlussträgers angeordnet sind . Ferner können die Facetten und damit der erste , der zweite und der dritte Emissionsbereich in einer gemeinsamen Ebene liegen . Weiter ist es möglich, dass die Laserchips den Anschlussträger an seiner Vorderseite überragen . Dadurch kann ein besonders großer Anteil der Fläche des Anschlussträgers für die Kontaktierung der Laserchips genutzt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements überragen zwei der Laserchips den Anschlussträger seitlich . Beispielsweise sind an einer Seite des Anschlussträgers zwei Laserchips angeordnet . Diese Laserchips überragen den Anschlussträger an gegenüberliegenden Seitenflächen in lateraler Richtung . Mit anderen Worten überdeckt in dieser Aus führungs form der Anschlussträger die beiden Laserchips nicht vollständig, sondern nur teilweise . Damit ist es möglich, einen besonders kleinen Anschlussträger zu verwenden, der neben seiner geringen Dicke auch eine geringe Fläche aufweist . Auf diese Weise können auch teure Materialien wie Diamant wirtschaftlich zur Bildung des Laserbauelements genutzt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements ist ein optisches Element dem ersten, zweiten und dritten Laserchip derart nachgeordnet , dass das im Betrieb erzeugte Licht der Laserchips j eweils durch das optische Element tritt . Beispielsweise aufgrund der Tatsache , dass die Emissionsbereiche der Laserchips besonders nah aneinander angeordnet werden können, ist es möglich, dasselbe optische Element für das Licht der Laserchips zu nutzen . Damit kann ein besonders kompaktes Laserbauelement erzeugt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements umfasst das Laserbauelement einen Modulträger, an dem zwei der Laserchips an ihrer dem Anschlussträger abgewandten Seite befestigt sind . Bei dem Modulträger kann es sich um die mechanisch tragende Komponente des Laserbauelements handeln, welches neben dem an ihm befestigten Laserchip auch den Anschlussträger und den darauf befestigten Laserchip mechanisch trägt . Der Modulträger kann ferner zur elektrischen Kontaktierung des Laserbauelements Verwendung finden . Ferner kann beispielsweise eine Optik am Modulträger befestigt sein .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Laserbauelements stellt der Anschlussträger die einzig tragende Komponente des Laserbauelements dar . Das heißt , in diesem Fall werden alle Komponenten des Laserbauelements mechanisch vom Anschlussträger getragen und der Anschlussträger ist die einzig tragende Komponente mit der zum Beispiel der erste Laserchip, der zweite Laserchip, der dritte Laserchip und/oder gegebenenfalls weitere Laserchips mechanisch verbunden sind . Das Laserbauelement kann in diesem Fall insbesondere auch frei von weiteren tragenden Komponenten wie einer Wärmesenke und/oder einem Modulträger sein .
Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben . Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes Laserbauelement hergestellt werden . Das heißt , alle für das Laserbauelement beschriebenen Merkmale sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements of fenbart und umgekehrt . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird zunächst eine Modulträgerplatte bereitgestellt . Die Modulträgerplatte ist beispielsweise quaderförmig ausgebildet und weist eine Dicke auf , die klein ist gegen die laterale Erstreckung der Modulträgerplatte .
Auf die Modulträgerplatte wird eine Viel zahl zweiter Laserchips und dritter Laserchips aufgebracht . Die Laserchips können beispielsweise dauerhaft auf der Modulträgerplatte befestigt werden oder die Modulträgerplatte ist nur zeitweise als Träger vorgesehen . In diesem Fall können die zweiten und dritten Laserchips nach Abschluss des Verfahrens zerstörungs frei von der Modulträgerplatte gelöst werden .
In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Aufbringen einer Anschlussträgerplatte auf die zweiten Laserchips und die dritten Laserchips an ihrer der Modulträgerplatte abgewandten Seite . Die Anschlussträgerplatte ist beispielsweise ebenfalls quaderförmig ausgebildet und weist eine Grundfläche auf , die der Grundfläche der Modulträgerplatte entsprechen kann . In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein Dünnen der Anschlussträgerplatte auf eine Zieldicke . Das Dünnen der Anschlussträgerplatte kann beispielsweise chemisch und/oder mechanisch erfolgen .
In einem nächsten Verfahrensschritt werden eine Viel zahl von ersten Laserchips lateral zwischen j edem zweiten Laserchip und j edem dritten Laserchip an der den zweiten Laserchips und dritten Laserchips abgewandten Seite der Anschlussträgerplatte aufgebracht . Die ersten Laserchips können an der Anschlussträgerplatte mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen werden .
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Zerteilen in einzelne Laserbauelemente mit j e einem ersten Laserchip, einem zweiten Laserchip, einem dritten Laserchip und einem Teil der Anschlussträgerplatte als Anschlussträger . Für den Fall , dass ein Teil der Modulträgerplatte als Modulträger im Laserbauelement verbleibt , wird auch der Modulträger entsprechend zerteilt . Es ist j edoch auch möglich, dass der Modulträger dem Zerteilen der Anschlussträgerplatte entfernt wird und somit als Hil fsträger während der Herstellung der Laserbauelemente dient ohne selbst zerteilt zu werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird nach dem Dünnen der Anschlussträgerplatte eine Metallisierung auf die dem zweiten und dritten Laserchip abgewandte Seite aufgebracht . Mit dieser Metallisierung können beispielsweise Kontakte zur Kontaktierung der Laserchips gebildet werden .
Im Folgenden werden das hier beschriebene Laserbauelement und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements anhand von Aus führungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figuren 1A, 1B und IC zeigen ein erstes Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements anhand schematischer Darstellungen .
Die schematischen Darstellungen der Figuren 2A, 2B, 2C zeigen ein weiteres Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements .
In den Figuren 3A, 3B, 3C ist ein weiteres Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements anhand schematischer Darstellungen näher erläutert .
Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B ist ein Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert .
Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein .
Anhand der schematischen Darstellung der Figuren 1A, 1B und IC ist ein erstes Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert . Die Figur 1A zeigt eine Seitenansicht des Aus führungsbeispiels von seiner Vorderseite her . Die Figur 1B zeigt eine Schnittdarstellung des Aus führungsbeispiels und die Figur IC zeigt eine Draufsicht .
Das Laserbauelement umfasst einen ersten Laserchip 1 mit einem ersten Emissionsbereich la . Der erste Emissionsbereich la umfasst eine Viel zahl erster Emitter 13 , die entlang einer lateralen Richtung L nebeneinander angeordnet sind . Der erste Laserchip 1 ist ein kantenemittierender Laserchip, der eine Deckfläche 11 und eine Bodenfläche 12 umfasst . Der Emissionsbereich la ist näher an der Deckfläche 11 als an der Bodenfläche 12 angeordnet . Der Laserchip 1 ist mit seiner Deckfläche 11 an einem Anschlussträger 4 befestigt , beispielsweise aufgelötet . Die Deckfläche 11 ist beispielsweise die p-leitende Seite des Laserchips 1 .
Im Betrieb erzeugt der Laserchip 1 beispielsweise rotes Licht .
Der Anschlussträger 4 umfasst eine Oberseite 4a, an der der erste Laserchip 1 befestigt und elektrisch angeschlossen ist . Zum elektrischen Anschließen der n-Seite an der Bodenfläche 12 des ersten Laserchips 1 findet beispielsweise ein Draht 7 Verwendung, siehe Figur 1B . Der Anschlussträger 4 umfasst einen elektrisch isolierenden Grundkörper sowie Metallisierungen und Kontakte . Die Metallisierungen 42 , welche Kontakte 8 bilden, sind beispielsweise an der Oberseite 4a des Anschlussträgers 4 in der Figur 10 schematisch dargestellt .
Der Anschlussträger weist in der vertikalen Richtung V eine Dicke d auf , die vorliegend höchstens 200 pm beträgt . Der Anschlussträger 4 kann dabei insbesondere mit einem keramischen Material gebildet sein . Ferner ist es möglich, dass der Anschlussträger 4 einen Grundkörper 41 umfasst , der mit Sili zium oder Diamant gebildet ist . In diesem Fall kann die Dicke d des Anschlussträgers kleiner als 150 pm, zum Beispiel 120 pm oder kleiner sein .
Das Laserbauelement umfasst weiter einen zweiten Laserchip 2 mit einem zweiten Emissionsbereich 2b . Der zweite Emissionsbereich 2b umfasst eine Viel zahl von Emittern 23 , die in einer lateralen Richtung nebeneinander angeordnet sind . Der zweite Laserchip erzeugt im Betrieb beispielsweise blaues Licht .
Weiter umfasst das Laserbauelement einen dritten Laserchip 3 , der einen dritten Emissionsbereich 3a aufweist . Der dritte Emissionsbereich 3a umfasst eine Viel zahl dritter Emitter 33 , die ebenfalls in einer lateralen Richtung L nebeneinander angeordnet sind . Beispielsweise sind erste Emitter 13 , zweite Emitter 23 und dritte Emitter 33 j eweils entlang von Geraden angeordnet , die im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zueinander verlaufen .
Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind vorliegend an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 angeordnet , dort mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen . Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind mit ihren Deckflächen 21 , 31 , die j eweils ihren Bodenflächen 22 , 32 abgewandt sind, an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 befestigt . Die Deckfläche 21 des zweiten Laserchips sowie die Deckfläche 31 des dritten Laserchips 3 befinden sich näher an dem zweiten Emissionsbereich 2a beziehungsweise dem dritten Emissionsbereich 3a als die j eweiligen Bodenflächen 22 , 32 . Die Deckflächen 21 , 31 befinden sich beispielsweise j eweils an der p-leitenden Seite , sodass der zweite Laserchip 2 sowie der dritte Laserchip 3 ebenfalls mit ihrer p-Seite am Anschlussträger 4 mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sind . Wie in der Figur 1B dargestellt , kann eine Kontaktierung der n-Seite an der Bodenfläche 22 beziehungsweise 32 j eweils durch einen Draht 7 erfolgen .
Der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 sind an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 in lateraler Richtung L nebeneinander angeordnet . Der erste Laserchip 1 ist an der Oberseite 4a über dem ersten Laserchip 2 und dem dritten Laserchip 3 derart angeordnet , dass er in vertikaler Richtung V mit beiden Laserchips einen Überlapp aufweist . Auf diese Weise können die drei Laserchips 1 , 2 , 3 besonders platzsparend und kompakt in lateraler Richtung montiert werden . Die laterale Erstreckung ist daher kleiner als wenn die drei Laserchips 1 , 2 , 3 lateral nebeneinander angeordnet wären .
Aufgrund des besonders dünnen Anschlussträgers 4 mit seiner geringen Dicke d und der Montage der Emissionsbereiche la, 2a, 3a dem Anschlussträger 4 zugewandt , ist auch der Abstand in lateraler Richtung V zwischen den Emissionsbereichen la, 2a, 3a besonders gering . Insbesondere ist das Laserbauelement auf diese Weise sehr kompakt ausgebildet .
Wie in den Figuren 1A, 1B und IC dargestellt ist , befinden sich die Emissionsbereiche la, 2a, 3a an der Vorderseite 4c des Anschlussträgers 4 beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene . Dabei können sie , wie in der Figur 1B dargestellt , den Anschlussträger 4 in lateraler Richtung überragen . Im Betrieb erzeugen die Laserchips 1 , 2 , 3 j eweils Laserstrahlung mit paarweise unterschiedlicher Wellenlänge . Zum Beispiel erzeugt der zweite Laserchip 2 im Betrieb blaues Licht und der dritte Laserchip 3 im Betrieb grünes Licht . Die Laserstrahlung wird aus den Emittern 13 , 23 , 33 derart abgestrahlt , dass die Fast Axis der Laserstrahlung in vertikaler Richtung V verläuft . Damit ist es aufgrund der geringen Dicke des Anschlussträgers 4 möglich, dass sich die einzelnen Laserstrahlen schon in geringem Abstand zum Laserbauelement überlagern und mischen .
Für das Laserbauelement des Aus führungsbeispiels der Figuren 1A bis IC ist es beispielsweise möglich, dass der Anschlussträger 4 an Seitenflächen 4d, 4e in einem Gehäuse befestigt wird und kein weiterer Träger für die Laserchips vorhanden ist . In diesem Fall stellt der Anschlussträger 4 die einzige tragende Komponente des Laserbauelements dar . Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des Laserbauelements .
In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der Figuren 2A bis 2C ist ein weiteres Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert . Dabei zeigt die Figur 2A eine Vorderansicht , die Figur 2B zeigt eine Seitenansicht und die Figur 2C zeigt eine Draufsicht .
Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel der Figuren 1A bis IC weist das Laserbauelement im Aus führungsbeispiel der Figuren 2A bis 2C einen Modulträger 6 auf , an dem zwei Laserchips 2 , 3 mechanisch befestigt und gegebenenfalls elektrisch leitend angeschlossen sind . In diesem Fall müssen der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 in vertikaler Richtung V j eweils die gleiche Erstreckung aufweisen . Dies ist für das Aus führungsbeispiel der Figuren 1A bis IC nicht notwendig . Andererseits gewährt der Modulträger 6 dem Laserbauelement eine erhöhte mechanische Stabilität und eine verbesserte Wärmeableitung .
Der Anschlussträger 4 ist wiederum zwischen dem ersten Laserchip einerseits und dem zweiten und dritten Laserchip 2 , 3 andererseits angeordnet und weist dabei eine geringere laterale Erstreckung als der Modulträger 6 auf . Kontakte 8 in Form von Metallisierungen 42 zur Kontaktierung sämtlicher Laserchips 1 , 2 , 3 des Laserbauelements können auf und durch den Anschlussträger 4 ausgebildet sein . Das Laserbauelement weist ferner eine Optik auf , die zumindest ein optisches Element 5 umfasst , durch welches sämtliches Licht , welches von den Laserchips 1 , 2 , 3 im Betrieb erzeugt wird, tritt . Die Optik umfasst wenigstens ein optisches Element 5 , bei dem es sich beispielsweise um eine Linse handeln kann .
In Verbindung mit den Figuren 3A bis 30 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Laserbauelements näher erläutert . Die Figur 3A zeigt eine schematische Vorderansicht . Die Figur 3B eine schematische Seitenansicht und die Figur 30 eine schematische Draufsicht . Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel der Figuren 2A bis 20 ist der Anschlussträger 4 in diesem Aus führungsbeispiel mit einer kleineren Fläche ausgebildet . Dadurch überragen der zweite Laserchip 2 und der dritte Laserchip 3 an der Unterseite 4b des Anschlussträgers 4 den Anschlussträger 4 seitlich . Das heißt , der zweite Laserchip 2 überragt die Seitenfläche 4d in lateraler Richtung L seitlich und der dritte Laserchip 3 überragt die Seitenfläche 4e in lateraler Richtung seitlich . Damit ist der Anschlussträger 4 besonders klein ausgebildet , sodass auch teure Materialien wie Diamant zur Bildung des Anschlussträgers Verwendung finden können, ohne dass die Kosten für das Laserbauelement zu stark steigen . Diese teuren Materialien können sich insbesondere durch eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aus zeichnen .
Eine Wärmeableitung für die Laserchips 2 , 3 , die auf dem Modulträger 6 angeordnet sind, erfolgt beispielsweise durch eine besonders groß flächige Verbindung zwischen diesen Laserchips und dem Modulträger 6 .
Bei den hier gezeigten Aus führungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, dass es sich bei dem ersten Laserchip 1 um den Laserchip handeln, der im Betrieb blaues Licht erzeugt . Insbesondere bei den Aus führungsbeispielen gemäß der Figuren 2 und 3 ist der rotes Licht emittierende Laserchip dann in Kontakt zum Modulträger 6 angeordnet . Auf diese Weise kann im Betrieb erzeugte Wärme besonders gut abgeführt werden, was sich für den rotes Licht emittierenden Laserchip als besonders vorteilhaft erweist , da die Wellenlänge des erzeugten Lichts für diesen Laserchip stark temperaturabhängig ist .
Bei dem Modulträger 6 kann es sich beispielsweise um einen Träger handeln, der mit einem keramischen Material wie AIN oder SiC gebildet ist . Der Modulträger 6 kann als Anschlussträger ausgebildet sein und elektrische Kontakte und/oder Leiterplatten zur Kontaktierung zumindest mancher der Laserchips 1 , 2 , 3 umfassen . Der Modulträger 6 kann in vertikaler Richtung insbesondere eine größere Dicke als der Anschlussträger 4 aufweisen .
In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der
Figuren 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B ist ein Aus führungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert . Die Figuren 4A, 5A, 6A zeigen dabei eine Vorderansicht auf die Emissionsseite der Laserchips 1 , 2 , 3 . Die Figuren 4B, 5B, 6B zeigen die zugehörige Seitenansicht .
Bei dem Verfahren wird zunächst eine Modulträgerplatte 60 bereitgestellt , die beispielsweise mit einem keramischen Material gebildet sein kann . Auf die Modulträgerplatte 60 werden anschließend zweite Laserchips 2 und dritte Laserchips 3 abwechselnd aufgebracht .
In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Anschlussträgerplatte 40 auf die zweiten Laserchips 2 und die dritten Laserchips 3 an ihrer der Modulträgerplatte 60 abgewandten Seite aufgebracht . Beispielsweise können die Laserchips 2 , 3 mit der Modulträgerplatte und/oder der Anschlussträgerplatte j eweils durch Kleben, Löten oder Direct Bonding verbunden werden .
Es resultiert die in den Figuren 4A und 4B dargestellte Anordnung aus Modulträgerplatte 60 und Anschlussträgerplatte 40 mit dazwischen eingebrachten zweiten und dritten Laserchips 2 , 3 . Die laterale Ausdehnung der Modulträgerplatte 60 und der Anschlussträgerplatte 40 kann dabei gleich sein . Die Anschlussträgerplatte 40 und die Modulträgerplatte 60 sind dann beispielsweise planparallel zueinander ausgerichtet .
In einem nächsten Verfahrensschritt , Figuren 5A, 5B, kann ein Dünnen der Anschlussträgerplatte 40 auf eine Zieldicke von höchstens 200 pm erfolgen . I st die Modulträgerplatte 40 mit einem keramischen Material gebildet , weist sie also zum Beispiel einen keramischen Grundkörper 41 auf , so erfolgt ein Dünnen auf eine Dicke von mindestens 150 pm . Für den Fall , dass die Modulträgerplatte 40 mit einem Halbleitermaterial wie Sili zium oder Diamant gebildet ist , kann ein Dünnen auf eine Dicke von unterhalb 150 pm, zum Beispiel auf weniger als 120 pm oder weniger als 100 pm, erfolgen . Die Modulträgerplatte 40 kann dabei bereits Durchkontaktierungen im Grundkörper 41 umfassen oder diese werden nachträglich erzeugt .
Im nächsten Verfahrensschritt , Figuren 6A, 6B, kann das Aufbringen einer Metallisierungen 42 auf die Modulträgerplatte 40 erfolgen . Die Metallisierung 42 kann zur Kontaktierung der Laserdiodenchips Verwendung finden .
In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Aufbringen von ersten Laserchips 1 lateral zwischen j edem zweiten Laserchip 2 und j edem dritten Laserchip 3 an der den zweiten Laserchips 2 und dritten Laserchips 3 abgewandten Seite der Anschlussträgerplatte 40 .
In einem weiteren Verfahrensschritt kann ein Zerteilen in einzelne Laserbauelemente mit j e einem ersten Laserchip 1 , einem zweiten Laserchip 2 und einem dritten Laserchip 3 sowie einem Teil der Anschlussträgerplatte 40 erfolgen . Der Teil der Anschlussträgerplatte 40 bildet dann den Anschlussträger 4 . Auf diese Weise können eine Viel zahl von Laserbauelementen in einem einzigen Verfahren hergestellt werden .
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102021131795 . 9 beansprucht , die hiermit durch Rückbezug auf genommen ist .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 erster Laserchip la erster Emissionsbereich
11 Deckfläche
12 Bodenfläche
13 erste Emitter
2 zweiter Laserchip
2a zweiter Emissionsbereich
21 Deckfläche
22 Bodenfläche
23 zweite Emitter
3 dritter Laserchip
3a dritter Emissionsbereich
31 Deckfläche
32 Bodenfläche
33 dritte Emitter
4 Anschlussträger
4a Oberseite
4b Unterseite
4c Vorderseite
4d Seitenfläche
4e Seitenfläche
40 Anschlussträgerplatte
41 Grundkörper
42 Metallisierung
5 optisches Element
6 Modulträger
60 Modulträgerplatte
7 Draht
8 Kontakte d Dicke
L laterale Richtung
V vertikale Richtung

Claims

24 Patentansprüche
1. Laserbauelement mit
- einem ersten Laserchip (1) mit einem ersten Emissionsbereich (la) ,
- einem zweiten Laserchip (2) mit einem zweiten Emissionsbereich (2a) , und
- einem Anschlussträger (4) mit einer Oberseite (4a) und einer Unterseite (4b) , wobei
- der erste Laserchip (1) an der Oberseite (4a) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist,
- der zweite Laserchip (2) an der Unterseite (4b) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist, und
- der Anschlussträger (4) eine Dicke (d) von höchstens 200 pm aufweist .
2. Laserbauelement nach dem vorherigen Anspruch mit
- einem dritten Laserchip (3) mit einem dritten Emissionsbereich (3a) , wobei
- der dritte Laserchip (3) an der Oberseite (4a) oder der Unterseite (4b) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist.
3. Laserbauelement nach dem vorherigen Anspruch mit
- zumindest einem weiteren Laserchip mit zumindest einem weiteren Emissionsbereich, wobei
- der zumindest eine weitere Laserchip an der Oberseite (4a) oder der Unterseite (4b) des Anschlussträgers (4) befestigt und elektrisch angeschlossen ist.
4. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das im Betrieb von den Laserchips (1, 2, 3) emittierte Licht zu weißem Licht mischbar ist.
5. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste, zweite und dritte Laserchip (1, 2, 3) jeweils an ihrer Deckfläche (11, 21, 31) am Anschlussträger (4) befestigt sind, wobei der erste, zweite und dritte Emissionsbereich (la, 1b, 1c) näher an der jeweiligen Deckfläche (11, 21, 31) angeordnet ist als an der der Deckfläche gegenüberliegenden Bodenfläche (12, 22, 32) .
6. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (4) Glas, Keramikmaterial, Kunststoff, Silizium und/oder Diamant umfasst.
7. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste, zweite und dritte Emissionsbereich (la, 1b, 1c) jeweils an einer Vorderseite (4c) des Anschlussträgers (4) angeordnet sind.
8. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zwei der Laserchips (1, 2, 3) den Anschlussträger (4) seitlich überragen.
9. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein optisches Element (5) dem ersten, zweiten und dritten Laserchip (1, 2, 3) derart nachgeordnet ist, dass das im Betrieb erzeugte Licht jeweils durch das optische Element (5) tritt.
10. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Modulträger (6) , an dem zwei der Laserchips (1, 2, 3) an ihrer dem Anschlussträger (4) abgewandten Seite befestigt sind .
11. Laserbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (4) die einzig tragende Komponente des Laserbauelements darstellt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit den Schritten
Bereitstellen einer Modulträgerplatte (60) ,
Aufbringen von zweiten Laserchips (2) und dritten Laserchips (3) auf der Modulträgerplatte (60) ,
Aufbringen einer Anschlussträgerplatte (40) auf die zweiten Laserchips (2) und dritten Laserchips (3) an ihrer der Modulträgerplatte (60) abgewandten Seite,
Dünnen der Anschlussträgerplatte (40) ,
Aufbringen von ersten Laserchips (1) lateral zwischen jedem zweiten Laserchip (2) und jedem dritten Laserchip (3) an der den zweiten Laserchips (2) und dritten Laserchips (3) abgewandten Seite der Anschlussträgerplatte (40) ,
Zerteilen in einzelne Laserbauelemente mit je einem ersten Laserchip (1) , einem zweiten Laserchip (2) , dritten Laserchip (3) und einem Teil der Anschlussträgerplatte (40) als ein Anschlussträger (4) .
13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem nach dem Dünnen der Anschlussträgerplatte (40) eine Metallisierung (42) auf die den zweiten und dritten Laserchips (2, 3) abgewandte Seite aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei denen ein Laserbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wird.
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