WO2023144344A1 - Laserpackage und verfahren zur herstellung eines laserpackage - Google Patents

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WO2023144344A1
WO2023144344A1 PCT/EP2023/052079 EP2023052079W WO2023144344A1 WO 2023144344 A1 WO2023144344 A1 WO 2023144344A1 EP 2023052079 W EP2023052079 W EP 2023052079W WO 2023144344 A1 WO2023144344 A1 WO 2023144344A1
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laser
electrically conductive
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heat sink
contact layer
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PCT/EP2023/052079
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Elmar Baur
Thomas Kippes
Jan Marfeld
Joerg Erich Sorg
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Ams-Osram International Gmbh
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    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Definitions

  • the present invention relates to a laser package and a method for producing a laser package.
  • a semiconductor laser In the production of laser packages, a semiconductor laser is usually mounted on a copper heat sink at the present time in order to transport away the energy generated in the semiconductor laser during its intended use. At the same time, however, it must be ensured that the semiconductor laser does not become detached from the copper heat sink due to thermomechanical stresses within the laser package due to the energy generated and the associated heating of the same. the electro-optical properties of the laser deteriorate due to thermo-mechanical stresses. Since the thermal expansion coefficients between copper and the laser substrate materials used for the semiconductor laser, such as GaAs or GaN, are very different (17ppm/K for Cu vs.
  • the thermal expansion coefficient of the submount is determined by the ratio of copper to some extent adjustable to ceramic thicknesses and thereby can be closer to that of the semiconductor laser than to that of the copper heat sink.
  • the use of a submount represents an improvement in the laser package in relation to the thermal expansion coefficients and the risk of thermomechanical stresses.
  • thermomechanical stresses on the semiconductor laser which, although not detaching the semiconductor laser, can nevertheless cause a deterioration in the electro-optical properties of the laser.
  • a possibility to further reduce the thermomechanical stresses compared to the use of a submount is the use of a contact structure comprising so-called.
  • “Nanowires” instead of a layer of solder to attach the semiconductor laser to the submount or directly to the heat sink.
  • a contact structure with nanowires comprises thin metal threads spaced apart from one another (diameter in the range of pm and length approx. 10pm to 20pm), for example made of copper or other metals which, in contrast to solder layers, are more flexible and can accordingly better compensate for thermomechanical stresses
  • the filling factor of the contact structure with nanowires volume proportion of metal in relation to the total volume of the contact structure) must ensure that the contact structure or the nanowires can sufficiently compensate for the thermomechanical stresses , be chosen sufficiently small 12.
  • a low filling factor of the contact structure with nanowires leads in turn to a lower one Heat dissipation of the energy generated in the semiconductor laser.
  • the conflict of objectives must therefore also be resolved that a high fill factor is necessary for good thermal connection, while at the same time, however, a low fill factor is necessary for high flexibility for buffering thermomechanical stresses.
  • the essence of the invention is the electrical and thermal coupling between a semiconductor laser or a laser device and a heat sink or a submount to use a contact structure comprising nanowires, the contact structure having areas with different fill factors.
  • the contact structure in sensitive areas of the laser device for example directly below a laser facet of the laser device, has a higher fill factor for better heat dissipation, whereas the contact structure in less sensitive areas of the laser device has a lower fill factor for better buffering of thermomechanical stresses.
  • the possible advantages of a nanowire structure namely high flexibility with a low fill factor and high thermal conductivity with a high fill factor, can be combined.
  • a contact structure (nanowiring) is produced comprising nanowires with a uniform structuring (density of the nanowires).
  • This can result in either insufficient flexibility to buffer thermomechanical stresses or insufficient thermal conductivity.
  • the invention proposes structured nanowiring (ie a spatially or regionally changing fill factor of the contact structure), so that possible advantages of nanowiring, namely high flexibility and high thermal conductivity, can be combined.
  • a contact structure comprising nanowires can have high thermal conductivity.
  • AuSn gold-tin alloy
  • the density of the nanowires must be low in order to ensure a high degree of freedom of movement. However, this reduces the fill factor and, in turn, the thermal conductivity. If you go e.g.
  • a laser package comprises a laser device, which is designed to emit laser radiation through at least one laser facet on a front side surface of the laser device, an electrically conductive heat sink, and a contact layer between the laser device and the electrically conductive heat sink, which consists of an electrically conductive material formed nanowire structure includes.
  • the contact layer has at least one first area, in particular volume area, and at least one second area, in particular volume area, wherein the at least one first area has a higher material density of the electrically conductive material than the at least one second area, and wherein the at least one first area is arranged adjacent to the at least one laser facet.
  • higher material density is to be understood here as meaning that the at least one first area has more electrically conductive material in relation to the volume of the same than the at least one second area in turn in relation to its volume.
  • the at least one first area has a higher density of nanowires than the at least one second area.
  • the first area has more nanowires than the first area in relation to its volume at least a second area in turn based on the volume of the same.
  • the higher material density of the electrically conductive material of the at least one first area can correspondingly result from a higher density of nanowires.
  • a higher density of nanowires can result on the one hand from the fact that the at least one first region has nanowires that are already arranged closer to one another than in the at least one second region at the time the nanowires are produced.
  • the at least one first region and the at least one second region can have nanowires at the time the nanowires are produced, which are essentially equidistant from one another, i.e. the density of nanowires in the first and second regions is im Is essentially the same, and only by arranging the electrically conductive contact layer between the laser device and the electrically conductive heat sink are the nanowires compressed in the first region, in particular compressed.
  • Such a locally higher density of the nanowires due to compression of the nanowires can, for example, be due to a stage or local increase of an electrically conductive material in the first area on a bottom of the laser device, or by a step or.
  • nanowires arranged in the first area can also be arranged closer to one another at the time the nanowires are produced than, for example, nanowires of the at least one second area.
  • the at least one first region is formed at least partially by an essentially continuous solid material layer of the electrically conductive material.
  • the higher material density of the electrically conductive material of the at least one first area can correspondingly result from the essentially continuous solid material layer, which at least partially forms the least one first area.
  • the entire at least one first area can be formed by the essentially continuous solid material layer, or the at least one first area can comprise an essentially continuous solid material layer and nanowires arranged thereon.
  • the nanowires arranged on the essentially continuous solid material layer can in turn be arranged closer to one another than, for example, nanowires of the at least one second region.
  • the at least one first region extends along or below the entire front side surface of the laser device.
  • the at least one first area is arranged directly below the at least one laser facet, viewed in the direction of the at least one front side surface, and is arranged in particular between two second areas. Accordingly, the at least one first area can be located directly below the at least one laser facet, but not below the lateral areas next to the at least one laser facet.
  • the at least one first region extends from the front side surface of the laser device to a rear side surface of the laser device opposite the front side surface.
  • the laser device can be formed by a laser diode and have at least one resonator, and the at least one first region can extend over the entire length of the resonator below the resonator.
  • the at least one first region extends from the front side surface of the Laser device in the direction of a rear side surface of the laser device opposite the front side surface, but not up to the rear side surface of the laser device.
  • the at least one second area can adjoin the at least one first area in the direction from the front side surface to the rear side surface of the laser device.
  • the at least one first area is small, in particular by a factor of 2, 5 or 10, compared to the at least one second area.
  • the degree of polarization of the laser device varies due to shearing stresses over the entire contact area between the laser device and the contact layer, and particularly over the entire area from the front face of the laser device to a rear face of the laser device opposite to the front face.
  • the area with a lower fill factor or a lower material density of the electrically conductive material, ie the at least one second area should therefore be selected to be significantly larger than the area with a higher fill factor or a higher material density of the electrically conductive material, ie the at least one first region.
  • the laser device is formed by a multi-ridge laser diode, in particular an edge-emitting multi-ridge laser diode, with at least one laser channel.
  • the multi-ridge laser diode can also have several closely adjacent separate laser channels, each of which emits light of at least slightly different wavelengths.
  • the laser channels emit light of essentially the same wavelength.
  • the laser device has a second laser facet, adjacent to the at least one first one, on the front side surface of the laser device on .
  • the laser device can be, for example, a multi-ridge laser diode, in particular an edge-emitting multi-ridge laser diode, with at least two laser channels. Each of the at least two laser channels opens into a laser facet through which the laser device emits laser light during intended use of the laser device.
  • the contact layer has a further first region which is arranged adjacent to the second laser facet.
  • a first area of the contact layer can be arranged directly below the first laser facet, and a further first area of the contact layer can be arranged directly below the second laser facet.
  • a second area of the contact layer is arranged between the two first areas of the contact layer.
  • a second area can also be arranged on each side of the two first areas of the contact layer.
  • the areas of the contact layer with a higher fill factor or a higher material density of the electrically conductive material can accordingly only be limited to areas directly below a laser facet.
  • the laser device is formed by a laser diode, in particular by an edge-emitting laser diode.
  • the laser diode can, for example, be operated in a pulsed manner during its intended use. In some embodiments, however, it may also be desirable for this to be operated continuously.
  • the laser device is designed to emit blue laser light or Laser light with a wavelength in a wavelength range of approx. 400 nm to approx. to emit 500 nm.
  • the laser device can also be designed to emit laser light of any other color, such as red, green, infrared or ultraviolet.
  • the laser device can be designed to emit laser light with a high power density in the area of the laser facet, regardless of the size of the laser device.
  • the laser device can be a high-power laser diode.
  • the laser package also includes a submount, which is arranged between the heat sink and the contact layer.
  • the submount includes, for example, a ceramic base support, on the top and bottom of which an electrically conductive coating is formed.
  • the base carrier can be formed from a ceramic material such as aluminum nitrite (AlN) and the electrically conductive coating can be formed from a metal such as copper (Cu).
  • the submount is attached to the heat sink by means of a layer of solder.
  • the submount can also be attached to the heat sink by means of a differently designed contact layer.
  • the submount can be arranged on the heat sink by means of a nanowire structure.
  • the laser package also includes a carrier substrate with at least one electrical contact area on a top side of the carrier substrate, the heat sink being arranged on the at least one electrical contact area.
  • the laser package also includes a housing cover, which is arranged on the upper side of the carrier substrate and together with the carrier substrate Cavity forms such that the electrically conductive heat sink and the laser device are arranged in the cavity.
  • the housing cover is attached to the carrier substrate by means of an adhesive layer.
  • the adhesive layer can be formed from an inorganic material, for example, and the laser package can be hermetically encapsulated by means of the inorganic adhesive layer, the carrier substrate and the housing cover. This can increase the service life of the laser package.
  • the laser package also includes a getter material, in particular including oxygen, which is arranged in the contact layer.
  • a getter material in particular including oxygen, which is arranged in the contact layer.
  • the getter material can be used in particular to render harmless any organic molecules present in the cavity due to the manufacturing process of the laser package or due to the intended use of the laser package, so that they cannot cause degradation of the laser facet.
  • the adhesive layer can also comprise an organic material, so that the laser package is not hermetically encapsulated, but organic molecules can outgas from the adhesive layer into the cavity of the laser package or diffuse into it. However, these organic molecules can be rendered harmless with the aid of the getter material, so that they do not lead to degradation of the at least one laser facet.
  • a method for producing a laser package comprising the steps:
  • a laser device configured to emit laser radiation through at least one laser facet on a front side surface of the laser device; providing an electrically conductive heat sink;
  • the contact layer comprises a nanowire structure formed from an electrically conductive material; wherein the contact layer has at least one first area and at least one second area and the at least one first area has a higher material density of the electrically conductive material than the at least one second area, and wherein the at least one first area is arranged adjacent to the at least one laser facet.
  • the step of providing the contact layer includes providing a filter film or Mask for creating the nanowire structure.
  • An ion track-etched filter foil for example, can be used to form the nanowire structure.
  • Ion track-etched filter foils such as those made of polycarbonate (PC), polyimide (PI) or polyethylene terephthalate (PET), can serve as a mask for the galvanic deposition of "metal straws" or nanowires, since these have cavities or cavities due to the ion track etching. Have through-holes, which can then be filled again. By removing the filter film, after the cavities or through-holes have been filled with a desired material, this remains in the form of "metal straws" or nanowires .
  • Such filter films can have a thickness of up to 25 ⁇ m with cavities or Have through holes with a diameter of 15 nm and larger.
  • a PC filter film with a pore or Cavity diameters of 100 nm can be used, so that nanowires with a diameter of 100 nm and a length of approx. 2 pm can be generated .
  • the filter film or The mask has at least one first area and at least one second area, the at least one first area having a higher density of cavities and/or through holes than the at least one second area. After filling the cavities or Through-holes with a desired material and subsequent removal of the filter film can thus be used to create areas with different densities of nanowires.
  • the step of providing the contact layer includes forming a substantially continuous solid layer of the electrically conductive material in the at least one first region.
  • the step of providing the contact layer can include growing an essentially continuous solid material layer of the electrically conductive material in the at least one first region, on which a nanowire structure is then produced.
  • the step of providing the contact layer includes at least partially filling gaps between nanowires of the nanowire structure in the at least one first region.
  • an essentially continuous solid material layer can be produced at least partially in the first region, which at least partially embeds the nanowires in the at least one first region and connects them to one another.
  • the method also includes providing a submount between the heat sink and the contact layer, the submount including a ceramic base support, on the top and bottom of which an electrically conductive coating is formed.
  • the method also includes providing a carrier substrate with at least one electrical contact area on a top side of the carrier substrate, the heat sink then being arranged on the at least one electrical contact area.
  • the method also includes providing a housing cover on the upper side of the carrier substrate, which forms a cavity together with the carrier substrate, such that the electrically conductive heat sink and the laser device are arranged in the cavity.
  • the step of arranging the housing cover on the upper side of the carrier substrate includes gluing the housing cover on the upper side of the carrier substrate by means of an adhesive layer.
  • the adhesive layer can be a layer made of an inorganic material in order to hermetically encapsulate the laser package.
  • the adhesive layer can also comprise an organic material, by means of which the laser package is encapsulated, in particular not hermetically encapsulated.
  • Fig. 1 a laser package comprising a laser device on a submount
  • FIG. 2 to 11 embodiments of a laser package according to some aspects of the proposed principle. Detailed description
  • Fig. 1 shows a schematic sketch of a typical laser package 1 with a laser diode or a laser chip 2, which is soldered to a submount 4 by means of a first layer of solder 3, and this submount 4 is applied to a heat sink 6, in particular a copper heat sink, by means of a second layer of solder 5.
  • the submount 4 consists of a ceramic carrier with a copper coating, onto which the laser chip 2 is soldered by means of the first layer of solder.
  • the submount 4 can, for example, have an AIN core with a thickness from approx. 350 m and a copper coating on both sides, each with a thickness of approx. Include 60pm.
  • the solder used for the first solder layer 3 is usually AuSn, whereas the Cosa, ie the submount 4 with the laser chip 2 arranged on it, is soldered to the copper heat sink 6 as the second solder layer 5 using a SnAgCu or SnInAg solder layer.
  • the coefficient of thermal expansion of the submount 4 can be adjusted by the ratio of copper to ceramic thickness and can therefore be closer to that of the laser chip 2 than to that of the copper heat sink 6, so that the laser chip 2 is not directly attached to the heat sink 6 during operation of the laser package 1 already lower thermomechanical stresses occur in the same.
  • the different thermal expansion coefficients of the materials involved can cause undesired thermomechanical stresses on the laser chip 2 .
  • these thermomechanical stresses do not necessarily lead to detachment of the laser chip 2, they can nevertheless cause a deterioration in the electro-optical properties of the laser.
  • An improved laser package is therefore proposed, which has both good heat dissipation and good buffering of thermomechanical stresses.
  • Such a laser package or possible embodiments thereof according to some aspects of the proposed principle are shown in FIGS. 2 to 9.
  • Fig. 2 shows a side view of a laser package 10 comprising an electrically conductive heat sink 12 on which a submount 14 is attached by means of a layer of solder 13 .
  • the submount 14 comprises a base support 15, on the top and bottom of which an electrically conductive coating 16a, 16b is formed.
  • the solder layer 14 is adjacent to the electrically conductive coating 16b on the underside of the submount 14 .
  • An electrically conductive contact layer 17 is arranged over the heat sink 12 and electrically couples the submount 14 and a laser device 18 arranged on the electrically conductive contact layer 17 to one another.
  • the laser device 18 is designed to emit laser radiation through a laser facet 19 on a front side surface 20 of the laser device 18 .
  • the laser device 18 is arranged on the submount 14 in such a way that the laser facet 19 lies essentially in the same plane as an underlying side surface 21 of the submount 14 or protrudes beyond it. This prevents so-called beam clipping of the laser radiation emitted by the laser device 18 through the submount 14 or through the underlying heat sink 12 .
  • the contact layer 17 comprises a nanowire structure made from an electrically conductive material and has a first volume region 11a and a second volume region 11b.
  • the first region 11a has a higher material density of the electrically conductive material or. higher nanowire density than the second region 11 b , and the first region 11 a is located adjacent to the laser facet 19 . Because of the high flexibility of the nanowires of such a nanowire structure, thermomechanical stresses that arise due to different thermal expansion coefficients of the laser device 18 and the submount 14 can be buffered.
  • high thermal conductivity can also be provided at least in the region with the higher fill factor.
  • the embodiment shown in Figure 2 shows a structuring of the contact layer 17 in the form of a spatial change in the nanowire density of the front side surface 20 of the laser device in the direction of a rear side surface of the laser device 10 opposite the front side surface 20 .
  • the contact layer 17 below the laser facet 19 has a decreasing density of the nanowires or of the electrically conductive material.
  • the laser device 18 can be formed by a laser diode and have a resonator, and the contact layer 17 can have a spatial change in the nanowire density along the resonator.
  • FIGS. 3A and 3B show possible front views of the laser package 10 from FIG. 2 .
  • the first region 11a can extend along the entire front side surface 20, and thus the contact layer 17 can have a higher density of nanowires along the entire front side surface 20.
  • the nanowire density changes along the front side surface 20, that is to say perpendicularly to the resonator direction.
  • the first area 11a is arranged directly below the laser facet 19 and a respective second area 11b is arranged adjacent to the first area.
  • the embodiment shown in FIG. 3B can also be understood in such a way that the nanowire density varies only along the front side surface 20, but not perpendicularly to the front side surface 20, ie in the resonator direction.
  • the nanowire density can be correspondingly higher in the center of the laser device 18 so that the thermal conductivity of the contact layer 17 is increased in the region of the pn junction of the laser device 18 that generates heat loss.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the laser package 10, in which the first region 11a of the contact layer 17 is formed at least partially by an essentially continuous solid material layer of the electrically conductive material.
  • a high thermal conductivity of the contact layer 17 is achieved in the facet area, i.e. in the first area, by a "step" in the form of an essentially continuous solid material layer below the laser facet 19.
  • the step or solid material layer can be made of the same electrically conductive material as the nanowires structure can also be formed from another material with high thermal conductivity, such as gold, for example.
  • additional nanowires are arranged on the step, which are shorter in this area, however, due to the step.Through the solid material layer and the nanowires arranged thereon, the contact layer 17 has a higher fill factor or higher material density in the first area 11a, so that the thermal conductivity is increased in this area 12.
  • the nanowires are longer and have a correspondingly lower fill factor and thus a lower thermal conductivity, but higher flexibility.
  • the nanowires of the contact layer are arranged essentially evenly spaced apart from one another both in the first region 11a and in the second region 11b, and an increased material density results in the first region as a result of the step.
  • the contact layer 17 in the first area it is also possible for the contact layer 17 in the first area to also have an increased density of nanowires compared to the second area, or for it to be formed entirely by a solid material layer.
  • FIGS. 5A and 5B again show possible front views of the laser package 10 from FIG. 4 .
  • the first region 11a can extend along the entire front side surface 20, and the contact layer 17 can thus have a higher material density or material density along the entire front side surface 20. have a higher fill factor.
  • the material density or the filling factor changes along the front side surface 20, that is to say perpendicularly to the resonator direction.
  • the first area 11a is arranged directly below the laser facet 19 and a respective second area 11b is arranged adjacent to the first area.
  • the first region lies essentially only below the laser facet 19 , both along the front side surface 20 and perpendicular to it.
  • the ones shown in Fig. can also be understood in such a way that the nanowire density varies only along the front side surface 20, but not perpendicularly to the front side surface 20, ie in the resonator direction.
  • the material density the fill factor can be correspondingly higher in the middle of the laser device 18, so that the thermal conductivity of the contact layer 17 is increased in the region of the pn junction of the laser device 18 that generates heat.
  • FIGS. 6A to 7B show front views of further possible embodiments of the laser package 10.
  • the laser device 18 in each case has three laser channels that are adjacent to one another, that is to say also in each case three laser facets 19 that are adjacent to one another.
  • the laser device 18 can accordingly in each case be a multi-ridge laser diode.
  • the first region 11a extends along the entire front side surface 20, and thus the contact layer 17 has a higher density of nanowires along the entire front side surface 20.
  • the nanowire density changes along the front side surface 20, ie perpendicular to the direction of the resonator, and a first area 11a is located directly below a laser facet 19 in each case, and the first area is separated or separated by second areas 11b. are framed.
  • FIGS. 7A and 7B in accordance with which the first area 11a, as in FIG.
  • the contact layer 17 along the entire front side face 20 has a higher material density or has a higher fill factor.
  • the material density or the filling factor changes along the front side surface 20 , ie perpendicular to the direction of the resonator , and a first area 11a is located directly below a laser facet 19 , and the first areas are separated or separated by second areas 11b . are framed.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle.
  • the laser device 10 is arranged directly on the heat sink 12 and the submount 14 has been omitted.
  • the laser device 18 is arranged on the heat sink 12 such that the laser facet 19 of the laser device 18 lies substantially in the same plane as, or protrudes beyond, an underlying side surface 26 of the heat sink 12 . This in turn prevents beam clipping of the laser radiation emitted by the laser device 18 by the underlying heat sink 12 .
  • FIG. 9 shows a further laser package 10 comprising a carrier substrate 11 with an electrical contact area on a top side of the carrier substrate 11.
  • FIG. On the electrical contact surface or the electrically conductive heat sink 12 is arranged on the carrier substrate 11 and is connected to the electrical contact surface or is electrically coupled to the carrier substrate 11 .
  • the submount 14 comprising a base support 15 and the electrically conductive coatings 16a, 16b, is arranged on the heat sink 12 by means of the solder layer 13 .
  • the contact layer 17 comprising the first and the second region 11a, 11b, is arranged on the submount 14 and electrically couples the submount 14 and the laser device 18 to one another.
  • the laser package 10 is encapsulated by means of a housing cover 23 which is arranged on the upper side of the carrier substrate 11 .
  • the housing cover 23 forms with the carrier substrate 11 a cavity 24 in which the electrically conductive heat sink 12 , the submount 14 , the laser device 18 and the contact layer 17 are arranged.
  • the housing cover 23 can be attached to the carrier substrate 11 with an adhesive layer or a solder layer, for example, and encapsulate the laser package hermetically or non-hermetically.
  • a getter material can be formed in the contact layer in order to render harmful molecules, in particular organic molecules, harmless within the cavity 24 during the intended use of the laser package 10 .
  • FIG. 10 and 11 show two possible further embodiments of a laser package 10 according to some aspects of the proposed principle.
  • a higher density in the first region 11a of the contact layer 17 is achieved in FIG. 10 in that the heat sink 12 has a step 27 or has a local elevation in the area of the first area 11a, which causes nanowires of the contact layer 17 to be compressed more in the area of the step 27, in particular to be compressed, than in the second area 11b without a step.
  • the nanowires can be essentially equidistant from one another, i.e.
  • the density of nanowires in the first and second regions can be essentially the same, and only the arrangement of the electrically conductive contact layer 17 between the laser device 18 and the electrically conductive one Heat sink 12 can lead to a densification of the nanowires in the first region 11a.
  • a submount arranged between the contact layer 17 and the electrically conductive heat sink 12 has the step that leads to a compression of the nanowires.
  • FIG. 11 shows an embodiment in which the step 27 is present on the underside of the laser device 18 .
  • This can be a step 27 produced during the production of metallization layers of the laser device 18 or a step applied at a later point in time, which is formed in the region of the first region 11a on the underside of the laser device 18 .
  • the higher density of the contact layer 17 in the first area 11a can result from the fact that due to the step 27 or local increase in the area of the first area 11a, the nanowires of the contact layer 17 are more compacted 15, in particular are compressed, than in the second area 11b without the step.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserpackage umfassend eine Laservorrichtung, die dazu ausgebildet ist Laserstrahlung durch wenigstens eine Laserfacette auf einer vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung zu emittieren; eine elektrisch leitfähige Wärmesenke; und eine Kontaktschicht zwischen der Laservorrichtung und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke, die eine aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildete Nanowire-Struktur umfasst. Die Kontaktschicht weist wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich auf und der wenigstens eine erste Bereich weist eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials als der wenigstens eine zweite Bereich auf. Zudem ist der wenigstens eine erste Bereich benachbart zu der wenigstens einen Laserfacette angeordnet.

Description

LASERPACKAGE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LASERPACKAGE
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr . 10 2022 102 089 . 4 vom 28 . Januar 2022 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung auf genommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserpackage , sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Laserpackages .
Hintergrund
Bei der Herstellung von Laserpackages wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt meist ein Halbleiterlaser auf eine Kupferwärmesenke montiert , um die in dem Halbleiterlaser entstandene Energie während dessen bestimmungsgemäßer Verwendung abzutransportieren . Gelichzeitig muss j edoch gewährleistet werden, dass sich der Halbleiterlaser aufgrund der entstandenen Energie und einer damit verbundenen Erwärmung desselben nicht von der Kupferwärmesenke aufgrund thermomechanischer Spannungen innerhalb des Laserpackages ablöst bzw . sich die elektrooptischen Eigenschaften des Lasers aufgrund thermomechanischer Spannungen verschlechtern . Da die thermischen Ausdehnungs koeffizienten zwischen Kupfer und den für den Halbleiterlaser verwendeten Lasersubstratmaterialien, wie GaAs oder GaN, sehr unterschiedlich sind ( 17ppm/K für Cu vs . 6ppm/K für GaAs bzw . 3-6ppm/K für GaN ) , und bei einer Erwärmung des Halbleiterlasers und der Wärmesenke somit die Gefahr besteht , dass thermomechanische Spannungen zwischen denselben auftreten können, wird der Halbleiterlaser zum Gegenwärtigen Zeitpunkt in den meisten Fällen nicht direkt auf die Kupferwärmesenke , sondern auf einen sogenannten Submount montiert . Der Submount kann dabei aus einem keramischen Träger mit einer Kupferbeschichtung bestehen ("Cosa"= Chip on Submount Assembly) , auf den der Halbleiterlaser beispielsweise mittels einer Lotschicht auf gelötet wird . Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Submounts ist durch das Verhältnis von Kupfer- zu Keramikdicken in gewissem Maße einstellbar und kann dadurch näher an dem des Halbleiterlasers als an dem der Kupferwärmesenke liegen . Die Verwendung eines Submounts stellt entsprechend bezogen auf die thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Gefahr thermomechanischer Spannungen eine Verbesserung des Laserpackages dar .
Trotz der Verwendung eines Submounts können die dennoch unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien gewisse thermomechanische Spannungen am Halbleiterlaser verursachen, die zwar kein Ablösen des Halbleiterlasers j edoch eine Verschlechterung der elektrooptischen Eigenschaften des Lasers bewirken können . Beispielsweise verursacht eine Scherspannung am Halbleiterlaser eine Verringerung der Polarisationsreinheit des Lasers ( PER = Polarisation Extinction Ratio ) . Dies kann beispielsweise mittels Simulation der Scherspannung eines typischen Laserpackages mit Submount und Kupferwärmesenke gezeigt werden . Die Scherspannung am Halbleiterlaser sollte entsprechend möglichst gering gehalten werden .
Eine Möglichkeit zur weiteren Verringerung der thermomechanischen Spannungen gegenüber der Verwendung eines Submounts ist die Verwendung einer Kontaktstruktur umfassend sog . „Nanowires" statt einer Lotschicht zum Befestigen des Halbleiterlasers auf dem Submount bzw . direkt auf der Wärmesenke . Eine Kontaktstruktur mit Nanowires umfasst dünne zueinander beabstandete Metallfäden ( Durchmesser im Bereich von pm und Länge ca . 10pm bis 20pm) , beispielsweise aus Kupfer oder anderen Metallen, die im Gegensatz zu Lotschichten flexibler sind und entsprechend thermomechanische Spannungen besser ausgleichen können . Dass die Kontaktstruktur bzw . die Nanowires j edoch ausreichend die thermomechanischen Spannungen ausgleichen können, muss der Füllfaktor der Kontaktstruktur mit Nanowires (Volumenanteil Metall bezogen auf das Gesamtvolumen der Kontaktstruktur ) , ausreichend klein gewählt werden . Ein geringer Füllfaktor der Kontaktstruktur mit Nanowires führt allerdings wiederum zu einer geringeren Wärmeableitung der in dem Halbleiterlaser entstandenen Energie . Es muss also auch bei der Verwendung einer Kontaktstruktur mit Nanowires der Zielkonflikt gelöst werden, dass für eine gute thermische Anbindung ein hoher Füllfaktor notwendig ist , während für eine hohe Flexibilität zur Pufferung von thermomechanischen Spannungen gleichzeitig j edoch ein geringer Füllfaktor notwendig ist .
Es besteht daher das Bedürfnis , ein Laserpackage , sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Laserpackages anzugeben, welches zumindest einem der vorgenannten Probleme entgegenwirkt .
Zusammenfassung der Erfindung
Diesem Bedürfnis wird durch ein in Anspruch 1 genanntes Laserpackage , sowie durch das in Anspruch 15 genannte Verfahren zur Herstellung eines Laserpackages Rechnung getragen . Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Kern der Erfindung ist es zur elektrischen und thermischen Kopplung zwischen einem Halbleiterlaser bzw . einer Laservorrichtung und einer Wärmesenke bzw . einem Submount eine Kontaktstruktur umfassend Nanowires zu verwenden, wobei die Kontaktstruktur Bereiche mit unterschiedlichen Füllfaktoren aufweist . Insbesondere weist die Kontaktstruktur in sensitiven Bereichen der Laservorrichtung, also beispielsweise direkt unterhalb einer Laserfacette der Laservorrichtung, einen höheren Füllfaktor zur besseren Wärmeableitung auf , wohingegen die Kontaktstruktur in weniger sensitiven Bereichen der Laservorrichtung einen niedrigeren Füllfaktor zur besseren Pufferung thermomechanischer Spannungen aufweist . Dadurch können die möglichen Vorteile einer Nanowire-Struktur , nämlich hohe Flexibilität bei niedrigem Füllfaktor und hohe Wärmeleitfähigkeit bei hohem Füllfaktor kombiniert werden . Üblicherweise erfolgt das Herstellen einer Kontaktstruktur (Na- nowireing ) umfassend Nanowires mit einer gleichmäßigen Strukturierung ( Dichte der Nanowires ) . Hierdurch kann sich entweder eine zu geringe Flexibilität zur Pufferung thermomechanischer Spannungen oder eine zu geringe Wärmeleitfähigkeit ergeben . Die Erfindung schlägt demgegenüber ein strukturiertes Nanowireing vor ( d . h . ein räumlich bzw . bereichsweise sich ändernder Füllfaktor der Kontaktstruktur ) , sodass mögliche Vorteile des Na- nowireings , nämlich hohe Flexibilität und hohe Wärmeleitfähigkeit , kombiniert werden können .
Bei einem genügend hohen Füllfaktor kann eine Kontaktstruktur umfassend Nanowires eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen . Beispielsweise kann sich für eine Kontaktstruktur aus beispielsweise Kupfer (Cu) bei einem genügend hohen Füllfaktor gegenüber Lotmaterialien wie beispielsweise eine Gold-Zinn-Legierung (AuSn ) (Xcu = 380 W/mK gegenüber ca . XAusn = 50 W/mK) trotz einer höheren Schichtdicke des Lotmaterials kein Nachteil hinsichtlich der Wärmeableitung für die Kontaktstruktur ergeben . Wünscht man eine hohe Flexibilität , so muss die Dichte der Nanowires j edoch gering sein, um eine hohe Bewegungsfreiheit zu gewährleisten . Damit sinkt j edoch der Füllfaktor und wiederum die thermische Leitfähigkeit . Geht man z . B . von einer Nanowire Kontaktstruktur mit einer üblichen Dicke von d = 15 pm, also d = 15 pm langen Kupf er-Nanowires mit einem Füllfaktor von 50 % aus , so ist der thermische Widerstand Rth der Schicht , bezogen auf die Einheitsfläche A = 1 mm2 : Rth = d / ( 50 % * A * XCu ) = 15 pm / ( 0 , 5 * 1 mm2 * 380 W/mK) = 0 , 079 K/W*m2 . Demgegenüber besitzt eine AuSn-Lotschicht mit einer üblichen Dicke von d = 4 pm und wiederum auf die Einheitsfläche A = 1 mm2 bezogen den thermischen Widerstand Rth = 4 pm / ( 1 * 1 mm2 * 50 W/mK) = 0 , 08 K/Wm2 , also einen im Wesentlichen identischen bzw . vergleichbaren thermischen Widerstand . Bezogen auf die Rechnung des thermischen Wiederstandes der Kontaktstruktur lässt sich dieser entsprechend bei gegebener Dicke der Kontaktstruktur bzw . Länge der Nanowires durch Erhöhen des Füllfaktors reduzieren . Für eine gute thermische Anbindung ist also ein hoher Füllfaktor notwendig . Für eine hohe Flexibilität zur Pufferung von thermomechanischen Spannungen j edoch ein geringer Füllfaktor . Die Erfindung schlägt daher ein strukturiertes Nanowiring der Kontaktstruktur vor . In den Bereichen, die thermisch besonders sensitiv sind, nämlich im Facettenbereich der Laservorrichtung, schlägt die Erfindung ein Nanowireing mit hohem Füllfaktor vor und in anderen Bereichen ein Nanowireing mit einem geringem Füllfaktor .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Laserpackage eine Laservorrichtung, die dazu ausgebildet ist Laserstrahlung durch wenigstens eine Laserfacette auf einer vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung zu emittieren, eine elektrisch leitfähige Wärmesenke , und eine Kontaktschicht zwischen der Laservorrichtung und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke , die eine aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildete Nanowire- Struktur umfasst . Die Kontaktschicht weist wenigstens einen ersten Bereich, insbesondere Volumenbereich, und wenigstens einen zweiten Bereich, insbesondere Volumenbereich, auf , wobei der wenigstens eine erste Bereich eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials als der wenigstens eine zweite Bereich aufweist , und wobei der wenigstens eine erste Bereich benachbart zu der wenigstens einen Laserfacette angeordnet ist .
Unter dem Begriff „höhere Materialdichte" ist dabei zu verstehen, dass der wenigstens eine erste Bereich bezogen auf das Volumen desselben mehr elektrisch leitfähiges Material aufweist als der wenigstens eine zweite Bereich wiederum bezogen auf dessen Volumen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der wenigstens eine erste Bereich eine höhere Dichte von Nanowires als der wenigstens eine zweite Bereich auf . Insbesondere weist der erste Bereich bezogen auf dessen Volumen mehr Nanowires auf als der wenigstens eine zweite Bereich wiederum bezogen auf das Volumen desselben . Die höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials des wenigstens einen ersten Bereichs kann sich entsprechend durch eine höhere Dichte von Nanowires ergeben . Eine höhere Dichte von Nanowires kann sich zum einen dadurch ergeben, dass der wenigstens eine erste Bereich Nanowires aufweist , die zum Zeitpunkt der Erzeugung der Nanowires bereits enger zueinander als in dem wenigstens einen zweiten Bereich angeordnet sind . Es ist j edoch auch möglich, dass der wenigstens eine erste Bereich und der wenigstens eine zweite Bereich, zum Zeitpunkt der Erzeugung der Nanowires , Nanowires aufweist , die im Wesentlichen gleichweit voneinander beabstandet sind, die Dichte von Nanowires im ersten und dem zweiten Bereich also im Wesentlichen gleich ist , und erst durch Anordnen der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht zwischen der Laservorrichtung und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke die Nanowires im ersten Bereich verdichtet werden, insbesondere zusammengedrückt werden . Eine solche lokal höhere Dichte der Nanowires aufgrund von einer Kompression der Nanowires kann beispielsweise aufgrund einer Stufe bzw . lokale Erhöhung aus einem elektrisch leitfähigen Material im Bereich des ersten Bereichs auf einer Unterseite der Laservorrichtung, oder durch eine Stufe bzw . lokale Erhöhung aus einem elektrisch leitfähigen Material im Bereich des ersten Bereichs auf einer Oberseite der elektrisch leitfähigen Wärmesenke bzw . auf einer Oberseite eines zwischen der Kontaktschicht und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke angeordneten Submounts resultieren . Auf der Stufe bzw . im ersten Bereich angeordnete Nanowires können zusätzlich dazu zum Zeitpunkt der Erzeugung der Nanowires ebenfalls dichter als beispielsweise Nanowires des wenigstens einen zweiten Bereichs zueinander angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine erste Bereich zumindest teilweise durch eine im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials gebildet . Die höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials des wenigstens einen ersten Bereichs kann sich entsprechend durch die im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht ergeben, die zumindest teilweise den wenigsten einen ersten Bereich bildet . Beispielsweise kann der gesamte wenigstens eine erste Bereich durch die im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht gebildet werden, oder der wenigstens eine erste Bereich kann eine im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht und darauf angeordnete Nanowires umfassen . Die auf der im wesentlichen durchgängigen Vollmaterialschicht angeordneten Nanowires können zusätzlich dazu wiederum dichter als beispielsweise Nanowires des wenigstens einen zweiten Bereichs zueinander angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der wenigstens eine erste Bereich entlang bzw . unterhalb der gesamten vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine erste Bereich, in Blickrichtung auf die wenigstens eine vordere Seitenfläche gesehen, direkt unterhalb der wenigstens einen Laserfacette angeordnet , und insbesondere zwischen zwei zweiten Bereichen angeordnet . Entsprechend kann sich der wenigstens eine erste Bereich direkt unterhalb der wenigstens einen Laserfacette befinden, j edoch nicht unterhalb der seitlichen Bereiche neben der wenigstens einen Laserfacette .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der wenigstens eine erste Bereich von der vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung bis hin zu einer der vorderen Seitenfläche gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung . Beispielsweise kann die Laservorrichtung durch eine Laserdiode gebildet sein und wenigstens einen Resonator aufweisen, und sich der wenigstens eine erste Bereich über die gesamte Resonatorlänge unterhalb des Resonators erstrecken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der wenigstens eine erste Bereich von der vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung in Richtung einer der vorderen Seitenfläche gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung , j edoch nicht bis hin zur hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung . Insbesondere kann sich an den wenigstens einen ersten Bereich, in Richtung von der vorderen Seitenfläche zur hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung, der wenigstens eine zweite Bereich anschließen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der wenigstens eine erste Bereich klein, insbesondere um ein 2-faches , 5-faches oder 10-faches kleiner , gegenüber dem wenigstens einen zweiten Bereich . Der Polarisationsgrad der Laservorrichtung variiert nämlich aufgrund von Scherspannungen über den gesamten Kontaktbereich zwischen der Laservorrichtung und der Kontaktschicht , und insbesondere über den gesamten Bereich von der vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung bis hin zu einer der vorderen Seitenfläche gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung . Der Bereich mit einem geringeren Füllfaktor bzw . einer geringeren Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials , also der wenigstens eine zweite Bereich, sollte daher deutlich größer gewählt sein, als der Bereich mit höherem Füllfaktor bzw . einer höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials , also der wenigstens eine erste Bereich .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung durch eine multi-ridge-Laserdiode , insbesondere kantenemittierende multi-ridge-Laserdiode , mit zumindest einem Laserkanal gebildet . Die multi-ridge-Laserdiode kann j edoch auch mehrere eng benachbarte separate Laserkanäle aufweisen, die j eweils Licht einer zumindest leicht unterschiedlichen Wellenlänge emittieren . Es ist j edoch auch denkbar , dass die Laserkanäle Licht im Wesentlichen derselben Wellenlänge emittieren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Laservorrichtung eine zweite , zur wenigstens einen ersten benachbarte , Laserfacette auf der vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung auf . Bei der Laservorrichtung kann es sich beispielsweise um eine multi-ridge-Laserdiode handeln, insbesondere kantenemittierende multi-ridge-Laserdiode , mit zumindest zwei Laserkanälen . Jeder der zumindest zwei Laserkanäle mündet in eine Laserfacette , durch die die Laservorrichtung während einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Laservorrichtung Laserlicht emittiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kontaktschicht einen weiteren ersten Bereich auf , der benachbart zu der zweiten Laserfacette angeordnet ist . Insbesondere kann ein erster Bereich der Kontaktschicht direkt unterhalb der ersten Laserfacette angeordnet sein, und ein weiterer erster Bereich der Kontaktschicht direkt unterhalb der zweiten Laserfacette angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen den zwei ersten Bereichen der Kontaktschicht ein zweiter Bereich der Kontaktschicht angeordnet . Zudem kann seitlich der beiden ersten Bereiche der Kontaktschicht ebenfalls j eweils ein zweiter Bereich angeordnet sein . Die Bereiche der Kontaktschicht mit höherem Füllfaktor bzw . einer höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials können sich entsprechend lediglich auf Bereiche direkt unterhalb einer Laserfacette beschränken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung durch eine Laserdiode , insbesondere durch eine Kantenemittierende Laserdiode gebildet . Die Laserdiode kann während deren bestimmungsgemäßer Verwendung beispielsweise gepulst betrieben werden . In einigen Ausführungsformen kann es j edoch auch gewünscht sein, dass diese kontinuierlich betrieben wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung dazu ausgebildet blaues Laserlicht bzw . Laserlicht mit einer Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von ca . 400 nm bis ca . 500 nm zu emittieren . Dies soll aber nicht beschränkend zu verstehen sein, denn die Laservorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein Laserlicht j eder anderen Farbe , wie beispielsweise rot , grün, infrarot oder ultraviolett zu emittieren . Insbesondere kann die Laservorrichtung dazu ausgebildet sein, unabhängig von der Größe der Laservorrichtung , Laserlicht mit einer hohen Leistungsdichte im Bereich der Laserfacette zu emittieren . Beispielsweise kann es sich bei der Laservorrichtung um eine Hochleistungslaserdiode handeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner einen Submount , der zwischen der Wärmesenke und der Kontaktschicht angeordnet ist . Der Submount umfasst beispielsweise einen keramischen Basisträger , auf dessen Ober- und Unterseite j eweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung ausgebildet ist . Beispielsweise kann der Basisträger aus einem keramischen Material wie Aluminiumnitrit (AIN ) und die elektrisch leitfähige Beschichtung durch ein Metall wie Kupfer (Cu) gebildet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Submount mittels einer Lotschicht auf der Wärmesenke befestigt . Der Submount kann hingegen auch mittels einer anders ausgebildeten Kontaktschicht auf der Wärmesenke befestigt sein . Beispielsweise kann der Submount mittels einer Nanowire-Struktur auf der Wärmesenke angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner ein Trägersubstrats mit wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche auf einer Oberseite des Trägersubstrates , wobei die Wärmesenke auf der wenigstens einen elektrischen Kontaktfläche angeordnet ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner einen Gehäusedeckel , der auf der Oberseite des Trägersubstrates angeordnet ist und zusammen mit dem Trägersubstrat einen Hohlraum ausbildet , derart dass die elektrisch leitfähige Wärmesenke und die Laservorrichtung in dem Hohlraum angeordnet sind .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Gehäusedeckel mittels einer Klebeschicht auf dem Trägersubstrat befestigt . Die Klebeschicht kann beispielsweise aus einem anorganischen Material gebildet sein, und das Laserpackage kann mittels der anorganischen Klebeschicht , dem Trägersubstrat und dem Gehäusedeckel hermetisch verkapselt werden . Dadurch kann eine Erhöhung der Lebensdauer des Laserpackages erreicht werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserpackage ferner ein Gettermaterial , insbesondre umfassend Sauerstoff , dass in der Kontaktschicht angeordnet ist . Beispielsweise kann das Gettermaterial in Zwischenräumen bzw . auf der Oberfläche der Nanowires angeordnet sein . Das Gettermaterial kann dabei insbesondere dazu verwendet werden, mögliche , aufgrund des Herstellungsverfahrens des Laserpackages , oder aufgrund der bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages , in dem Hohlraum befindliche organische Moleküle unschädlich zu machen, sodass diese keine Degradation der Laserfacette bewirken können . Für den Fall der Verwendung eines Gettermaterials kann die Klebeschicht auch ein organisches Material umfassen, sodass das Laserpackage nicht hermetisch gekapselt ist , sondern organische Moleküle aus der Klebeschicht in den Hohlraum des Laserpackages ausgasen oder in denselben eindiffundieren können . Mithilfe des Gettermaterials können diese organischen Moleküle j edoch unschädlich gemacht werden, sodass diese nicht zu einer Degradation der wenigstens einen Laserfacette führen .
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Laserpackages vorgeschlagen, umfassend die Schritte :
Bereitstellen einer Laservorrichtung, die dazu ausgebildet ist Laserstrahlung durch wenigstens eine Laserfacette auf einer vorderen Seitenfläche der Laservorrichtung zu emittieren; Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Wärmesenke ; und
Bereitstellen einer Kontaktschicht zwischen der Laservorrichtung und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke ; wobei die Kontaktschicht eine aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildete Nanowire-Struktur umfasst ; wobei die Kontaktschicht wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich aufweist und der wenigstens eine erste Bereich eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials als der wenigstens eine zweite Bereich aufweist , und wobei der wenigstens eine erste Bereich benachbart zu der wenigstens einen Laserfacette angeordnet ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ein Bereitstellen einer Filterfolie bzw . Mas ke zum Erzeugen der Nanowire-Struktur . Zum Ausbilden der Nanowire-Struktur kann beispielsweise eine lonen- spur-geätzte Filterfolie verwendet werden . lonenspur-geätzte Filterfolien, etwa aus Polycarbonat ( PC ) , Polyimid ( PI ) oder Polyethylenterephthalat ( PET ) , können dabei als Mas ke für eine galvanische Abscheidung von „Metallhalmen" bzw . Nanowires dienen, da diese aufgrund der lonenspur-Ätzung Hohlräume bzw . Durchganslöcher aufweisen, die anschließend wieder gefüllt werden können . Durch Entfernen der Filterfolie , nach erfolgtem Auf füllen der Hohlräume bzw . Durchganslöcher mit einem gewünschten Material , verbleibt dieses in Form von periodisch oder willkürlich zueinander angeordneten „Metallhalmen" bzw . Nanowires . Solche Filterfolien können eine Dicke von bis zu 25 pm mit Hohlräumen bzw . Durchganslöchern mit einem Durchmesser von 15 nm und größer aufweisen . Für die vorliegende Erfindung kann in bevorzugter Weise beispielswese eine PC-Filterfolie mit einem Poren- bzw . Hohlraumdurchmesser von 100 nm verwendet werden, sodass damit Nanowires mit einem Durchmesser von 100 nm und einer Länge von ca . 2 pm erzeugt werden können . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Filterfolie bzw . Mas ke wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich auf , wobei der wenigstens eine erste Bereich eine höhere Dichte an Hohlräumen und/oder Durchgangslöchern aufweist als der wenigstens eine zweite Bereich . Nach erfolgtem Auffüllen der Hohlräume bzw . Durchganslöcher mit einem gewünschten Material und anschließendem Entfernen der Filterfolie können so Bereiche mit unterschiedlich hoher Dichte von Nanowires erzeugt werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ein Ausbilden einer im wesentlichen durchgängigen Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials in dem wenigstens einen ersten Bereich . Beispielsweise kann der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ein Aufwachsen einer im wesentlichen durchgängigen Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials in dem wenigstens einen ersten Bereich umfassen, auf dem anschließend eine Nanowire-Struktur erzeugt wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ein zumindest teilweises Auffüllen von Zwischenräumen zwischen Nanowires der Nanowire- Struktur in dem wenigstens einen ersten Bereich . Dadurch kann in dem ersten Bereich zumindest teilweise eine im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht erzeugt werden, die die Nanowires in dem wenigstens einen ersten Bereich zumindest teilweise einbettet und miteinander verbindet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem ein Bereitstellen eines Submounts zwischen der Wärmesenke und der Kontaktschicht , wobei der Submount einen keramischen Basisträger umfasst , auf dessen Ober- und Unterseite j eweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung ausgebildet ist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem ein Bereitstellen eines Trägersubstrats mit wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche auf einer Oberseite des Trägersubstrates , wobei die Wärmesenke anschließend auf der wenigstens einen elektrischen Kontaktfläche angeordnet wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem ein Bereitstellen eines Gehäusedeckels auf der Oberseite des Trägersubstrates , der zusammen mit dem Trägersubstrat einen Hohlraum ausbildet , derart dass die elektrisch leitfähige Wärmesenke und die Laservorrichtung in dem Hohlraum angeordnet sind .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Anordnens des Gehäusedeckels auf der Oberseite des Trägersubstrates ein Auf kleben des Gehäusedeckels auf der Oberseite des Trägersubstrates mittels einer Klebeschicht . Insbesondere kann es sich bei der Klebeschicht um eine Schicht aus einem anorganischen Material handeln, um das Laserpackage hermetisch einzukapseln . Die Klebeschicht kann j edoch auch ein organisches Material umfassen, mittels der das Laserpackage eingekapselt wird, insbesondere nicht hermetisch eingekapselt wird .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen, j eweils schematisch,
Fig . 1 ein Laserpackage umfassend eine Laservorrichtung auf einem Submount ; und
Fig . 2 bis 11 Ausführungsformen eines Laserpackages 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 eine schematische Skizze eines typischen Laserpackages 1 mit einer Laserdiode bzw . einem Laserchip 2 , der mittels einer ersten Lotschicht 3 auf einen Submount 4 gelötet wird, und dieser Submount 4 mittels einer zweiten Lotschicht 5 auf eine Wärmesenke 6 , insbesondere Kupferwärmesenke aufgebracht wird . Der Submount 4 besteht dabei aus einem keramischen Träger mit einer Kupferbeschichtung , auf die der Laserchip 2 mittels der ersten Lotschicht auf gelötet wird . Im konkreten kann der Submount 4 beispielsweise einen AIN-Kern mit einer Dicke von ca . 350 m und einer beidseitigen Kupfer-Beschichtung mit j eweils einer Dicke von ca . 60pm umfassen . Das für die erste Lotschicht 3 verwendete Lot ist üblicherweise AuSn, wohingegen der Cosa , also der Submount 4 mit dem darauf angeordneten Laserchip 2 , mittels einer SnAgCu- oder SnlnAg-Lotschicht als zweite Lotschicht 5 auf die Kupferwärmesenke 6 gelötet wird .
Der thermische Ausdehnungs koeffizient des Submounts 4 ist durch das Verhältnis von Kupfer- zu Keramikdicke einstellbar und kann dadurch näher an dem des Laserchips 2 als an dem der Kupferwärmesenke 6 liegen, sodass gegenüber einem direkten Aufbringen des Laserchips 2 auf die Wärmesenke 6 beim Betrieb des Laserpackages 1 bereits geringere thermomechanische Spannungen in demselben auf treten . Jedoch können die dabei dennoch unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien unerwünschte thermomechanische Spannungen am Laserchip 2 verursachen . Diese thermomechanischen Spannungen führen zwar nicht zwangsläufig zu einem Ablösen des Laserchips 2 , können j edoch eine Verschlechterung der elektrooptischen Eigenschaften des Lasers bewirken .
Es wird daher ein verbessertes Laserpackage vorgeschlagen, welches sowohl eine gute Wärmeableitung als auch eine gute Pufferung thermomechanischer Spannungen aufweist . Ein solches Laserpackage bzw . mögliche Ausführungsformen desselben nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips sind in den Figuren 2 bis 9 gezeigt .
Fig . 2 zeigt eine Seitenansicht eines Laserpackages 10 umfassend eine elektrisch leitfähige Wärmesenke 12 , Auf der mittels einer Lotschicht 13 ein Submount 14 befestigt ist . Der Submount 14 umfasst einen Basisträger 15 , auf dessen Ober- und Unterseite j eweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung 16a , 16b ausgebildet ist . Die Lotschicht 14 grenzt dabei an die elektrisch leitfähige Beschichtung 16b auf der Unterseite des Submounts 14 an . Auf dem Submount 14 bzw . über der Wärmesenke 12 ist eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht 17 angeordnet , die den Submount 14 und eine Laservorrichtung 18 , die auf der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 17 angeordnet ist , elektrisch miteinander koppelt . Die Laservorrichtung 18 ist dazu ausgebildet Laserstrahlung durch eine Laserfacette 19 auf einer vorderen Seitenfläche 20 der Laservorrichtung 18 zu emittieren . Insbesondere ist die Laservorrichtung 18 derart auf dem Submount 14 angeordnet , dass die Laserfacette 19 im Wesentlichen in derselben Ebene wie eine darunterliegende Seitenfläche 21 des Submounts 14 liegt oder über diese hinausragt . Dies verhindert ein sogenanntes beam clipping der von der Laservorrichtung 18 emittierten Laserstrahlung durch den Submount 14 bzw . durch die darunterliegende Wärmesenke 12 .
Die Kontaktschicht 17 umfasst eine Nanowire-Struktur aus einem elektrisch leitfähigen Material und weist einen ersten Volumenbereich 11a und einen zweiten Volumenbereich 11b auf . Der erste Bereich 11a weist dabei eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials bzw . höhere Nanowiredichte als der zweite Bereich 11b auf , und der erste Bereich 11a ist benachbart zu der Laserfacette 19 angeordnet . Wegen der hohen Flexibilität der Nanowires einer solchen Nanowire-Struktur können thermomechanische Spannungen, die durch unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Laservorrichtung 18 und dem Submount 14 entstehen, gepuffert werden . Zudem kann durch die Strukturierung der Kontaktschicht 17 in einen ersten und einen zweiten Bereich 11a , 11b mit unterschiedlichen Füllfaktoren des elektrisch leitfähigen Materials , zumindest in dem Bereich mit dem höheren Füllfaktor auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt werden .
Die in der Figur 2 dargestellte Ausführungsform zeigt eine Strukturierung der Kontaktschicht 17 , in Form einer räumlichen Änderung der Nanowiredichte von der vorderen Seitenfläche 20 der Laservorrichtung in Richtung einer der vorderen Seitenfläche 20 gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung . Insbesondere weist die Kontaktschicht 17 unterhalb der Laserfacette 19 von der vorderen Seitenfläche 20 der Laservorrichtung in Richtung der hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung eine abnehmende Dichte der Nanowires bzw . des elektrisch leitfähigen Materials auf . Beispielsweise kann die Laservorrichtung 18 durch eine Laserdiode gebildet sein und einen Resonator aufweisen, und die Kontaktschicht 17 entlang des Resonators eine räumliche Änderung der Nanowiredichte aufweisen .
Figuren 3A und 3B zeigen mögliche Vorderansichten des Laserpackages 10 aus Fig . 2 . Wie in Figur 3A dargestellt kann sich der erste Bereich 11a entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 erstrecken, und somit die Kontaktschicht 17 entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 eine höhere Dichte der Nanowires aufweisen . Es ist hingegen auch denkbar, dass , wie in Fig . 3B gezeigt , sich die Nanowiredichte entlang der vorderen Seitenfläche 20 , also senkrecht zur Resonatorrichtung ändert . Der erste Bereich 11a ist in diesem Fall direkt unterhalb der Laserfacette 19 angeordnet und j eweils ein zweiter Bereich 11b ist benachbart zu dem ersten Bereich angeordnet . Für den Fall , dass die in Fig . 3B gezeigte Vorderansicht zu dem in Fig . 2 gezeigten Laserpackage 10 korreliert , liegt der erste Bereich im Wesentlichen lediglich unterhalb der Laserfacette 19 sowohl entlang der vorderen Seitenfläche 20 als auch senkrecht zu dieser . Die in Fig . 3B gezeigte Ausführungsform kann j edoch auch derart verstanden werden, dass die Nanowiredichte lediglich entlang der vorderen Seitenfläche 20 variiert , j edoch nicht senkrecht zu der vorderen Seitenfläche 20 , also in Resonatorrichtung . Die Nanowiredichte kann entsprechend in der Mitte der Laservorrichtung 18 höher sein, damit im Bereich des Verlustwärmeerzeugenden p-n-Übergangs der Laservorrichtung 18 die Wärmeleitfähigkeit der Kontaktschicht 17 erhöht ist . Fig . 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Laserpackages 10 , bei dem der erste Bereich 11a der Kontaktschicht 17 zumindest teilweise durch eine im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials gebildet ist . Eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Kontaktschicht 17 wird dabei im Facettenbereich, also im ersten Bereich, durch eine „Stufe" in Form einer im wesentlichen durchgängigen Vollmaterialschicht , unterhalb der Laserfacette 19 erreicht . Die Stufe bzw . Vollmaterialschicht kann dabei aus demselben elektrisch leitfähigen Material wie die Nanowire-Struktur gebildet sein, kann j edoch auch aus einem anderen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit , wie bspw . Gold, gebildet sein . Auf der Stufe sind zusätzlich Nanowires angeordnet , die j edoch bedingt durch die Stufe in diesem Bereich kürzer sind . Durch die Vollmaterialschicht und die darauf angeordneten Nanowires weist die Kontaktschicht 17 in dem ersten Bereich 11a einen höheren Füllfaktor bzw . eine höhere Materialdichte auf , sodass die Wärmeleitfähigkeit in diesem Bereich erhöht ist . In dem zweiten Bereich 11b ohne Stufe sind die Nanowires länger und weisen einen entsprechend geringeren Füllfaktor und damit eine geringere Wärmeleitfähigkeit , j edoch eine höhere Flexibilität auf . Im dargestellten Fall sind die Nanowires der Kontaktschicht sowohl im ersten Bereich 11a als auch im zweiten Bereich 11b im Wesentlichen gleichmäßig beanstandet zueinander angeordnet , und eine erhöhte Materialdichte ergibt sich in dem ersten Bereich durch die Stufe . Es ist hingegen auch möglich, dass die Kontaktschicht 17 in dem ersten Bereich zudem eine gegenüber dem zweiten Bereich erhöhte Dichte an Nanowires aufweist , oder vollständig durch eine Vollmaterialschicht gebildet ist .
Figuren 5A und 5B zeigen wiederum mögliche Vorderansichten des Laserpackages 10 aus Fig . 4 . Wie in Figur 5A dargestellt kann sich der erste Bereich 11a entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 erstrecken, und somit die Kontaktschicht 17 entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 eine höhere Materialdichte bzw . einen höheren Füllfaktor aufweisen . Es ist hingegen auch denkbar , dass , wie in Fig . 5B gezeigt , sich die Materialdichte bzw . sich der Füllfaktor entlang der vorderen Seitenfläche 20 , also senkrecht zur Resonatorrichtung ändert . Der erste Bereich 11a ist in diesem Fall direkt unterhalb der Laserfacette 19 angeordnet und j eweils ein zweiter Bereich 11b ist benachbart zu dem ersten Bereich angeordnet . Für den Fall , dass die in Fig . 5B gezeigte Vorderansicht zu dem in Fig . 4 gezeigten Laserpackage 10 korreliert , liegt der erste Bereich im Wesentlichen lediglich unterhalb der Laserfacette 19 sowohl entlang der vorderen Seitenfläche 20 als auch senkrecht zu dieser . Die in Fig . 5B gezeigte Ausführungsform kann j edoch auch derart verstanden werden, dass die Nanowiredichte lediglich entlang der vorderen Seitenfläche 20 variiert , j edoch nicht senkrecht zu der vorderen Seitenfläche 20 , also in Resonatorrichtung . Die Materialdichte bzw . der Füllfaktor kann entsprechend in der Mitte der Laservorrichtung 18 höher sein, damit im Bereich des Verlustwärmeerzeugenden p-n-Übergangs der Laservorrichtung 18 die Wärmeleitfähigkeit der Kontaktschicht 17 erhöht ist .
Figuren 6A bis 7B zeigen Vorderansichten weiterer möglicher Ausführungsformen des Laserpackages 10 . Entgegen der Figuren 3A und 3B bzw . 5A und 5B weist die Laservorrichtung 18 dabei j eweils drei zueinander benachbarte Laserkanäle , also auch j eweils drei zueinander benachbarte Laserfacetten 19 auf . Bei der Laservorrichtung 18 kann es sich entsprechend j eweils um eine multi-ridge-Laserdiode handeln .
Gemäß Fig . 6A erstreckt sich der erste Bereich 11a entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 , und somit weist die Kontaktschicht 17 entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 eine höhere Dichte der Nanowires auf . Es ist hingegen auch denkbar, dass , wie in Fig . 6B gezeigt , sich die Nanowiredichte entlang der vorderen Seitenfläche 20 , also senkrecht zur Resonatorrichtung ändert , und sich j eweils ein erster Bereich 11a direkt unterhalb einer Laserfacette 19 befindet , und ersten Bereich durch zweite Bereiche 11b getrennt bzw . eingerahmt sind . Selbiges gilt auch für die Figuren 7A und 7B entsprechend derer sich der erste Bereich 11a, wie in Fig . 7A gezeigt , entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 erstreckt , und somit die Kontaktschicht 17 entlang der gesamten vorderen Seitenfläche 20 eine höhere Materialdichte bzw . einen höheren Füllfaktor aufweist . Es ist hingegen auch denkbar , dass , wie in Fig . 7B gezeigt , sich die Materialdichte bzw . der Füllfaktor entlang der vorderen Seitenfläche 20 , also senkrecht zur Resonatorrichtung ändert , und sich j eweils ein erster Bereich 11a direkt unterhalb einer Laserfacette 19 befindet , und die ersten Bereiche durch zweite Bereiche 11b getrennt bzw . eingerahmt sind .
Fig . 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Laserpackages nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Im Gegensatz zu dem in Fig . 2 gezeigten Laserpackage 10 ist die Laservorrichtung 10 direkt auf der Wärmesenke 12 angeordnet , und auf den Submount 14 wurde verzichtet . In diesem Fall ist die Laservorrichtung 18 derart auf der Wärmesenke 12 angeordnet , dass die Laserfacette 19 der Laservorrichtung 18 im Wesentlichen in derselben Ebene wie eine darunterliegenden Seitenfläche 26 der Wärmesenke 12 liegt oder über diese hinausragt . Dies verhindert wiederum ein beam clipping der von der Laservorrichtung 18 emittierten Laserstrahlung durch die darunterliegende Wärmesenke 12 .
Fig . 9 zeigt ein weiteres Laserpackage 10 umfassend ein Trägersubstrat 11 mit einer elektrischen Kontaktfläche auf einer Oberseite des Trägersubstrates 11 . Auf der elektrischen Kontaktfläche bzw . auf dem Trägersubstrat 11 ist die elektrisch leitfähige Wärmesenke 12 angeordnet , die mit der elektrischen Kontaktfläche bzw . dem Trägersubstrat 11 elektrisch gekoppelt ist . Auf der Wärmesenke 12 ist mittels der Lotschicht 13 der Submount 14 , umfassend einen Basisträger 15 und die elektrisch leitfähigen Beschichtungen 16a, 16b , angeordnet . Auf dem Submount 14 ist die Kontaktschicht 17 , umfassend den ersten und den zweiten Bereich 11a , 11b, angeordnet , die den Submount 14 und die Laservorrichtung 18 elektrisch miteinander koppelt . Mittels einem Gehäusedeckel 23 , der auf der Oberseite des Trägersubstrates 11 angeordnet ist , ist das Laserpackage 10 verkapselt . Der Gehäusedeckel 23 bildet mit dem Trägersubstrat 11 einen Hohlraum 24 aus , in dem die elektrisch leitfähige Wärmesenke 12 , der Submount 14 , die Laservorrichtung 18 , und die Kontaktschicht 17 angeordnet sind . Der Gehäusedeckel 23 kann dabei beispielsweise mit einer Klebeschicht oder einer Lotschicht auf dem Trägersubstrat 11 befestigt werden und das Laserpackage hermetisch oder aber auch nicht hermetisch einkapseln . Im Falle einer nicht-hermetischen Einkapselung kann in der Kontaktschicht ein Gettermaterial ausgebildet sein, um während einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Laserpackages 10 schädliche Moleküle , insbesondere organische Moleküle , innerhalb des Hohlraums 24 unschädlich zu machen .
Fig . 10 und 11 zeigen zwei mögliche weitere Ausführungsformen eines Laserpackages 10 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Eine höhere Dichte im ersten Bereich 11a der Kontaktschicht 17 wird in Figur 10 dadurch erreicht , dass die Wärmesenke 12 eine Stufe 27 bzw . eine lokale Erhöhung im Bereich des ersten Bereichs 11a aufweist , die bewirkt , dass Nanowires der Kontaktschicht 17 im Bereich der Stufe 27 mehr verdichtet werden, insbesondere zusammengedrückt werden, als im zweiten Bereich 11b ohne Stufe . Die Nanowires können dabei zum Zeitpunkt der Erzeugung der Nanowires im Wesentlichen gleichweit voneinander beabstandet sein, die Dichte von Nanowires im ersten und dem zweiten Bereich also im Wesentlichen gleich sein, und erst das Anordnen der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht 17 zwischen der Laservorrichtung 18 und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke 12 kann zu einer Verdichtung der Nanowires im ersten Bereich 11a führen . Ebenso ist es auch denkbar, dass nicht die Wärmesenke 12 , sondern ein zwischen der Kontaktschicht 17 und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke 12 angeordneter Submount die Stufe aufweist , der zu einer Verdichtung der Nanowires führt .
Figur 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stufe 27 auf 5 der Unterseite der Laservorrichtung 18 vorhanden ist . Dabei kann es sich um eine während der Erzeugung von Metallisierungsschichten der Laservorrichtung 18 erzeugte Stufe 27 , oder um eine zu einem späteren Zeitpunkt aufgebrachte Stufe handeln, die sich im Bereich des ersten Bereichs 11a auf der Unterseite der Laid servorrichtung 18 ausgebildet ist . Wie auch für obige Ausführungsform beschrieben, kann sich die höhere Dichte der Kontaktschicht 17 im ersten Bereich 11a dadurch ergeben, dass aufgrund der Stufe 27 bzw . lokalen Erhöhung im Bereich des ersten Bereichs 11a die Nanowires der Kontaktschicht 17 mehr verdichtet 15 werden, insbesondere zusammengedrückt werden, als im zweiten Bereich 11b ohne die Stufe .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Laserpackage
2 Laserdiode 3 erste Lotschicht
4 Submount
5 zweite Lotschicht
6 Wärmesenke
10 Laserpackage 11a erster Bereich
11b zweiter Bereich
12 Wärmesenke
13 Lotschicht
14 Submount 15 Basisträger
16a , 16b elektrisch leitfähige Beschichtung
17 Kontakts chicht
18 Laservorrichtung
19 Laserfacette 20 Seitenfläche
21 Seitenfläche
22 Träger subs trat
23 Gehäusedeckel
24 Hohlraum 26 Seitenfläche
27 Stufe

Claims

PATENTANS PRÜCHE Laserpackage (10) umfassend: eine Laservorrichtung (18) , die dazu ausgebildet ist Laserstrahlung durch wenigstens eine Laserfacette (19) auf einer vorderen Seitenfläche (20) der Laservorrichtung (18) zu emittieren; eine elektrisch leitfähige Wärmesenke (12) ; und eine Kontaktschicht (17) zwischen der Laservorrichtung (18) und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke (12) , die eine aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildete Nanowire-Struktur umfasst; wobei die Kontaktschicht (17) wenigstens einen ersten Bereich (11a) und wenigstens einen zweiten Bereich (11b) jeweils umfassend das elektrisch leitfähige Material aufweist und der wenigstens eine erste Bereich (11a) eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials als der wenigstens eine zweite Bereich (11b) aufweist, und wobei der wenigstens eine erste Bereich (11a) benachbart zu der wenigstens einen Laserfacette (19) angeordnet ist . Laserpackage nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine erste Bereich (11a) eine höhere Dichte von Nanowires als der wenigstens eine zweite Bereich (11b) aufweist. Laserpackage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine erste Bereich (11a) zumindest teilweise durch eine im wesentlichen durchgängige Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials gebildet ist. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitfähige Wärmesenke (12) oder die Laservorrichtung (18) oder ein zwischen der Wärmesenke (12) und der Kontaktschicht (17) angeordneter Submount (14) in einem Bereich gegenüber des ersten Bereichs (11a) eine Stufe (27) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist .
5. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der wenigstens eine erste Bereich (11a) entlang der gesamten vorderen Seitenfläche (20) der Laservorrichtung (18) erstreckt.
6. Laserpackage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der wenigstens eine erste Bereich (11a) , in Blickrichtung auf die wenigstens eine vordere Seitenfläche (20) gesehen, unterhalb der wenigstens einen Laserfacette (19) und insbesondere zwischen zwei zweiten Bereichen (11b) angeordnet ist.
7. Laserpackage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der wenigstens eine erste Bereich (11a) von der vorderen Seitenfläche (20) bis hin zu einer der vorderen Seitenfläche gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche der Laservorrichtung (18) erstreckt.
8. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laservorrichtung (18) eine zweite, zur wenigstens einen ersten benachbarte, Laserfacette (19) auf der vorderen Seitenfläche (20) der Laservorrichtung aufweist.
9. Laserpackage nach Anspruch 8, wobei die Kontaktschicht (17) einen weiteren ersten Bereich (11a) aufweist, der benachbart zu der zweiten Laserfacette (19) angeordnet ist.
10. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Submount (14) , der zwischen der Wärmesenke (12) und der Kontaktschicht (17) angeordnet ist, wobei der Submount (14) einen keramischen Basisträger (15) umfasst, auf dessen Ober- und Unterseite jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung (16a, 16b) ausgebildet ist. Laserpackage nach Anspruch 10, wobei der Submount (14) mittels einer Lotschicht (13) auf der Wärmesenke (12) befestigt ist. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Trägersubstrat (22) mit wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche auf einer Oberseite des Trägersubstrates (22) , wobei die Wärmesenke (12) auf der wenigstens einen elektrischen Kontaktfläche angeordnet ist . Laserpackage nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Gehäusedeckel (23) , der auf der Oberseite des Trägersubstrates (22) angeordnet ist und zusammen mit dem Trägersubstrat (22) einen Hohlraum (24) ausbildet, derart dass die elektrisch leitfähige Wärmesenke (12) und die Laservorrichtung (18) in dem Hohlraum (24) angeordnet sind. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Gettermaterial, insbesondre umfassend Sauerstoff, das in der Kontaktschicht (17) angeordnet ist. Verfahren zur Herstellung eines Laserpackages (10) umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Laservorrichtung (18) , die dazu ausgebildet ist Laserstrahlung durch wenigstens eine Laserfacette (19) auf einer vorderen Seitenfläche (20) der Laservorrichtung (18) zu emittieren; Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Wärmesenke ( 12 ) ; und
Bereitstellen einer Kontaktschicht ( 17 ) zwischen der Laservorrichtung ( 18 ) und der elektrisch leitfähigen Wärmesenke ( 12 ) ; wobei die Kontaktschicht ( 17 ) eine aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildete Nanowire- Struktur umfasst ; wobei die Kontaktschicht wenigstens einen ersten Bereich ( 11a ) und wenigstens einen zweiten Bereich ( 11b ) j eweils umfassend das elektrisch leitfähige Material aufweist und der wenigstens eine erste Bereich ( 11a ) eine höhere Materialdichte des elektrisch leitfähigen Materials als der wenigstens eine zweite Bereich ( 11b ) aufweist , und wobei der wenigstens eine erste Bereich ( 11a ) benachbart zu der wenigstens einen Laserfacette ( 19 ) angeordnet ist . Verfahren nach Anspruch 15 , wobei der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ( 17 ) ein Bereitstellen einer strukturierten Filterfolie zum Erzeugen der Nanowire- Struktur umfasst . Verfahren nach Anspruch 16 , wobei die strukturierte Filterfolie wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich aufweist und der wenigstens eine erste Bereich eine höhere Dichte an Hohlräumen und/oder Durchgangslöchern aufweist als der wenigstens eine zweite Bereich . Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 , wobei der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht ( 17 ) ein Ausbilden einer im wesentlichen durchgängigen Vollmaterialschicht des elektrisch leitfähigen Materials in dem wenigstens einen ersten Bereich ( 11a ) umfasst . Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Schritt des Bereitstellens der Kontaktschicht (17) ein zumindest teilweises Auffüllen von Zwischenräumen zwischen Nanowires der Nanowire-Struktur in dem wenigstens einen ersten Bereich (11a) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, ferner umfassend ein Bereitstellen eines Submounts (14) zwischen der Wärmesenke (12) und der Kontaktschicht (17) , wobei der Submount (14) einen keramischen Basisträger (15) umfasst, auf dessen Ober- und Unterseite jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung (16a, 16b) ausgebildet ist Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, ferner umfassend ein Bereitstellen eines Trägersubstrats (22) mit wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche auf einer Oberseite des Trägersubstrates (22) , wobei die Wärmesenke (12) anschließend auf der wenigstens einen elektrischen Kontaktfläche angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend ein Bereitstellen eines Gehäusedeckels (23) auf der Oberseite des Trägersubstrates (22) , der zusammen mit dem Trägersubstrat (22) einen Hohlraum (24) ausbildet, derart dass die elektrisch leitfähige Wärmesenke (12) und die Laservorrichtung (18) in dem Hohlraum (24) angeordnet sind.
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