WO2024251899A1 - Laserpackage und verfahren zum herstellen eines solchen - Google Patents

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Ams Osram International GmbH
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    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion

Definitions

  • the present application claims priority from German patent application DE 10 2023 114 794 . 3 of June 6, 2023, the disclosure content of which is hereby incorporated in full by reference.
  • the present invention relates to a laser package and a method for producing a compact laser package .
  • Laser packages have a wide range of possible applications, with the main focus being on increasing miniaturization of the individual packages.
  • One possible application is in the area of augmented reality, where lasers with different colors, for example in the red, green and blue range, are combined in order to project one or more pixels onto a display, for example augmented reality glasses or a headset.
  • the pixel can also be projected directly onto the viewer's retina.
  • the use of different colored lasers has the advantage that they can be operated with a high power density and therefore high brightness.
  • Different lasers can be placed together on a corresponding substrate and the laser beams can then be directed onto the display or in the direction of the eye using one or more optics.
  • the emitters of the individual lasers should be brought as close together as possible to enable the use of a common optics for the individual lasers.
  • Piezoelectric elements can be used to guide the optics over the display or the eye in order to be able to image different colored pixels.
  • the inventor proposes not only arranging individual laser elements next to one another on a common carrier, but stacking several laser elements or their semiconductor bodies on top of one another, separated from one another, using a very thin interposer.
  • This thin interposer in the range of a few 10 pm allows electrical insulation between the individual laser elements or their semiconductor bodies, whereby an additional electrical rewiring layer is possible on the interposer if required.
  • an interposer In contrast to conventional techniques, where the individual laser elements are placed directly on top of one another using an interconnect material, the use of an interposer allows stacking with existing solder material based on gold and tin, for example. This allows sufficient quality even at low temperatures and when using an interposer, in contrast to conventional techniques, where an existing solder material is already heavily damaged by an increased temperature during the manufacture of the laser elements. is claimed. Accordingly, with the help of an interposer, sufficient quality and thus sufficient mechanically stable fastening of different laser chips arranged on top of one another can be achieved. In addition, an additional dimension is created in production, since the individual laser elements can be set separately and only brought together in a subsequent step. This allows, for example, testing of the individual elements before the last production step.
  • the interposer itself is sufficiently thin to bring the emission areas of the laser elements in the respective semiconductor bodies as close together as possible. This creates a very small emission area in which the partial emission areas of the individual lasers largely overlap. This makes downstream optics significantly easier.
  • adjacent emission regions of laser elements means emission regions whose distances are as small as possible due to the geometric alignment of the respective semiconductor bodies.
  • the semiconductor bodies of the lasers are geometrically aligned with one another in such a way that their respective emission regions overlap as extensively as possible, so that a common and at the same time compact emission region is created for the entire package. This is achieved in particular by a decentralized arrangement of the emission regions in the semiconductor body forming the respective laser element. The geometric arrangement of the semiconductor bodies with respect to one another is therefore such that the respective emission regions are as close to one another as possible.
  • the inventor proposes, among other things, a laser package with a base plate and three laser elements with different central wavelengths implemented in semiconductor bodies.
  • a transparent housing encloses the laser elements on the base plate.
  • the laser elements have a radiation area that is arranged decentrally with respect to their respective semiconductor bodies and are aligned with each other in such a way that the distance between the radiation areas is as small as possible. According to the invention, this is achieved, among other things, by a Stacking at least two of the laser elements on top of each other with a thin interposer arranged between them .
  • a laser package which has a base plate with a housing.
  • This together with the base plate, forms a cavity which is in particular hermetically sealed, the housing being transparent to laser light at least at one point.
  • the housing can comprise glass or a similar material which is connected to a specially provided connection area on the base plate to form a sealed cavity.
  • This connection can be, for example, a hermetic metallic solder, but also a glass-semiconductor connection or glass-metal connection.
  • Hermetic sealing of the cavity is expedient in order to avoid possible oxidation or the production of carbon on the emitting surfaces of individual laser elements.
  • the base plate has at least one fastening region and at least three separate contact surfaces in the region of the cavity.
  • a first laser element arranged in a semiconductor body and having a first emission region is then mechanically connected to a first of the at least one fastening region.
  • the laser element is designed to generate laser light of a first central wavelength.
  • a third laser element arranged in a semiconductor body and having a third emission region for generating laser light of a third central wavelength is also present within the cavity.
  • the first, second and third central wavelengths are different central wavelengths, for example in the red, green and blue regions of the spectrum.
  • the laser package further comprises an interposer which is connected to the semiconductor body of the third laser element and to at least one of the semiconductor bodies of the first and second laser element is mechanically connected.
  • This connection is designed such that the semiconductor body of the third laser element is arranged on the semiconductor body of the first laser element, with the interposer being located between the first and second laser elements.
  • at least two of the at least three contact surfaces electrically contact the first and second laser elements; a third of the at least three contact surfaces contacts the third laser element via a contact surface on the interposer.
  • the emission areas of the laser elements are arranged decentrally with respect to their respective semiconductor bodies.
  • the emission areas of the laser elements are not arranged centrally with respect to the semiconductor body, for example around a rotation axis, but decentrally, i.e. shifted towards an edge or a corner.
  • the corresponding semiconductor bodies are now arranged in such a way that the emission areas are placed adjacent to one another. In this way, a common emission area of the laser elements is created, which is defined by the emission areas of the individual elements and is as small as possible due to the adjacent arrangement to one another.
  • the emission and radiation areas of the individual laser elements are arranged as close to each other as possible. At the same time, sufficient image quality is achieved on both sides of the interposer and electrical insulation of the individual laser elements from each other is possible.
  • the interposer can also be sufficiently thin to ensure sufficient heat conduction through the various semiconductor bodies. In this way, a thermal path is created with which the individual semiconductor bodies and laser elements can be sufficiently cooled via the base plate.
  • the base plate comprises a further fastening region in the region of the cavity, to which the semiconductor body of the second laser element is mechanically connected.
  • the third semiconductor body is thus arranged above the first semiconductor body and optionally the second semiconductor body.
  • an upper side of the semiconductor body of the first laser element comprises a further fastening region to which the semiconductor body of the second laser element is mechanically connected.
  • the second and third laser elements are thus located on the upper side of the semiconductor body for the first laser element.
  • the interposer can also be mechanically connected to the semiconductor body of the second laser element, so that the semiconductor body of the second laser element is arranged adjacent to the semiconductor body of the third laser element.
  • the second and third laser elements are arranged on the interposer and thus on the first laser element.
  • the semiconductor body of the second laser element can also be arranged at least partially above the semiconductor body of the first laser element.
  • the heights of the first and second laser elements can be the same, so that the interposer with the semiconductor body of the third laser element extends over both the top of the first laser element and the top of the second laser element.
  • the emission areas are arranged in an edge or corner area of the respective semiconductor bodies. This central arrangement allows the respective emission areas to be arranged as close to one another as possible by means of appropriate geometric positioning in order to achieve an overall emission area whose dimensions are as small as possible.
  • the emission regions in an edge or corner region of the respective semiconductor bodies in such a way that they have the smallest possible distance from one another during a subsequent alignment of the three laser elements.
  • the distance between the centers of two adjacent emission regions can be less than 160 pm and in particular less than 100 pm and in particular less than 60 pm.
  • the interposer can have a fastening region located on different main sides. In other words, the interposer thus comprises at least a first fastening region and a second fastening region arranged on an opposite main side. The fastening regions serve to mechanically connect the semiconductor bodies of the third laser element and the first laser element to the interposer.
  • the interposer can have a thickness in the range of 20 pm to 70 pm and in particular less than 50 pm.
  • a mechanical connection means, among other things, a solder connection, for example with a gold-tin solder, where the fastening region of the interposer can, for example, comprise a vapor-deposited metal region.
  • the interposer is manufactured from a dielectric and in particular ceramic material.
  • the fastening regions therefore form a metallic surface.
  • the fastening regions on the different main sides can be the same size, but also different sizes.
  • the size of the fastening regions can correspond to an area of the semiconductor body to be arranged.
  • the metallic surface also improves heat conduction between the semiconductor bodies and the interposer.
  • the fastening regions located on different main sides can partially overlap. This is expedient if the respective semiconductor bodies of the first and third laser elements have different geometric dimensions.
  • an edge region of the interposer can also protrude beyond an edge region of a semiconductor body connected to it.
  • the interposer can have a rewiring layer, in particular on the side facing away from the first semiconductor body. This rewiring layer serves, for example, to electrically contact the third laser element.
  • the laser elements can each have a fast or a slow axis with respect to their radiation area.
  • the fast and slow axes are of different sizes, so that the radiation characteristic is not circular, but essentially elliptical.
  • the axes of the three laser elements are oriented in the same way to one another.
  • the slow axis and the fast axis of the respective laser elements can be aligned essentially parallel or only at a small angle to one another, so that the radiation characteristics of the entire laser package also essentially comprise a fast and a slow axis.
  • some aspects provide for the slow axis of the three laser elements to be aligned essentially parallel to the base plate.
  • a submount can additionally be provided within the cavity, on which the semiconductor body of the first laser element or, optionally, also the semiconductor body of the second laser element is arranged. The submount serves to create an additional distance between the radiation region of the individual laser elements and the base plate, so that the emitted laser light is not shadowed or otherwise influenced by the base plate.
  • the shape of the radiation areas of the three laser elements is similar to an ellipse. This can each have a short and a long semi-axis.
  • the area of the radiation areas is between 9000 pm2 and 17,000 pm2 .
  • At least one of the three laser elements comprises a plurality of emission sub-areas arranged in rows and columns. These can be controlled individually, so that a different intensity of the emitted laser light can be set by controlling them.
  • the number of respective emission sub-areas can be different between the individual laser elements in order to achieve a different sensitivity for the eye or a different emitted intensity of the individual laser elements. For example, with the same emission intensity or the same power consumption, the number of emission areas for green laser light can generally be selected to be larger than those for red and blue laser light, since the eye has a higher sensitivity, especially in the green range.
  • each of the emission sub-areas has a width of less than 2 pm and a height of less than 1 pm. For emission sub-areas in the red spectrum, the height is somewhat greater, in the range of approximately 1.8 pm.
  • the individual emission sub-areas are arranged as close to one another as possible, with up to 12 or even 10 or even eight emission sub-areas being able to be arranged in a row. The distance between two adjacent emission sub-areas can be less than 10 pm.
  • the emission sub-areas are formed by the laser facets of edge-emitting lasers.
  • the base plate can also be designed with one or more integrated circuits.
  • the at least three contact surfaces are coupled to the integrated circuit(s).
  • the integrated circuits can be designed, for example, as current drivers or generally for controlling the individual laser elements or the individual emission sub-areas. This allows a particularly space-saving design in which the base plate simultaneously forms an integrated circuit in a semiconductor body.
  • the fastening areas are designed as a contact surface for supplying a voltage or a current to one of the laser elements.
  • the fastening areas can also be designed as a common contact surface for connection to a reference potential for the first and/or second laser element. It is also possible to design the fastening areas as a heat sink in order to ensure efficient heat dissipation into the base plate.
  • a further aspect relates to a method for processing a laser package. This comprises, among other things, providing a base plate with at least one first fastening region and at least three contact surfaces.
  • a semiconductor body which has a first laser element with a radiation region arranged decentrally with respect to the semiconductor body, is then mechanically fastened to the fastening region.
  • An interposer with at least one semiconductor body is then provided.
  • the semiconductor body has a third laser element with a radiation region arranged decentrally with respect to the semiconductor body. This is also mechanically fastened to the semiconductor body of the first laser element in such a way that the radiation regions of the first and third laser elements are adjacent to one another.
  • a large number of electrical contacts are then created between the at least three contact surfaces and the first and third laser elements.
  • a housing is placed on the base plate, which forms a closed cavity in which the various semiconductor bodies are arranged. The cavity thus encloses the semiconductor bodies and the large number of electrical contact surfaces. Parts of the housing in the region of the radiation region of the laser elements are designed to be transparent.
  • the interposer serves to electrically separate the individual laser elements.
  • the interposer can be manufactured separately together with the third laser element, so that in total Overall, the thermal load on the solder required for mechanical fastening is reduced. The fastening contacts between the individual laser elements and between the laser elements and the base plate are improved accordingly.
  • Some aspects deal with the step of mechanically fastening one of the laser elements.
  • a semiconductor body or a second laser element with a radiation region arranged decentrally with respect to the semiconductor body is fastened to a further fastening region of the base plate. This is done in such a way that the radiation region of the second laser element is adjacent to the radiation region of the first and/or the third laser element.
  • the step of mechanically fastening a laser element can also include mechanically fastening a semiconductor body of the second laser element to a fastening region of a top side of the semiconductor body of the first laser element.
  • the second laser element has a radiation region arranged decentrally with respect to the semiconductor body, wherein this region is now brought as close as possible to the radiation region of the first laser element by aligning and arranging the semiconductor body.
  • the third laser element is first attached to the interposer and then the interposer is mechanically arranged on the semiconductor body of the first laser element and fastened to it.
  • a further semiconductor body to the interposer and to connect it to it, wherein this has a second laser element with a radiation region arranged decentrally with respect to the semiconductor body.
  • the semiconductor body of the second laser element is designed adjacent to the semiconductor body of the third laser element, in such a way that the respective radiation regions are arranged as close to one another as possible.
  • the semiconductor body of the second laser element can also be arranged at least partially above the semiconductor body of the first laser element.
  • the emission regions of the laser elements are arranged in an edge or corner region of the respective semiconductor bodies. These regions are adjacent to one another so that the distance between the respective emission regions is as small as possible.
  • the emission region of two adjacent laser elements can be less than 160 pm and in particular less than 100 pm or even 60 pm.
  • the laser elements in the respective semiconductor bodies are contacted with the contact surfaces on the base plate or the interposer by means of a bonding wire connection.
  • Such contact can be made both before and after the individual semiconductor bodies are arranged on the interposer, provided there is sufficient space.
  • the emission ranges of the three laser elements are between 9000 pm 2 and 17,500 pm 2 .
  • the emission ranges overlap. of the three laser elements, whereby the different geometric alignment also allows a slight widening of the entire radiation area given the superposition of the radiation areas of the three laser elements.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle
  • Figure 2 shows a second embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle
  • Figure 3 shows a side view of an embodiment of a laser element according to some aspects of the proposed principle
  • Figure 4 shows the top view of the embodiment of Figure 3
  • Figure 5 shows a third embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle
  • Figure 6 shows a fourth embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle
  • Figure 7 shows a fifth embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle
  • Figures 8A to 8E illustrate some aspects of a method for producing a laser package according to the proposed principle
  • Figure 9 is a view of an edge emitting laser illustrating some aspects of the proposed principle.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a laser package according to some aspects of the proposed principle.
  • the laser package 1 comprises a base plate 10, for example made of a dielectric ceramic material with some feedthroughs. These feedthroughs connect contact surfaces 35a on the underside of the base plate 10 with corresponding contact surfaces 25, 36 and 37 on the top of the base plate.
  • the feedthroughs are insulated from one another, which is possible without great difficulty with a ceramic material.
  • the base plate can also consist of a semiconductor material or another substance, the feedthroughs being insulated from one another by a corresponding dielectric material.
  • the laser package 1 further comprises a housing 11, which is made transparent from a glass material and is firmly mechanically connected to the base plate 10 to create a cavity.
  • the contacts 35, 36 and 37 on the top of the base plate are inside the cavity.
  • the base plate 10 also comprises fastening areas 100 and 101.
  • the fastening area 100 is designed with a metallic surface and is connected to a feedthrough for the contact 38 on the underside of the base plate 10.
  • the laser element 12 comprises a radiation region 16a, which is located in the top left corner as shown.
  • the laser element 12 is equipped with several edge-emitting laser structures, which are shown in the top right corner as small dots.
  • the radiation region 16a results from an overlay of the sub-regions of the individual laser structures. Accordingly, the radiation region 16a for the first laser element is thus arranged decentrally with respect to a rotation axis of the semiconductor body.
  • the semiconductor body comprises a contact on the underside and several second contact surfaces 120 on the top side (only one shown). This is electrically connected to the contacts 37 of the base plate 10 via several bond wires 31 (only one shown) and electrically contact the individual edge-emitting laser structures of the laser element 12 for individual control.
  • a second laser element 13 is mechanically and electrically mounted on the second mounting region 101 at a slight distance from the first laser element 12.
  • This second laser element 13 also comprises a decentrally arranged radiation area 16b.
  • the second laser element is constructed in a similar way to the first laser element, i.e. with several laser structures arranged next to one another. However, these have a different central wavelength. While the laser element 12 is designed to emit green laser light, for example, the laser element 13 generates red laser light during operation. The number of laser structures in the elements 12 and 13 can be different accordingly.
  • an interposer 15 which has a fastening region 151 and is thus mechanically fastened to a fastening region 123 on the top of the semiconductor body 12.
  • a further contact surface 153 is applied to the interposer 15, and an additional fastening region 152, to which a third laser element 14 is finally mechanically connected in a semiconductor body.
  • This laser element 14 also comprises a decentrally arranged emission region 16c and is constructed in the same way as the previous laser elements.
  • the semiconductor body for the laser element 14 on the interposer 15 is geometrically aligned in such a way that the emission region 16c overlaps with the further emission regions 16a and 16b as extensively as possible. This results in a total emission region 16 for the laser.
  • the laser package which is characterized in its central area by an overlay of the respective colors. In this way, for example, a white pixel can be generated. Only in the edge area of this common radiation area 16 for the laser package are the individual colors of the laser elements 12, 13 and 14 still visible. By controlling individual lasers, other mixed colors with different intensities can also be provided.
  • the laser package is thus designed to generate RGB colors.
  • the individual semiconductor bodies are mechanically attached to both the base plate 10 and the interposer 15 using a gold-tin solder connection.
  • the solder is characterized by various positive properties, but is also subject to oxidation, so that high, permanent thermal stress can lead to deterioration of the mechanical connection.
  • the structure shown in Figure 1 is proposed according to the invention, in which an additional interposer 15 is provided. This is designed to be as thin as possible in order to ensure a large overlap area of the individual radiation areas.
  • the advantage here is that during the process of aligning and attaching the laser elements, the thermal stress on the gold-tin solder used can be reduced, so that oxidation is reduced and stability and the mechanical attachment is improved. Accordingly, for example, the structure of the second laser element 14 and the interposer 15 can be manufactured and tested separately before the fastening region 151 of the interposer 15 and the region 123 of the first laser element are subsequently connected to one another.
  • FIG. 1 shows a further embodiment of a laser package according to the invention based on the proposed principle.
  • the individual laser elements and their semiconductor bodies are aligned with one another in a similar way to the embodiment of Figure 1.
  • Bond wires 30 to 33 contact the individual laser elements, with the bond wires 30 and 32 each being connected to the rewiring layer 153 on the top of the interposer 15. This allows the available space to be used as effectively as possible and thus achieve control of the individual laser elements with an overall low space requirement.
  • the base plate 10 is made here from a semiconductor material and comprises a metallic peripheral connection region 111, onto which the transparent housing 11 is placed by means of a glass-metal connection or glass-solder connection and hermetically sealed with the base plate 10.
  • the base plate 10 comprises an integrated circuit 112, which is connected to the individual contact surfaces 35 to 37 on the upper side of the base plate for controlling the individual laser elements.
  • the integrated circuit 112 serves, among other things, to provide a necessary current and voltage signal to the individual laser elements. This allows the space required for such a laser package to be further reduced, since the elements necessary for the control and the driver circuit are already at least partially integrated in the base plate 10 and thus only need to be supplied with the necessary supply and control signals via contact regions 38 on the underside of the plate 10.
  • the fastening regions 100 and 101 for the respective laser elements 12 and 13 also simultaneously form contact surfaces for supplying, for example, a reference potential.
  • the embodiments shown in Figures 1 and 2 each comprise a decentrally arranged emission region 16a, 16b and 16c in their laser elements 12 to 14, which overlap to form a common emission region 16.
  • the individual laser elements have several laser structures arranged in parallel, the emission regions of which are referred to as partial emission regions.
  • the laser structures are formed by edge-emitting lasers.
  • Figure 3 shows a side view of a semiconductor body with such a laser element 12.
  • the other laser elements 13 and 14 are constructed in a similar way.
  • the semiconductor body of Figure 3 comprises, in its upper right corner shown here, several edge-emitting laser structures 122, each of which forms partial emission regions of the laser element.
  • the laser structures 122 can be controlled individually.
  • several contact surfaces 120 for contacting and controlling the individual laser structures 122 are applied to the top side of the semiconductor body of the laser element 12.
  • the contact surfaces are designed, for example, as metallized surfaces.
  • the laser structures 122 are arranged decentrally with respect to a central axis of rotation of the body and, in this exemplary embodiment, are located in a corner or edge area. With a suitable mapping of different laser elements onto one another, an overlapping emission area can be formed in this way.
  • edge-emitting laser structures 122 in the semiconductor body 12 are constructed in such a way that their long axis runs essentially parallel to the top or bottom and their fast axis perpendicular to it.
  • the individual laser structures in this exemplary embodiment are designed in such a way that their respective slow and fast axes are oriented in the same way to one another.
  • other orientation options are also conceivable.
  • Figure 4 shows a top view of such a semiconductor body 12 with its integrated laser structures 122.
  • several contact surfaces 120 are arranged in rows and columns. These comprise a metallized surface to which bonding wires can be applied.
  • a further fastening surface 123 is arranged flat on the top side and also comprises a metallized surface to which a gold-tin alloy is applied as solder material.
  • the embodiments shown in Figures 1 and 2 are designed such that the interposer 15 is arranged between a first laser element 12 and a second element 14.
  • the third laser element is also located on the base plate 10 close to the first laser element, so that the emission region shown in Figures 12 is obtained.
  • Figure 5 shows an embodiment with a corresponding arrangement. Elements with the same effect or construction have the same reference numerals.
  • the first semiconductor element 12 comprises an elongated and cuboid-shaped semiconductor body in which the individual laser structures define a radiation region 16a located centrally in the upper edge region.
  • the laser element 12 therefore does not comprise a radiation region in a corner region, but only in an edge region, which can be arranged centrally or slightly decentrally.
  • the two laser elements 13 and 14 are designed such that they are controlled via corresponding contact surfaces on the top side by means of bonding wires 32 and 33, respectively.
  • contact is not made partially via contact surfaces or a rewiring layer on the interposer 15, as in the previous embodiments, but directly via bonding wires that are routed to the base plate 10.
  • at least one of the laser elements can first be connected to a rewiring layer of the interposer 15 and then from there to the contact surfaces on the top side of the base plate 10.
  • the housing 11 surrounding the laser package is no longer shown here for reasons of clarity.
  • Figure 6 shows a further embodiment of the invention in which, in addition to the three existing laser elements with different central wavelengths, a fourth laser element 17 is mechanically and electrically attached to the interposer 15.
  • the laser element 17 generates a light of a central wavelength, in particular an infrared light, and is used, for example, to characterize the movement of the eye in relation to the radiation area.
  • the corresponding emission region 16d can fall apart from the other emission regions 16a, 16b and 16c and not form part of the common emission region 16.
  • the laser element 17 is on the one hand mechanically soldered to the interposer 15 via a gold-tin alloy and on the other hand guided via bonding wires to contact surfaces of the interposer and from there to the base plate 10.
  • the two laser elements 12 and 13 are on the one hand mechanically and on the other hand electrically connected to the fastening region 30', 31', 33' and 34.
  • the height of the two laser elements 12 and 13 is the same, so that the interposer 15 extends essentially flat over the surface of the two semiconductor bodies of the laser elements 12 and 13.
  • Figure 7 shows a further embodiment.
  • the first laser element 12 comprises a contact and fastening area on its underside, which is connected to the fastening area 100 of the base plate 10 via a gold-tin alloy.
  • a further contact surface 110 is, however, arranged on a side wall of the semiconductor body of the laser element 12 and is electrically connected to a corresponding contact surface 37 via a drop of solder. This allows for precise alignment on the one hand and also for additional possible dimensioning on the other hand, which does not require any further bond wire connection.
  • the contact surface 110 can also be arranged on the underside.
  • An interposer 15 is mechanically connected to the fastening region 123.
  • a rewiring layer 153 is provided on the interposer, and on the other hand, a further fastening region 152 to which the laser element 14 is fastened.
  • Several third bond wires 30 and 32 carry the corresponding signal and power supply to the laser element 14 from the base plate via the interposer and the rewiring layer 153.
  • the further third laser element 13 is now arranged vertically so that its emission areas in the edge area can be brought as close as possible to the emission areas for the laser elements 12 and 13.
  • a conductive material electrically connects a connection surface 34 of the base plate 10 to a corresponding contact surface on the surface opposite the emission areas of the laser element 13.
  • the edge of the semiconductor body of the laser element 13 forms a fastening area and is mechanically connected to the area 101 of the base plate 101 via the gold-tin solder connection.
  • FIGs 8A to 8E show various aspects of a method for producing such a laser package according to the proposed principle.
  • a base plate 10 is provided which is made, for example, from a ceramic material with a large number of vias.
  • the vias are filled with a metallic or conductive material and contact contact surfaces 35a on the underside with corresponding contact surfaces 35, 36 and 37 on the opposite upper side.
  • the base plate 10 is also designed with several fastening areas 100 and 101. In the present exemplary embodiment, these fastening areas are separated from one another. Alternatively, however, it is also possible to provide a single, larger fastening area 100 and to align the individual semiconductor bodies with their laser elements directly with one another during later fastening. This can simplify production and, if necessary, also heat dissipation and the supply of a common potential.
  • the base plate 10 further comprises a peripheral connection area 111 which extends around the fastening areas 100 and 101 as well as the contact surfaces 35 to 37.
  • This connection area 111 is later used to accommodate a glass solder connection for the mechanical and hermetic sealing of the laser elements.
  • a semiconductor body with a first laser element 12 is placed on the fastening area 100 and soldered in place.
  • the alignment of the semiconductor body and Its attachment to the region 100 is such that the radiation region 16a is opposite the second attachment region 101 and faces away from the first attachment region 100.
  • a second semiconductor body with a second semiconductor element 13 is applied to the fastening region 101, aligned and then mechanically fastened using a gold-tin solder.
  • the alignment and fastening is carried out in such a way that a small gap of a few micrometers remains between the two semiconductor bodies, but they are brought as close to one another as possible.
  • the second laser element 13 is now designed such that its emission region 16b is brought as close as possible to the emission region 16a of the first laser element, so that they overlap to a large extent.
  • an interposer 15 which has a first larger fastening region 151 on its underside and a second fastening region 152 on its upper side.
  • the interposer 15 is only a few micrometers thick and comprises a ceramic dielectric material.
  • a rewiring layer 153 with a large number of contact surfaces is provided on its upper side next to the fastening region 152.
  • a semiconductor body with a further laser element 14 is now applied to the fastening region 152 and fastened thereto using a solder.
  • the alignment of the semiconductor body is carried out in such a way that the emission region 16d is arranged adjacent to the surface of the interposer 15.
  • the transparent housing 11 is then put on and attached to the connection surfaces 111 using a glass slot or a glass-metal connection. This isolates the individual laser elements 12, 13 and 14 from the environment and hermetically seals them. This last step can also be carried out in a sphere in order to prevent possible contamination of the laser facets during later operation, for example by carbon.
  • Figure 9 shows the design of a semiconductor laser with several edge-emitting laser structures, each of which represents partial emission regions.
  • a semiconductor laser with several edge-emitting laser structures, each of which represents partial emission regions.
  • the laser element in Figure 9 comprises a semiconductor substrate 112 with several differently doped layers 1200 to 1203. These are partly p- and n-doped, wherein both the doping concentration and the doping gradient can vary. Other measures such as charge carrier blocking layers and other structures can also be provided here.
  • the layer 1202 also comprises a multiple quantum well, which functions as a light-generating layer for generating light of a central wavelength. Depending on the material system used, light of different wavelengths can be generated in this way.
  • the top layer 1203 is now additionally structured to form several adjacent and longitudinal ridges, which are also referred to as "ridges". These are each covered with a conductive material 1204, 1205 and 1206, for example a metal.
  • the metal of the layers 1204 are electrically insulated from one another, the ridges shown in Figure 9 restrict the light generation in the multiple quantum well to these areas, with the light generated oscillating perpendicularly thereto and exiting at an edge (e.g. out of the plane of the drawing).
  • the respective patches can now be excited to generate laser light in the multiple quantum world structure 1 . 2 . 2002 by controlling the individual metallic layers 1204 to 1206.
  • the proposed principle can be used to create very small laser packages that are particularly suitable for augmented reality applications. This maintains flexibility in generating different colors by using laser elements with different central wavelengths and different intensities, as each laser element has multiple laser structures that can be controlled individually.
  • the interposer used is very thin and is in the range of a few micrometers in order to ensure sufficient overlap between the different emission ranges of the individual laser elements.
  • the explanations mainly referred to a gold-tin alloy as the material for the mechanical fastening. Of course, another solder connection can also be used instead of such a material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserpackage mit einer Basisplatte und drei in Halbleiterkörpern implementierten Laserelementen. Ein transparentes Gehäuse umschließt die Laserelemente auf der Basis platte. Die Laserelemente besitzen einen Abstrahlbereich, der bezüglich ihrer jeweiligen Hableiterkörper dezentral angeordnet ist und sind so zueinander ausgerichtet, dass der Abstand zwischen den Abstrahlbereichen möglich klein ist. Erfindungsgemäß wird dies unter anderem erreicht durch ein Stapeln zumindest zwei der Laserelemente aufeinander, wobei zwischen diesen ein dünner Interposer angeordnet ist.

Description

LASERPACKAGE UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES SOLCHEN
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2023 114 794 . 3 vom 6 . Juni 2023 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig aufgenommen wird . Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserpackage sowie ein Verfahren zur Herstellung eines kompakten Laserpackage .
HINTERGRUND
Laserpackages besitzen eine Vielzahl möglicher Anwendungen, wobei vor allem auf eine zunehmende Miniaturisierung der einzelnen Packages gesetzt wird . Eine mögliche Anwendung liegt im Bereich Augmented Reality, bei der Laser mit unterschiedlichen Farben, beispielsweise im roten, grünen und blauen Bereich miteinander kombiniert werden, um so einen oder mehrere Bildpunkte auf ein Display, beispielsweise einer Augmented Reality Brille oder eines Headsets proj izieren zu können . Alternativ kann der Bildpunkt auch direkt auf die Netzhaut des Betrachters abgebildet werden .
Die Verwendung von verschiedenfarbigen Lasern hat dabei den Vorteil , dass diese mit einer hohen Leistungsdichte und damit einer hohen Helligkeit betrieben werden können . Dabei lassen sich verschiedene Laser gemeinsam auf einem entsprechenden Substrat platzieren, um anschließend mittels einer oder mehrerer Optiken die Laserstrahlen auf das Display bzw . in Richtung des Auges gelenkt zu werden . Für die Anwendungen mit sehr kleinen Abmessungen, wie beispielsweise bei den oben genannten Brillen, sollen die Emitter der einzelnen Laser möglichst nahe zusammengebracht werden, um die Verwendung einer gemeinsamen Optik für die einzelnen Laser zu ermöglichen . Durch piezoelektrische Elemente können dabei die Optiken über das Display bzw . das Auge geführt werden, umso verschiedene farbige Pixel abbilden zu können .
Die bisherigen Lösungen sehen unterschiedliche Herangehensweisen vor , beispielsweise die Implementierung verschiedenfarbiger Laser mit j e einer geeigneten vorgeschalteten Optik, welche die j eweiligen Laserstrahlen überlagern . Alternativ können auch verschiedene farbige Laser eingesetzt werden, die über separat an steuerbare Optiken j eweiliges Laserlicht auf das Display bzw . das Auge proj izieren . Dabei wird j edoch der Platzverbrauch vergrößert sowie die Kosten und auch die Ausfallwahrscheinlichkeit , beispielsweise durch die Verwendung mehrerer piezoelektrischen Spiegel erhöht .
In weiteren konventionellen Techniken werden einzelne Laserelemente aufeinandergestapelt , um auf diese Weise Licht für einen einzelnen Pixel zu erzeugen . Dabei ist j edoch die Ausrichtung und Anordnung der einzelnen Laserelemente ein Problem, sodass sich gerade für spezielle Bereiche in der Anwendung zusätzliche Schwierigkeiten, insbesondere bei dem Strahlverhalten ergeben .
Es besteht somit das Bedürfnis , ein sehr kompaktes Laserpackage mit mehreren Lasern zu realisieren, dessen gemeinsames Abstrahlungsverhalten in einem engen begrenzten Bereich liegt , sodass eine Vielzahl kleiner Pixel durch eine nachgeschaltete Optik erzeugt werden können .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfinder schlägt in diesem Zusammenhang vor, einzelne Laserelemente nicht nur nebeneinander auf einem gemeinsamen Träger anzuordnen, sondern mehrere Laserelemente bzw . deren Halbleiterkörper durch einen sehr dünnen Interposer getrennt voneinander aufeinander zu stapeln . Dieser dünne Interposer im Bereich weniger eete 10 pm erlaubt eine elektrische Isolierung zwischen den einzelnen Laserelementen bzw . deren Halbleiterkörpern, wobei bei Bedarf eine zusätzliche elektrische Umverdrahtungslage auf dem Interposer möglich ist .
Im Gegensatz zu konventionellen Techniken, bei denen die einzelnen Laserelemente direkt über einen Interconnectmaterial aufeinander gebracht werden, erlaubt die Verwendung eines Interposer eine Stapelung mit vorhandenem Lotmaterial basierend beispielsweise auf Gold und Zinn . Dieses erlaubt auch bei tiefen Temperaturen und einer Verwendung eines Interposer eine ausreichende Qualität im Gegensatz zu konventionellen Techniken, bei denen durch eine erhöhte Temperatur bei der Herstellung der Laserelemente eine vorhandenes Lotmaterial bereits stark bean- sprucht wird . Entsprechend kann mithilfe eines Interposer eine ausreichende Qualität und damit eine ausreichende mechanische stabile Befestigung verschiedenen aufeinander angeordneten Laserchips erreicht werden . Zusätzlich wird in der Fertigung eine zusätzliche Dimension geschaffen, da die einzelnen Laserelemente separat gesetzt werden können und erst in einem weiteren Schritt zusammengebracht werden . Dies erlaubt beispielsweise ein Testen der einzelnen Elemente vor dem letzten Fertigungsschritt .
Der Interposer selbst ist ausreichend dünn, um die Abstrahlbereiche der Laserelemente in den j eweiligen Halbleiterkörpern möglichst nahe zusammenzubringen . Dadurch wird ein sehr kleiner Abstrahlbereich geschaffen, in der sich die Teilabstrahlbereiche der einzelnen Laser weitgehend überlappen . Eine nachgeschaltete Optik wird somit deutlich vereinfacht .
In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff „benachbarte Abstrahlbereiche von Laserelementen" Abstrahlbereiche , deren Abstände durch die geometrische Ausrichtung der j eweiligen Halbleiterkörper möglichst gering ist . mit anderen Worten sind die Halbleiterkörper der Laser geometrisch so zueinander ausgerichtet , dass sich ihre j eweiligen Abstrahlbereiche möglichst umfänglich überlappen, so dass ein gemeinsamer und gleichzeitig kompakter Abstrahlbereich für das gesamte Package geschaffen wird . Dies wird insbesondere auch durch eine dezentrale Anordnung der Abstrahlbereiche in dem das j eweilige Laserelement bildenden Halbleiterkörper erreicht . Die geometrische Anordnung der Halbleiterkörpern zueinander erfolgt demnach derart , dass die j eweiligen Abstrahlbereiche möglichst nahe beieinanderliegen .
Der Erfinder schlägt unter anderem ein Laserpackage mit einer Basisplatte und drei in Halbleiterkörpern implementierten Laserelementen mit unterschiedlicher Zentralwellenlänge vor . Ein transparentes Gehäuse umschließt die Laserelemente auf der Basisplatte . Die Laserelemente besitzen einen Abstrahlbereich, der bezüglich ihrer j eweiligen Hableiterkörper dezentral angeordnet ist und sind so zueinander ausgerichtet , dass der Abstand zwischen den Abstrahlbereichen möglich klein ist . Erfindungsgemäß wird dies unter anderem erreicht durch ein Stapeln zumindest zwei der Laserelemente aufeinander , wobei zwischen diesen ein dünner Interposer angeordnet ist .
In einem Aspekt des dieser Anmeldung zugrunde liegenden Prinzips wird ein Laserpackage vorgeschlagen, welches eine Basisplatte mit einem Gehäuse aufweist . Dieses bildet zusammen mit der Basisplatte einen insbesondere hermetisch abgeschlossenen Hohlraum, wobei das Gehäuse zumindest an einer Stelle für Laserlicht transparent ausgestaltet ist . Beispielsweise kann das Gehäuse Glas oder ein ähnliches Material umfassen, welches auf einem speziell dafür vorgesehenen Anschlussbereich auf der Basisplatte unter Bildung eines abgeschlossenen Hohlraums verbunden ist . Diese Verbindung kann beispielsweise ein hermetisches metallisches Lot , aber auch eine Glas-Halbleiterverbindung oder Glas- Metallverbindung sein . Ein hermetischer Abschluss des Hohlraums ist zweckmäßig , um eine mögliche Oxidation oder auch die Erzeugung von Kohlenstoff auf den Abstrahlflächen einzelner Laserelemente zu vermeiden .
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip weist die Basisplatte im Bereich des Hohlraums zumindest einen Befestigungsbereich und wenigstens drei voneinander getrennte Kontaktflächen auf . Ein erstes in einem Halbleiterkörpern angeordnetes Laserelement mit einem ersten Abstrahlbereich ist nun mit einem ersten des wenigstens einen Befestigungsbereich mechanisch verbunden . Das Laserelement ist zur Erzeugung von Laserlicht einer ersten Zentralwellenlänge ausgeführt . Daneben gibt es ein zweites in einem Halbleiterkörper angeordnetes Laserelement mit einem weiteren Abstrahlbereich zur Erzeugung von Laserlicht einer zweiten Zentralwellenlänge . Ein drittes in einem Halbleiterkörper angeordnetes Laserelement mit einem dritten Abstrahlbereich zur Erzeugung von Laserlicht einer dritten Zentralwellenlänge ist ebenfalls innerhalb des Hohlraums vorhanden . Die erste , zweite und dritte Zentralwellenlänge sind unterschiedliche Zentralwellenlängen beispielsweise im roten und grünen und blauen Bereich des Spektrums .
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst das Laserpackage weiterhin einen Interposer , welcher mit dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements und mit wenigstens einem der Halbleiterkörper des ersten und zweiten Laserelements mechanisch verbunden ist . Diese Verbindung ist derart ausgestaltet , dass der Halbleiterkörpern des dritten Laserelements auf dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet ist , wobei sich der Interposer j eweils zwischen dem ersten und zweiten Laserelement befindet . Des Weiteren kontaktieren wenigstens zwei der zumindest drei Kontaktflächen das erste und zweite Laserelement elektrisch; eine dritte der zumindest drei Kontaktflächen kontaktiert über eine Kontaktfläche auf dem Interposer das dritte Laserelement .
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip sind die Abstrahlbereiche der Laserelemente bezüglich ihrer j eweiligen Halbleiterkörper dezentral angeordnet . Mit anderen Worten befinden sich die Abstrahlbereiche der Laserelemente somit nicht zentral bezüglich des Halbleiterkörpers beispielsweise um eine Rotationsachse herum angeordnet , sondern dezentral , d . h . zu einem Rand oder einer Ecke hin verschoben . Die entsprechenden Halbleiterkörpern sind nun so zueinander angeordnet , dass die Abstrahlbereiche benachbart zueinander platziert werden . Auf diese Weise ergibt sich ein gemeinsamer Abstrahlbereich der Laserelemente der durch die Abstrahlbereiche der einzelnen Elemente definiert und aufgrund der benachbarten Anordnung zueinander möglichst klein ist .
Nach dem vorgeschlagenen Aufbau werden somit die Emissions- und Abstrahlbereiche der einzelnen Laserelemente möglichst nahe zueinander angeordnet . Gleichzeitig ist eine ausreichende Bildqualität auf beiden Seiten des Interposers erreicht und es wird eine elektrische Isolierung der einzelnen Laserelemente gegeneinander möglich, der Interposer kann zudem ausreichend dünn sein, sodass eine ausreichende Wärmeleitung durch die verschiedenen Halbleiterkörper gewährleistet ist . Auf diese Weise wird ein thermischer Pfad erzeugt , mit dem die einzelnen Halbleiterkörper und Laserelemente über die Basisplatte ausreichend gekühlt werden können .
In einem Aspekt umfasst die Basisplatte im Bereich des Hohlraums einen weiteren Befestigungsbereich, mit dem der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements mechanisch verbunden ist . In diesem Fall ist somit der dritte Halbleiterkörper über dem ersten Halbleiterkörper und gegebenenfalls dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet . In einem anderen Aspekt umfasst eine Oberseite des Halbleiterkörpers des ersten Laserelements einen weiteren Befestigungsbereich, mit dem der Halbleiterkörpern des zweiten Laserelements mechanisch verbunden ist . In dieser Ausgestaltung befindet sich somit das zweite und dritte Laserelement auf der Oberseite des Halbleiterkörpers für das erste Laserelement . In einem anderen Aspekt kann auch der Interposer mit dem Halbleiterkörper des zweiten Laserelements mechanisch verbunden sein, sodass der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements benachbart zu dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements angeordnet ist .
In einem derartigen Ausführungsbeispiel ist somit das zweite und dritte Laserelement auf dem Interposer und damit dem ersten Laserelement angeordnet . Alternativ bzw . zusätzlich kann auch der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements zumindest teilweise über dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet sein . In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Höhen des ersten und zweiten Laserelements gleich groß sein, sodass sich der Interposer mit dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements sowohl über die Oberseite des ersten Laserelements als auch die Oberseite des zweiten Laserelements erstreckt .
Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Anordnung der Abstrahlbereiche der j eweiligen Laserelemente bezüglich der Halbleiterkörper . In einigen Aspekten sind die Abstrahlbereiche in einem Rand- oder Eckbereich der j eweiligen Halbleiterkörper angeordnet . Diese zentrale Anordnung erlaubt es die j eweiligen Abstrahlbereiche durch ein entsprechendes geometrisches Setzen möglichst nahe zueinander anzuordnen, um so einen gesamten Abstrahlbereich zu erreichen, dessen Ausmaße möglichst gering sind .
In diesem Zusammenhang ist es in einigen Aspekten zweckmäßig , die Abstrahlbereiche in einem Rand- oder Eckbereich der j eweiligen Halbleiterkörper so anzuordnen, dass diese bei einer nachfolgenden Ausrichtung der drei Laserelemente den kleinstmöglichen Abstand zueinander aufweisen . In einigen Aspekten kann Abstand zwischen den Zentren zweier benachbarte Abstrahlbereiche weniger als 160 pm und insbesondere weniger als 100 pm und insbesondere weniger als 60 pm betragen . Andere Aspekte beschäftigen sich mit dem Interposer und dessen Ausgestaltung . In einigen Aspekten kann der Interposer j eweils einen auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereich aufweisen . Mit anderen Worten umfasst der Interposer somit wenigstens einen ersten sowie einen auf einer gegenüberliegenden Hauptseite angeordneten zweiten Befestigungsbereich die Befestigungsbereich dienen dazu, die Halbleiterkörpern des dritten Laserelements sowie des ersten Laserelements mit dem Interposer mechanisch zu verbinden . Dabei kann der Interposer in einigen Aspekten eine Dicke im Bereich von 20 pm bis 70 pm und insbesondere weniger als 50 pm umfassen .
In diesem Zusammenhang bedeutet eine mechanische Verbindung unter anderem eine Lotverbindung beispielsweise mit einem Gold-Zinn Lot , wobei der Befestigungsbereich des Interposers beispielsweise eine auf gedampfte Metallbereich umfassen kann . In einigen Aspekten ist der Interposer mit einem dielektrischen und insbesondere keramischen Material gefertigt . Die Befestigungsbereiche bilden demnach eine metallische Oberfläche . Dabei können die Befestigungsbereich auf den unterschiedlichen Hauptseiten gleich groß , aber auch unterschiedlich groß ausgebildet sein . Die Größe der Befestigungsbereiche kann dabei einer Fläche des anzuordnenden Halbleiterkörpers entsprechen . In einigen Aspekten wird durch die metallische Oberfläche zudem auch eine Wärmeleitung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Interposer verbessert .
In anderen Aspekten können sich die auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereiche teilweise überlappen . Dies ist zweckmäßig, wenn die j eweiligen Halbleiterkörper des ersten bzw . des dritten Laserelements unterschiedliche geometrische Abmessungen aufweisen . In diesem Zusammenhang kann auch ein Randbereich des Interposers einen Randbereich eines mit ihm verbundenen Halbleiterkörpers überragen . Ebenso kann der Interposer in einigen Aspekten eine Umverdrahtungslage insbesondere auf der dem ersten Halbleiterkörper abgewandten Seite aufweisen . Diese Umverdrahtungslage dient dazu, beispielsweise das dritte Laserelement elektrisch zu kontaktieren .
Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Ausgestaltung der Abstrahlbereiche der drei Laserelemente sowie des gesamten Abstrahlbereichs des durch die Laserelemente gebildeten Laserpackage . In einigen Aspek- ten können die Laserelemente j eweils eine schnelle bzw . auch eine langsame Achse bezüglich ihres Abstrahlbereichs aufweisen . Die schnelle und langsame Achse ist unterschiedlich groß , sodass sich keine kreisrunde Abstrahlcharakteristik, sondern eine im wesentlichen elliptische Abstrahlcharakteristik einstellt . In einigen Aspekten sind die Achsen der drei Laserelemente j eweils gleiche zueinander orientiert .
Beispielsweise können die langsame Achse und die schnelle Achse der j eweiligen Laserelemente im Wesentlichen parallel oder nur mit einem kleinen Winkel zueinander ausgerichtet sein, sodass auch die Abstrahlcharakteristik des gesamten Laserpackage im Wesentlichen eine schnelle und eine langsame Achse umfasst . In diesem Zusammenhang ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass die langsame Achse der drei Laserelemente im Wesentlichen parallel zu der Basisplatte ausgerichtet ist . In einigen Aspekten kann in diesem Zusammenhang zusätzlich ein Submount innerhalb des Hohlraums vorgesehen sein, auf dem der Halbleiterkörper des ersten Laserelements bzw . optional auch der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements angeordnet ist . Der Submount dient dazu, eine zusätzliche Distanz zwischen dem Abstrahlbereich der einzelnen Laserelemente und der Basisplatte zu schaffen, sodass das emittierte Laserlicht durch die Basisplatte nicht abgeschattet oder anderweitig beeinflusst wird .
In einigen Aspekten ist die Form der Abstrahlbereiche der drei Laserelemente ähnlich zu einer Ellipse . Diese kann j eweils eine kurze und eine lange Halbachse aufweisen . Eine Fläche der Abstrahlbereiche liegt zwischen 9000 pm2 und 17 . 000 pm2 . durch die möglichst nahe Ausrichtung der einzelnen Abstrahlbereiche der Laserelemente zueinander erstreckt sich die ergebende gesamte Abstrahlung ebenfalls über diese Größe hinweg bzw . ist etwas größer .
In einigen Aspekten umfasst wenigstens eines der drei Laserelemente eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Emissionsteilbereiche . Diese sind insbesondere einzelnen ansteuerbar, sodass sich durch die Ansteuerung eine unterschiedlich starke Intensität des abgegebenen Laserlichts einstellen lässt . Die Anzahl der j eweiligen Emissionteilbereiche kann dabei zwischen den einzelnen Laserelementen unterschiedlich sein, um so eine unterschiedliche Sensitivität für das Auge bzw . auch einer unterschiedlichen abgestrahlten Intensität der einzelnen Laserelemente Rechnung zu tragen . Beispielsweise können bei gleicher Abstrahlintensität bzw . gleichem Stromverbrauch die Anzahl der Emissionsbereiche für grünes Laserlicht generell größer gewählt sein als die für rotes und blaues Laserlicht , da das Auge insbesondere im grünen Bereich eine erhöhte Sensitivität aufweist .
Wie erwähnt , sind die einzelnen Emissionsteilbereiche unterschiedlich und individuell steuerbar . Jeder der Emissionteilbereiche umfasst in einigen Aspekten eine Breite kleiner als 2 pm und eine Höhe kleiner als 1 pm . Für Emissionsteilbereiche im roten Spektrum ist die Höhe etwas größer im Bereich von ca . 1 . 8pm . Die einzelnen Emissionsteilbereiche sind dabei möglichst nahe zueinander angeordnet , wobei bis zu 12 oder auch l Ooder auch acht Emissionsteilbereiche in einer Reihe angeordnet werden können . Der Abstand zwischen zwei benachbarten Emissionsteilbereichen kann dabei weniger als 10 pm betragen . Zudem sind in einigen Aspekten die Emissionsteilbereiche durch die Laserfacetten von kantenemittierenden Lasern gebildet .
Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Basisplatte . Diese kann unter anderem einen umlaufenden Befestigungsbereich aufweisen, auf dem das Gehäuse unter Bildung des Hohlraums befestigt ist . Dieser Befestigungsbereich weist in einigen Aspekten eine metallische Oberfläche auf . Zudem können die zumindest drei Kontaktflächen durch verschiedene Durchkontaktierungen mit Kontaktflächen auf einer gegenüberliegenden Seite der Basisplatte gekoppelt sein . Damit lässt sich das Laserpackage auf ein entsprechendes PCB-Board in einfacher Weise installieren .
In anderen Aspekten kann die Basisplatte auch mit einer oder mehreren integrierten Schaltungen ausgebildet werden . Die zumindest drei Kontaktflächen sind in einer derartigen Ausgestaltung mit der oder den integrierten Schaltungen gekoppelt . Die integrierten Schaltungen können beispielsweise als Stromtreiber oder auch generell zur Ansteuerung der einzelnen Laserelemente bzw . auch der einzelnen Emissionsteilbereiche ausgebildet sein . Dies erlaubt eine besonders platzsparende Ausgestaltungsweise , bei der die Basisplatte gleichzeitig auch eine integrierte Schaltung in einem Halbleiterkörper bildet . In einem wei- teren Aspekt sind die Befestigungsbereiche als Kontaktfläche zur Zuführung einer Spannung oder eines Stromes an eines der Laserelemente ausgebildet . In diesem Zusammenhang können die Befestigungsbereiche auch als gemeinsame Kontaktfläche zum Anschluss an ein Bezugspotenzial für das erste und/oder zweite Laserelement ausgebildet sein . Ebenso ist es möglich, die Befestigungsbereiche als Wärmesenke aus zugestalten, um eine effiziente Wärmeabführung in die Basisplatte zu gewährleisten .
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Prozessieren eines Laserpackage . Dieses weist unter anderem ein Bereitstellen einer Basisplatte mit zumindest einem ersten Befestigungsbereich und zumindest drei Kontaktflächen auf . Ein Halbleiterkörpern, der ein erstes Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist , wird nun mechanisch auf die Befestigungsbereich befestigt .
Anschließend wird ein Interposer mit wenigstens einem Halbleiterkörper bereitgestellt . Der Halbleiterkörper weist ein drittes Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich auf . Dieses wird ebenfalls mechanisch auf dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements dergestalt befestigt , dass die Abstrahlbereiche des ersten und dritten Laserelements zueinander benachbart sind . Sodann werden eine Vielzahl von elektrischen Kontakten zwischen den zumindest drei Kontaktflächen und dem ersten sowie dritten Laserelement erzeugt . Um das so gebildete Konstrukt zu schützen, wird ein Gehäuse auf der Basisplatte platziert , welches einen abgeschlossenen Hohlraum bildet , indem die verschiedenen Halbleiterkörper angeordnet sind . Der Hohlraum umschließt somit die Halbleiterkörper sowie die Vielzahl von elektrischen Kontaktflächen . Teile des Gehäuses im Bereich des Abstrahlbereichs der Laserelemente sind dabei transparent ausgestaltet .
Auf diese Weise wird ein sehr kompaktes Laserpackage erzeugt , bei dem der Interposer für eine elektrische Trennung zwischen den einzelnen Laserelemente dient . Gleichzeitig kann der Interposer separat gemeinsam mit dem dritten Laserelement hergestellt werden, sodass sich ins- gesamt die thermische Belastung für das zur mechanischen Befestigung notwendige Lot verringert . Entsprechend werden die Befestigungskontakte zwischen den einzelnen Laserelementen sowie zwischen Laserelementen und der Basisplatte verbessert .
Einige Aspekte beschäftigen sich mit dem Schritt eines mechanischen Befestigens eines der Laserelemente . Bei diesem wird in einigen Aspekten ein Halbleiterkörper oder ein zweites Laserelemente mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich auf einem weiteren Befestigungsbereich der Basisplatte befestigt . Dies erfolgt dergestalt , dass der Abstrahlbereich des zweiten Laserelements benachbart zu dem Abstrahlbereich des ersten und/oder des dritten Laserelements ist .
Alternativ kann der Schritt eines mechanischen Befestigens eines Laserelements auch ein mechanisches Befestigen eines Halbleiterkörpers des zweiten Laserelements auf einem Befestigungsbereich einer Oberseite des Halbleiterkörpers des ersten Laserelements umfassen . Das zweite Laserelement weist dabei , wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel einen bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich auf , wobei dieser Bereich nun durch Ausrichtung und Anordnung des Halbleiterkörpers möglichst nahe an den Abstrahlbereich des ersten Laserelements gebracht wird .
In einem weiteren Aspekt wird das dritte Laserelement auf dem Inter- poser erst befestigt und anschließend der Interposer mechanisch auf dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet und an diesem befestigt . In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, einen weiteren Halbleiterkörper auf dem Interposer zu befestigen und mit diesem zu verbinden, wobei dieser ein zweites Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist . Der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements ist dabei benachbart zu dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements ausgeführt , und zwar derart , dass die j eweiligen Abstrahlbereiche möglichst nahe zueinander angeordnet sind . Der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements kann auch zumindest teilweise über dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet sein . In den j eweiligen Ausführungsbeispielen ist es auf diese Weise möglich, die Halbleiterkörper für das dritte bzw . zweite Laserelement auf dem Interposer mechanisch anzuordnen und mit diesem zu verbinden und anschließend dieses Konstrukt auf den Halbleiterkörper mit dem ersten Laserelement auf zusetzen und entsprechend aus zurichten . Dies reduziert gegebenenfalls die thermische Belastung des verwendeten Lots und ermöglicht darüber hinaus eine separate Fertigung und Ausrichtung der einzelnen Halbleiterkörper bzw . der Laserelemente .
Wie oben erläutert sind die Abstrahlbereiche der Laserelemente in einem Rand- bzw . Eckbereich der j eweiligen Halbleiterkörper angeordnet . Diese Bereiche sind benachbart zueinander, so dass der Abstand zwischen den j eweiligen Abstrahlbereichen möglichst gering wird . Insbesondere kann der Abstrahlbereich zweier benachbarter Laserelemente weniger als 160 pm und insbesondere weniger als 100 pm oder auch als 60 pm betragen .
In weiteren Aspekten werden die Laserelemente in den j eweiligen Halbleiterkörpern mittels Bonddrahtverbindung mit den Kontaktflächen auf der Basisplatte bzw . dem Interposer kontaktiert . Eine derartige Kontaktierung kann sowohl vor dem Anordnen der einzelnen Halbleiterkörper auf dem Interposer als auch danach erfolgen, sofern der dazu notwendige Platz ausreichend ist . In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig , die Halbleiterkörper mit den Laserelementen so aus zurichten, dass ihre j eweiligen schnellen bzw . langsamen Achsen zueinander gleich orientiert sind . Daraus ergibt sich ein gesamter Abstrahlbereich, der aufgrund der räumlichen Nähe der einzelnen Laserelemente ebenfalls relativ klein ist und sich insbesondere auch überlappt , so dass eine Farbtrennung für das Auge kaum möglich ist . Ein so erzeugter Lichtpunkt erscheint daher weiß , und lediglich im Randberiech aufgrund nicht vollständiger Überlappung leicht farbig .
Dies erlaubt die Erzeugung kleiner Pixel bzw . eine besonders platzsparende Ausgestaltung und Erzeugung von Laserlicht auf dem Auge im Bereich von Augmented Reality Anwendungen . Insbesondere sind die Abstrahlbereiche der drei Laserelemente von einer Größe zwischen 9000 pm2 und 17 . 500 pm2 . Idealerweise überlappen sich die Abstrahlbereiche der drei Laserelemente im Wesentlichen, wobei durch die unterschiedliche geometrische Ausrichtung auch eine leichte Verbreiterung des gesamten Abstrahlbereichs gegeben aus der Überlagerung der Abstrahlbereiche der drei Laserelemente möglich ist .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden .
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Laserpackage gemäß einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip ;
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Laserpackage gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Figur 3 stellt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiel eines Laserelements gemäß einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips dar;
Figur 4 zeigt die Draufsicht der Ausführung der Figur 3 ;
Figur 5 stellt zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Laserpackage gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Laserpackage gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Figur 7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Laserpackage gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Figuren 8A bis 8E stellen einige Aspekte eines Verfahrens zum Erzeugen eines Laserpackages nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;
Figur 9 ist eine Ansicht eines kantenemittierenden Lasers zur Erläuterung einiger Aspekte 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 auf treten 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 .
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Laserpackage gemäß einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips . Das Laserpackage 1 umfasst eine Basisplatte 10 , beispielsweise aus einem dielektrischen keramischen Material mit einigen Durchführungen . Diese Durchführungen verbinden Kontaktflächen 35a auf der Unterseite der Basisplatte 10 mit entsprechenden Kontaktflächen 25 , 36 und 37 auf der Oberseite der Basisplatte . Die Durchführungen sind voneinander isoliert , was bei einem keramischen Material ohne größere Schwierigkeiten möglich ist . Alternativ kann die Basisplatte j edoch auch aus einem Halbleitermaterial bestehen oder einer anderen Substanz , wobei die Durchführungen voneinander durch ein entsprechendes dielektrisches Material isoliert sind . Das Laserpackage 1 umfasst weiterhin ein Gehäuse 11 , welches transparent mit einem Glasmaterial ausgestaltet ist und unter Erzeugung eines Hohlraums mit der Basisplatte 10 fest mechanisch verbunden ist . Die Kontakte 35 , 36 und 37 auf der Oberseite der Basisplatte sind dabei innerhalb des Hohlraums . Die Basisplatte 10 umfasst darüber hinaus auch noch Befestigungsbereiche 100 und 101 . Der Befestigungsbereich 100 ist hierzu mit einer metallischen Oberfläche ausgebildet und mit einer Durchführung für den Kontakt 38 auf der Unterseite der Basisplatte 10 verbunden .
Auf den Befestigungsbereichen 100 und 101 sind nun zwei Halbleiterkörper aufgebracht , die j eweils ein Laserelement 12 und 13 beinhalten . Für den Zweck dieser Anmeldung wird der Einfachheit halber der Begriff eines „Halbleiterkörpers" mit dem Begriff eines „Laserelements" bzw . eines „Laserelements implementiert in dem Halbleiterkörper" gleichgesetzt , da innerhalb des j eweiligen Halbleiterkörpers ein entsprechendes Laserelement ausgebildet ist .
Das Laserelement 12 umfasst einen Abstrahlbereich 16a , der sich wie dargestellt in der linken oberen Ecke befindet . Hierzu ist das Laserelement 12 , mit mehreren kantenemittierenden Laserstrukturen ausgestattet , die in der rechten oberen Ecke durch kleine Punkte dargestellt sind . Der Abstrahlbereich 16a ergibt sich aus einer Überlagerung der Teilbereiche der einzelnen Laserstrukturen . Entsprechend ist der Abstrahlbereiche 16a für das erste Laserelement somit dezentral bezüglich einer Rotationsachse des Halbleiterkörpers angeordnet . Der Halbleiterkörper umfasst eine Kontaktierung auf der Unterseite sowie mehrere zweite Kontaktflächen 120 auf der Oberseite ( lediglich eine dargestellt ) . Diese ist über mehrere Bonddrähte 31 ( lediglich einer dargestellt ) mit den Kontakten 37 der Basisplatte 10 elektrisch verbunden und die einzelnen kantenemittierenden Laserstrukturen des Laserelementes 12 zur individuellen Ansteuerung elektrisch kontaktieren .
Ein zweites Laserelement 13 ist von dem ersten Laserelement 12 leicht beabstandet auf dem zweiten Befestigungsbereich 101 mechanisch und elektrisch befestigt . Auch dieses zweite Laserelement 13 umfasst einen bezüglich einer Rotations- oder zentralen Achse des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich 16b . das zweite Laserelement ist ähnlich aufgebaut wie das erste Laserelement , d . h . mit mehreren nebeneinander angeordneten Laserstrukturen . Allerdings haben diese eine andere Zentralwellenlänge . Während das Laserelement 12 beispielsweise zur Abgabe von grünem Laserlicht ausgestaltet ist , erzeugt das Laserelement 13 im Betreib rotes Laserlicht . Entsprechend kann die Anzahl der Laserstrukturen in den Elementen 12 und 13 unterschiedlich sein .
Die Anordnung und Ausrichtung der beiden Laserelemente 12 und 13 erfolgt nun dergestalt , dass die j eweiligen Abstrahlbereiche 16a und 16b zueinander möglichst nahe ausgerichtet sind, sodass diese sich idealerweise in einem großen Teilbereich überlappen . In der Figur 1 dargestellt erfolgt dies durch ein möglichst nahes Zusammenbringen der beiden Halbleiterkörpers zueinander , wobei die Abstrahlbereiche einmal im rechten oberen Eckbereich bzw . im linken oberen Eckbereich angeordnet sind . Der Abstand der beiden Halbleiterkörper bzw . der Laserelemente 12 und 13 zueinander beträgt in diesem Ausführungsbeispiel nur wenige pm betragen . Auch für das zweite Laserelement ist ein elektrischer Anschluss mittels Bonddrähten 33 vorgesehen, welche die Kontaktflächen 35 der Basisplatte 10 mit entsprechenden Kontaktflächen auf der Oberseite des Halbleiterkörpers des zweite Laserelements 13 kontaktieren .
Erfindungsgemäß ist nun ein Interposer 15 vorgesehen, der einen Befestigungsbereich 151 aufweist und damit mit einem Befestigungsbereich 123 auf der Oberseite des Halbleiterkörpers 12 mechanisch befestigt ist . Auf dem Interposer 15 ist einerseits eine weitere Kontaktfläche 153 aufgebracht , und ein zusätzlicher Befestigungsbereich 152 , an dem schließlich ein drittes Laserelement 14 in einem Halbleiterkörper mechanisch verbunden ist . Auch dieses Laserelement 14 umfasst einen dezentral angeordneten Abstrahlbereich 16c und ist in gleicher Weise wie die vorangegangenen Laserelemente auf gebaut . Wie dargestellt ist der Halbleiterkörper für das Laserelement 14 auf dem Interposer 15 geometrisch so ausgerichtet , dass sich der Abstrahlbereich 16c mit den weiteren Abstrahlbereichen 16a bzw . 16b möglichst umfangreich überlappen . Dadurch ergibt sich ein gesamter Abstrahlbereich 16 für das La- serpackage , das in seinem Zentralbereich durch eine Überlagerung der j eweiligen Farben gekennzeichnet ist . Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein weißer Bildpunkt erzeugen . Lediglich im Randbereich dieses gemeinsamen Abstrahlbereichs 16 für das Laserpackage werden noch die einzelnen Farben der Laserelemente 12 , 13 und 14 sichtbar . Durch Ansteuerung einzelnen Laser können auch andere Mischfarben mit verschiedener Intensität bereitgestellt werden . Das Laserpackage ist somit zu einer Erzeugung von RGB-Farben ausgeführt .
Eine mechanische Befestigung der einzelnen Halbleiterkörper sowohl an der Basisplatte 10 als auch am Interposer 15 erfolgt über eine Gold- Zinn Lotverbindung . Das Lot zeichnet sich durch verschiedene positive Eigenschaften aus , unterliegt j edoch auch einer Oxidation, sodass eine hohe dauerhafte thermische Belastung zu einer Verschlechterung der mechanischen Verbindung führen kann . Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß die in Figur 1 dargestellte Struktur vorgeschlagen, bei der ein zusätzlicher Interposer 15 vorgesehen ist . Dieser ist möglichst dünn ausgestaltet , um einen großen Überlappungsbereich der einzelnen Abstrahlbereiche zu gewährleisten . Vorteilhaft hier ist j edoch, dass bei der Prozessführung der Ausrichtung und Befestigung der Laserelemente die thermische Belastung auf das verwendete Gold-Zinn-Lot reduziert werden kann, sodass eine Oxidation reduziert und damit eine Stabilität und die mechanische Befestigung verbessert wird . Entsprechend lässt sich beispielsweise die Struktur aus dem zweiten Laserelement 14 und dem Interposer 15 separat fertigen und testen, bevor anschließend die Befestigungsbereich 151 des Interbrowsers 15 und der Bereich 123 des ersten Laserelements miteinander verbunden werden .
Das so hergestellte Laserpackage erzeugt ein Laserlicht , welches sich im vorliegenden Fall aus der Zeichenebene heraus bewegt . Das Gehäuse 11 ist an dieser Stelle transparent ausgestaltet , sodass mittels einer nachgeschalteten Optik das überlagerte Laserlicht auf ein Display, ein Auge oder eine andere Proj ektionseinrichtung geführt werden kann . Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Laserpackages nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Bei diesem sind die einzelnen Laserelemente sowie deren Halbleiterkörper in ähnlicher Weise zueinander ausgerichtet wie in der Ausgestaltungsform der Figur 1 . Bonddrähte 30 bis 33 kontaktieren die einzelnen Laserelemente , wobei die Bonddrähte 30 und 32 j eweils mit der Umverdrahtungslage 153 auf der Oberseite des Interposers 15 verbunden sind . Dies erlaubt es , den vorhandenen Platz möglichst gut zu nutzen und so eine Ansteuerung der einzelnen Laserelemente mit einem insgesamt geringen Platzverbrauch zu erreichen .
Die Basisplatte 10 ist hier mit einem Halbleitermaterial ausgeführt und umfasst einen metallisch umlaufenden Anschlussbereich 111 , auf dem mittels einer Glas-Metallverbindung oder Glas-Lotverbindung das transparente Gehäuse 11 aufgesetzt und hermetisch mit der Basisplatte 10 verschlossen ist . Darüber hinaus umfasst die Basisplatte 10 einen integrierten Schaltkreis 112 , der mit den einzelnen Kontaktflächen 35 bis 37 auf der Oberseite der Basisplatte zur Ansteuerung der einzelnen Laserelemente verbunden ist . Die integrierte Schaltung 112 dient unter anderem zur Bereitstellung eines notwendigen Strom- und Spannungssignals an die einzelnen Laserelemente . Damit kann der Platzverbrauch eines derartigen Laserpackages weiter reduziert werden, da die für die Ansteuerung und die Treiberschaltung notwendigen Elemente bereits in der Basisplatte 10 zumindest teilweise integriert sind und somit lediglich durch Kontaktbereiche 38 auf der Unterseite der Platte 10 mit den notwendigen Versorgungs- und Steuersignalen beaufschlagt werden muss . Ähnlich wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel bilden die Befestigungsbereiche 100 und 101 für die j eweiligen Laserelemente 12 und 13 auch gleichzeitig Kontaktflächen zur Zuführung beispielsweise eines Bezugspotenzials .
Die in der Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen umfassen in ihren Laserelementen 12 bis 14 j eweils einen dezentral angeordneten Abstrahlbereich 16a , 16b und 16c , der sich zu einem gemeinsamen Abstrahlbereich 16 überlagert . Die einzelnen Laserelemente besitzen hierzu mehrere parallel angeordnete Laserstrukturen, deren Emissions- berieche als Teilabstrahlbereiche bezeichnet werden . Die Laserstrukturen sind in diesen Ausgestaltungen durch kantenemittierende Laser gebildet . Allerdings können auch andere Laser wie VCSEL oder andere eingesetzt werden . Figur 3 zeigt diesbezüglich eine Seitenansicht eines Halbleiterkörpers mit einem derartigen Laserelement 12 . Die anderen Laserelemente 13 und 14 sind ähnlich auf gebaut . Der Halbleiterkörpers der Figur 3 umfasst in seiner hier dargestellten rechten oberen Ecke mehrere kantenemittierende Laserstrukturen 122 , die j eweils Teilabstrahlbereiche des Laserelements bilden . Die Laserstrukturen 122 sind individuell steuerbar . Zu diesem Zweck sind auf der Oberseite des Halbleiterkörpers des Laserelements 12 mehrere Kontaktflächen 120 zur Kontaktierung und Ansteuerung der einzelnen Laserstrukturen 122 aufgebracht .
Die Kontaktflächen sind beispielsweise als metallisierte Oberflächen ausgebildet . Ebenso gibt es eine gemeinsame Kontaktfläche 122 auf der Unterseite des Halbleiterkörpers sowie zwei metallisierte Befestigungsbereiche 123 . Diese dienen einerseits zur Wärmeabfuhr und andererseits zur mechanischen Befestigung des Laserelementes an einen In- terposer bzw . der Basisplatte . Die Laserstrukturen 122 sind gegenüber einer zentralen Rotationsachse des Körpers dezentral angeordnet und befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel in einem Eck- bzw . Randbereich . Bei einer geeigneten Abbildung unterschiedlicher Laserelemente aufeinander lässt sich auf diese Weise ein sich überlappender Emissionsbereich ausbilden . Darüber hinaus sind die kantenemittierenden Laserstrukturen 122 im Halbleiterkörpers 12 so aufgebaut , dass ihre lange Achse im Wesentlichen parallel zu der Ober- bzw . Unterseite verlaufen und ihre schnelle Achse senkrecht dazu . Insbesondere sind die einzelnen Laserstrukturen in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet , dass ihre j eweiligen langsamen bzw . schnellen Achsen zueinander gleich orientiert sind . Allerdings sind auch andere Orientierungsmöglichkeiten denkbar .
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf einen derartigen Halbleiterkörper 12 mit seinen integrierten Laserstrukturen 122 . Auf der Oberseite des Halbleiterkörpers 12 sind mehrere Kontaktflächen 120 in Reihen und Spalten angeordnet . Diese umfassen eine metallisierte Oberfläche , auf die Bonddrähte aufgebracht werden können . Eine weitere Befestigungsfläche 123 ist flächig auf der Oberseite angeordnet und umfasst ebenfalls eine metallisierte Oberfläche , auf der eine Gold-Zinn-Legierung als Lotmaterial aufgebracht ist . Die in der Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen sind derart ausgestaltet , dass der Interposer 15 zwischen einem ersten Laserelement 12 und einem zweiten Element 14 angeordnet ist . Das dritte Laserelement befindet sich hingegen ebenfalls auf der Basisplatte 10 nahe des ersten Laserelementes , sodass sich der in den Figuren 12 ergebende Abstrahlbereich ergibt . Allerdings lassen sich j e nach Ausgestaltung auch andere Kombinationen und Anordnungen der einzelnen Halbleiterkörper und Laserelemente zueinander definieren, ohne dass dies dem erfindungsgemäßen Gedanken abträglich ist . Diese Flexibilität in der Herstellung hat insbesondere dann den Vorteil , wenn die einzelnen Abstrahlbereiche der verwendeten Laserelemente zwar ebenfalls dezentral angeordnet sind, j edoch sich bezüglich der j eweiligen Symmetrieachsen unterscheiden .
Die Figur 5 zeigt eine Ausgestaltungsform, mit einer entsprechenden Anordnung . Wirkungs- bzw . baugleiche Elemente tragen die gleichen Bezugs zeichen . In dieser Ausgestaltungsform umfasst das erste Halbleiterelement 12 einen länglichen und quaderförmig ausgestalteten Halbleiterkörper, bei dem die einzelnen Laserstrukturen einen zentral im oberen Randbereich befindlichen Abstrahlbereich 16a definieren . Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsformen umfasst das Laserelement 12 somit nicht einen Abstrahlbereich einem Eckbereich, sondern lediglich in einem Randbereich, wobei dieser zentral oder auch leicht dezentral angeordnet sein kann .
Auf der Unterseite des Halbleiterkörpers des Laserelements 12 sind mehrere Kontaktflächen aufgebracht , die mit Kontakt und Befestigungsbereichen 100 sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden sind . Über mehrere Durchkontaktierungen führen die Befestigungsbereiche 100 zur entsprechenden Kontaktflächen 35a auf der gegenüberliegenden Seite der Basisplatte 10 . Diese erlauben somit eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Strukturen im Laserelement 12 . Auf der Oberseite des Laserelements 12 ist auf dessen Befestigungsbereich 123 ein Interposer 15 angelötet , auf den wiederum zwei Laserelemente 13 und 14 befestigt sind . Deren Emissionsbereiche befinden sich an der rechten unteren bzw . der linken unteren Ecke , sodass sich ein überlappender und eng umgrenzter gesamter Abstrahlbereich 16 ergibt .
In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Laserelemente 13 und 14 so ausgeführt , dass ihre Ansteuerung über entsprechende Kontaktflächen auf der Oberseite mittels Bonddrähten 32 bzw . 33 erfolgt . Mit anderen Worten wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Kontaktierung nicht wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen teilweise über Kontaktflächen bzw . eine Umverdrahtungslage auf dem Interposer 15 gebildet , sondern direkt über Bonddrähte , welche auf die Basisplatte 10 geführt sind . Alternativ bzw . auch zusätzlich kann wie in den vorangegangenen Ausführungsformen zumindest eine der Laserelemente erst auf eine Umverdrahtungslage des Interposers 15 und anschließend von dort aus mit den Kontaktflächen auf der Oberseite der Basisplatte 10 verbunden werden . Das das Laserpackage umgebende Gehäuse 11 ist hier aus Übersichtsgründen nicht mehr dargestellt .
Figur 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der zusätzlich zu den drei vorhandenen Laserelementen mit unterschiedlicher Zentralwellenlänge ein viertes Laserelement 17 auf dem Interposer 15 mechanisch und elektrisch befestigt ist . Das Laserelement 17 erzeugt in einem Betrieb ein Licht einer zentralen Wellenlänge , insbesondere ein infrarotes Licht und dient beispielsweise dazu, die Bewegung des Auges in Bezug auf den Abstrahlbereich zu charakterisieren .
Zu diesem Zweck kann der entsprechende Abstrahlbereich 16d gegenüber den weiteren Abstrahlbereichen 16a , 16b und 16c auseinanderfallen und nicht Teil der gemeinsamen Abstrahlbereichs 16 bilden . Auch hier ist das Laserelement 17 einerseits mechanischen mit dem Interposer 15 über eine Gold-Zinn-Legierung festgelötet und andererseits über Bonddrähte auf Kontaktflächen des Interposers und von dort aus auf die Basisplatte 10 geführt . Die beiden Laserelemente 12 und 13 sind einerseits mechanisch und andererseits elektrisch mit dem Befestigungsbereich 30 ' , 31 ' , 33 ' und 34 verbunden . In diesem Ausführungsbeispiel sind die Höhe der beiden Laserelemente 12 und 13 gleich groß , sodass der Interposer 15 sich über die Oberfläche der beiden Halbleiterkörper der Laserelemente 12 und 13 im Wesentlichen eben erstreckt . Dies führt unter anderem zu einer verbesserten Stabilisierung, aber auch zu einer vereinfachten Herstellung des gesamten Packages . Alternativ können in diesem Zusammenhang auch zwei getrennte Interposer eventuell auch unterschiedlicher Breite vorgesehen sein, auf denen einerseits das Laserelement 14 mit seinem sichtbaren Licht und andererseits das Laserelement 17 mit seinem weiteren Abstrahlbereich 16d und seinem infraroten Licht befestigt sind .
Eine weitere Ausführungsform zeigt die Figur 7 . In dieser Ausgestaltung umfasst das erste Laserelement 12 einerseits einen Kontakt- und Befestigungsbereich auf seiner Unterseite , der über einen Gold-Zinn-Legie- rung mit dem Befestigungsbereich 100 der Basisplatte 10 verbunden ist . Eine weitere Kontaktfläche 110 ist allerdings auf einer Seitenwand des Halbleiterkörpers des Laserelements 12 angeordnet , und über einen Lottropfen mit einer entsprechenden Kontaktfläche 37 elektrisch leitend verbunden . Dies erlaubt einerseits eine genaue Ausrichtung und andererseits auch eine zusätzliche mögliche Dimensionierung , die ohne weitere Bonddrahtverbindung aus kommt . In diesem Zusammenhang kann die Kontaktfläche 110 auch auf der Unterseite angeordnet sein .
Ein Interposer 15 ist mechanisch mit dem Befestigungsbereich 123 verbunden . Auf dem Interposer ist einerseits eine Umverdrahtungslage 153 vorgesehen, und andererseits ein weiterer Befestigungsbereich 152 , an dem das Laserelement 14 befestigt ist . Mehrere dritte Bonddrähte 30 und 32 führen die entsprechende Signal- und Stromversorgung an das Laserelement 14 von der Basisplatte über den Interposer und die Umverdrahtungslage 153 .
In diesem Ausführungsbeispiel ist das weitere dritte Laserelement 13 nun senkrecht angeordnet , so dass dessen im Randbereich liegende Emissionsbereiche möglichst nah an die Emissionsbereichen für das Laserelemente 12 und 13 gebracht werden können . Ein leitendes Material verbindet eine Anschlussfläche 34 des Basisplatte 10 mit einer entsprechenden Kontaktfläche auf der den Emissionsbereichen des Laserelements 13 gegenüberliegende Oberfläche elektrisch . Der Rand des Halbleiterkörpers des Laserelements 13 bildet dabei einen Befestigungsbereich und ist mit dem Bereich 101 der Basisplatte 101 über die Gold- Zinn Lotverbindung mechanisch verbunden . Mit der erfindungsgemäßen Lösung in den j eweiligen Ausführungsformen dargestellt ist es somit möglich, durch eine entsprechende geometrische Anordnung die Abstrahlbereiche der einzelnen Laserelemente noch ausreichend dicht zusammenzubringen, um einen gemeinsamen und überlappenden Abstrahlbereich für die unterschiedlichen Farben der Laserelemente zu erreichen . Dadurch wird eine nachgeschaltete Optik vereinfacht , da diese nun nicht mehr wie in konventionellen Techniken für j edes Laserlicht bereitgestellt werden muss , sondern der Abstrahlbereich 16 sich durch die geometrische Anordnung und den sehr geringen Abstand der einzelnen Teilemissionsbereiche ausreichend überlappt , um verschiedene Farben einschließlich weiß darstellen zu können .
Die Figuren 8A bis 8E zeigen verschiedene Aspekte eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Laserpackage nach dem vorgeschlagenen Prinzip . In der Figur 8A wird eine Basisplatte 10 bereitgestellt , die beispielsweise aus einem keramischen Material mit einer Vielzahl von Durchkontaktierungen hergestellt ist . Die Durchkontaktierungen sind mit einem metallischen bzw . leitfähigen Material verfüllt und kontaktieren Kontaktflächen 35a auf der Unterseite mit entsprechenden Kontaktflächen 35 , 36 und 37 auf der gegenüberliegenden Oberseite . Die Basisplatte 10 ist darüber hinaus mit mehreren Befestigungsbereichen 100 und 101 ausgestaltet . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Befestigungsbereiche voneinander getrennt . Alternativ ist es j edoch auch möglich, einen einzelnen größeren Befestigungsbereich 100 vorzusehen, und die einzelnen Halbleiterkörpern mit ihren Laserelementen beim späteren Befestigen direkt zueinander auszurichten . Dies kann die Herstellung und gegebenenfalls auch die Wärmeabfuhr und die Versorgung mit einem gemeinsamen Potenzial vereinfachen .
Die Basisplatte 10 umfasst weiterhin einen umlaufenden Anschlussbereich 111 , der sich um die Befestigungsbereiche 100 und 101 sowie die Kontaktflächen 35 bis 37 erstreckt . Dieser Anschlussbereich 111 dient später zur Aufnahme einer Glas-Lotverbindung für die mechanische und hermetische Versiegelung der Laserelemente mit . Im Anschluss an die Bereitstellung einer derartigen Basisplatte wird ein Halbleiterkörper mit einem ersten Laserelement 12 auf dem Befestigungsbereich 100 aufgesetzt und festgelötet . Die Ausrichtung des Halbleiterkörpers und dessen Befestigung auf dem Bereich 100 erfolgt dergestalt , dass der Abstrahlbereich 16a dem zweiten Befestigungsbereich 101 gegenüber und dem ersten Befestigungsbereich 100 abgewandt liegt .
In einem nachfolgenden zweiten Schritt dargestellt in Figur 8B wird ein zweiter Halbleiterkörper mit einem zweiten Halbleiterelement 13 auf den Befestigungsbereich 101 aufgebracht , ausgerichtet und anschließend mechanisch mittels eines Gold-Zinn Lotes befestigt . Die Ausrichtung und Befestigung erfolgt dergestalt , dass zwischen den beiden Halbleiterkörpern ein geringer Spalt im Bereich weniger Mikrometer verbleibt , diese j edoch so nah wie möglich zueinander gebracht werden . In der Ausgestaltung ist das zweite Laserelement 13 nun so ausgeführt , dass deren Abstrahlbereich 16b möglichst nah an den Abstrahlbereich 16a des ersten Laserelementes herangeführt wird, so dass diese sich zu einem großen Teil überlappen .
Parallel zu der Fertigung dieses Abschnitts , wird ein Interposer 15 bereitgestellt , der auf seiner Unterseite einen ersten größeren Befestigungsbereich 151 und auf seiner Oberseite einen zweiten Befestigungsbereich 152 aufweist . Der Interposer 15 ist nur wenige Mikrometer dick und umfasst ein keramisches dielektrisches Material . Zudem ist auf seiner Oberseite neben dem Befestigungsbereich 152 eine Umverdrahtungslage 153 mit einer Vielzahl von Kontaktflächen vorgesehen .
Ähnlich wie für die Prozessführung der Basisplatte 10 wird nun ein Halbleiterkörper mit einem weiteren Laserelement 14 auf den Befestigungsbereich 152 aufgebracht und an diesem über ein Lot befestigt . Die Ausrichtung des Halbleiterkörpers erfolgt dabei dergestalt , dass der Abstrahlbereich 16d zu der Oberfläche des Interposers 15 benachbart angeordnet ist . Dieser Ansatz , die Laserelemente voneinander getrennt auf dem Interposer 15 und der Basisplatte 10 anzuordnen, reduziert die thermische Belastung insbesondere auf das verwendete Lotmaterial , wodurch eine Oxidation reduziert und damit eine mechanische Verbindung verbessert wird .
In einem weiteren Schritt dargestellt in Figur 8D werden nun die beiden Elemente miteinander kombiniert und der Interposer 15 auf die Oberseite der Halbleiterkörper der Laserelemente 12 und 13 aufgesetzt und aus- gerichtet . Die Ausrichtung erfolgt derart , dass die Abstrahlbereiche der einzelnen Laserelemente 12 , 13 und 14 sich möglichst umfangreich überlappen, sodass sich ein gleichmäßiger , aber kleiner gemeinsame Abstrahlbereich 16 daraus ergibt . Nach der Ausrichtung kann der Inter- poser 15 über die Befestigungsbereiche mit den Halbleiterkörpern für die Laserelemente 12 und 13 festgelötet werden . Anschließend erfolgt eine Verbindung, bei der die einzelnen Kontaktflächen auf dem Inter- poser bzw . den Oberseiten der Halbleiterkörper mit den Kontaktflächen auf der Basisplatte 10 elektrisch verbunden werden . Diese einzelnen Schritte erlauben es , während des Fertigungsprozesses ein umfangreiches Testen der einzelnen Komponenten durchzuführen, um so frühzeitig Fehler oder Beschädigungen zu identifizieren und gegebenenfalls Einzelkomponenten auszutauschen, ohne dass vollständige Package wegschmeißen zu müssen .
Anschließend wird nach einem Funktionstest das transparente Gehäuse 11 aufgesetzt und mittels eines Glasslots oder einer Glasmetallverbindung an den Anschlussflächen 111 befestigt . Damit sind die einzelnen Laserelemente 12 , 13 und 14 von der Umwelt abgeschlossen und hermetisch abgedichtet . Dieser letzte Schritt kann zudem in einer Sphäre durchgeführt werden, um eine mögliche Kontamination der Laserfacetten auch in einem späteren Betrieb beispielsweise durch Kohlenstoff zu verhindern .
Figur 9 zeigt schließlich die Ausgestaltung eines Halbleiterlasers mit mehreren kantenemittierenden Laserstrukturen, die j eweils Emissionsteilbereiche darstellen . Eine derartige Struktur ist unter anderem in den Laserelementen 12 , 13 und 14 gegeben, wobei die einzelnen kantenemittierenden Laserstrukturen durch eine entsprechende Kontaktierung einzelnen ansteuerbar sind . Das Laserelement in der Figur 9 umfasst einen Halbleitersubstrat 112 , mit mehreren unterschiedlich darauf dotierten Schichten 1200 bis 1203 . Diese sind zum Teil p- und n-dotiert , wobei sowohl die Dotierkonzentration als auch der Dotiergradient variieren kann . Weitere Maßnahmen wie Ladungsträgerblockadeschichten und andere Strukturen können hierbei ebenfalls vorgesehen sein . Die Schicht 1202 umfasst zudem einen Mehrf achquantenwell , der als lichterzeugende Schicht für die Erzeugung von Licht einer Zentralwellenlänge fungiert . Je nach verwendetem Materialsystem kann auf diese Weise Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden .
Die oberste Schicht 1203 ist nun zusätzlich strukturiert , um mehrere nebeneinanderliegende und längsgerichtete Grate zu bilden, die auch als „Ridges" bezeichnet werden . Diese sind mit j eweils einem leitenden Material 1204 , 1205 und 1206 bedeckt , beispielsweise einem Metall . Das Metall der Schichten 1204 sind elektrisch voneinander isoliert , die in der Figur 9 dargestellten Grate schnüren die Lichterzeugung im Mehr- f achquantenwell auf diese Bereiche ein, wobei das erzeugte Licht senkrecht dazu os zilliert , und an einer Kante austritt ( z . B . aus der Zeichenebene heraus ) .
In einem Betrieb der Anordnung kann nun durch eine Ansteuerung der einzelnen metallischen Schichten 1204 bis 1206 die j eweiligen Patches zur Erzeugung von Laserlicht in der mehrfach Quantenweltstruktur 1 . 2 . 2002 angeregt werden .
Mit dem vorgeschlagenen Prinzip lassen sich sehr kleine Laserpackages realisieren, die insbesondere für Augmented Reality Anwendungen . Dabei bleiben die Flexibilität sowohl in der Erzeugung unterschiedlicher Farben durch die Verwendung von Laserelementen mit unterschiedlicher Zentralwellenlänge als auch unterschiedlichen Intensitäten bestehen, da die j eweiligen Laserelemente mehrere Laserstrukturen aufweisen, die wiederum einzelnen ansteuerbar sind . Der verwendete Interposer ist dabei sehr dünn ausgestaltet und liegt im Bereich weniger Mikrometer , um weiterhin die ausreichende Überlappung der verschiedenen Abstrahlbereiche der einzelnen Laserelemente zu gewährleisten . In den Ausführungen war vor allem von einer Gold-Zinn Legierung als Material für die mechanische Befestigung die Rede . Natürlich kann anstatt eines derartigen Materials auch eine andere Lotverbindung verwendet werden . BEZUGSZEICHENLISTE
1 Laserpackage
12, 13, 14 Las er element 15 Interposer
16 Abstrahlbereich
16a, 16b, 16c Abstrahlbereich
30, 31, 32, 33 Bonddrähte
35, 36, 37 Kontakt fläche 35a, 36a, 37a Kontakt fläche
38 Kontakt fläche
100, 101 Befestigungsbereich
111 Anschluss fläche
112 integrierte Schaltung 120 Kontaktbereich
122 Emissions teilbereich
123 Befestigungsbereich
150 Kante
151, 152 Befestigungsbereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Laserpackage (1) , umfassend: eine Basisplatte (10) mit einem Gehäuse (11) , welches zusammen mit dem Gehäuse (11) einen, insbesondere hermetisch abgeschlossenen Hohlraum bildet, wobei das zumindest an einer Stelle für Laserlicht transparent ausgestaltet ist, wobei die Basisplatte (10) im Bereich des Hohlraums zumindest einen Befestigungsbereich (100, 101) und zumindest drei Kontaktflächen (34, 35, 36, 37) aufweist; ein erstes in einem Halbleiterkörper angeordnetes Laserelement
(12) mit einem ersten Abstrahlbereich (16a) , welches mit einem ersten des wenigstens einen Befestigungsbereichs (100) mechanisch verbunden und zur Erzeugung von Laserlicht einer ersten Zentralwellenlänge ausgeführt ist; ein zweites in einem Halbleiterkörper angeordnetes Laserelement
(13) mit einem zweiten Abstrahlbereich (16b) zur Erzeugung von Laserlicht einer zweiten Zentralwellenlänge; ein drittes in einem Halbleiterkörper angeordnetes Laserelement
(14) mit einem dritten Abstrahlbereich (16c) zur Erzeugung von Laserlicht einer dritten Zentralwellenlänge; einen Interposer (15) , welcher mit dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements (14) und mit wenigstens einem der Halbleiterkörper des ersten und zweiten Laserelements (12, 13) mechanisch verbunden ist, so dass der Halbleiterkörper des dritten Laserelements auf dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements (11) angeordnet ist; wobei zwei der zumindest drei Kontaktflächen das erste und zweite Laserelement elektrisch kontaktieren und eine dritte der zumindest drei Kontaktflächen das dritten Laserelements über eine Kontaktfläche auf dem Interposer (15) kontaktiert; wobei die Abstrahlbereiche (16a, 16b, 16c) der Laserelemente bezüglich ihrer jeweiligen Halbleiterkörper dezentral und benachbart zueinander angeordnet sind.
2. Laserpackage nach Anspruch 1, bei dem die Basisplatte (10) im Bereich des Hohlraums einen weiteren Befestigungsbereich (101) aufweist, mit dem der Halbleiterkörper des zweiten Laserelement mechanisch verbunden ist; oder bei dem eine Oberseite des Halbleiterkörpers des ersten Laserelements (12) einen weiteren Befestigungsbereich (123) aufweist, mit dem der Halbleiterkörper des zweiten Laserelement mechanisch verbunden ist; oder bei dem der Interposer (15) mit dem Halbleiterkörper des zweiten Laserelement (13) mechanisch verbunden ist, so dass der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements (13) benachbart zu dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements (14) ist und/oder der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements zumindest teilweise über dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet ist .
3. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abstrahlbereiche (16a, 16b, 16c) in einem Rand- oder Eckbereich der jeweiligen Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei diese Rand- oder Eckbereiche der jeweiligen Halbleiterkörper benachbart zueinander sind; oder bei dem die Abstrahlbereiche (16a, 16b, 16c) in einem Rand- oder Eckbereich der jeweiligen Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei diese Rand- oder Eckbereiche den kleinstmöglichen Abstand zueinander aufweisen; und/oder bei dem ein Abstand zwischen Zentren zweier benachbarter Abstrahlbereiche weniger als 160 pm und insbesondere weniger als 100pm und insbesondere weniger als 60 pm beträgt.
4. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Interposer (15) jeweils einen auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereich (151, 152) aufweist, mit denen der Halbleiterkörper des dritten Laserelements (14) und der Halbleiterkörper des ersten Laserelements (12) mechanisch verbunden ist; und/oder der Interposer eine Dicke im Bereich von 20 pm bis 70 pm, insbesondere weniger als 50 pm aufweist.
5. Laserpackage nach Anspruch 4, bei dem der Interposer (15) ein dielektrisches, insbesondere keramisches Material aufweist und die Befestigungsbereiche (151, 152) eine metallische Oberfläche aufweisen; und/oder die auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereiche (151, 152) unterschiedlich groß sind; und/oder die auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereiche (151, 152) sich nur teilweise überlappen; und/oder die Kontaktfläche des Interposers (15) auf der Hauptseite mit dem Befestigungsbereich (151, 152) für den Halbleiterkörper des dritten Laserelements angeordnet ist; und/oder zumindest ein Randbereich des Interposers einen Randbereich eines mit ihm verbundenen Halbleiterkörper überragt; und/oder dem der Interposer (15) eine Umverdrahtungslage insbesondere auf seiner dem ersten Halbleiterkörper abgewandten Seite aufweist, welche die Kontaktfläche (153) des Interposers (15) elektrisch kontaktiert
6. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserelemente jeweils eine schnelle und eine langsame Achse aufweisen, wobei die Achsen der drei Laserelemente jeweils gleich zueinander orientiert sind; und/oder die Laserelemente jeweils eine schnelle und eine langsame Achse aufweisen, wobei die langsame Achse der drei Laserelemente im Wesentlichen parallel zu der Basisplatte (10) ausgerichtet ist; und/ oder die Abstrahlbereiche der drei Laserelemente eine einem gemeinsamen Bereich liegen, der eine Größe zwischen 9000pm2 und 17500 pm2 aufweist.
7. Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eines der drei Laserelemente (12, 13 ,14) eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordnete Emissionsteilbereiche (122) aufweisen, die insbesondere einzelnen ansteuerbar sind, wobei optional jeder der Emissionsteilbereiche (122) eine Breite kleiner als 2 pm und eine Höhe kleiner als Ipm oder kleiner als 1.8pm aufweist .
8 . Laserpackage nach Anspruch 7 , bei dem die Emissionsteilbereiche ( 122 ) durch kantenemittierende Laser gebildet sind .
9 . Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem die zumindest drei Kontaktflächen ( 35 , 36 , 37 ) durch Durchkontaktierungen ( 35a , 36a , 37a ) mit Kontaktflächen auf einer gegenüberliegenden Seite der Basisplatte ( 10 ) gekoppelt sind; und/oder die zumindest drei Kontaktflächen ( 35 , 36 , 37 ) mit einer in der Basisplatte vorhandenen integrierten Schaltung ( 112 ) gekoppelt ist .
10 . Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem wenigstens einer der Befestigungsbereiche ( 100 ) als Kontaktfläche zur Zuführung einer Spannung oder eines Stroms an eines der Laserelemente ausgebildet ist .
11 . Laserpackage nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem die Befestigungsbereiche zur mechanischen Befestigung der Halbleiterkörper ein Lot insbesondere AuSn aufweisen .
12 . Verfahren zum Prozessieren eines Laserpackage , aufweisend die Schritte :
Bereitstellen einer Basisplatte ( 10 ) mit zumindest einem Befestigungsbereich und zumindest drei Kontaktflächen;
Mechanisches Befestigen eines Halbleiterkörpers , der ein erstes Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist auf dem Befestigungsbereich;
Mechanisches Befestigen eines Interposers mit wenigstens einem Halbleiterkörper , der ein drittes Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist auf dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements dergestalt , dass Abstrahlbereiche einander benachbart sind; Erzeugen von elektrischen Kontakten zwischen den zumindest drei Kontaktflächen und dem ersten sowie dritten Laserelement ;
Platzieren eines Gehäuses auf der Basisplatte ( 10 ) zum Bilden eines , insbesondere hermetisch abgeschlossenen Hohlraums , wobei das Gehäuse im Bereich der Abstrahlbereiche für Laserlicht transparent ausgestaltet ist .
13 . Verfahren nach Anspruch 12 , bei dem der Schritt eines mechanischen Befestigens eines Interposers umfasst : mechanisches Befestigen eines Halbleiterkörpers , der ein zweites Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist auf einem weiteren Befestigungsbereich dergestalt , dass der Abstrahlbereich des zweiten Laserelements benachbart zu den Abstrahlbereichen des ersten und dritten Laserelements ist ; und/oder mechanisches Befestigen eines Halbleiterkörpers , der ein zweites Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist auf einem Befestigungsbereich einer Oberseite des Halbleiterkörpers des ersten Laserelements ; und/oder mechanisches Befestigen eines Halbleiterkörpers , der ein zweites Laserelement mit einem bezüglich des Halbleiterkörpers dezentral angeordneten Abstrahlbereich aufweist auf einem weiteren Befestigungsbereich des Interposers , so dass der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements benachbart zu dem Halbleiterkörper des dritten Laserelements ist und/oder der Halbleiterkörper des zweiten Laserelements zumindest teilweise über dem Halbleiterkörper des ersten Laserelements angeordnet ist
14 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13 , bei dem ein mechanisches Befestigen mittels eines Lots auf metallisierten Befestigungsbereichen erfolgt , wobei das Lot insbesondere eine Gold-Zinn Legierung enthält .
15 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 , bei dem die Abstrahlbereiche in einem Rand- oder Eckbereich der j eweiligen Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei diese Rand- oder Eckbereiche der j eweiligen Halbleiterkörper benachbart zueinander sind; oder bei dem die Abstrahlbereiche in einem Rand- oder Eckbereich der j eweiligen Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei diese Rand- oder Eckbereiche den kleinstmöglichen Abstand zueinander aufweisen; und/oder bei dem ein Abstand zwischen Zentren zweier benachbarter Abstrahlbereiche weniger als 160 pm und insbesondere weniger als 100pm und insbesondere weniger als 60 pm beträgt .
16 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15 , bei dem der Interposer j eweils einen auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereich aufweist , mit denen der Halbleiterkörper des dritten Laserelements und der Halbleiterkörper des ersten Laserelements mechanisch verbunden wird .
17 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16 , bei dem der Interposer ein dielektrisches , insbesondere keramisches Material aufweist und die Befestigungsbereiche eine metallische Oberfläche aufweisen; und/oder die auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereiche unterschiedlich groß sind; und/oder die auf unterschiedlichen Hauptseiten liegenden Befestigungsbereiche sich nur teilweise überlappen; und/oder die Kontaktfläche des Interposers auf der Hauptseite mit dem Befestigungsbereich für den Halbleiterkörper des dritten Laserelements angeordnet ist ; und/oder zumindest ein Randbereich des Interposers einen Randbereich einen Randbereich eines mit ihm verbundenen Halbleiter körper überragt ; und/ oder dem der Interposer eine Umverdrahtungslage insbesondere auf seiner dem ersten Halbleiterkörper abgewandten Seite aufweist , welche die Kontaktfläche des Interposers elektrisch kontaktiert
18 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17 , bei dem die Laserelemente j eweils eine schnelle und eine langsame Achse aufweisen, wobei die Achsen der drei Laserelemente j eweils gleich zueinander orientiert sind; und/oder die Laserelemente j eweils eine schnelle und eine langsame Achse aufweisen, wobei die langsame Achse der drei Laserelemente im Wesentlichen parallel zu der Basisplatte ausgerichtet ist .
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