DE102015208704A1 - Optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauteil, umfassend: – ein Gehäuse mit einem Träger, – wobei der Träger eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist, – wobei der Träger einen Durchbruch umfasst, der von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche verlaufend gebildet ist, – wobei durch den Durchbruch ein elektrischer Anschlussleiter geführt ist, – wobei der Anschlussleiter eine Montagefläche aufweist, – auf der eine Laserdiode angeordnet ist, so dass die Laserdiode elektrisch mit dem Anschlussleiter verbunden ist, – wobei der Träger eine Keramik umfasst.The invention relates to an optoelectronic component, comprising: a housing with a carrier, the carrier having a first surface and a second surface opposite the first surface, the carrier comprising an aperture running from the first surface to the second surface wherein - an electrical connection conductor is guided through the opening, wherein the connection conductor has a mounting surface, on which a laser diode is arranged, so that the laser diode is electrically connected to the connection conductor, wherein the support comprises a ceramic.
Description
Die Offenlegungsschrift
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein für eine Oberflächenmontage geeignetes optoelektronisches Bauteil anzugeben. The object underlying the invention can be seen to provide an optoelectronic component suitable for surface mounting.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.This object is achieved by a component having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent subclaims.
Nach einem Aspekt wird ein optoelektronisches Bauteil bereitgestellt, umfassend:
ein Gehäuse mit einem Träger,
wobei der Träger eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist,
wobei der Träger einen ersten Durchbruch umfasst, der von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche verlaufend gebildet ist,
wobei durch den Durchbruch ein erster elektrischer Anschlussleiter geführt ist,
wobei der erste Anschlussleiter eine Montagefläche aufweist, auf der eine Laserdiode angeordnet ist, so dass die Laserdiode elektrisch leitend mit dem Anschlussleiter verbunden ist,
wobei der Träger eine Keramik umfasst.In one aspect, there is provided an optoelectronic device comprising:
a housing with a carrier,
wherein the carrier has a first surface and a second surface opposite the first surface,
wherein the carrier comprises a first aperture formed extending from the first surface to the second surface,
wherein a first electrical connection conductor is guided through the opening,
wherein the first connection conductor has a mounting surface, on which a laser diode is arranged, so that the laser diode is electrically conductively connected to the connection conductor,
wherein the carrier comprises a ceramic.
Es ist auch möglich, dass der Träger aus einer Keramik gebildet ist. In einer Ausführungsform ist die Keramik Aluminiumnitrid oder umfasst Aluminiumnitrid. Beispielsweise verlaufen die erste Oberfläche des Trägers und die zweite Oberfläche des Trägers parallel zueinander.It is also possible that the carrier is formed of a ceramic. In one embodiment, the ceramic is aluminum nitride or comprises aluminum nitride. For example, the first surface of the carrier and the second surface of the carrier are parallel to each other.
Der Durchbruch erstreckt sich von der ersten Oberfläche des Trägers zur zweiten Oberfläche des Trägers und durchdringt den Träger bevorzugt vollständig. Bevorzugt verläuft der erste Durchbruch im Wesentlichen senkrecht zur ersten Oberfläche und/oder zur zweiten Oberfläche des Trägers.The aperture extends from the first surface of the carrier to the second surface of the carrier and preferably completely penetrates the carrier. Preferably, the first aperture is substantially perpendicular to the first surface and / or the second surface of the carrier.
Dadurch, dass der erste Anschlussleiter eine Montagefläche aufweist, die für die Laserdiode gleichzeitig als eine elektrische Kontaktierung der Laserdiode wirkt, wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass der erste Anschlussleiter effizient verwendet werden kann. Denn er weist eine Doppelfunktion auf: Montagefunktion und elektrische Anschlussfunktion. Gegenüber bekannten Bauteilen, in denen diese beiden Funktionen getrennt realisiert sind, wird in vorteilhafter Weise eine Fertigung oder Herstellung des Bauteils vereinfacht. Neben dem elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen der Laserdiode und der Montagefläche ist in der Regel mit Vorteil ebenfalls ein thermischer Kontakt zwischen Laserdiode und Montagefläche realisiert. Dadurch kann mit Vorteil Wärme, die im Betrieb der Laserdiode entsteht, effizient abgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform des Bauteils ist der erste elektrische Anschlussleiter elektrisch isoliert von dem Träger ausgebildet.The fact that the first connection conductor has a mounting surface which simultaneously acts as an electrical contacting of the laser diode for the laser diode causes the technical advantage, for example, that the first connection conductor can be used efficiently. Because it has a dual function: assembly function and electrical connection function. Compared with known components in which these two functions are realized separately, a production or production of the component is advantageously simplified. In addition to the electrical and mechanical contact between the laser diode and the mounting surface thermal thermal contact between the laser diode and mounting surface is usually also realized with advantage. As a result, heat that arises during operation of the laser diode can be dissipated efficiently. According to one embodiment of the component, the first electrical connecting conductor is formed electrically insulated from the carrier.
Beispielsweise umfasst der erste Anschlussleiter ein Metall oder ist aus einem Metall gebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der elektrische Anschlussleiter Kupfer oder ist aus Kupfer gebildet. Der Anschlussleiter kann auch mit Gold beschichtet sein. Kupfer weist gleichzeitig eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Es wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine gute elektrisch leitfähige Verbindung und eine gute thermische Verbindung hin zur Laserdiode realisiert sind. Eine Abwärme, die im Betrieb der Laserdiode entsteht, kann dadurch in vorteilhafter Weise schnell abgeführt werden. Dadurch können auch Laserdioden verwendet werden, die eine hohe Laserleistung bereitstellen. Durch das verbesserte thermische Verhalten wird weiterhin eine optische Ausgangsleistung erhöht.By way of example, the first connection conductor comprises a metal or is formed from a metal. According to a further embodiment, the electrical connection conductor comprises copper or is formed from copper. The connection conductor can also be coated with gold. At the same time, copper has good electrical and thermal conductivity. Thus, in particular, the technical advantage is achieved that a good electrically conductive connection and a good thermal connection to the laser diode are realized. A waste heat that arises during operation of the laser diode can be dissipated in an advantageous manner quickly. As a result, laser diodes can be used which provide a high laser power. The improved thermal behavior further increases optical output power.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Träger einen zweiten Durchbruch auf, der von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche verläuft. Bevorzugt verläuft auch der zweite Durchbruch im Wesentlichen senkrecht zur ersten Oberfläche und/oder zur zweiten Oberfläche des Trägers. In der Regel ist durch den zweiten Durchbruch ein zweiter elektrischer Anschlussleiter geführt, der mit der Laserdiode elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise durch einen Bonddraht. Der zweite Anschlussleiter ist hierbei bevorzugt aus einem Metall gebildet, besonders bevorzugt aus Kupfer. Der erste Anschlussleiter und der zweite Anschlussleiter sind voneinander elektrisch isoliert, so dass beispielsweise mittels der beiden Anschlussleiter die Laserdiode zum Betrieb mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden kann.According to a further embodiment, the carrier has a second opening extending from the first surface to the second surface. Preferably, the second aperture is also substantially perpendicular to the first surface and / or the second surface of the carrier. In general, a second electrical connection conductor is guided through the second opening, which is electrically conductively connected to the laser diode, for example by a bonding wire. In this case, the second connection conductor is preferably formed from a metal, particularly preferably from copper. The first connection conductor and the second connection conductor are electrically insulated from one another, so that, for example, by means of the two connection conductors, the laser diode can be subjected to an electrical voltage for operation.
Beispielsweise ist das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Keramik-Kupferverbundstoff gebildet. So kann der Träger aus einem Keramikelement gebildet sein, in das die metallischen Anschlussleiter, etwa aus Kupfer, eingebettet sind. Ein derartiger Verbund kann als DCB-Verbund bezeichnet werden. DCB steht für „Direct Copper Bonding“. Ein solcher DCB-Verbund kann aus einer oder mehreren Schichten gebildet sein. Eine Schicht ist beispielsweise eine Keramikschicht, eine weitere Schicht ist beispielsweise eine Kupferschicht. Durch einen solchen DCB-Verbund kann das Bauteil zum Beispiel in SMD-Bauweise realisiert werden. SMD steht für „Surface Mounting Device“. Ein solches SMD-Bauteil ist ein oberflächenmontierbares Bauteil.For example, the housing is at least partially formed of a ceramic-copper composite. Thus, the carrier may be formed of a ceramic element, in which the metallic connecting conductors, such as copper, are embedded. Such a composite may be referred to as a DCB composite. DCB stands for "Direct Copper Bonding". Such a DCB composite can be formed from one or more layers. A layer is for example a ceramic layer, another layer is for example a copper layer. By such a DCB composite, the component can be realized, for example, in SMD construction. SMD stands for "Surface Mounting Device". Such an SMD component is a surface-mountable component.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Montagefläche bündig mit der zweiten Oberfläche des Trägers verläuft. Mit anderen Worten bilden die Montagefläche und die zweite Oberfläche des Trägers bei dieser Ausführungsform eine plane durchgehende Fläche aus. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass ein nahtloser Übergang zwischen Montagefläche und der zweiten Oberfläche realisiert ist. Die Laserdiode ist somit auf Höhe der zweiten Oberfläche des Trägers angeordnet. Dadurch kann beispielsweise ein Bauteil mit einer geringeren Höhe realisiert werden. Das Bauteil kann in vorteilhafter Weise besonders flach gebaut werden. Somit kann das Bauteil auch in kleinen Einbauräumen eingebaut werden.In one embodiment, it is provided that the mounting surface runs flush with the second surface of the carrier. In other words, in this embodiment, the mounting surface and the second surface of the carrier form a plane continuous surface. As a result, for example, the technical advantage is achieved that a seamless transition between the mounting surface and the second surface is realized. The laser diode is thus arranged at the level of the second surface of the carrier. As a result, for example, a component with a lower height can be realized. The component can be built particularly flat in an advantageous manner. Thus, the component can be installed in small installation spaces.
Die Laserdiode ist ganz oder teilweise auf der Montagefläche angeordnet. Insbesondere bei einer bündigen Anordnung der Montagefläche und der zweiten Oberfläche des Trägers ist es möglich, dass die Laserdiode teilweise auf die Montagefläche und teilweise auf der zweiten Oberfläche des Trägers angeordnet ist.The laser diode is arranged wholly or partially on the mounting surface. In particular, with a flush arrangement of the mounting surface and the second surface of the carrier, it is possible that the laser diode is partially disposed on the mounting surface and partially on the second surface of the carrier.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Montagefläche oberhalb der zweiten Oberfläche verlaufend gebildet ist. Mit anderen Worten, ist es möglich, dass die Montagefläche beabstandet zur zweiten Oberfläche des Trägers in Richtung ihrer Normalen angeordnet ist. Beispielsweise weist der erste Anschlussleiter bei dieser Ausführungsform ein erstes Montageelement auf, das die Montagefläche umfasst und das über die zweite Oberfläche des Trägers hinausragt.Alternatively, it is also possible that the mounting surface is formed extending above the second surface. In other words, it is possible that the mounting surface is spaced from the second surface of the carrier in the direction of its normal. For example, in this embodiment, the first connection conductor has a first mounting element which comprises the mounting surface and which projects beyond the second surface of the support.
Dadurch, dass die Montagefläche oberhalb der zweiten Oberfläche verläuft, wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass eine Abstrahlhöhe für die Laserstrahlung der Laserdiode erhöht ist. Dadurch kann beispielsweise die Laserstrahlung über eine Wand des Gehäuses strahlen, ohne dass diese die Laserstrahlung ablenkt oder streut. Insbesondere kann dadurch die Laserdiode auf eine optimale Höhe gebracht werden, um ein optionales Umlenkelement oder optionale Umlenkelemente optimal ausleuchten zu können, so dass die Laserstrahlung optimal umgelenkt werden kann. Dadurch kann eine Abstrahlrichtung der Laserstrahlung von dem Bauteil unabhängig von einer Einbauposition der Laserdiode realisiert werden. Ein Umlenkelement ist vorzugsweise ein Spiegel, eine Prisma oder eine reflektierende Gehäusewand.Because the mounting surface extends above the second surface, the technical advantage, for example, that an emission height for the laser radiation of the laser diode is increased is achieved. As a result, for example, the laser radiation can radiate over a wall of the housing, without this deflecting or scattering the laser radiation. In particular, the laser diode can thereby be brought to an optimum height in order to optimally illuminate an optional deflection element or optional deflection elements, so that the laser radiation can be optimally deflected. As a result, an emission direction of the laser radiation from the component can be realized independently of an installation position of the laser diode. A deflecting element is preferably a mirror, a prism or a reflective housing wall.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt eine Seitenfläche des Montageelements mit einer Seitenfläche der Laserdiode bündig ab.According to a further embodiment, a side surface of the mounting element is flush with a side surface of the laser diode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der erste Anschlussleiter ein externes Anschlusselement, das sich beispielsweise entlang der ersten Oberfläche des Trägers erstreckt. Bevorzugt steht das externe Anschlusselement in direktem Kontakt mit dem Träger. Das externe Anschlusselement weist bevorzugt eine freiliegende Kontaktfläche auf, die dazu vorgesehen ist, das Bauteil von außen elektrisch leitend zu kontaktieren. Die Kontaktfläche erstreckt sich hierbei bevorzugt parallel zu der zweiten und/oder der ersten Oberfläche des Trägers.According to a further embodiment, the first connection conductor comprises an external connection element which extends, for example, along the first surface of the carrier. Preferably, the external connection element is in direct contact with the carrier. The external connection element preferably has an exposed contact surface, which is provided to contact the component from the outside in an electrically conductive manner. The contact surface preferably extends parallel to the second and / or the first surface of the carrier.
Beispielsweise wird das Bauteil mit der Kontaktfläche elektrisch leitend auf eine andere Fläche aufgebracht. Das Bauteil kann mittels Löten auf einer anderen Fläche montiert werden. Das Bauteil ist somit bevorzugt oberflächenmontierbar ausgebildet. Dies ermöglicht beispielsweise das externe Anschlusselement mit der Kontaktfläche. Ein SMD-Bauteil erlaubt mit Vorteil eine besonders einfache Montage.For example, the component with the contact surface is applied in an electrically conductive manner to another surface. The component can be mounted by soldering on another surface. The component is thus preferably formed surface mountable. This allows, for example, the external connection element with the contact surface. An SMD component advantageously allows a particularly simple assembly.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserdiode eine Laserstrahlaustrittsseite (Laserfacette) aufweist. Durch die Laserstrahlaustrittsseite emittiert die Laserdiode im Betrieb Laserstrahlung. Die Laserdiode ist vorzugsweise als Kantenemitter ausgebildet. Wenn vorstehend und nachstehend von Laserstrahlung geschrieben wird, so ist damit die aus der Laserdiode ausgekoppelte Laserstrahlung gemeint. Laserstrahlung bezeichnet auch die Laserstrahlung, die aus der Laserdiode ausgekoppelt ist und von einem oder mehreren Elementen, zum Beispiel ein Umlenkelement, reflektiert oder abgelenkt worden ist.In one embodiment, it is provided that the laser diode has a laser beam exit side (laser facet). Through the laser beam exit side, the laser diode emits laser radiation during operation. The laser diode is preferably designed as an edge emitter. When laser radiation is written above and below, it means laser radiation coupled out of the laser diode. Laser radiation also refers to the laser radiation which is coupled out of the laser diode and has been reflected or deflected by one or more elements, for example a deflection element.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserdiode eine Laserstrahlaustrittsseite aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche verläuft. Das Gehäuse weist bevorzugt eine Gehäusewandseite auf, die der Laserstrahlaustrittsseite zugewandt ist. Die Gehäusewandseite schließt mit der Montagefläche in der Regel einen Winkel zwischen 0° und 90° ein. Die Gehäusewandseite ist beispielsweise dazu vorgesehen, von der Laserstrahlaustrittsseite ausgesandte Laserstrahlung zu reflektieren. Beispielsweise ist die Gehäusewandseite derart ausgebildet, dass die seitlich aus einem Kantenemitter austretende Laserstrahlung, die zunächst parallel zu der Montagefläche verläuft und dann auf die Gehäusewandseite trifft, mit Hilfe der Gehäusewandseite zu einer Lichtaustrittsfläche des Bauteils umgelenkt wird. Hierbei schließt die Gehäusewandseite mit der Montagefläche bevorzugt einen Winkel zwischen einschließlich 30° und einschließlich 50°, besonders bevorzugt zirka 45°, ein. Die Gehäusewand selber wirkt hierbei mit Vorteil als optisches Umlenkelement für die Laserstrahlung. Die Lichtaustrittsfläche des Bauteils verläuft bei dieser Ausführungsform parallel zur Montagefläche, wobei das Licht der Laserdiode zunächst ebenfalls parallel zur Montagefläche verläuft und dann von der Gehäusewandseite umgelenkt wird. Eine Bauform, bei der die Laserstrahlung von einer Lichtaustrittsfläche ausgesandt wird, die parallel zur Montagefläche verläuft, wird vorliegend auch als Top-Looker bezeichnet.In another embodiment, it is provided that the laser diode has a laser beam exit side, which extends substantially perpendicular to the mounting surface. The housing preferably has a housing wall side, which faces the laser beam exit side. The housing wall usually encloses an angle between 0 ° and 90 ° with the mounting surface. The housing wall side is provided, for example, to reflect laser radiation emitted by the laser beam exit side. For example, the housing wall side is formed such that the laterally emerging from an edge emitter laser radiation, which initially runs parallel to the mounting surface and then strikes the housing wall side is deflected by means of the housing wall side to a light exit surface of the component. In this case, the housing wall side with the mounting surface preferably includes an angle of between 30 ° and 50 ° inclusive, more preferably approximately 45 °. The housing wall itself acts with advantage as an optical deflecting element for the laser radiation. The light exit surface of the component runs in this embodiment parallel to the mounting surface, wherein the light of the laser diode initially also runs parallel to the mounting surface and is then deflected by the housing wall side. A design in which the laser radiation is emitted by a light exit surface which runs parallel to the mounting surface is referred to herein as a top-looker.
Auf ein zusätzliches optisches Element, welches die Laserstrahlung weg von der Montagefläche reflektiert, kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden, wenn die Gehäuseseitenwand diese Aufgabe übernimmt. Das spart Kosten sowie Montagezeit. Die Laserstrahlung kann dadurch in einer Ausführungsform nach oben weg vom Gehäuse abgestrahlt werden.An additional optical element, which reflects the laser radiation away from the mounting surface, can advantageously be dispensed with if the housing side wall performs this task. This saves costs and assembly time. The laser radiation can thereby be emitted in an embodiment upwards away from the housing.
Ist die Gehäuseseitenwand dazu vorgesehen, die Laserstrahlung umzulenken, beispielsweise durch Reflexion, so kann die Gehäuseseitenwand zumindest in dem Bereich, in dem die Laserstrahlung auftrifft, mit einer spekular reflektierenden Beschichtung versehen sein. Die spekular reflektierende Beschichtung ist mit Vorteil dazu eingerichtet, die Reflexion der Laserstrahlung zu erhöhen.If the housing sidewall is intended to deflect the laser radiation, for example by reflection, the housing sidewall can be provided with a specularly reflective coating at least in the region in which the laser radiation impinges. The specularly reflective coating is advantageously designed to increase the reflection of the laser radiation.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserdiode eine Laserstrahlaustrittsseite aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche verläuft, wobei das Gehäuse eine der Laserstrahlaustrittsseite gegenüberliegende Gehäuseseitenwand aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Laserstrahlaustrittsseite verläuft, wobei die Gehäuseseitenwand ein für die Laserstrahlung zumindest teilweise durchlässiges und im Strahlengang der Laserstrahlung angeordnetes Fenster aufweist. Diese Bauform ermöglicht es, dass das Bauteil Laserstrahlung in die gleiche Richtung abstrahlt, wie die Laserdiode durch die Laserstrahlaustrittsseite. Auch hier kann in vorteilhafter Weise auf ein Umlenkelement verzichtet werden, was Kosten und eine Montagezeit einspart. Bei dieser Ausführungsform wird die Laserstrahlung seitlich aus dem Gehäuse abgestrahlt. Eine Bauform, bei der die Laserstrahlung von einer Seitenfläche ausgesandt wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche steht, wird vorliegend auch Side-Looker genannt.In a further embodiment, it is provided that the laser diode has a laser beam exit side, which extends substantially perpendicular to the mounting surface, wherein the housing has a side wall opposite the laser beam exit side, which runs substantially parallel to the laser beam exit side, wherein the housing side wall at least partially transmissive for the laser radiation and has in the beam path of the laser radiation disposed window. This design allows the component to emit laser radiation in the same direction as the laser diode through the laser beam exit side. Again, can be dispensed advantageously on a deflection, which saves costs and installation time. In this embodiment, the laser radiation is emitted laterally from the housing. A design in which the laser radiation is emitted from a side surface which is substantially perpendicular to the mounting surface is also called a side-looker in the present case.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Strahlengang der Laserstrahlung der Laserdiode ein optisches Umlenkelement angeordnet ist. Dadurch ist beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass die Laserstrahlung von ihrer ursprünglichen Abstrahlrichtung umgelenkt werden kann. Eine gewünschte Abstrahlrichtung des Bauteils kann somit unabhängig von einer Abstrahlrichtung der Laserdiode eingestellt werden. Es können auch mehrere optische Umlenkelemente vorgesehen sein, die gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind. Ein optisches Umlenkelement ist beispielsweise ein Spiegel, ein Prisma oder eine Gehäusewand, beispielsweise eine Gehäuseseitenwand. Die Gehäuseseitenwand ist vorzugsweise mit einer optischen Beschichtung, beispielsweise mit einer spekular reflektierenden Beschichtung, versehen. Es ist auch möglich, dass das Umlenkelement in die Gehäuseseitenwand integriert ist.In an embodiment, it is provided that an optical deflecting element is arranged in the beam path of the laser radiation of the laser diode. As a result, for example, the technical advantage causes the laser radiation can be deflected from its original direction of emission. A desired emission direction of the component can thus be set independently of a radiation direction of the laser diode. It can also be provided a plurality of optical deflection elements, which are the same or different. An optical deflection element is for example a mirror, a prism or a housing wall, for example a housing side wall. The housing side wall is preferably provided with an optical coating, for example with a specularly reflective coating. It is also possible that the deflecting element is integrated in the housing side wall.
Das optische Umlenkelement kann einfach auch nur als Umlenkelement bezeichnet werden. Beispielsweise weist das Umlenkelement eine dielektrische Beschichtung auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Strahlqualität oder eine Strahlgüte gesteigert werden. Optische Verluste können minimiert oder verringert werden. Das Umlenkelement kann eine Krümmung aufweisen, insbesondere eine parabolförmige Krümmung. The optical deflecting element can simply be referred to as deflecting element. For example, the deflecting element has a dielectric coating. As a result, a beam quality or a beam quality can advantageously be increased. Optical losses can be minimized or reduced. The deflecting element may have a curvature, in particular a parabolic curvature.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Bauteil eine Aufsitzfläche auf, auf die eine unten beschriebene Kappe aufgesetzt und positioniert werden kann. Die Aufsitzfläche ist beispielsweise an mindestens einer äußeren Seitenwand des Gehäuses angeordnet. Die Aufsitzfläche ist hierbei umlaufend um das Gehäuse ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Aufsitzfläche metallisch ausgebildet und weist bevorzugt an ihrer Oberfläche eine nickelhaltige Schicht auf. Aufgrund der nickelhaltigen Schicht kann die Kappe, sofern sie auf den Auflageflächen ebenfalls mit einer nickelhaltigen Schicht versehen ist, mittels eine Schweißprozesse, etwa Elektroschweißen, mit der Aufsitzfläche mechanisch stabil und insbesondere dicht verbunden werden. Die Aufsitzfläche kann Teil eines Stützelementes sein, das in das Gehäuse integriert ist. Das Stützelement ragt beispielsweise seitlich aus dem Gehäuse heraus und die Teile des Stützelements, die seitlich aus dem Gehäuse herausragen umfassen die Aufsitzfläche. Beispielsweise ist das Stützelement stabförmig ausgebildet und ist derart in das Gehäuse integriert, dass es das Gehäuse parallel zu einer Oberfläche des Trägers vollständig durchdringt. Weiterhin ist es möglich, dass das Stützelement in den Träger als Teil des Gehäuses integriert ist.According to a further embodiment, the component has a seating surface on which a cap described below can be placed and positioned. The seating surface is arranged, for example, on at least one outer side wall of the housing. The Aufsitzfläche is in this case formed circumferentially around the housing. Particularly preferably, the seating surface is metallic and preferably has a nickel-containing layer on its surface. Due to the nickel-containing layer, the cap, if it is also provided on the support surfaces with a nickel-containing layer, by means of a welding processes, such as electric welding, mechanically stable and in particular tightly connected to the seating surface. The seating surface may be part of a support element integrated with the housing. The support member protrudes laterally out of the housing, for example, and the parts of the support member which protrude laterally from the housing comprise the Aufsitzfläche. For example, the support member is rod-shaped and is integrated into the housing such that it completely penetrates the housing parallel to a surface of the carrier. Furthermore, it is possible that the support element is integrated in the carrier as part of the housing.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserdiode in einer Kavität des Gehäuses angeordnet ist. Die Kavität kann mit einem für die Laserstrahlung zumindest teilweise durchlässigen, vorzugsweise vollständig durchlässigen, Festkörper gefüllt sein. Bevorzugt ist die Laserdiode vollständig in den Festkörper eingebettet. Der Festkörper verkapselt die Laserdiode bevorzugt und schützt diese vor Umwelteinflüssen. Die Laserdiode wird in vorteilhafter Weise vor Umwelteinflüssen geschützt. Dies erhöht in vorteilhafter Weise eine Lebensdauer der Laserdiode.In a further embodiment it is provided that the laser diode is arranged in a cavity of the housing. The cavity can be filled with a solid that is at least partially permeable to the laser radiation, preferably completely permeable. Preferably, the laser diode is completely embedded in the solid. The solid encapsulates the laser diode preferably and protects it from environmental influences. The laser diode is advantageously protected against environmental influences. This advantageously increases a lifetime of the laser diode.
Durch das Vorsehen eines solchen Festkörpers kann beispielsweise auf eine zusätzliche unten beschriebene Abdeckung verzichtet werden. Dies spart Material und Kosten. Insbesondere muss, wenn eine Abdeckung vorgesehen ist, diese nicht notwendigerweise die hermetische Abkapslung übernehmen. Eine solche Abdeckung ist somit einfacher zu montieren.By providing such a solid, for example, to an additional be omitted below cover. This saves material and costs. In particular, if a cover is provided, it does not necessarily take over the hermetic Abkapslung. Such a cover is thus easier to assemble.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Bauteil eine Abdeckung auf. Die Abdeckung verkapselt die Laserdiode, bevorzugt hermetisch. Mit dem Begriff „hermetische Verkapselung“ ist gemeint, dass Schmutz, wie Staub und Flüssigkeiten, nur zu vernachlässigbaren Anteilen an die Leuchtdiode gelangen können. Insbesondere verhindert eine hermetische Verkapselung, dass eingedrungener Schmutz im Betrieb des Bauteils die Abstrahlung über die Laserfacette behindert.According to a preferred embodiment, the component has a cover. The cover encapsulates the laser diode, preferably hermetically. By the term "hermetic encapsulation" is meant that dirt, such as dust and liquids, can reach the LED only to negligible proportions. In particular, hermetic encapsulation prevents the penetration of dirt into the laser facet during operation of the component.
Durch eine verkapselnde Abdeckung ist beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass die Laserdiode von einer Umgebung abgekapselt ist, so dass das Bauteil beispielsweise auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden kann. Die Laserdiode wird in vorteilhafter Weise vor Umwelteinflüssen geschützt. Dies erhöht in vorteilhafter Weise eine Lebensdauer der Laserdiode.By an encapsulating cover, for example, the technical advantage causes the laser diode is encapsulated by an environment, so that the component can be used, for example, in harsh environments. The laser diode is advantageously protected against environmental influences. This advantageously increases a lifetime of the laser diode.
Bei einer Laserdiode, die blaues Licht emittiert, ist eine gute Verkapselung besonders wichtig, da hochenergetische Anteile der Laserstrahlung von Schmutz, der in das Bauelement eingedrungen ist, Verbindungen abspalten können, die sich auf der Laserfacette ablagern können und so die Abstrahlleistung des Bauteil verringert.For a laser diode that emits blue light, good encapsulation is particularly important because high energy portions of the laser radiation from dirt that has penetrated the device can cleave off compounds that can deposit on the laser facet, thus reducing the radiance of the device.
Die Abdeckung kann dem Gehäuse beispielsweise eine optisch ansprechende und in sich geschlossene Form verleihen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung ein Fenster, durch welche die Laserstrahlung aus dem Bauteil austreten kann.The cover can give the housing, for example, a visually appealing and self-contained form. According to one embodiment, the cover comprises a window through which the laser radiation can exit from the component.
Die Abdeckung ist besonders bevorzugt metallisch ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Bereiche der Abdeckungen, die dazu vorgesehen sind, mit dem Gehäuse mechanisch stabil verbunden zu werden, mit einer Nickelschicht versehen, um einen Schweißprozess zu ermöglichen.The cover is particularly preferably formed metallic. Particularly preferably, the areas of the covers, which are intended to be mechanically stable connected to the housing, provided with a nickel layer to enable a welding process.
Die Abdeckung kann beispielsweise als Kappe ausgebildet sein, die eine Kavität aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Laserdiode aufzunehmen. Eine Kappe ist insbesondere dazu geeignet, bei einem Bauteil mit einer Sidelooker-Konfiguration verwendet zu werden. Hierzu umfasst die Kappe bevorzugt ein Fenster, das in einer Seitenfläche der Kappe angeordnet ist.The cover may for example be formed as a cap having a cavity which is intended to receive the laser diode. In particular, a cap is suitable for use with a component having a side view configuration. For this purpose, the cap preferably comprises a window, which is arranged in a side surface of the cap.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Kappe als plane Abdeckung ausgebildet ist, die auf das Gehäuse aufgesetzt ist. Beispielsweise umfasst die plane Abdeckung einen Metallrahmen, in den das Fenster eingelassen ist.Alternatively, it is also possible that the cap is formed as a planar cover, which is placed on the housing. For example, the plane cover comprises a metal frame in which the window is embedded.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung ein Konversionselement, bevorzugt im Bereich ihres Fensters. Es können auch mehrere Konversionselemente bei dem Bauteil vorgesehen sein.According to one embodiment, the cover comprises a conversion element, preferably in the region of its window. It is also possible to provide a plurality of conversion elements in the component.
Bevorzugt sind das Fenster und/oder das Konversionselement im Strahlengang der Laserstrahlung angeordnet.Preferably, the window and / or the conversion element are arranged in the beam path of the laser radiation.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserdiode auf die Montagefläche gelötet ist. Eine Lötverbindung ist im Vergleich zu einer Klebeverbindung thermisch leitfähiger, so dass eine verbesserte thermische Anbindung der Laserdiode an den Anschlussleiter realisiert werden kann. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine optische Ausgangsleistung erhöht.In one embodiment, it is provided that the laser diode is soldered to the mounting surface. A solder connection is more thermally conductive compared to an adhesive connection, so that an improved thermal connection of the laser diode to the connection conductor can be realized. As a result, an optical output power is advantageously increased.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Laserdiode als Laserdiodenchip gebildet. Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Laserdiode als ein Laserdiodenbarren gebildet. In a further embodiment, the laser diode is formed as a laser diode chip. According to another embodiment, the laser diode is formed as a laser diode bar.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bauteil mehrere Laserdioden, die, wie bei Bauformen mit nur einer Laserdiode, auf entsprechenden Montageflächen von Anschlussleitern angeordnet sind.In a further embodiment, the component comprises a plurality of laser diodes, which, as in the case of designs with only one laser diode, are arranged on corresponding mounting surfaces of connection conductors.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Bereich des Gehäuses, welcher zumindest teilweise durchlässig für Laserstrahlung der Laserdiode und im Strahlengang der Laserstrahlung angeordnet ist, mit einem Konversionselement für eine Wellenlängenkonversion der Laserstrahlung versehen ist. Beispielsweise ist das Fenster mit dem Konversionselement versehen. Das Konversionselement umfasst in der Regel einen Leuchtstoff zur Wellenlängenkonversion. Abhängig von dem Leuchtstoff kann Licht mit verschiedenen Farben erzeugt werden: zum Beispiel Blau, Rot, Grün, Gelb. Es ist auch möglich, dass weißes Licht mit Hilfe des Konversionselements erzeugt wird.According to another embodiment, it is provided that a region of the housing, which is arranged at least partially permeable to laser radiation of the laser diode and in the beam path of the laser radiation, is provided with a conversion element for a wavelength conversion of the laser radiation. For example, the window is provided with the conversion element. The conversion element usually comprises a phosphor for wavelength conversion. Depending on the phosphor, light can be produced with different colors: for example, blue, red, green, yellow. It is also possible that white light is generated by means of the conversion element.
Als Leuchtstoff ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone. As a phosphor, for example, one of the following materials is suitable: rare-earth-doped garnets, rare-earth-doped alkaline earth sulfides, rare-earth-doped thiogallates, rare-earth-doped aluminates, rare-earth-doped silicates, rare-earth-doped orthosilicates, rare earth-doped ones Chlorosilicates, rare earth doped alkaline earth silicon nitrides, rare earth doped oxynitrides, rare earth doped aluminum oxynitrides, rare ones Earth doped silicon nitrides, rare earth doped sialons.
Umfasst das Bauteil mehrere Laserdioden, so kann in dem jeweiligen Strahlengang jeder Laserdiode ein separates Konversionselement angeordnet sein. Die Konversionselemente können sich hierbei hinsichtlich ihrer Konversionseigenschaften unterscheiden. Beispielsweise umfassen die einzelnen Konversionselemente verschiedene Leuchtstoffe, so dass rotes, grünes und blaues Licht erzeugt werden kann. Zum Beispiel kann so nach einer Ausführungsform ein RGBY-Modul gebildet werden. RGBY steht für „Red, Green, Blue und Yellow“, also „Rot, Grün, Blau und Gelb“. Ein solches Modul umfasst beispielsweise das Bauteil aufweisend das Gehäuse mit mehreren Konversionselementen. If the component comprises a plurality of laser diodes, a separate conversion element can be arranged in the respective beam path of each laser diode. The conversion elements may differ in terms of their conversion properties. For example, the individual conversion elements comprise different phosphors, so that red, green and blue light can be generated. For example, according to one embodiment, an RGBY module may be formed. RGBY stands for "Red, Green, Blue and Yellow", ie "Red, Green, Blue and Yellow". Such a module comprises, for example, the component comprising the housing with a plurality of conversion elements.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobeiThe above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments which will be described in connection with the drawings
zeigen.
demonstrate.
Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Der Übersicht halber kann vorgesehen sein, dass nicht alle Zeichnungen alle Bezugszeichen aufweisen.Hereinafter, like reference numerals may be used for like features. For the sake of clarity, it can be provided that not all drawings have all reference numbers.
Das Bauteil
Des Weiteren weist der Träger
Des Weiteren umfasst der Träger
Der elektrische Anschlussleiter
Es sind zwei Bonddrähte
Der Träger
Die Laserdiode
Die Laserstrahlung
Der Gehäuseseitenwand
Durch die beiden Gehäuseseitenwände
Ferner umfasst das Gehäuse
Im Unterschied zu dem Bauteil gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Weiterhin umfasst das Gehäuse eine Aufsitzfläche
Die Aufsitzfläche
In den Draufsichten der
Das Bauteil
Das Bauteil
Das Bauteil
Das Bauteil
Der Übersicht halber sind nicht alle bereits in der
Hierbei zeigt
Beispielsweise konvertiert das Konversionselement
Durch die Verwendung der Konversionselemente
Das Bauteil
Die Abdeckung
Die Abdeckung
Die Abdeckung
Die Erfindung weist also in ihren entsprechenden Ausführungsformen insbesondere folgende Vorteile auf:
Ein verbessertes thermisches Verhalten, so dass mehr Verlustleistung abgeleitet werden kann respektive dass eine optische Ausgangsleistung gesteigert werden kann. Insbesondere ist ein besseres thermisches Verhalten bewirkt, da ein kleinerer thermischer Übergangswiderstand entsteht. Durch die erfindungsgemäße Verschlusstechnik mittels der Abdeckungen können im Bestückungsprozess Zeit und Kosten eingespart werden, da im Barren- respektive Plattenverbund gearbeitet werden kann. Insbesondere kann eine Strahlumlenkung durch eine verspiegelte Fläche im Gehäuse selbst integriert werden, so dass die Strahlumlenkung nicht als separates Bauteil ergänzt werden muss. Somit kann eine gewünschte Abstrahlrichtung senkrecht zur Montagefläche erreicht werden und es muss nicht zwangsläufig auf eine zusätzliche Umlenkoptik zurückgegriffen werden. Die Packageform ist insbesondere skaliertbar und kann beispielsweise in einer 2mal2-Konfiguration hergestellt und angeboten werden. Durch eine Integration verschiedener Konversionselemente oder Oberflächen ist es insbesondere möglich, ein kompaktes RGBY-Modul zu erstellen, welches eine weit höhere Leuchtdichte aufweist als bekannte LED-Varianten. The invention thus has the following advantages in particular in its corresponding embodiments:
An improved thermal behavior, so that more power loss can be derived or that an optical output power can be increased. In particular, a better thermal behavior is effected, since a smaller thermal contact resistance arises. By means of the closure technique according to the invention by means of the covers, time and costs can be saved in the assembly process, since it is possible to work in the ingot or panel composite. In particular, a beam deflection can be integrated by a mirrored surface in the housing itself, so that the beam deflection must not be supplemented as a separate component. Thus, a desired emission direction can be achieved perpendicular to the mounting surface and it does not necessarily resort to an additional deflection optics. The package form is in particular scalable and can be manufactured and offered, for example, in a 2 by 2 configuration. By integrating different conversion elements or surfaces, it is possible in particular to create a compact RGBY module which has a much higher luminance than known LED variants.
Insbesondere bei mehreren Laserdioden im Gehäuse kann ein thermisches Übersprechen verhindert werden. Dies wird insbesondere durch die Verwendung von Kupfer, insbesondere mit Gold beschichtetem Kupfer, für den Anschlussleiter und/oder eines Trägers aus einem Keramik-Kupferverbundstoff erzielt.Especially with multiple laser diodes in the housing thermal crosstalk can be prevented. This is achieved in particular by the use of copper, in particular gold-coated copper, for the connection conductor and / or achieved a carrier of a ceramic-copper composite.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801, 901
- optoelektronisches Bauteil opto-electronic component
- 103103
- Gehäuse casing
- 105105
- Träger carrier
- 107107
- erste Oberfläche first surface
- 109109
- zweite Oberfläche second surface
- 111111
- Durchbruch breakthrough
- 113113
- weiterer Durchbruch another breakthrough
- 115115
- elektrischer Anschlussleiter electrical connection conductor
- 117117
- weiterer elektrischer Anschlussleiter further electrical connection conductor
- 119119
- Montagefläche mounting surface
- 121121
- Laserdiode laser diode
- 123123
- Bonddraht bonding wire
- 125125
- LaserstrahlaustrittsseiteLaser beam exit side
- 127127
- Laserstrahlung laser radiation
- 129129
- Gehäuseseitenwand Housing sidewall
- 131131
- weitere Gehäuseseitenwand additional housing side wall
- 133133
- Abdeckung cover
- 135135
- Fenster window
- 137137
- Kavität cavity
- 205205
- Aufsitzfläche seating surface
- 207207
- rückwärtige Kontaktfläche rear contact surface
- 403403
- Festkörper solid
- 703703
- Austrittsfeld der Laserstrahlung Output field of the laser radiation
- 705705
- Gehäusezwischenwand Housing partition
- 707707
- Flächen der Gehäusezwischenwand Surfaces of the housing intermediate wall
- 803, 805, 807, 809 803, 805, 807, 809
- Konversionselementconversion element
- 10011001
- Kappenflächenelement Cap surface element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |