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Title:
INTERFEROMETER DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AN INTERFEROMETER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/043468
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention develops an interferometer device (10) comprising a base substrate (2) which comprises at least one first electrical conductor connector (L1) and at least one cutout (A); an interferometer unit (1) which is arranged on a front side (V) of the base substrate (2) and which forms a first cavity (K1) above the base substrate (2) and above the cutout (A) and which spans the cutout (A) on the front side (V) and which is connected to the first electrical conductor connector (L1); a detector device (3) which is arranged on a back side (R) of the base substrate (2) facing away from the front side (V), and wherein the detector device (3) spans the cutout (A) on the back side (R) and said detector device is connected to the first electrical conductor connector (L1), wherein the detector device (3) comprises a light-sensitive region (B3) arranged above the cutout (A) and facing the interferometer unit (1); and wherein the interferometer unit (1) and the detector device (3) surround the first cavity (K1), wherein the first conductor connector (L1) comprises conductor tracks electrically isolated from one another, to which the interferometer unit (1) and the detector device (3) are respectively connected.

Inventors:
MINGIRULLI NICOLA (DE)
SCHELLING CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/069194
Publication Date:
March 11, 2021
Filing Date:
July 08, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G01J3/02; G01J3/26
Foreign References:
US20150241270A12015-08-27
US20030160231A12003-08-28
US20130229646A12013-09-05
DE102004031316B32005-12-29
EP3456245A12019-03-20
US20180188110A12018-07-05
EP3064912A12016-09-07
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Claims:
Ansprüche

1. Interferometereinrichtung (10) umfassend ein Basissubstrat (2), welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) und zumindest eine Ausnehmung (A) umfasst; eine Interferometereinheit (1), welche auf einer Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und eine erste Kavität (Kl) über dem Basissubstrat (2) und über der Ausnehmung (A) bildet und die Ausnehmung (A) an der Vorderseite (V) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist; eine Detektoreinrichtung (3), welche auf einer Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist, welche der Vorderseite (V) abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung (3) die Ausnehmung (A) an der Rückseite (R) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) einen lichtempfindlichen Bereich (B3) umfasst, welcher über und/oder in der Ausnehmung (A) angeordnet ist und der Interferometereinheit (1) zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) die erste Kavität (Kl) umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss (LI) elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) verbunden sind.

2. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Interferometereinheit (1) ein Fabry-Perot-Interferometer umfasst und die Interferometereinheit (1) und/oder die Detektoreinrichtung (3) direkt auf dem Basissubstrat (2) aufgeklebt oder aufgebondet ist.

3. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) einen ersten Detektor (Dl) umfasst, welcher auf der Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) vollständig überdeckt. 4. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) eine Auswerteeinrichtung (ASIC) und einen ersten Detektor (Dl) umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung (ASIC) auf der Rückseite (R) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) vollständig überspannt und der erste Detektor (Dl) auf einer der Interferometereinheit (1) zugewandten Seite auf der Auswerteeinrichtung (ASIC) angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (ASIC) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist.

5. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) einen zweiten Detektor (D2) umfasst, welcher auf einer der Interferometereinheit (1) zugewandten Seite auf oder neben dem ersten Detektor (Dl) angeordnet ist.

6. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 5, bei welcher der erste Detektor (Dl) einen ersten lichtempfindlichen Bereich (B31) und der zweite Detektor (D2) einen zweiten lichtempfindlichen Bereich (B32) umfasst, wobei der erste lichtempfindliche Bereich (B31) und der zweite lichtempfindliche Bereich (B32) für unterschiedliche Wellenlängenbereiche empfindlich sind.

7. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche ein erstes optisches Element (Ol) umfasst, welches auf der Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat (2) und der Interferometereinheit (1) befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.

8. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ein zweites optisches Element (02) umfasst, welches auf der Rückseite (R) des Basissubstrats (2) angeordnet ist und die Ausnehmung (A) überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat (2) und der Detektoreinrichtung (3) befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.

9. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 8, bei welcher das zweite optische Element (02) einen zweiten elektrischen Leiteranschluss (L2) umfasst, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss (L2) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden ist und die Detektoreinrichtung (3) mit dem zweiten elektrische Leiteranschluss (L2) verbunden ist.

10. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Interferometereinheit (1) und/oder die Detektoreinrichtung (3) mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers auf dem Basissubstrat (2) befestigt sind.

11. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche lediglich für ein durch die Interferometereinheit (1) gefiltertes Licht (L) in die erste Kavität (Kl) durchlässig ist und die Interferometereinrichtung (10) außerhalb eines optischen Bereichs (OB), durch welchen die Interferometereinheit (1) gefiltertes Licht durchlässt, die erste Kavität von einem Außenlicht (AL) abschirmt.

12. Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung (10) umfassend die Schritte:

Bereitstellen (Sl) eines Basissubstrats (2) mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) und zumindest einer Ausnehmung (A) im Basissubstrat (2);

Anordnen (S2) einer Interferometereinheit (1) auf einer Vorderseite (V) des Basissubstrats (2) und über der Ausnehmung (A) und Verbinden der Interferometereinheit (1) mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI);

Anordnen (S3) einer Detektoreinrichtung (3) auf einer Rückseite (R) des Basissubstrats (2), welche der Vorderseite (V) abgewand ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) die Ausnehmung (A) an der Rückseite (R) überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss (LI) verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung (3) einen lichtempfindlichen Bereich (B3) umfasst, welcher über der Ausnehmung (A) angeordnet ist und der Interferometereinheit (1) zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) die erste Kavität (Kl) umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss (LI) elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit (1) und die Detektoreinrichtung (3) verbunden werden.

Description:
Beschreibung

Titel

Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer

Interferometereinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interferometereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung.

Stand der Technik

Miniaturisierte Spektrometer mit Fabry-Perot-Interferometern (FPI) umfassen üblicherweise Abstandshalter um ein FPI oberhalb eines Detektors anzuordnen und den Detektor unterhalb des FPIs elektrisch kontaktieren zu können, was jedoch zu einer verhältnismäßig großen Bauhöhe, bezogen auf eine Leiterplattenoberfläche, führen kann. Dies kann zu einer vergrößerten Montagetoleranz führen und zusätzliche Schritte bei einer Montage erfordern und die Materialkosten erhöhen. Derartige Abstandshalter können zusätzliche Öffnungen umfassen, durch welche ungefiltertes Licht am FPI vorbei auf den Detektor gestreut werden kann, was ein Signal-Rausch-Verhältnis beeinflussen kann.

In der EP 3 064912 Al wird ein Lichtdetektor beschrieben, welcher ein Verdrahtungssubstrat, ein Fabry-Perot-Interferometer und Abstandshalter zwischen dem Fabry-Perot-Interferometer und dem Verdrahtungssubstrat umfasst um eine Kavität für einen Photodetektor zu bilden. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Interferometereinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung nach Anspruch 12.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Interferometereinrichtung anzugeben, welche mittels weniger Komponenten ein kleinskaliges Bauelement, insbesondere ein Filterelement und/oder Spektrometer, mit geringer Bauhöhe und einer gegen Streulicht abgeschirmten Detektoreinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß umfasst die Interferometereinrichtung ein Basissubstrat, welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest eine Ausnehmung umfasst; eine Interferometereinheit, welche auf einer Vorderseite des Basissubstrats angeordnet ist und eine erste Kavität über dem Basissubstrat und über der Ausnehmung bildet und die Ausnehmung an der Vorderseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist; eine Detektoreinrichtung, welche auf einer Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist, welche der Vorderseite abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden sind. Das Basissubstrat kann vorteilhaft als Verdrahtungssubstrat ausgeformt werden und/oder eine Leiterplatte (PCB) unfassen.

Die erste Kavität unterhalb der Interferometereinheit kann von den lateralen Seiten her gegen Außenlicht abgeschirmt sein und nur das von der Interferometereinheit, welche als Filter für das Außenlicht wirken kann, transmittierte Licht in die erste Kavität durchlassen.

Die Anordnung des lichtempfindlichen Bereichs über der Ausnehmung kann auch beinhalten, dass der lichtempfindliche Bereich sich in die Ausnehmung (vertikal) hinein oder drüber hinaus erstrecken kann.

Durch die erfindungsgemäße Interferometereinrichtung kann ein möglichst kostengünstiges, aber dennoch leistungsfähiges Spektrometer mit einer möglichst geringen Komponentenzahl sowie einer minimalen Anzahl an einfach/kostengünstig auszuführenden Herstellungsschritten und einer dabei möglichst geringen Baugröße erzielt werden, welches sich noch durch einen verringerten oder vollständig unterdrückten Einfall von ungefiltertem Streulicht auf den Detektor auszeichnen kann. Übliche Aufbauten nach dem Stand der Technik benötigen entweder sehr viele (teure) Komponenten oder (teure) Verfahrensschritte oder benötigen große Bauvolumina oder können Streulicht zulassen. Die Interferometereinrichtung kann als eine kleinskalige kompakte (Package) Detektoranordnung mit wenigen Komponenten hergestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Interferometereinheit ein Fabry-Perot-Interferometer und die Interferometereinheit und/oder die Detektoreinrichtung ist direkt auf dem Basissubstrat aufgeklebt oder aufgebondet.

Das Fabry-Perot-Interferometer kann für bestimmte Spiegelabstände der Spiegel im Fabry-Perot-Interferometer nur Licht einer bestimmten Wellenlänge transmittieren. Durch die direkte Anordnung des Fabry-Perot-Interferometers und/oder der Detektoreinrichtung oder zumindest des Fabry-Perot- Interferometers auf dem Basissubstrat kann die Bauhöhe der Interferometereinrichtung vorteilhaft verringert werden und auf separate Abstandshalter verzichtet werden, da auch die elektrische Verdrahtung über das Basissubstrat erfolgen kann, beispielsweise mit einem leitenden Kleber und /oder mit Bonddrähten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung einen ersten Detektor, welcher auf der Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung vollständig überdeckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung eine Auswerteeinrichtung und einen ersten Detektor, wobei die Auswerteeinrichtung auf der Rückseite angeordnet ist und die Ausnehmung vollständig überspannt und der erste Detektor auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite auf der Auswerteeinrichtung angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist. Dabei kann die Auswerteeinrichtung vorteilhaft mit einer von den Leiterbahnen für die Detektoreinrichtung und das Fabry-Perot- Interferometer getrennten (von diesen isolierten) Leiterbahn verbunden sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung einen zweiten Detektor, welcher auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite auf oder neben dem ersten Detektor angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst der erste Detektor einen ersten lichtempfindlichen Bereich und der zweite Detektor einen zweiten lichtempfindlichen Bereich, wobei der erste lichtempfindliche Bereich und der zweite lichtempfindliche Bereich für unterschiedliche Wellenlängenbereiche empfindlich sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst diese ein erstes optisches Element, welches auf der Vorderseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat und der Interferometereinheit befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst diese ein zweites optisches Element, welches auf der Rückseite des Basissubstrats angeordnet ist und die Ausnehmung überspannt und sich zwischen dem Basissubstrat und der Detektoreinrichtung befindet und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfasst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst das zweite optische Element einen zweiten elektrischen Leiteranschluss, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist und die Detektoreinrichtung mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung sind die Interferometereinheit und/oder die Detektoreinrichtung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers auf dem Basissubstrat befestigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung ist diese lediglich für ein durch die Interferometereinheit gefiltertes Licht in die erste Kavität durchlässig und die Interferometereinrichtung schirmt außerhalb eines optischen Bereichs, durch welchen die Interferometereinheit gefiltertes Licht durchlässt, die erste Kavität von einem Außenlicht ab.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung ein Bereitstellen eines Basissubstrats mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest einer Ausnehmung im Basissubstrat; ein Anordnen einer Interferometereinheit auf einer Vorderseite des Basissubstrats und über der Ausnehmung und ein Verbinden der Interferometereinheit mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss; ein Anordnen einer Detektoreinrichtung auf einer Rückseite des Basissubstrats, welche der Vorderseite abgewandt ist, wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden werden.

Das Verfahren kann sich auch durch die Merkmale der Interferometereinrichtung auszeichnen und umgekehrt.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Interferometereinrichtung 10 umfasst ein Basissubstrat 2, welches zumindest einen ersten elektrischen Leiteranschluss LI und zumindest eine Ausnehmung A umfasst. Die Interferometereinrichtung 10 umfasst eine Interferometereinheit 1, etwa als ein Fabry-Perot-Interferometer, welche auf einer Vorderseite V des Basissubstrats 2 angeordnet ist und eine erste Kavität Kl über dem Basissubstrat 2 und über der Ausnehmung A bildet und die Ausnehmung A an der Vorderseite V überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden ist. Die Interferometereinrichtung 10 umfasst weiterhin eine Detektoreinrichtung 3, welche auf einer Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet ist, welche der Vorderseite V abgewandt ist, und wobei die Detektoreinrichtung 3 die Ausnehmung A an der Rückseite R überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden ist, wobei die Detektoreinrichtung 3 einen lichtempfindlichen Bereich B3 umfasst, welcher über der Ausnehmung A angeordnet ist und der Interferometereinheit 1 zugewandt ist (Flip-Chip Anordnung); und wobei die Interferometereinheit 1 und die Detektoreinrichtung 3 die erste Kavität Kl umschließen, wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden sind.

Die Ausnehmung A kann vorteilhaft durchgehend durch das Basissubstrat 2 ausgeformt sein.

Das Basissubstrat 2 kann ein Verdrahtungssubstrat, etwa eine Leiterplatte umfassen. Der erste elektrische Leiteranschluss LI kann vorteilhaft eine oder mehrere Leiterbahnen Lla, Llb und Llc, beispielsweise jeweils als eine Metallisierung, umfassen und auf dem Basissubstrat 2 auf dessen Vorder- und/oder Rückseite aufgebracht sein und/oder in das Basissubstrat 2 integriert sein. Diese Leiterbahnen können elektrisch voneinander getrennt sein um Bauelemente wie die Detektoreinrichtung, das Fabry-Perot-Interferometer und die Auswerteeinrichtung unabhängig und getrennt voneinander elektrisch zu kontaktieren.

Von der Leiterbahn Lla oder auch von den anderen Leiterbahnen Llb, Llc kann mittels einer Kontaktverbindung KP, beispielsweise einem elektrisch leitfähigem Kleber, eine direkte elektrische Kontaktierung des Basissubstrats 2 mit beispielsweise der Detektoreinrichtung 3 hergestellt sein. Zu diesem Zweck kann die Detektoreinrichtung 3 mittels des leitfähigen Klebers KP direkt auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein, etwa auf der Rückseite R die Ausnehmung A überspannend. Es ist hierbei auch denkbar, dass das Basissubstrat 2 mehrere Ausnehmungen aufweist (nicht gezeigt), welche von einer oder mehreren Detektoreinrichtungen überspannt werden können und im Bereich der Ausnehmungen jeweils einen lichtempfindlichen Bereich umfassen können. Die elektrische Kontaktierung des Basissubstrats 2 mit der Interferometereinheit 1 kann über einen Drahtkontakt DB erfolgen, welcher die Interferometereinheit 1 mit dem ersten Leiteranschluss LI, vorteilhaft mit einer Leiterbahn Lla verbinden kann. Der Kontakt kann außerhalb der ersten Kavität Kl geführt werden und eine Oberseite der Interferometereinheit 1 mit der Vorderseite V verbinden. Die Interferometereinheit 1 selbst kann in diesem Falle mit einem Bondkontakt (Lötkontakt) oder einem Kleber, etwa einem elektrisch isolierendem Kleber KL, auf dem Basissubstrat 2 vorteilhaft direkt angeordnet werden. Die Detektoreinrichtung 3 kann einen ersten Detektor Dl umfassen, welcher einen ersten lichtempfindlichen Bereich B31 umfassen kann, welcher in einer Draufsicht aus einer Richtung des von der Interferometereinheit 1 transmittierten Lichts lateral innerhalb der Ausnehmung A positioniert sein kann, wobei sich die Detektoreinrichtung 3 über die Ausnehmung A lateral hinaus erstrecken kann.

Je nach Einstellung (Abstand der hochbrechenden Schichten, wobei der Abstand und somit die transmittierte Wellenlänge variabel sein kann) der Interferometereinheit 1 kann Außenlicht AL nur in einer bestimmten Wellenlänge in die erste Kavität Kl hinein transmittiert werden. Hierzu kann die Interferometereinheit als Fabry-Perot-Interferometer als Spiegeleinrichtung jeweils eine Anordnung von zumindest zweier hochbrechenden und einer niedrigbrechenden Schicht dazwischen umfassen, welche je nach Abstand der Spiegeleinrichtungen als ein Filter wirken können. Der lichtempfindliche Bereich B3 (B31) kann auf die zu erwartenden transmittierten Wellenlängenbereiche der entsprechenden Interferometereinheit ausgelegt sein und diese Wellenlängenbereiche abdecken.

Die Interferometereinheit 1 kann Seitenwände B umfassen, welche die erste Kavität Kl lateral vollständig einschließen können und direkt auf dem Basissubtrat 2 angeordnet sein können und die zwei hochbrechenden und die niedrigbrechende Schicht tragen können. Die Seitenwände B können so eine freigestellte untere hochbrechende Schicht umlaufen und einen optischen Bereiche OB lateral umgeben, in welchem die Interferometereinheit 1 Licht L in die erste Kavität Kl transmittieren kann. Das Basissubstrat 2 kann selbst undurchlässig sein sowohl für das Außenlicht AL als auch für das transmittierte Licht L. Auf diese Weise kann ungefilterte Strahlung größtenteils oder vollständig von der ersten Kavität Kl ferngehalten werden, was sich vorteilhaft auf ein Signal-zu- Rausch- Verhältnis an der Detektoreinrichtung auswirken kann.

Die Interferometereinrichtung kann mehrere Ausnehmungen im Basissubstrat, daran mehrere Detektoreinrichtungen und darüber mehrere Interferometereinheiten mit jeweils einer eigenen Kavität über der entsprechenden Ausnehmung umfassen (nicht gezeigt).

Die Interferometereinrichtung 10 kann als ein Modul für ein größeres Bauelement ausgeformt sein.

Die Detektoreinrichtung 3 kann selbst den lichtempfindlichen Bereich B3 gegen das Außenlicht AL abschirmen und lichtundurchlässig sein. Auch die Kontaktverbindung KP, beispielsweise der elektrisch leitfähige Kleber, kann lichtundurchlässig sein. Somit kann die erste Kavität Kl vorteilhaft von dem Außenlicht AL und von ungefiltertem Streulicht isoliert werden, vorteilhaft vollständig. Da sowohl die Detektoreinrichtung 3 als auch die Interferometereinheit 1 auf dem Basissubstrat 2 aufgebracht werden können, vorteilhaft direkt, kann eine Bauhöhe vertikal über und unter dem Basissubtrat 2 verringert werden, etwa da auf separate Abstandshalter verzichtet werden kann und auch die elektrische Kontaktierung direkt über das Basissubtrat entweder mit elektrischen Klebe- oder Bondmaterial (KP) und/oder mit einem Drahtkontakt DB geführt werden kann. Die Interferometereinrichtung 10 kann somit in wenigen Schritten (wenige kostenaufwändige Schritte) und mit verringerten Kosten als kleinskaliges Bauelement realisiert werden, welches selbst mit einer verringerten Zahl von Komponenten herstellbar sein kann. Die Interferometereinrichtung 10, und/oder insbesondere die Interferometereinheit 1 kann als mikromechanisches Bauelement ausgeformt sein, beispielsweise als Mikrospektrometer.

Die vorteilhaft durchgängige Ausnehmung A durch das Basissubstrat 2 wird auf der Lichteinfallseite durch die Interferometereinheit überdeckt. Im Volumen, das von der Projektion der Ausnehmung A entlang einer optischen Achse aufgespannt wird und in der Lichteinfallsrichtung (einem optischen Spalt des FPI) und der Interferometereinheit in der ersten Kavität nachgeordnet, kann der lichtempfindliche Bereich B3 angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig. 2 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 2 eine Detektoreinrichtung 3 mit einem ersten Detektor Dl und einem zweiten Detektor D2 umfasst, wobei der erste Detektor Dl einen ersten lichtempfindlichen Bereich B31 und der zweite Detektor einen zweiten lichtempfindlichen Bereich B32 umfasst, welche vorteilhaft für verschiedene Wellenlängenbereiche empfindlich sein können. Die beiden Detektoren Dl und D2 können auf einer Auswerteeinrichtung ASIC angeordnet sein, wobei diese einen Chip umfassen kann und auf der Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann (Flip- Chip Montage) und die Ausnehmung A überspannen kann. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst eine Komponentef der Detektoreinrichtung 3 sein und mit einer Kontaktverbindung KP, beispielsweise einem elektrisch leitfähigen Kleber, auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein und mit der oder den Leiterbahnen Lla, Llb oder Llc des elektrischen Leiteranschlusses LI verbunden sein. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst einen dritten Leiteranschluss L3 mit integrierten und/oder oberflächig aufgebrachten Leiterbahnen umfassen mit welchen die Auswerteeinrichtung ASIC selbst kontaktiert sein kann und mit diesen die Kontaktverbindung KP kontaktieren kann. Des Weiteren können Kontaktdrähte DB von dem dritten Leiteranschluss L3 zu dem ersten Detektor Dl und/oder zweiten Detektor D2 geführt sein, etwa innerhalb der ersten Kavität Kl, wobei der erste Detektor Dl und der zweite Detektor D2 aufeinander und auf der Auswerteeinrichtung ASIC gestapelt sein können oder nebeneinander auf der Auswerteeinrichtung ASIC angeordnet sein können, vorteilhaft stets innerhalb der Ausnehmung und innerhalb der ersten Kavität Kl. Beide Detektoren und die Auswerteeinrichtung ASIC können so von dem ungefilterten Außenlicht AL abgeschirmt werden. Die Detektoren können mittels einer Klebe- oder Lötverbindung (Bond) KL aufeinander und/oder auf der Auswerteeinrichtung ASIC aufgebracht und fixiert werden. Die Auswerteeinrichtung ASIC kann selbst lichtundurchlässig sein.

Falls der zweite Detektor D2 auf oder über dem ersten Detektor Dl angeordnet ist, kann der dem Lichteinfall zugewandte und näher an den hochbrechenden Schichten der Interferometereinheit angeordnete zweite Detektor D2 einen kurzwelligeren Anteil des transmittierten Lichts (Strahlung) detektiert, etwa vom Silizium, und der weiter entfernte erste Detektor Dl, einen langwelligeren Anteil. Die beiden Detektoren können lateral (nicht gezeigt) getrennte Anordnungen ihrer lichtempfindlichen Bereiche aufweisen und/oder der zweite Detektor D2 kann für den Wellenlängenbereich, auf welchen der erste Detektor sensibel sein kann, durchlässig sein. Die getrennte Anordnung und separate Sensibilität kann eine Unterscheidung zwischen bestimmten Wellenlängen und ihren Vielfachen/Maxima/Ordnungen, beispielsweise zwischen 800nm und 1600nm (Ordnungstrennung) ermöglichen und es können unterschiedliche Ordnungen von Intensitätsmaxima registriert werden, etwa durch die Auswerteeinrichtung ASIC. Der erste Detektor Dl und/oder der zweite Detektor D2 kann auch in die Auswerteeinrichtung ASIC integriert sein. Die Detektoren Dl und/oder D2 können mit einem Auswerteschaltkreis der Auswerteeinrichtung ASIC und/oder einem externen Auswerteschaltkreis verbunden sein. Allgemein kann auch nur einer der ersten und der zweiten Detektoren Dl und D2 oder beide oder mehrere auf dem ASIC angeordnet oder integriert sein, vorteilhaft auf einer der Interferometereinheit zugewandten Seite. Die Detektoreinrichtungen können Membranen umfassen, welche an Aufhängungen T befestigt sein können.

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig. 3 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 3 ein erstes optisches Element Ol umfasst, welches auf der Vorderseite V des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann und die Ausnehmung A überspannen kann und sich zwischen dem Basissubstrat 2 und der Interferometereinheit 1 befinden kann und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter oder eine beliebige Kombination dieser oder weiterer optischer Elemente umfassen kann. Der Filter kann ein Bandpassfilter sein. Das erstes optisches Element Ol kann direkt mittels eines nichtleitfähigen Klebers KL oder einer Lötverbindung oder einer Bondverbindung auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Auch in dieser Anordnung kann ein ASIC und/oder ein erster und zweiter Detektor neben oder übereinander angeordnet werden, ähnlich der Fig. 2 (nicht gezeigt). Die Interferometereinheit 1 kann vorteilhaft auf dem ersten optischen Element Ol fixiert (angeordnet) sein.

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Interferometereinrichtung 10 unterscheidet sich in der Ausführung der Fig.4 dadurch von jener der Fig. 1, dass die Ausführung der Fig. 4 ein zweites optisches Element 02 umfassen kann, welches auf der Rückseite R des Basissubstrats 2 angeordnet sein kann und die Ausnehmung A überspannen kann und sich zwischen dem Basissubstrat 2 und der Detektoreinrichtung 3 befinden kann und ein winkelselektives Element und/oder eine Linse und/oder einen Filter umfassen kann. Der Filter kann ein Bandpassfilter sein. Das zweite optische Element 02 kann direkt mittels eines nichtleitfähigen Klebers KL oder einer Lötverbindung oder einer Bondverbindung auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Das zweite optische Element 02 kann einen zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 umfassen, wobei der zweite elektrische Leiteranschluss L2 mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss LI verbunden sein kann, etwa durch einen Kontaktdraht DB außerhalb der ersten Kavität Kl, und die Detektoreinrichtung 3 kann mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 direkt verbunden sein, etwa mit einer Kontaktverbindung KP direkt auf dem zweiten optischen Element 02 angeordnet und mit dem zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 kontaktiert sein. Der zweite elektrische Leiteranschluss L2 kann Leiterbahnen auf oder in dem zweiten optischen Element 02 umfassen, beispielsweise als Metallisierung. Alternativ dazu kann auch anstatt des zweiten optischen Elements 02 das erste optische Element Ol auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein. Alternativ können auch das erste optische Element Ol und das zweite optische Element aufeinander, jeweils auf einer anderen Seite des Basissubstrats 2 oder zumindest zwischen der Interferometereinheit 1 und der Detektoreinrichtung 3 oder nebeneinander angeordnet sein. Alle Leiteranschlüsse können mit voneinander getrennten Leiterbahnen auf dem Basissubstrat verbunden sein.

Der lichtempfindliche Bereich B3 kann dem zweiten optischen Element 02 zugewandt sein. Das zweite optische Element 02 kann derart ausgeformt sein, dass nahezu keine oder keine Außenstrahlung AL seitlich in die erste Kavität Kl geleitet werden kann. Die Detektoreinrichtung 3 kann auch nur auf dem zweiten optischen Element 02 angeordnet und fixiert sein, vorteilhaft auf einer dem Basissubstrat 2 abgewandten Seite.

Auf einer der Interferometereinheit 1 abgewandten Seite des zweiten optischen Elements 02 kann der zweite elektrische Leiteranschluss L2 oder zumindest dessen Leiterbahn angeordnet sein, so dass das Licht L ungehindert durch das zweite optische Element 02 dringen kann. Demnach können die Leiterbahnen des zweiten elektrischen Leiteranschlusses L2 sich außerhalb des optischen Bereichs OB oder zumindest außerhalb eines Volumens, das von einer Projektion der Ausnehmung A entlang der optischen Achse von der Interferometereinheit zur Detektoreinrichtung 3 aufgespannt wird, befinden.

Durch die gezeigte Anordnung kann eine Abschattung des Lichts L über dem lichtempfindlichen Bereich B3, B31 der Detektoreinrichtung 3 oder des ersten Detektors Dl (oder zweiten Detektors, falls vorhanden) durch den zweiten elektrischen Leiteranschluss L2 verringert oder vermieden werden. Dies kann vorteilhaft durch die entsprechende Anordnung der Leiterbahnen (am Rand des optischen Elements) auf einer der Detektoreinrichtung 3 zugewandten Seite des zweiten optischen Elements 02 erzielt werden. Das Basissubstrat 2, der erste und der zweite Leiteranschluss können vorteilhaft jeweils Verdrahtungsebenen bilden.

Die Interferometereinheit 1 kann vorteilhaft auch nur in bestimmten Bereichen auf dem Basissubstrat 2 oder auf einem der optischen Elemente aufgeklebt oder aufgelötet oder fixiert (durch die Klebeverbindung KL oder andere Verbindungen) sein, mit anderen Worten kann die fixe Verbindung der Interferometereinheit 1 nur Teilbereiche um die erste Kavität Kl herum fixieren . In einem solchen losen Bereich (lose Verbindung) können Verspannungen bei Temperaturen ungleich der Montagetemperatur durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten abgemildert werden.

Die Verbindung der Interferometereinheit 1 kann bevorzugt auf diejenige Unterkante des Messaufbaus begrenzt sein (an dem Basissubstrat oder einem der optischen Elemente), an der die Kontakte der Kontaktdrähte der Interferometereinheit 1 liegen können.

Fig. 5 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Basissubstrats mit einem ersten elektrischen Leiteranschluss und zumindest einer Ausnehmung im Basissubstrat; ein Anordnen S2 einer Interferometereinheit auf einer Vorderseite des Basissubstrats und über der Ausnehmung und ein Verbinden der Interferometereinheit mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss; ein Anordnen S3 einer Detektoreinrichtung auf einer Rückseite des Basissubstrats, welche der Vorderseite abgewandt ist, wobei die Detektoreinrichtung die Ausnehmung an der Rückseite überspannt und mit dem ersten elektrischen Leiteranschluss verbunden wird, wobei die Detektoreinrichtung einen lichtempfindlichen Bereich umfasst, welcher über der Ausnehmung angeordnet ist und der Interferometereinheit zugewandt ist; und wobei die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung die erste Kavität umschließen, und wobei der erste Leiteranschluss elektrisch voneinander getrennte Leiterbahnen umfasst, mit welchen jeweils die Interferometereinheit und die Detektoreinrichtung verbunden werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.