VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES GEHÄUSEDECKELS FÜR EIN LASERBAUELEMENT UND GEHÄUSEDECKEL FÜR EIN LASERBAUELEMENT

SOWIE LASERBAUELEMENT

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 101 198.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäusedeckels für ein Laserbauelement, insbesondere für ein hermetisch dichtes Gehäuse. Weiterhin betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements mit einem solchen Gehäusedeckel. Die Anmeldung betrifft außerdem einen Gehäusedeckel für ein Laserbauelement, der insbesondere mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt ist. Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Laserbauelement mit einem solchen Gehäusedeckel.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäusedeckels für ein Laserbauelement umfasst gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Bereitstellen eines zumindest teilweise

strahlungsdurchlässigen Fensters. Das Fenster weist ein

Aluminiumoxid auf. Im betriebsfertigen Zustand kann

Strahlung, die von einer Laserquelle des Laserbauelements emittiert wird, durch das Fenster aus dem Laserbauelement austreten. Das Fenster ist insbesondere für die Strahlung, die von der Laserquelle erzeugt wird, möglichst durchlässig. Das Fenster ist beispielsweise ein Glasfenster. Das Fenster ist gemäß weiteren Ausführungsformen aus einem anderen

Material, beispielsweise aus einem Kunststoff. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist das Fenster aus Saphir. Auch eine Mischung verschiedener Materialien ist möglich, die

beispielsweise gestapelt aufeinander angeordnet sind.

Zumindest ein Element des Fensters weist Aluminiumoxid auf, insbesondere A1203. Das Fenster besteht gemäß zumindest einer Ausführungsform aus Aluminiumoxid. Gemäß weiteren

Ausführungsformen weist das Fenster Aluminiumoxid auf und zusätzlich andere Materialien.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Kupferträger für das Fenster bereitgestellt. Der Kupferträger ist

ausgebildet, das Fenster zu halten und zu fixieren. Der

Kupferträger ist zudem dazu ausgebildet, mit einem

Gehäusekörper verbunden zu werden, der beispielsweise auch aus Kupfer oder einem anderen Metall gebildet ist. Der

Kupferträger ist so ausgebildet, dass Strahlung durch den Kupferträger transmittieren kann, die im Betrieb von der Laserquelle emittiert wird. Beispielsweise sind hierfür

Ausnehmungen in dem ansonsten flächig ausgebildeten

Kupferträger eingebracht. Der Kupferträger besteht

insbesondere aus Kupfer oder weist Kupfer auf und weitere Materialien .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem

Oxidbereich auf dem Kupferträger ein Kupferoxid ausgebildet. Insbesondere wird das Kupferoxid an einer Oberfläche des Kupferträgers ausgebildet, an der nachfolgend das Fenster angeordnet wird. Beispielsweise wird das Kupferoxid mittels Erhitzen des Kupferträgers an Luft hergestellt.

Beispielsweise wird nicht die gesamte Oberfläche des

Kupferträgers mit dem Kupferoxid beschichtet. Lediglich ein Teil der Oberfläche, der als Oxidbereich vorgegeben wird, wird mit Kupferoxid beschichtet. Der Oxidbereich wird insbesondere dort vorgesehen, wo eine Verbindung zwischen dem Kupferträger und dem Fenster ausgebildet werden soll.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Fenster an dem Oxidbereich angeordnet. Beispielsweise wird das Fenster so auf dem Kupferträger aufgelegt, dass das Fenster in Kontakt mit dem Oxidbereich ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine eutektische Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferoxid in dem Oxidbereich ausgebildet. Das Kupferoxid, das ein Eutektikum darstellt, weist einen niedrigeren Schmelzpunkt auf, als reines Kupfer und als das Aluminiumoxid. Beispielsweise wird der Kupferträger mit dem Kupferoxid über die

Schmelztemperatur des Kupferoxids erhitzt. Der Kupferträger und das Kupferoxid werden nur so weit erhitzt, dass lediglich das Kupferoxid flüssig wird und das Aluminiumoxid sowie das reine Kupfer des Kupferträgers fest bleiben. Beispielsweise wird der Kupferträger mit dem Kupferoxid auf eine Temperatur über 1000 °C erhitzt, insbesondere über 1060 °C und unter 1080 °C.

Das flüssige Kupferoxid benetzt das Aluminiumoxid und bildet beispielsweise ein Kupferaluminium aus, insbesondere CuA1204 oder CuA102. Nach dem Abkühlen kristallisiert das

Kupferaluminium aus und bildet so eine gute Verbindung sowohl zum Kupfer des Kupferträgers als auch zum Aluminium des

Aluminiumoxids. Somit wird das Fenster an dem Kupferträger fixiert. Die eutektische Verbindung stellt insbesondere eine hermetisch dichte Verbindung und Fixierung des Fensters an dem Kupferträger dar. Hermetisch dicht bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass Schmutz, wie Staub und

Flüssigkeiten, und/oder Gas nur zu vernachlässigbaren Anteilen oder gar nicht die Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferträger durchdringen können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen des Gehäusedeckels für ein Laserbauelement ein Bereitstellen des zumindest teilweise strahlungsdurchlässigen Fensters, das das Aluminiumoxid aufweist. Der Kupferträger für das Fenster wird bereitgestellt. Das Kupferoxid wird in einem Oxidbereich auf dem Kupferträger ausgebildet. Das

Fenster wird in dem Oxidbereich angeordnet. Die eutektische Verbindung wird zwischen dem Fenster und dem Kupferoxid in dem Oxidbereich ausgebildet. Dadurch wird das Fenster an dem Kupferträger fixiert.

Insbesondere wenn als Laserquelle eine oder mehrere

Halbleiterlaserdioden, auch Laserchips genannt, verwendet werden, sollten diese in einem hermetisch dichten Gehäuse angeordnet sein. Ansonsten kann beispielsweise eine

Kohlenstoffkontamination der Laserfacette zu einem schnellen Ausfall des Laserchips führen. Damit die Laserstrahlung das Gehäuse verlassen kann, ist das Fenster vorgesehen. Das

Fenster ist Teil des Gehäusedeckels, der genutzt wird, um das Gehäuse abzudichten, nachdem die Halbleiterchips im Gehäuse montiert wurden.

Insbesondere bei großen Gehäusedeckeln führt ein Verbinden des Fensters mit dem Träger mittels Schweißen, Löten oder anderer herkömmlicher Verbindungsmethoden zu Ausfällen, da die Verbindung nicht ausreichend dicht über eine ausreichend lange Lebensdauer ist. Beispielsweise treten im Betrieb aufgrund von Temperaturänderungen unterschiedliche

Ausdehnungen des Fensters und des Trägers auf. Diese können herkömmlich dazu führen, dass die Verbindung zwischen Fenster und Träger bricht. Beispielsweise wird herkömmlich das

Fenster mit einem Edelmetall beschichtet und nachfolgend auf einen Metallträger gelötet. Fehler der Kohäsion und/oder der Adhäsion der Lötverbindung können zu einer undichten

Verbindung führen. Insbesondere bei vergleichsweise großen Abmessungen des Gehäuses kann es auf Grund der

unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten im

Betrieb zu hohen mechanischen Spannungen kommen. Dies kann zu Bauteilausfällen führen.

Das hier beschriebene Verfahren macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, dass anstatt des Lötens wird eine

sogenannte Direct Bonded Copper-Verbindung (etwa: direkt verbundenes Kupfer) verwendet, um das Fenster und den Träger miteinander zu verbinden. Der Verbindungsprozess basiert auf dem eutektischen Verbinden zwischen dem Aluminiumoxid und dem Kupferoxid. In den Ausführungsformen, in denen das Fenster ein Saphirfenster ist, ist keine zusätzliche Beschichtung am Fenster notwendig. Die eutektische Verbindung ist direkt zwischen dem Saphir und dem Kupferoxid ausbildbar. In den Ausführungsbeispielen, in denen das Fenster aus einem Glas ist, ist eine Aluminiumoxidbeschichtung auf dem Glas

notwendig .

Somit können günstigere Materialien als Edelmetalle verwendet werden. Eine stabile, langlebige und dichte Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferträger ist realisierbar, insbesondere eine starke Adhäsion und Kohäsion. Insbesondere ist es möglich, auf Vorbereitungsschritte zu verzichten, die zum Löten und/oder Schweißen notwendig wären. Auch

großflächige Verbindungen zwischen dem Fenster und dem

Kupferträger sind realisierbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Fenster ein Saphirfenster auf. Beispielsweise besteht das Fenster aus dem Saphirfenster. Das Saphirfenster wird direkt auf dem

Oxidbereich aufgelegt, sodass das Saphirfenster und das

Kupferoxid eine gemeinsame Kontaktflache aufweisen. Die eutektische Verbindung wird direkt zwischen dem Saphirfenster und dem Kupferoxid ausgebildet. Somit sind keine weiteren Beschichtungsverfahren oder ähnliches notwendig, um die eutektische Verbindung zwischen dem Fenster und dem

Kupferoxid ausbilden zu können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Kupferoxid flächig an einer Oberfläche des Kupferträgers ausgebildet.

Die eutektische Verbindung wird an der gesamten Kontaktfläche zwischen dem Saphirfenster und der Oberfläche des

Kupferträgers ausgebildet. Somit ist eine großflächige

Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferträger

realisierbar. Der gesamte Kontaktbereich des Saphirfensters und des Kupferträgers mit dem Kupferoxid wird zum Fixieren des Fensters an dem Kupferträger verwendet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Beschichtung auf einer Oberfläche des Saphirfensters ausgebildet. Die eutektische Verbindung wird an der Oberfläche des

Saphirfensters außerhalb der Beschichtung ausgebildet.

Alternativ oder zusätzlich wird die Beschichtung an dem

Kupferträger ausgebildet und der Oxidbereich liegt außerhalb der Beschichtung. Mittels der Beschichtung ist es somit möglich, Bereiche vorzugeben, an denen die eutektische

Verbindung nicht ausgebildet wird. Die Beschichtung liegt zwischen dem Saphirfenster und beispielsweise dem Kupferoxid, sodass das Kupferoxid und das Saphir keine gemeinsame

Verbindung in diesem Bereich ausbilden können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine

Aluminiumoxidschicht auf eine vorgegebene Region des Fensters aufgebracht. Die Region korrespondiert insbesondere mit dem Oxidbereich. Die eutektische Verbindung wird zwischen der Aluminiumoxidschicht und dem Kupferoxid ausgebildet. Somit ist es insbesondere möglich, ein Fenster zu verwenden, das selbst nicht keramisch ist und insbesondere kein

Aluminiumoxid aufweist. Beispielsweise wird ein Glasfenster mit der Aluminiumoxidschicht beschichtet. Das Fenster wird in der Region mit der Aluminiumoxidschicht versehen, sodass nachfolgend die Aluminiumoxidschicht am Kunststoffträger dort angeordnet ist, wo das Kupferoxid ausgebildet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die

Aluminiumoxidschicht auf die vorgegebene Region des Fensters so aufgebracht, dass das Fenster außerhalb der vorgegebenen Region frei von Aluminiumoxid bleibt. Das Fenster wird an dem Kupferträger so fixiert, dass das Fenster und der

Kupferträger außerhalb der vorgegebenen Region einen Abstand zueinander aufweisen. Somit ist ein bereichsweises Fixieren des Fensters an dem Kupferträger möglich. Der Abstand

zwischen dem Kupferträger und dem Fenster außerhalb der

Fixierung ermöglicht beispielsweise eine leichte

Relativbewegung zwischen dem Fenster und dem Kupferträger.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Kupferoxid flächig an der Oberfläche des Kupferträgers ausgebildet. Die

Aluminiumoxidschicht wird vollflächig auf die Oberfläche des Fensters aufgebracht. Die eutektische Verbindung wird an der gesamten Kontaktfläche zwischen dem Fenster und der

Oberfläche des Kupferträgers ausgebildet. Somit wird eine möglichst große Verbindungsfläche zwischen dem Fenster und dem Kupferträger realisiert. Die Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferträger ist somit stabil.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die

Aluminiumoxidschicht mittels Gasphasenabscheidung auf das Fenster aufgebracht. Beispielsweise wird eine chemische

Gasphasenabscheidung und/oder eine physikalische

Gasphasenabscheidung verwendet. Auch andere Verfahren zum Aufbringen des Aluminiumoxids auf das Fenster sind möglich.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements ein Bereitstellen eines Gehäusedeckels, der insbesondere mittels eines hier

beschriebenen Verfahrens gemäß zumindest einer

Ausführungsform hergestellt ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Gehäusekörper bereitgestellt. Der Gehäusekörper ist insbesondere

ausgebildet, die Laserquelle zu tragen und elektrische

Verbindungen zwischen der Laserquelle und der Umgebung bereitzustellen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine

Halbleiterlaserdiode in dem Gehäusekörper angeordnet. Die Halbleiterlaserdiode umfasst insbesondere eine oder mehrere Halbleiterlaserchips .

Der Gehäusekörper wird gemäß zumindest einer Ausführungsform mit dem Gehäusedeckel an einer Strahlenaustrittsseite des Laserbauelements verschlossen. Der Gehäusekörper wird an der Strahlenaustrittsseite, an der im Betrieb die Strahlung der Halbleiterlaserdiode emittiert wird, mit dem Gehäusedeckel verschlossen. Beispielsweise werden der Gehäusedeckel und der Gehäusekörper miteinander verlötet und/oder verschweißt. Auch andere Verbindungsverfahren sind möglich. Der Gehäusedeckel ist insbesondere möglichst transparent für die im Betrieb emittierte Strahlung der Halbleiterlaserdiode. Somit ist ein hermetisch dichtes Gehäuse des Laserbauelements realisierbar, das eine Emission der Laserstrahlung ermöglicht, die von der Halbleiterlaserdiode im Inneren des Gehäuses emittiert wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Gehäusedeckel für ein Laserbauelement ein zumindest teilweise

strahlungsdurchlässiges Fenster auf. Das

strahlungsdurchlässige Fenster weist ein Aluminiumoxid auf. Das strahlungsdurchlässige Fenster ist insbesondere für

Strahlung durchlässig, die im Betrieb von einer Laserquelle des Laserbauelements emittiert wird. Das

strahlungsdurchlässige Fenster ist insbesondere aus

Aluminiumoxid oder weist Aluminiumoxid und andere Materialien auf .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Gehäusedeckel einen Kupferträger auf, der ein Kupferoxid in einem

Oxidbereich aufweist. Der Kupferträger dient zum Tragen und Halten des Fensters. Das Kupferoxid ist zumindest

bereichsweise an einer Oberfläche des Kupferträgers

ausgebildet .

Der Gehäusedeckel weist eine eutektische Verbindung zwischen dem Fenster und dem Kupferoxid in dem Oxidbereich auf. Die eutektische Verbindung fixiert das Fenster an dem

Kupferträger .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Gehäusedeckel für ein Laserbauelement das zumindest teilweise strahlungsdurchlässige Fenster auf, das das Aluminiumoxid aufweist. Der Gehäusedeckel weist den Kupferträger auf, der das Kupferoxid in dem Oxidbereich aufweist. Der Gehäusedeckel weist die eutektische Verbindung auf, die das Fenster an dem Kupferträger fixiert. Die eutektische Verbindung ist zwischen dem Fenster und dem Kupferoxid in dem Oxidbereich

ausgebildet .

Die eutektische Verbindung zum Fixieren des Fensters an dem Kupferträger ermöglicht eine kostengünstige und dabei

ausreichend stabile und hermetisch dichte Verbindung des Fensters an dem Kupferträger. Somit ist ein kostengünstiger, stabiler und ausreichend hermetisch dichter Gehäusedeckel für ein Laserbauelement realisiert.

Der Gehäusedeckel ist insbesondere mittels eines hier

beschriebenen Verfahrens hergestellt.

Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen des Verfahrens gelten auch für den Gehäusedeckel und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Fenster ein Saphirfenster auf. Die eutektische Verbindung ist zwischen dem Saphirfenster und dem Kupferoxid direkt ausgebildet. Das Saphirfenster, das aus Aluminiumoxid besteht oder dieses zumindest aufweist, ist direkt mit dem Kupferträger

verbunden. Es ist insbesondere möglich, auf Zwischenschichten zwischen dem Fenster und dem Kupferträger zu verzichten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Saphirfenster eine Beschichtung auf einer dem Kupferträger zugewandten Oberfläche auf. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist die Beschichtung auf einer dem Saphirfenster zugewandten Oberfläche des Kupferträgers ausgebildet. Die eutektische Verbindung ist außerhalb der Beschichtung ausgebildet. Die Beschichtung ermöglicht eine Region, in der keine starre Verbindung zwischen dem Saphirfenster und dem Kupferträger ausgebildet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Fenster eine Aluminiumoxidschicht in einer vorgegebenen Region auf. Die Region korrespondiert mit dem Oxidbereich. Die eutektische Verbindung ist zwischen der Aluminiumoxidschicht und dem Kupferoxid ausgebildet. Somit ist es insbesondere möglich, ein Fenster zu verwenden, das selbst kein Aluminiumoxid aufweist. Beispielsweise ist das Fenster aus einem Glas gebildet. Das Fenster wird in der Region, die mit dem

Kupferträger verbunden werden soll, mit der

Aluminiumoxidschicht versehen. Korrespondierend ist der

Träger in dem Oxidbereich mit dem Kupferoxid versehen. Der Oxidbereich und die Region korrespondieren, sodass die

Aluminiumoxidschicht und die Kupferoxidschicht im Kontakt miteinander sind und die eutektische Verbindung ausgebildet ist .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Fenster

außerhalb der eutektischen Verbindung beabstandet zum

Kupferträger und weist einen Abstand zu dem Kupferträger auf. Der Kupferträger und das Fenster sind bereichsweise starr miteinander verbunden und bereichsweise beabstandet

zueinander und somit nicht starr miteinander verbunden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein

Laserbauelement einen Gehäusedeckel gemäß zumindest einer Ausführungsform auf. Das Laserbauelement weist gemäß zumindest einer

Ausführungsform einen Gehäusekörper auf. Der Gehäusekörper ist insbesondere aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer.

Das Laserbauelement weist gemäß einer Ausführungsform eine Halbleiterlaserdiode auf. Die Halbleiterlaserdiode weist insbesondere einen oder mehrere Halbleiterlaserchips auf.

Die Laserdiode ist gemäß zumindest einer Ausführungsform in dem Gehäusekörper angeordnet. Der Gehäusekörper ist mit dem Gehäusedeckel an einer Strahlenaustrittsseite des

Laserbauelements verschlossen. Somit ist ein hermetisch dichtes Gehäuse aus dem Gehäusekörper und dem Gehäusedeckel gebildet, in dem die Halbleiterlaserdiode vor schädlichen Bedingungen wie Schmutz und Gasen geschützt ist. Insbesondere ist innerhalb des Gehäuses eine vorgegebene Atmosphäre ausgebildet .

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Beispielen.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren

dargestellten Elemente sind insbesondere nicht als

maßstäblich zu betrachten.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Laserbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine schematische Explosionsansicht des Laserbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Gehäusedeckels gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf den Gehäusedeckel der Figur 3,

Figur 5 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Gehäusedeckels gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf den Gehäusedeckel der Figur 5, und

Figuren 7A bis 7D eine schematische Darstellung eines

Herstellungsverfahrens eines Gehäusedeckels gemäß einem Ausführungsbeispiel .

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines

Laserbauelements 100. Das Laserbauelement 100 weist einen Gehäusekörper 101 sowie einen Gehäusedeckel 200 auf. Der Gehäusekörper 101 und der Gehäusedeckel 200 bilden gemeinsam ein Gehäuse für eine Halbleiterlaserdiode 105 (Figur 2), die im Inneren des Gehäusekörpers 101 angeordnet ist.

Der Gehäusekörper 101 weist eine oder mehrere Durchführungen

102 auf. In den Durchführungen ist jeweils ein Kontaktstift

103 angeordnet. Der Kontaktstift 103 dient zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterlaserdiode 105 von außerhalb des Gehäuses. Die Durchführung 102 mit dem Kontaktstift 103 ist insbesondere hermetisch abgedichtet. Der Gehäusekörper 101 weist eine Gehäusewand 104 auf, die sich entlang einer Hauptstrahlungsrichtung der im Betrieb von der Halbleiterlaserdiode 105 emittierten Strahlung erstreckt. Die Gehäusewand 105 umgibt beispielsweise einen Innenraum, in dem die Halbleiterlaserdiode 105 angeordnet ist.

Beispielsweise ist die Halbleiterlaserdiode 105 auf einem Boden des Gehäusekörpers 101 angeordnet. Auf einer dem Boden gegenüberliegenden Seite der Gehäusewand 104 liegt der

Gehäusedeckel 200 auf der Gehäusewand 104 auf. Beispielsweise sind in diesem Kontaktbereich die Gehäusewand 104 und der Gehäusedeckel 200 miteinander verbunden, insbesondere

hermetisch miteinander verbunden, sodass ein hermetisch abgedichteter Innenraum ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Gehäusedeckel 200 mit dem Gehäusekörper 101 verschweißt, verlötet oder auf andere Art verbunden, die eine ausreichend stabile und dichte Verbindung gewährleistet. Der

Gehäusekörper 101 ist insbesondere aus einem Metall,

beispielsweise aus Kupfer. Der Gehäusekörper 101 weist ein Material auf, das eine gute Verbindung mit dem Gehäusedeckel 200 ermöglicht.

Der Gehäusedeckel 200 ist an einer Strahlenaustrittsseite 106 am Gehäusekörper 101 befestigt. Der Gehäusedeckel 200 ist insbesondere parallel zur Bodenfläche des Gehäusekörpers 101 orientiert. Von der Halbleiterlaserdiode 105 in

Abstrahlrichtung 107 abgestrahlte Laserstrahlung kann durch den Gehäusedeckel 200 aus dem Laserbauelement 100 austreten. Der Gehäusedeckel 200 ist hierfür für die von der

Halbleiterlaserdiode 105 emittierte Laserstrahlung

transparent oder zumindest teilweise transparent.

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, die schematisch eine Explosionsdarstellung des Laserbauelements 100 zeigt, weist der Gehäusedeckel 200 ein Fenster 201 und einen

Kupferträger 202 auf. Im Inneren des Gehäusekörpers 101 ist die Halbleiterlaserdiode 105 angeordnet, die insbesondere eine Mehrzahl von Halbleiterlaserchips aufweist. Die

Halbleiterlaserchips sind elektrisch mit den Kontaktstiften 103 verbunden (nicht explizit dargestellt) .

Der Deckel 200 und insbesondere der Kupferträger 202 wird auf die Gehäusewand 104 aufgesetzt und entlang der Kontaktfläche beispielsweise mittels eines Schweißprozesses mechanisch stabil und bevorzugt hermetisch dicht mit dem Gehäusekörper 101 verbunden. Bei dem Schweißvorgang kann es sich

beispielsweise um Elektroschweißen handeln. Somit ist es möglich, dass der Innenraum zwischen dem Gehäusekörper 101 und dem Gehäusedeckel 200, in dem die Halbleiterlaserdiode 105 angeordnet ist, mit einer gewünschten Atmosphäre, beispielsweise mit trockener Luft, befüllt ist. Durch die hermetische Abdichtung des Gehäusekörpers 101 mit dem

Gehäusedeckel 200 ist die Halbleiterlaserdiode 105

insbesondere durch schädliche Einflüsse von außerhalb des Gehäuses geschützt. Somit kann eine beschleunigte Alterung und/oder Zerstörung der Halbleiterlaserdiode 105 verringert oder verhindert werden.

Damit die Strahlung der Halbleiterlaserdiode 105 durch den Kupferträger 202 durchdringen kann, weist der Kupferträger 202 eine oder mehrere Ausnehmungen 209 auf. Die Ausnehmungen können kreisförmig sein, wie in der Figur 2 dargestellt. Auch andere Formen für die Ausnehmungen 209 sind möglich. Zudem ist es möglich, die Position sowie die Anzahl der

Ausnehmungen 209 an die Art und Position der

Halbleiterlaserdiode 105 sowie an die Anzahl der

Halbleiterchips anzupassen. Der Kupferträger 202 ist in seiner Hauptausdehnung entlang einer Fläche ausgedehnt. An dieser Fläche, die insbesondere parallel zum Boden des Gehäusekörpers 101 ausgerichtet ist, sind die Ausnehmungen 209 angeordnet. Im Randbereich des Kupferträgers 202 ist dieser so ausgebildet, dass er mit der Gehäusewand 101 verbindbar ist.

An einer dem Gehäusekörper 101 abgewandten Seite des

Kupferträgers 202 ist das Fenster 201 angebracht. Das Fenster 201 ist durchlässig für Strahlung der Wellenlänge, die die Halbleiterlaserdiode 105 im Betrieb emittiert.

Das Fenster 201 und der Kupferträger 202 sind miteinander hermetisch dicht verbunden, wie nachfolgend näher erläutert wird .

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des

Gehäusedeckels 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Der Kupferträger 202 weist die Ausnehmungen 209 auf. Seitlich der Ausnehmungen ist an einer dem Fenster 201 zugewandten Oberfläche 208 des Kupferträgers 202 ein Kupferoxid 204 in einem Oxidbereich 203 ausgebildet. Der Oxidbereich 203 verläuft insbesondere geschlossen um den Bereich der

Ausnehmungen 209, wie insbesondere aus der Aufsicht wie in Figur 4 dargestellt ersichtlich ist. Somit ist eine nach außen hin hermetisch dichte Verbindung zwischen dem Fenster 201 und dem Kupferträger 202 realisiert.

Beispielsweise ist das Kupferoxid in dem Oxidbereich 203 mittels Erhitzen des Kupferträgers 202 in einer Umgebung ausgebildet, die Sauerstoff enthält. Bereiche des Kupferträgers 202, an denen kein Kupferoxid 204 ausgebildet werden soll, sind beispielsweise während der Ausbildung des Kupferoxids 204 im Oxidbereich 203 mit einer Beschichtung bedeckt (nicht explizit dargestellt) .

Das Fenster 201 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 3 ein Glasfenster. Das Fenster 201 ist an einer dem Kupferträger 202 zugewandten Oberfläche 211 mit einer

Aluminiumoxidschicht 212 versehen. Die Aluminiumoxidschicht 212 ist insbesondere in einer Region 213 auf das Fenster 201 aufgebracht. Weitere Regionen 214 außerhalb der Region 213 sind insbesondere frei von Aluminiumoxid 212. Insbesondere ist das Fenster 201 in der Region 213 mit Aluminiumoxid beschichtet, deren Lage mit der Lage des Oxidbereichs 203 und des Kupferoxids 204 korrespondiert. Die weitere Region 214 korrespondiert mit dem Bereich des Kupferträgers 202, in dem die Ausnehmungen 209 ausgebildet sind. In diesem Bereich tritt im Betrieb die Strahlung der Halbleiterlaserdiode 105 durch den Gehäusedeckel 200 hindurch.

Aufgrund der zumindest bereichsweisen Beschichtung des

Fensters 201 mit Aluminiumoxid 212 ist es möglich, eine eutektische Verbindung 205 zwischen dem Fenster 201 und dem Kupferträger 202 auszubilden. Die Aluminiumoxidschicht 212 bildet mit dem Kupferoxid 204 die eutektische Verbindung 205, die eine ausreichend stabile und hermetisch dichte Verbindung zwischen dem Fenster 201 und dem Kupferträger 202 darstellt. Zum Ausbilden der eutektischen Verbindung 205 wird das

Fenster 201 mit der Aluminiumoxidschicht 212 so auf das

Kupferoxid 204 aufgelegt, dass eine gemeinsame Kontaktfläche 216 zwischen der Aluminiumoxidschicht 212 und dem Kupferoxid 204 gebildet ist. Das Aluminiumoxid 212 und das Kupferoxid 204 berühren sich und bilden beispielsweise nach einer Erwärmung und anschließender Abkühlung die eutektische

Verbindung 205 aus.

Beispielsweise in der weiteren Region 214 sind das Fenster 201, insbesondere die Oberfläche 211 des Fensters 201, und der Kupferträger 202, insbesondere die Oberfläche 208 des Kupferträgers 202, voneinander beabstandet, sodass ein

Abstand 215 zwischen der Oberfläche 211 des Fensters 201 und der Oberfläche 208 des Kupferträgers 202 ausgebildet ist. In der Region 213 und dem Oxidbereich 203 ist die eutektische Verbindung 205 ausgebildet. In der weiteren Region 214 ist keine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen dem

Kupferträger 202 und dem Fenster 201 ausgebildet.

Figur 5 zeigt eine Schnittansicht des Gehäusedeckels 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das

Ausführungsbeispiel der Figur 5 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist im

Ausführungsbeispiel der Figur 5 das Fenster 201 ein

Saphirfenster 206. Das Fenster 201 ist zumindest an der dem Kupferträger 202 zugewandten Oberfläche 211 aus Saphir. Es ist auch möglich, dass das gesamte Fenster 201 aus Saphir gebildet ist und das Saphirfenster 206 ausbildet. Das

Saphirfenster ist ohne eine zusätzliche Beschichtung und insbesondere ohne die zusätzliche Aluminiumoxidschicht 212 direkt mittels der eutektischen Verbindung 205 mit dem

Kupferträger 202 verbindbar.

Auf der Oberfläche 208 des Kupferträgers 202 wird im

Oxidbereich 203 das Kupferoxid 204 ausgebildet. Insbesondere wird das Kupferoxid 204 auf der Oberfläche 204 flächig so ausgebildet, dass es in einer gesamten Kontaktfläche 207 vorhanden ist. Die Kontaktflache 207 ist der Bereich, in dem das Saphirfenster 206 mit dem Kupferträger 202 in Kontakt gelangt. Wie auch aus Figur 6 ersichtlich, die eine Aufsicht auf den Gehäusedeckel 200 der Figur 5 zeigt, ist der

Oxidbereich 203 an der gesamten Kontaktfläche 207 zwischen dem Saphirfenster 206 und dem Kupferträger 202 ausgebildet. Somit ist eine flächige eutektische Verbindung 205 zwischen dem Saphirfenster 206 und der Oberfläche 208 des

Kupferträgers 202 ausgebildet. Die eutektische Verbindung 205 zwischen dem Kupferoxid 204 und dem Saphirfenster 206 ist unmittelbar möglich, da das Saphirfenster 206 selbst eine Keramik ist, die ein Aluminiumoxid aufweist oder aus

Aluminiumoxid besteht.

Figur 7 zeigt den Gehäusedeckel 200 gemäß einem

Ausführungsbeispiel zu verschiedenen Schritten während der Herstellung .

Gemäß Figur A wird das Fenster 201 bereitgestellt. Im

gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fenster 201 ein

Glasfenster, das in der Region 213 mit einer

Aluminiumoxidschicht 212 beschichtet wurde. Die weitere

Region 214 außerhalb der Region 213 ist frei von der

Aluminiumoxidschicht 212.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist die gesamte

Oberfläche 211 des Fensters 201 mit der Aluminiumoxidschicht 212 beschichtet.

Figur 7B zeigt das Bereitstellen des Kupferträgers 202. Der Kupferträger 202 weist die Ausnehmungen 209 in einem

mittleren Bereich auf. Außerhalb des mittleren Bereichs ist der Oxidbereich 203 vorgesehen, in dem das Kupferoxid 204 ausgebildet ist.

Gemäß Figur 7C wird das Fenster 201 auf den Kupferträger 202 aufgelegt. Das Fenster 201 wird so auf den Kupferträger 202 aufgelegt, dass die Aluminiumoxidschicht 212 in Kontakt mit dem Kupferoxid 204 gelangt.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, in denen das Fenster 201 das Saphirfenster 206 ist, wird auf das Aufbringen der Aluminiumoxidschicht 212 verzichtet. Folglich wird in Figur 7C das Fenster 201 vollflächig mit Ausnahme der Ausnehmungen 207 auf die Oberfläche 208 des Kupferträgers 202 gelegt. Die gemeinsame Kontaktfläche 207 zwischen dem Saphirfenster 206 und dem Kupferträger 202 bildet sich folglich entlang der gesamten Oberfläche 211 des Fensters 201 aus außer an den Ausnehmungen 209.

Nachfolgend wird der Kupferträger 202 und/oder die

Aluminiumoxidschicht 212 und/oder das Saphirfenster 206 so erhitzt, dass die eutektische Verbindung 205 zwischen dem Kupferoxid 204 und dem Aluminiumoxid des Fensters 201 ausgebildet wird. Hierfür wird nicht die gesamte

Aluminiumoxidschicht 212 aufgeschmolzen beziehungsweise nicht das gesamte Saphirfenster 206 aufgeschmolzen . Es wird auch nicht der gesamte Kupferträger 202 aufgeschmolzen . Lediglich im Kontaktbereich zwischen dem Aluminiumoxid 212

beziehungsweise dem Saphirfenster 206 und dem Kupferoxid 204 entsteht ein flüssiges Eutektikum des Kupferoxids 204. Dieses benetzt das Aluminiumoxid beziehungsweise den Saphir und bildet ein Kupferaluminat aus. Nach dem Abkühlen

kristallisiert das Kupferoxid 204 und verbindet so den Kupferträger 202 mit der Aluminiumoxidschicht 212 beziehungsweise dem Saphirfenster 206.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen wird auch bei dem

Saphirfenster 206 anstatt der vollflächigen eutektischen Verbindung 205 lediglich in einem Randbereich die eutektische Verbindung 205 ausgebildet, korrespondierend zum

Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4. Hierfür wird

beispielsweise zwischen dem Fenster 206 und dem Kupferträger 202 eine Beschichtung vorgesehen, sodass in diesem Bereich das Saphirfenster 206 nicht in Kontakt mit dem Kupferträger 202 und insbesondere nicht in Kontakt mit Kupferoxid 204 gelangt .

Die eutektische Verbindung 205 ist also sowohl bei dem

Fenster 201 aus Glas als auch bei dem Saphirfenster 206 sowohl lediglich bereichsweise möglich als auch vollflächig in der gesamten Kontaktfläche 207.

Der Gehäusedeckel 200 mit der eutektischen Verbindung 205 zwischen dem Fenster 201 und dem Kupferträger 202 ermöglicht ein kostengünstiges Laserbauelement 100. Anstatt der

herkömmlich verwendeten Edelmetalle können kostengünstigere Materialien verwendet werden. Dabei ist die hermetische

Verbindung 205 stabiler als herkömmliche Löt- oder

Schweißverbindungen. Außerdem kann auf die

Vorbereitungsschritte verzichtet werden, die herkömmlich für Schweißen oder Löten notwendig sind. Die eutektische

Verbindung 205 ermöglicht außerdem eine großflächige

Verbindung zwischen dem Fenster 201 und dem Kupferträger 202.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

100 Laserbauelement

101 Gehäusekörper

102 Durchführung

103 Kontaktstift

104 Gehäusewand

105 Halbleiterlaserdiode

106 Strahlenaustrittsseite

107 Strahlungsrichtung

200 Gehäusedeckel

201 Fenster

202 Kupferträger

203 Oxidbereich

204 Kupferoxid

205 eutektische Verbindung

206 Saphirfenster

207 gemeinsame Kontaktfläche

208 Oberfläche des Kupferträger

209 Ausnehmung

211 Oberfläche des Fensters

212 Aluminiumoxidschicht

213 Region

214 weitere Region

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