VORRICHTUNG

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der DE Anmeldung 10 2020 124 008 . 2 vom 15 . September 2020 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig auf genommen wird .

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Packages mit einem optoelektronischen Bauelement , insbesondere eines spritzgegossenen Schaltungsträgers , MID . Die Erfindung betrifft weiterhin eine optoelektronische Vorrichtung .

HINTERGRUND

In einigen Anwendungen mit Lasern werden diese in ein Package gebracht , wobei eine Linse oder ein anderes optisches Element zur Strahlbündelung vorgesehen ist . Neben einer Strahlformung kann das optische Element auch eine gewisse Schutz- oder Sicherungsfunktion übernehmen, so dass gewährleistet ist , dass keine Laserstrahlung unbeabsichtigt in ein Auge eines Menschen gelangt .

Zu diesem Zweck wird ein sogenannter Interlockschaltkreis verwendet , d . h . eine Leiterschleife wird zwischen dem optischen Element und dem Package bzw . dem optischen Element und dem Laser angeordnet . Wird das optische Element oder das Package beschädigt , so wird die Leiterschleife unterbrochen und das optoelektronische Element abgeschaltet .

Bei der Herstellung derartiger Packages befinden sich die Leiterschleife und MLA ( optisch aktive Struktur ) technisch bedingt auf gegenüberliegenden Flächen, was die Designmöglichkeiten einschränkt . Dadurch ist es aktuell erforderlich, über die Leiterschleife zu kleben . In der Vergangenheit ergaben sich j edoch neben einem zu großen Ausschuss auch Probleme aufgrund eines thermomechanische Stresses zwischen den zu klebenden Komponenten ( Kappe <-> leitfähiger Kleber + nichtleitfähiger Kleber <-> MLA) . Die punktuelle leitfähige Klebung und damit unterbrochene strukturelle Klebung erlauben keine ausreichende Verbindung der zu klebenden Komponenten . Dadurch kann es zu einer thermisch bedingten Schädigung und damit einem Ausfall des gesamten Packages kommen .

Es besteht somit das Bedürfnis , ein Verfahren zur Herstellung eines Packages , insbesondere eines spritzgegossenen Schaltungsträgers , MID anzugeben, bei dem ein thermischer Stress während eines Betriebs reduziert wird .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder haben erkannt , dass bei geeigneten Kombination verschiedener Herstellungstechniken eine thermisch bedingte Verschiebung des optischen Elements relativ zur Kappe reduziert ist . Eine Trennung der Linse von der Kappe wird unwahrscheinlicher . Dies kann durch Einsatz mechanischer Verankerungen begünstigt werden . Ein Aspekt dabei ist es , mittels des Herstellungsprozesses die Leiterschleife und MLA ( optisch aktive Struktur ) auf der gleichen Seite des optischen Elements vorzusehen . Damit muss nicht über die Leiterschleife geklebt werden, wodurch Scher- oder andere thermisch bedingte Kräfte auf die Verbindung reduziert werden .

In einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Packages , insbesondere eines spritzgegossenen Schaltungsträgers , MID, vorgeschlagen . Dabei wird wenigstens eine spritzgegossene eine Kavität bildende Abdeckplatte mit einer Deckfläche und einer die Deckfläche begrenzenden Umrandung bereitgestellt , wobei die Deckfläche eine Öffnung umfasst . Die Abdeckplatte bildet somit ein Spritzgussteil . Es wird dann eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn auf der Abdeckplatte erzeugt , wobei j ede der ersten und der zweiten Leiterbahn einen ersten Abschnitt auf einer Oberkannte der Umrandung, einen zweiten Abschnitt auf einer Seitenfläche der Umrandung und einen dritten Abschnitt auf der Deckfläche umfasst . Anschließend wird ein optisches Element in der Öffnung der Deckfläche derart ausgebildet , dass dieses mit der Deckfläche innig verbunden ist . Auf das optische Element wird dann in einem Randbereich zwischen Öffnung und Deckfläche ein schleifenförmiger Interlockschaltkreis aufgebracht , wobei j eweils ein Ende des schleifenförmigen Interlockschaltkreises mit einer der ersten und zweiten Leiterbahnen verbunden ist . Damit befindet sich der schleifenförmige Interlockschaltkreis auf dem optischen Element nahe der Kante der Deckfläche . Bei einem entsprechenden optischen Element , welches mit der Kante der Deckfläche planar abschließt ist somit die Schleife ebenfalls planar auf dem optischen Element und der Deckfläche bzw . der Leiterbahn angeordnet .

Bei dem Verfahren kann zudem ein optoelektronisches Bauteil in die Kavität eingebracht werden . Dies kann beispielsweise ein optoelektronisches Bauteil für ToF Anwendungen ( time of flight ) mit einem VCSEL Emitter und integriertem IC-Treiber sein . Das optoelektronische Bauteil kann ebenso einen Emitter (LED, Laser ) einen Detektor ( z . B . Photodiode ) , einen Sensor sowie passive Komponenten wie Kondensatoren oder ESD und ICs beinhalten . Kombinationen derartiger Elemente sind ebenso möglich .

In einem Aspekt weist die Öffnung eine Stufe in der Deckfläche auf , wobei das optische Element sich auf die Stufe erstreckt und der schleifenförmige Interlockschaltkreis über der Stufe angeordnet ist . die Stufe wird auch als Umrandung bezeichnet . Dadurch lässt sich ein Klebstoff auf die Stufe aufbringen und so ein optisches Element passgenau in die Öffnung einsetzen . Zudem bietet die Stufe in der Öffnung eine zusätzliche Auflagefläche für das optische Element , z . B . in einem späteren Moldprozess , wodurch die innige Verbindung und damit die Gefahr eines Ablösens verringert wird . Die Öffnung kann quadratisch oder rechtecksförmig ausgebildet sein, und ist optional dezentral in der Abdeckplatte angeordnet .

In einem weiteren Aspekt weist die Öffnung eine insbesondere halbkreisförmige Ausbuchtung auf einer Seite auf , insbesondere zwischen der ersten und zweiten Leiterbahn . Die Ausbuchtung kann überschüssigen Kleber oder überschüssiges Material des optischen Elements aufnehmen . Dadurch lassen sich Fertigungstoleranzen aus gleichen .

Für die Erzeugung der ersten und zweiten Leiterbahn können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen . In einem Aspekt umfasst wird eine laseraktivierbare Metall-Verbindung als Kunststoff-Additiv vorgesehen, die an den Stellen bzw . Bereichen der Deckplatte vorhanden ist , die später die Leiterbahnen bilden . In einem Aspekt kann die Abdeckplatte gleich vollständig mit einem Kunststoff gespritzt werden, der mit der laseraktivierbaren Metall-Verbindung dotiert ist . Als Material eignet sich ein lötstabiler Thermoplast auf Basis von PPA, LCD oder PPS . Dann werden Bereiche des ersten, zweiten und dritten Abschnitts j eder Leiterbahn mittels Laser aktiviert , so dass metallische Keime an diesen Stellen entstehen . Die Keime dienen in einem weiteren Abscheideprozess , insbesondere bei einem galvanischen Abscheiden zur Bildung einer metallischen Schicht oder einer metallischen und goldhaltigen Schichtenfolge .

In einem anderen Aspekt zum Erzeugen einer ersten und einer zweiten Leiterbahn wird die Deckfläche und wenigstens ein Teil der Seitenfläche der Umrandung sowie der Oberkannte der Umrandung metallisiert . Dann wird ein Ätzresist auf der Deckfläche , und der Umrandung aufgebracht und durch laserinduziertes Belichten des Ätzresists der erste , zweite und dritte Abschnitt in den metallisierten Bereichen der Umrandung strukturiert . Die nicht belichteten Bereiche werden dann entfernt und die Metallisierung beispielsweise durch Ätzen entfernt .

Bei einem weiteren Aspekt wird die spritzgegossene Abdeckplatte durch einen Zweikomponentenspritzguss in zwei Spritzgießetappen ( engl . : two shot molding ) hergestellt . Ein Kunststoff bildet den Grundkörper, ein weiterer ist metallisierbar und bildet das Leiterbahnlayout ab . Hierfür gibt es zwei gebräuchliche Methoden, die als PGK- und SKW-Verf ahren bekannt sind . Je nach Verfahren muss der metallisierbare Kunststoff aktiviert werden .

Als Material der Leiterbahn wird unter anderem eine Schicht mit Kupfer verwendet . Kupfer eignet sich auch als Keimzelle für ein Abscheiden einer Schichtenfolge wie oben beschrieben . In einem Aspekt ist die Schichtenfolge eine Cu-Ni-Au Schicht mit Gold als oberste Schicht . Die Dicke der Leiterbahn kann in den einzelnen Abschnitten variieren, und liegt beispielsweise zwischen 200pm und 500pm.

Ein weiterer Aspekt betrifft den Schritt des Ausbildens eines optischen Elementes . Dabei wird laserinduziert oder elektrolytisch ein Material des optischen Elements insbesondere im Bereich der Leiterbahn oder auf der Deckfläche entfernt , so dass das Material des optischen Elements lediglich in dem Bereich der Öffnung verbleibt .

Zur Erzeugung des optischen Elements wird in einem Aspekt die Abdeckplatte in einer Bodenform platziert , insbesondere aus einem UV transparentem Material . Die Bodenform kann in einem Beispiel planar sein, in einem anderen Beispiel aber auch strukturiert ( z . B . mit Ausbuchtungen oder Wölbungen ) , so dass ein linsenförmiges optisches Element gebildet werden kann . Dabei erfolgt die Platzierung derart , dass die Strukturierung über der Öffnung der Deckplatte ist . Dann wird in die Kavität und die Öffnung in der Deckfläche ein transparentes Material des optischen Elements eingebracht . Dies kann durch Dispensen, Jetten oder eine andere geeignete Maßnahme erfolgen . Die Menge des Materials ist insbesondere derart gewählt , dass diese im Wesentlichen einem Volumen der Öffnung bezogen auf die Ober und Unterkannte der Deckfläche , oder dem Volumen einschließlich einem Volumen der Bodenplatte entspricht . Allgemeiner formuliert , wird die Menge so gewählt , dass die Oberseite des späteren optischen Elements mit der Oberseite der Deckfläche abschließt .

Optional kann dann eine Deckelform insbesondere aus einem UV transparentem Material aufgebracht werden, zum Ausfüllen der Kavität der Abdeckplatte . Das transparente Material des optischen Elements wird ausgehärtet und anschließend werden Deckelform und Bodenform entfernt . Deckel- und Bodenform können beispielsweise aus PDMS bestehen .

Alternativ kann in einem anderen Aspekt der Schritt des Ausbildens eines optischen Elements die Schritte umfassen :

Aufbringen eines Klebstoffes auf oder an den Randbereich der Öffnung , insbesondere auf einer Stufe in der Öffnung ;

Bereitstellen und Ausrichten des optischen Elements in der Öffnung ;

Verkleben des optischen Elements mit der Deckfläche ;

Auffüllen eines durch Größentoleranzen und Abmessungen bedingten Zwischenraumes zwischen Deckflächenkante und optischen Elements mit einem Material , insbesondere einem Resin oder Klebstoff .

Bei dieser Herstellungsvariante wird das optische Element separat gefertigt und dann in die Öffnung und insbesondere auf die Stufe geklebt . Die Materialmenge des Klebers ist entsprechend gewählt . Überschüssiger Kleber kann in die Ausbuchtung fließen . Ebenso ist es möglich, einen eventuell vorhandenen durch Fertigungstoleranzen bedingten Zwischenraum mit Material in einem dem Klebeschritt nachfolgenden Prozess auf zufüllen, so dass der Zwischenraum planarisiert wird .

Ein weiterer Aspekt betrifft den Schritt des Aufbringens eines schleifenförmigen Interlockschaltkreises . Dabei wird ein leitfähiges Material , beispielsweise ein leitfähiges Polymer auf Silberbasis auf das optische Element im Randbereich aufgebracht , wobei die Enden in elektrischer Verbindung zu den Leiterbahnen stehen und diese so elektrisch miteinander koppeln . Hierzu kann ein Dispenseverf ahren, ein Jetverfahren, ein laserinduziertes Transferieren oder ein anderes geeignetes Aufbringverf ahren verwendet werden . Als Material eignet sich unter anderem Leitsilber , ein leitfähiges Harz oder ein mit einem Metall wie Silber dotiertes leitfähiges Polymer .

Die Endbereiche des schleifenförmigen Interlockschaltkreises können in einem Aspekt auf der ersten und zweiten Leiterbahn angeordnet sein und diese somit elektrisch verbinden . Hierzu kann eine Breite des Interlockschaltkreises kleiner sein als eine Breite der ersten oder zweiten Leiterbahn . Eine Dicke des Interlockschaltkreises kann im Bereich 100pm bis 200pm liegen . Generell sind j edoch die Dicke und auch die Breite des Interlockschaltkreises geringer als die entsprechende Dimension der Leiterbahnen .

Das Verfahren kann auch für eine Vielzahl von eine Kavität bildenden Abdeckplatten vorgesehen werden . In einem Aspekt umfasst somit der Schritt des Bereitstellens wenigstens einer spritzgegossenen eine Kavität bildende Abdeckplatte ein Bereitstellen einer Vielzahl von miteinander verbundenen und in Reihen und Spalten angeordneten j e eine Kavität bildende Abdeckplatten . Die weiteren Schritte werden dann für j ede Abdeckplatte der Vielzahl von Abdeckplatten, bevorzugt parallel durchgeführt . Zudem können nach Fertigstellung des optischen Elements und des Interlockschaltkreises die Vielzahl von miteinander verbundenen und in Reihen und Spalten angeordneten j e eine Kavität bildende Abdeckplatten vereinzelt werden .

Wie bereits erwähnt kann die erste und zweite Leiterbahn eine Dicke im Bereich von 200 m bis 500pm aufweisen . Der Interlockschaltkreis kann eine geringere Dicke umfassen, die insbesondere im Bereich von 100pm bis 200pm liegt .

Ein weiterer Gesichtspunkt betrifft eine optoelektronische Vorrichtung . Diese umfasst eine Abdeckplatte , die nach den hier vorgeschlagenen Aspekten und Verfahren hergestellt wurde . Weiterhin ist ein optoelektronisches und lichtemittierendes Bauelement in der Kavität angeordnet . Dieses weist eine Lichtaustrittsfläche auf , die dem optischen Element gegenüberliegt . Dadurch ist zwischen dem optischen Element und der Lichtaustrittsfläche des optoelektronischen Bauelements der schleifenförmige Interlockschaltkreis angeordnet . Weiterhin ist vorgeschlagen, das optoelektronische Bauelement mit dem Interlockschaltkreis elektrisch zu koppeln, dergestalt , dass das Bauelement abgeschaltet wird, wenn der Interlockschaltkreis unterbrochen ist .

In einer Ausgestaltung ist das optoelektronische Bauelement ein VCSEL oder ein Laser .

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand einiger Ausführungsformen im Detail erläutert . So zeigen :

Figur 1 eine Draufsicht auf ein bekanntes Package ; Figur 2 Seitenansichten zur Darstellung verschiedener Scherscher oder Zugkräfte , die zu einem unbeabsichtigten Reißen führen können;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels zur Verdeutlichung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figuren 4A bis 4G verschiedene Schritte eines ersten Verfahrens mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figur 5 eine Seitenansicht des oben dargestellten Ausführungsbeispiels eines Packages mit einem Bauelement ;

Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Verdeutlichung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figuren 7A bis 7E verschiedene Schritte eines zweiten Verfahrens mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .

Die nun folgenden Ausführungsbeispiele betreffen verschiedene Aspekte und deren Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Dabei sind die Ausführungsbeispiele nicht grundsätzlich maßstabsgetreu dargestellt . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte zu betonen . Es versteht sich j edoch für den Fachmann, dass die hier dargestellten Aspekte in den verschiedenen Ausführungsformen und Verfahrensschritten miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken abträglich ist . Einige Aspekte zeigen eine regelmäßige Struktur oder Form. Hierbei ist anzumerken, dass in der Praxis leichte Unterschiede und Abweichungen von der idealen Form auftreten, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken j edoch widerspricht . DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer MID Kappe mit einem eingesetzten optischen Element , welches beispielsweise für die Verwendung mit VCSEL-Lasern vorgesehen ist . Die Kappe umfasst ein Gehäuse 90 , welches auch als Abdeckplatte bezeichnet wird . In dem Gehäuse 90 ist eine Vertiefung eingebracht , in der sich eine Öffnung 18 befindet . Ein optisches Element ist über der Öffnung in der Vertiefung des Gehäuses 90 angeordnet und mit dieser über einen Klebstoff befestigt . Zu diesem Zweck sind im Wesentlichen zwei Klebstoffe 96 und 97 vorgesehen . Zum einen ist hier ein nicht leitfähiger Kleber 96 direkt auf den Rand der Vertiefung neben der Öffnung 18 U-förmig aufgebracht . Auf diesen Kleber ist zumindest abschnittsweise ein leitfähiger Kleber 97 angeordnet , der damit auch eine Leiterschleife bildet und mit seinen beiden Endbereichen an die Leiterbahnen 14 bzw . 15 elektrisch gekoppelt ist . Hinsichtlich der genauen Anordnung und Ausgestaltung des leitfähigen bzw . nicht leitfähigen Klebers sind verschiedene Designaspekte möglich .

Figuren 1 und 2 verdeutlichen j edoch das zugrundeliegende Problem . Das optische Element 95 beispielsweise Epoxid oder ein Polymer ist zum einen mit dem nicht leitfähigen Kleber 96 und zum anderen mit dem leitfähigen Kleber 97 an der MID-Kappe angeschlossen . In den beiden Ausführungsbeispielen der Figur 2 sind die beiden Klebstoffe nebeneinander angeordnet . Bei diesem Verfahren ergibt sich nun das Problem, dass ein thermomechanischer Stress zwischen den zu klebenden Komponenten auf tritt . Dies ergibt sich durch einen unterschiedlich thermischen Ausdehnungs koeffizienten zwischen dem nicht leitfähigen Kleber 96 und dem leitfähigen Kleber 97 , wie er durch die beiden unterschiedlich langen Pfeile dargestellt ist . Dabei kann eine thermo-mechanischer Belastung oder ein Zug sowohl in Richtung auf die Kappe und das optische Element als auch im Wesentlichen parallel zu diesen beiden Elementen erfolgen . Entsprechend kann es beispielsweise zu einem Abreißen und einer Beschädigung des leitfähigen Klebers 97 kommen, obwohl das optische Element weiterhin fest über den nicht leitfähigen Kleber in der Vertiefung befestigt ist . Das Bauteil wird somit als beschädigt angesehen und ausgetauscht , obwohl die Dichtigkeit des optischen Elements weiterhin gewährleistet ist . Andererseits kann auch die thermo-mechanische Belastung an sich zu einer Beschädigung des optischen Elements führen, wodurch die Ausbeute und Lebensdauer verringert wird .

Die Erfinder haben erkannt , dass eine Änderung des Herstellungsverfahrens , wie in den folgenden Figuren beschrieben, zu einer Verringerung der mechanischen Belastung führt und damit eine Reduzierung der thermisch bedingten Verschiebung des optischen Elements relativ zur Kappe ermöglicht wird . Dadurch wird eine Trennung des optischen Elements von der Kappe unwahrscheinlicher . Zusätzlich kann dieser Effekt durch Einsatz mechanischer Verankerungen begünstigt werden, mechanischer Stress sowohl während der Herstellung als auch während eines späteren Betriebs wird somit reduziert , was zum einen zu einer Steigerung der Bauteilzuverlässigkeit und zum anderen zu einer verbesserten Produktionsausbeute führt .

Zu diesem Zweck wird unter anderem vorgeschlagen, die elektrische Leiterschleife sowie das optische Element auf der gleichen Seite wie eine optisch aktive Struktur anzuordnen . Dadurch muss nicht über die Leiterschleife bzw . den Interlockschaltkreis geklebt werden, sodass diese Komponente bei einer gesamten thermo-mechanische Betrachtung wegfällt .

Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform mit einem innovativen optischen Element nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Das Package ist als rechtecksförmige Abdeckplatte 1 mit einer Kavität ausgebildet und besitzt eine Deckfläche 11 , die von einer Umrandung 12 umgeben ist . Die Dicke der Umrandung kann dabei einige 10 pm bis 100 pm betragen . Die Länge des gesamten Obj ektes beträgt im Wesentlichen 3 mm bis 5 mm, die Breite liegt im Bereich von 1 mm bis 3 mm . Die Umrandung umfasst eine Oberkante 13a sowie eine Innenseitenfläche 13b . In der Deckfläche ist eine Öffnung 18 eingearbeitet , die durch die Deckfläche hindurch reicht . Zudem ist um die Öffnung 18 eine weitere Vertiefung in der Deckfläche angeordnet , die als Randbereich oder Umrandung 180 bezeichnet wird . In den Figuren 4C und D sowie Figur 5 ist der Randbereich 180 im Querschnitt dargestellt .

Im Randbereich 180 und damit über der Öffnung ist ein optisches transparentes Element 17 angeordnet , dessen Herstellungsweise im Folgenden noch im Detail erläutert wird . Zudem befindet sich im Randbereich 180 auf dem optischen Element 17 eine umlaufende Leiterschleife 16 , die einen Interlockschaltkreis darstellt . Die Leiterschleife 16 ist mit ihren Endbereichen 161 elektrisch an eine erste Leiterbahn 14 bzw . eine zweite Leiterbahn 15 angeschlossen . Die erste und zweite Leiterbahn verbinden somit den Interlockschaltkreis 16 elektrisch . Eine Beschädigung des Interlockschaltkreis 16 führt entweder zu einer Erhöhung des Widerstandes oder einer anderen Parameterveränderung wie zum Beispiel zu einem Stromabfall oder einem Spannungsanstieg über die Leiterbahnen 14 und 15 . Erste und zweite Leiterbahnen sind als metallischer Interconnect auf die Oberfläche der Deckfläche 11 , die Seitenwände 13b sowie die Oberkante der Umrandung 13a aufgebracht . Im Besonderen umfasst j ede Leiterbahn einen ersten Leiterbahnabschnitt 141 bzw . 151 , der auf die Deckfläche aufgebracht ist . Ein zweiter Abschnitt 143 und 144 ( hier nicht dargestellt ) läuft entlang der inneren Seitenwand 13b bis zu der Oberkante 13a und bildet dort den dritten Abschnitt 143 bzw . 153 . Mit diesem metallischen Interconnect kann die Leiterschleife bzw . der Interlockschaltkreis 16 nach außen geführt bzw . mit einem opto-elektronischen Bauelement zur Sicherung des Betriebs des opto-elektronischen Bauelements verbunden werden .

Figuren 4A bis 4G zeigen nun verschiedene Verfahrensschritte zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Packages . Es sei dabei an dieser Stelle erwähnt , dass das vorgeschlagene Package sowohl in Einzel- als auch in Matrixform gefertigt werden kann . Hier vorgestellten Verfahrensschritte gemäß den Figuren 4A bis 4G sind demnach als Beispiel anzusehen, und können in beliebiger Art und Weise skaliert werden . Die Abdeckplatte 1 bildende Form kann zudem nicht nur rechtecksförmig , sondern auch quadratisch, oval oder in einer anderen Form ausgestaltet sein . Die Abdeckplatte 1 ist aus einem Kunststoffmaterial gefertigt , in das zusätzlich Farbstoffe zur Lichtabsorption beispielsweise Kohlenstoff o . ä . eingebracht sein können . Durch eine geeignete Preform wird die Abdeckplatte als Matrix , in Figur 4A als 3 * 3 Matrix mit Hilfe eines Spritzgusses hergestellt . Dabei kann gleich während des Spritzgusses die Öffnung 18 gebildet werden . Es ist j edoch auch möglich, die Öffnung 18 in einem späteren Schritt aus zustanzen, aus zuschneiden oder anderweitig zu erzeugen . Um die Öffnung 18 herum schließt sich der Randbereich 180 an, der ebenfalls gegenüber der restlichen Deckfläche 11 leicht zurückgesetzt ist . Jede Umrandung 12 ist wie dargestellt auf zumindest zwei Seiten zu einer Umrandung einer benachbarten Abdeckplatte benachbart .

Figur 4B zeigt einen nächsten Schritt des vorgeschlagenen Prinzips . Bei diesem werden mittels eines MID Prozesses die Leiterbahnen 14 und 15 auf j ede Abdeckplatte übertragen . Ein derartiger Prozess ist beispielsweise Laser induziert und wird durchgeführt , indem die später zu erzeugende Leiterbahnen mittels eines Lasers als erstes strukturiert werden . Dazu wird die Abdeckplatte aus einem Kunststoff gebildet , der eine nichtleitende metallische Verbindung aufweist . Durch die laserinduzierte Aktivierung wird im Kunststoff eine physikalische oder chemische Reaktion hervorgerufen, die metallische Keimzellen aus der metallischen Verbindung, z . B . aus Kupfer für die späteren Leiterbahnen freisetzt . Durch die Benutzung einer laserinduzierten Aktivierung ist es zudem möglich, die Leiterbahnen nicht nur auf dem ersten und dem dritten Abschnitt zu „schreiben" , sondern auch entlang der Seitenwände sowie der Oberkante . Nach einem laserinduzierten Aktivieren werden nun die Leiterbahnen 14 bzw . 15 in den j eweiligen Abschnitten erzeugt , indem die hier dargestellte Matrix einem oder mehreren Galvanisierungsschritten unterzogen wird . Dadurch werden verschiedene Schichten auf den Keimzellen aus Kupfer gebildet . Beispielsweise kann eine derartige Schichtenfolge aus Kupfer- , Nickel und einer obersten

Goldschicht bestehen .

Andere Möglichkeiten zur Erzeugung von Leiterbahnen, wie sie in

Figur 4B dargestellt sind, sind ebenso möglich .

Beispielsweise kann anstelle des hier vorgeschlagenen laserinduzierten Verfahrens auch ein Zwei-Komponenten Spritzguss für das Werkstück vorgesehen sein . Bei diesem wird ein erster metallisierbarer Kunststoff vorbereitet , der das Leiterbahnlayout abbildet . Dieser metallisierbarer Kunststoff ist j edoch nicht selbst elektrisch leitend, sondern wird in einem späteren Schritt , wie bereits oben dargestellt , durch verschiedene Maßnahmen aktiviert . Auf die dann metallisierte Oberfläche kann eine Metallschicht oder Metallschichtenfolge aufgebracht werden . Der zweite Kunststoff ist nicht metallisierbar, wobei die Form schließlich durch den zweiten nicht metallisierbaren Kunststoff aufgefüllt und damit vorgegeben wird .

Eine andere Herstellung ist mittels eines Prägeverfahrens gegeben, bei dem die vorhandenen Leiterbahnen als eine oberflächenmodifizierte Metallfolie mittels eines Trägerwerkzeugs unter Verwendung von Druck und Wärme auf die Kunststoff form aufgebracht und mit dieser verbunden werden . Zwar ist dieses Verfahren besonders einfach, eine Schwierigkeit besteht j edoch darin, dass mit diesem nur schwer Seitenflächen wie in der vorgestellten Ausführungsform erzeugt werden können . Deswegen eignet sich dieses Verfahren besonders für einfache planare Bauformen . Ebenso möglich wären Prozesse wie Folienhinterspritzen oder auch direktes Leiterzugschreiben, bei dem Metalle wie beispielsweise Kupfer auf geschmolzen und dann mit Druckluft oder Schutzgas auf die Trägermaterialien auf gespritzt oder anderweitig aufgebacht werden . Je nach Größe und Ausgestaltung des Packages können somit unterschiedliche Schritte und Prozesse für die Erzeugung der ersten und zweiten Leiterbahnen verwendet werden .

Figur 4C zeigt den nächsten Prozessschritt in einer Seitendarstellung . Die insgesamt drei Abdeckungen 1 sind über die j eweilige Umrandung 12 miteinander verbunden . Jede Abdeckung umfasst eine Öffnung 18 sowie einen die Öffnung umgebenden Rand 180 , der gegenüber einer Oberseite der Deckfläche 11 leicht zurückgesetzt ist . Die Abdeckungen werden in einen Bodenkörper 50 eingebracht , der formschlüssig mit diesen abschließt . In dieser Darstellung ist der Bodenkörper unstrukturiert , d . h . insbesondere ist der Bodenkörper flach und planar über den j eweiligen Öffnungen 18 der einzelnen Abdeckungen . In anderen Ausführungsformen kann gerade dieser Bereich des Bodenkörpers j edoch zusätzlich strukturiert , beispielsweise leicht gekrümmt ausgewölbt , sphärisch oder anderweitig geformt sein . Dadurch kann eine Linsenform über die Form der Bodenplatte über den Öffnungen 18 realisiert werden .

In einem darauf folgenden Schritt nach dem Platzieren der Abdeckungen in der Bodenform wird nun ein flüssiges transparentes Material OEM in die Öffnung und auf den Rand der Öffnung eingebracht . Die Menge des Materials ist dabei so gewählt , dass das Volumen im Wesentlichen dem Volumen der Öffnung 18 sowie des Randes 180 entspricht . Auf diese Weise bildet das so eingebrachte Material mit der Oberseite der Deckfläche eine im Wesentlichen planare Oberfläche aus . Das transparente Material OEM kann beispielsweise ein transparentes Polymer , Acrylat oder ein anderer transparenter Kunststoff sein . Es ist zweckmäßig , in diesem Zusammenhang ein transparentes Material zu wählen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient im Wesentlichen dem Ausdehnungskoeffizienten des umgebenen Kunststoffs der Abdeckung entspricht . Auf diese Weise wird eine thermomechanische Belastung des Bauteils während eines Betriebs verringert .

Figur 4D zeigt den darauf folgenden Schritt , bei dem nun eine Deckelform auf die Abdeckplatte aufgebracht wird . Die Deckelform reicht dabei in die Kavität der Abdeckplatte hinein und schließt planar mit der Oberfläche der Deckfläche 11 und damit dem eingebrachten Material ab . Deckelform 60 sowie Bodenform 50 sind für UV-Licht transparent ausgestaltet und beispielsweise auf PDMS-Basis gebildet . Dadurch wird es möglich, in einem folgenden Schritt das in der Öffnung 18 eingebrachte Material mittels UV- Licht aus zuhärten und so das optische Element 17 zu bilden .

Zudem sind Deckel und Bodenform derart ausgestaltet , dass das optische Material 17 auch nach Aushärten nicht an diesen Formen haften und kleben bleibt , sodass beide Formen nach dem Aushärten ohne eine Beschädigung des optischen Elementes wieder entfernt werden können . Im Ergebnis wird somit das optische Element 17 als transparentes flüssiges oder zähes Material in die Öffnung eingebracht und ausgehärtet , sodass dieses innig mit der Deckfläche verbunden ist . In einigen Ausführungsformen, hier nicht dargestellt , kann die Umrandung zusätzlich kleine Häkchen oder eine raue Oberfläche aufweisen, welche eine Haftung des Materials OEM und des optischen Elements mit der Deckfläche 11 verbessert . Nach dem Aushärten und Abheben der Deckelform und optional auch der Bodenform erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein sogenanntes Laser-def lashing . Dabei wird ein überschüssiges transparentes Material , insbesondere im Bereich der Leiterbahnen mittels Lasers entfernt , sodass eine spätere elektrische Kontaktierung mit dem Interlockschaltkreis gewährleistet ist . Zudem können auf diese Art und Weise auch Unebenheiten im Material ausgeglichen werden . Gleichzeitig kann mittels Laser-def lashing der entsprechende Bereich der j eweiligen Leiterbahnen aktiviert und somit für eine spätere Metall-Metallverbindung vorbereitet werden .

In Figur 4 F wird nun mittels eines Dispens- oder Jetverfahrens der Interlockschaltkreis 16 aufgebracht . Hierzu wird eine Leiterschleife gebildet , welche entlang des j eweiligen Randbereichs 180 , um j ede Öffnung 18 herumreicht . Der Interlockschaltkreis 16 befindet sich somit innerhalb des Randbereichs 180 über dem Material des optischen Elements 17 . Bei einer Beschädigung oder einer Trennung des optischen Elements 17 wird auch der Interlockschaltkreis beschädigt . Ein erster Endbereich des Schaltkreises ist auf dem Endbereich des Leiterabschnitts 143 aufgebracht . Entsprechend ist ein zweiter Endbereich des Interlockschaltkreises elektrisch mit einem Endbereich des ersten Abschnittes 153 der zweiten Leiterbahn 15 verbunden .

Wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt , ist eine Breite des Interlockschaltkreis 16 deutlich geringer als die entsprechende Breite der Leiterbahnen 14 oder 15 . Durch die dünnere Ausführungsform beispielsweise im Bereich weniger 10 pm bis 100 pm wird gewährleistet , dass bereits bei einer leichten Beschädigung des optischen Elements der Interlockschaltkreis 16 aufgetrennt und damit die elektrische Verbindung unterbrochen wird . Figur 4G zeigt eine Ausgestaltung nach einem mechanischen Trennen der oben dargestellten Matrix in seine einzelnen Packages . Die Auftrennung kann dabei durch Sägen, Zerschneiden oder andere mechanische Verfahren geeignet erfolgen . Jedes auf diese Weise hergestellte Package umfasst somit ein optisches Element , welches durch den oben dargelegten Prozess erzeugt wurde . Die Leiterschleife bzw . der Interlockschaltkreis 16 auf dem optischen Element dient zur Sicherheit eines Benutzers bzw . Betrachters . Sofern der elektrische Kontakt nicht mehr besteht , kann davon ausgegangen werden, dass eine Beschädigung des optischen Elements vorliegt , die zu einer Verletzung der Augensicherheit führen könnte . Dadurch wird das nicht dargestellte optische Bauteil abgeschaltet . Wie in diesen Ausführungsformen dargelegt , ist der Interlockschaltkreis als einfache Leiterschleife ausgebildet . In anderen Ausführungsformen kann der Interlockschaltkreis auch eine andere Ausgestaltung bzw . Form aufweisen .

Beispielsweise ist es durchaus möglich, diesen mäanderförmig , d . h . mit mehreren Schleifen auszugestalten . Sofern möglich, kann der Interlockschaltkreis auch vollständig über die Öffnung gezogen werden, insbesondere dann, wenn dieser die Lichtführung nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt . Auf diese Weise kann auch eine direkte Beschädigung des optischen Elements 17 in der Öffnung ohne Beschädigung im Randbereich detektiert werden .

Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Packages hergestellt nach dem vorgeschlagenen Prinzip mit einem darin angeordneten elektronischen Bauelement 70 , welches beispielsweise in Form eines VCSEL Lasers ausgestaltet ist . Das optoelektronische Bauelement 70 ist mit seiner Emitterfläche 71 über dem optischen Element 17 angeordnet . Dabei kann zwischen der Oberfläche des optischen Elements 17 und der Emitterfläche 71 ein Abstand von einigen Mikrometern bis einigen 100 pm vorgesehen sein . Dieser Aspekt kann beispielsweise eine thermische Belastung des optischen Elements verringern .

Die Leiterschleife 16 ist über der Umrandung 180 angeordnet und ist im Bereich 160 mit den hier nicht dargestellten Leiterbahnen verbunden . Durch den Abstand zwischen optoelektronischen Bauelement 70 und optischen Element 17 mit dem darauf angebrachten Interlockschaltkreis 16 wird zudem gewährleistet , dass dieser bei einer Beschädigung des optischen Elements sicher abreißen und damit die Verbindung durchtrennen kann . Das optische Element ist zudem über Bonddrähte oder andere elektrisch leitende Verbindungen 72 mit den Leiterbahnen 14 und 15 elektrisch gekoppelt .

In einem Betrieb dieser Anordnung wird nun ein Laserlicht im Laser 70 erzeugt und über das optische Element 17 nach außen abgegeben . Gleichzeitig wird an den Leiterbahnen 14 und 15 eine Spannung angelegt und der Widerstand oder ein anderer elektrischer Parameter ausgewertet . Leiterbahnen 14 und 15 können auch als Stromzuführung für das optische Element direkt verwendet werden .

Bei einer Beschädigung des optischen Elements 17 reist nun der Interlockschaltkreis 16 an einer Stelle auf und die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen 14 und 15 wird unterbrochen . Diese Unterbrechung äußert sich beispielsweise in einem abrupten Abreißen eines Stroms durch die Leiterbahnen oder einer Erhöhung des Widerstands bzw . der Spannung über dem Interlockschaltkreis . Wenn im ersten Fall die Stromversorgung des Bauelements 70 über die Leiterbahnen 14 und 15 erfolgt , wird durch das Auftrennen des Interlockschaltkreises das Bauelement direkt abgeschaltet . Alternativ kann auch der Widerstand, die Spannung oder der Stromfluss über die Leiterbahnen 14 und 15 ausgewertet und bei einer Veränderung von einem Sollwert das Bauelement elektronisch abgeschaltet werden . Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Packages in einer alternativen Herstellungsweise , wobei der Interlockschaltkreis 16 auf der Oberfläche des optischen Elements 17 verläuft . Wie im Ausführungsbeispiel der Figur 3 bereits dargestellt , umfasst das Package eine Abdeckplatte 1 mit einer Deckfläche 11 und einer die Deckfläche 11 umgebenden Umrandung 12 . Auf der Deckfläche 11 , einer Seitenfläche 13b der Umrandung sowie der Oberkante 13a der Umrandung sind Leiterbahnen 14 und 15 mit j eweiligen Abschnitten 141 , 151 bis 143 , 153 aufgebracht . Die Deckfläche 11 weist wie im vorangegangenen Beispiel eine Öffnung 18 auf , die quadratisch ausgestaltet ist und von einem ebenso quadratisch ausgestalteten Randbereich 180 umgeben ist .

Im Gegensatz zum vorangegangenen Beispiel ist j edoch weiterhin eine Ausbuchtung 181 vorgesehen . In die Öffnung 18 ist nun ein an sich bereits im Vorfeld gefertigtes optisches Element 17 eingebracht und mittels Klebstoff im Randbereich 180 fest verbunden . Die Ausbuchtung 181 dient nun in einem Aspekt dazu, überschüssigen Klebstoff aufzunehmen . Zudem ist das optische Element 17 wie hier dargestellt , mit leicht geringeren Dimensionen als die Dimension des Randbereichs 180 ausgeführt . Daraus ergibt sich ein geringer Zwischenraum zwischen dem Rand des optischen Elements 17 und die Deckfläche bildende Rand der Umrandung 180 . Dieser Zwischenraum ist j e nach Anwendung mit einem Klebstoff bzw . mit einem anderen Kunststoff oder einer Kombination aus beiden aufgefüllt , wobei der überschüssige Kunststoff bzw . Klebstoff in der Ausbuchtung 181 verbleibt . Die Ausbuchtung 181 dient somit als Puffer für überflüssigen Klebstoff oder anderweitigen Kunststoff .

Die Figuren 7A bis 7E zeigen die verschiedenen

Verfahrensschritte für eine Herstellung eines Packages nach der Figur 6 . In einem ersten Schritt gemäß Figur 7A wird ähnlich wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel der Figur 4A eine Matrix aus Abdeckplatten 1 mit darin vorgesehene Öffnung 18 mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt . In darauf folgenden Schritten werden die Leiterbahnen 14 und 15 durch die verschiedenen MID-Verf ahren gebildet . Dieser Schritt ist in Figur 7B dargestellt und entspricht im Wesentlichen dem Schritt gemäß Figur 4B .

Sodann wird gemäß Figur 7C auf die die Öffnung 18 umgebende Umrandung 180 ein dünner Klebstoff , beispielsweise ein Epoxid oder ein ähnliches Material aufgebracht . Anschließend wird in der Öffnung eine bereits vorgefertigte Linse 17 ausgerichtet und mittels des Klebstoffes auf die Umrandung 180 und in die Öffnung geklebt .

Wie in der Figur 7C dargestellt , verbleibt ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Rand des optischen Elements 17 und der Umrandung 180 . Diese kann j e nach Ausgestaltung bereits zumindest teilweise mit dem Klebstoff aufgefüllt sein . Andernfalls wird mittels eines weiteren Schrittes ein sogenanntes Lense-Potting durchgeführt , bei dem durch Jet- oder ein Dispenseverf ahren ein Kunststoffmaterial in den Zwischenraum verfüllt wird . Das Kunststoffmaterial fließt darüber hinaus auch in die Ausbuchtung 181 , die dadurch als Reservoir und Aufnahme für überschüssiges Material während des Lense-Potting Schrittes dient . Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der so eingebrachte Kunststoff flexibel und elastisch sein kann, so dass dieser auch als Puffer gegen thermo-mechanischen stress wirkt . Auf diese Weise bleibt das optische Element 18 auch bei größeren thermischen Belastungen in seiner Position und die Belastung auf das Element 17 wird verringert . Nach dem Aushärten erfolgt gegebenenfalls ein optionales Laser- deflashing, bei dem die Endbereiche der Leiterbahnen von Material aus dem Lense-Potting oder dem Klebeschritt befreit werden . Sodann kann in Schritt 7D der Interlockschaltkreis durch Jetten oder Dispensen oder andere geeignete Verfahren auf das optische Element 17 , beispielsweise eine Linse aufgebracht werden . Die Endbereiche 161 des Interlockschaltkreises 16 sind j eweils mit den Endbereichen der ersten Abschnitte 141 bzw . 151 elektrisch leitend verbunden . Das Material der Linse sowie das Material im Kunststoff ist dabei in seiner Höhe so gewählt , dass dieses im Wesentlichen mit der Deckfläche abschließt . Dadurch verläuft der Interlockschaltkreis im Bereich der Umrandung bis zum Endbereich des j eweiligen Leiterbahnenabschnittes 141 bzw . 151 im Wesentlichen planar . Entsprechend wird ein Risiko eines Abreißens der Leiterschleife 16 bereits während des Herstellungsprozesses reduziert .

Die sich ergebende Struktur in Figur 7E wird wie im vorangegangenen Beispiel durch Schneiden, Sägen o . ä . Verfahren, vereinzelt und damit in einzelne Abdeckplatten 1 auf getrennt . Die Abdeckplatten können nun mit einem elektronischen Bauelement versehen werden, und dieses wird elektrisch mit den Leiterbahnen 14 und 15 , beispielsweise im Bereich der dritten Abschnitte 143 und 153 elektrisch gekoppelt .

Die hier vorgeschlagenen Verfahren und Ausführungsbeispiele lassen sich in beliebiger Weise kombinieren, ohne dass dieses dem erfindungsgemäßen Gedanken abträglich ist . Durch die Ausgestaltung der Leiterschleife bzw . des Interlockschaltkreises auf der Oberfläche des optischen Elements wird ein thermisch bedingter Stress reduziert . Die Leiterschleife und der Interlockschaltkreis sowie die optisch aktive Struktur befinden sich nun auf der gleichen Seite des optischen Elementes . Dadurch muss auch nicht mehr über die

Leiterschleife geklebt werden .

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BEZUGSZEICHENLISTE

Abdeckplatte

11 Deckfläche

12 Umrandung

13a Oberkante

13b Seitenfläche

14 , 15 Leiterbahn

16 Leiterschleife , Interlockschaltkreis

17 optisches Element

18 Öffnung

90 MID

95 Kappe

96 Klebstoff

97 leitfähiger Klebstoff

141 , 151 erster Abschnitt

142 , 152 zweiter Abschnitt

143 , 153 dritter Abschnitt

161 Endabschnitt

164 Endabschnitt

180 Randbereich