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Patent Searching and Data


Title:
OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/219771
Kind Code:
A1
Abstract:
In one embodiment, an optoelectronic semiconductor module (1) comprises a semiconductor emitter (2) for generating radiation and comprises a current regulating unit (3). When viewed from above, the semiconductor emitter (2) and the current regulating unit (3) have a distance (D) from each other of a central diagonal length (G) of the semiconductor emitter (2) at most. The semiconductor emitter (2) and the current regulating unit (3) are firmly and cohesively integrated in the semiconductor module (1) by mechanical means.

Inventors:
STOJETZ BERNHARD (DE)
BRÜDERL GEORG (DE)
SOMERS ANDRÉ (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/063635
Publication Date:
December 06, 2018
Filing Date:
May 24, 2018
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
H01S5/026
Foreign References:
US20050238076A12005-10-27
US20060192088A12006-08-31
US20060118877A12006-06-08
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) mit

- einem Halbleiteremitter (2) zur Erzeugung von Strahlung, und

- einer Stromregeleinheit (3) ,

wobei

- der Halbleiteremitter (2) und die Stromregeleinheit (3) mechanisch fest und zusammenhängend in dem Halbleitermodul (1) integriert sind, und

- der Halbleiteremitter (2) und die Stromregeleinheit (3) in Draufsicht gesehen einen Abstand (D) zueinander von höchstens einer mittleren Diagonalenlänge (G) des Halbleiteremitters (2) aufweisen,

- die Stromregeleinheit (3) eine Zener-Diode umfasst oder ist, die dem Halbleiteremitter (2) elektrisch antiparallel geschaltet ist, und

- eine Durchbruchspannung der Zener-Diode um höchstens einen einer Bandlücke einer aktiven Zone des Halbleiteremitters (2) entsprechenden Betrags oberhalb einer bestimmungsgemäßen Betriebsspannung des Halbleiteremitters (2) liegt.

2. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem der Halbleiteremitter (2) und die Stromregeleinheit (3) in einem einzigen Halbleiterchip (23) monolithisch integriert sind,

wobei der Halbleiteremitter (2) eine Laserdiode ist, und wobei der Halbleiteremitter (2) dazu eingerichtet ist, mit einer mittleren elektrischen Leistung von mindestens 0,1 W betrieben zu werden.

3. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) ein Wachstumssubstrat für den Halbleiteremitter (2) bildet oder umgekehrt. 4. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) eine Zener-Diode ist, die dem Halbleiteremitter (2) elektrisch antiparallel geschaltet ist,

wobei eine Durchbruchspannung der Zener-Diode gleich einer Betriebsspannung des Halbleiteremitters (2) bei einer

Temperatur von -20 °C ist, mit einer Toleranz von höchstens 1 V.

5. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) nur zu einer

Strombegrenzung durch den Halbleiteremitter (2) hindurch eingerichtet ist.

6. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) eine Stromregeldiode umfasst, die dem Halbleiteremitter (2) elektrisch in Serie geschaltet ist.

7. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) einen programmierbaren integrierten Schaltkreis umfasst, an dem der

Halbleiteremitter (2) elektrisch angeschlossen ist.

8. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem die Stromregeleinheit (3) im laufenden Betrieb des Halbleitermoduls (1) programmierbar ist und einen externen elektrischen Anschluss (31) sowie eine Speichereinheit (32) umfasst .

9. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

ferner umfassend eine Wärmesenke (4) mit einer mittleren Wärmeleitfähigkeit von mindestens 120 W/ (m-K), auf der die

Stromregeleinheit (3) und der Halbleiteremitter (2) gemeinsam angebracht sind,

wobei die Wärmesenke (4) die mechanisch tragende und

stabilisierende Komponente des Halbleitermoduls (1) bildet. 10. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem die Stromregeleinheit (3) teilweise oder vollständig in der Wärmesenke (4) integriert ist,

wobei eine mittlere Dicke der Stromregeleinheit (3) bei höchstens 15 ym liegt.

11. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) und der Halbleiteremitter (2) teilweise oder vollständig übereinander gestapelt angeordnet und elektrisch direkt flächig miteinander

verbunden sind.

12. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

ferner umfassend mindestens einen Sensor (5) für Temperatur, Helligkeit, Luftfeuchte, Luftdruck, Betriebsdauer und/oder elektrischer Leistungsaufnahme,

wobei der Sensor (5) zum Halbleiteremitter (2) und/oder zur Stromregeleinheit (3) in Draufsicht gesehen einen Abstand von höchstens der mittleren Diagonalenlänge des

Halbleiteremitters (2) aufweist.

13. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

ferner umfassend mindestens eine Monitor-Fotodiode (6) zur Bestimmung einer Strahlungsleistung der von dem

Halbleiteremitter (2) emittierten Strahlung,

wobei die Monitor-Fotodiode (6) und die Stromregeleinheit (3) monolithisch in einem einzigen Chip integriert sind.

14. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) und der Halbleiteremitter (2) auf demselben Halbleitermaterialsystem basieren,

insbesondere auf dem Halbleitermaterialsystem AlInGaN.

15. Optoelektronisches Halbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Stromregeleinheit (3) dazu eingerichtet ist, einen Betriebsstrom durch den Halbleiteremitter (2) nur außerhalb eines Kernbetriebstemperaturbereichs zu begrenzen, sodass die Stromregeleinheit (3) innerhalb des

Kernbetriebstemperaturbereichs wirkungslos ist.

Description:
Beschreibung

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERMODUL

Es wird ein optoelektronisches Halbleitermodul angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein optoelektronisches Halbleitermodul anzugeben, das über einen vergrößerten

Betriebsparameterbereich hinweg sicher betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleitermodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das

optoelektronische Halbleitermodul als Modul ausgeführt. Dies bedeutet insbesondere, dass das Halbleitermodul

baukastenartig mit weiteren Halbleitermodulen oder anderen Komponenten kombiniert werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

Halbleitermodul einen oder mehrere Halbleiteremitter. Der mindestens eine, bevorzugt genau eine Halbleiteremitter ist zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet. Bei der Strahlung handelt es sich beispielsweise um nahultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge maximaler Intensität im Bereich von 360 nm bis 410 nm oder um sichtbares Licht mit einem Maximum im Bereich von 410 nm bis 700 nm oder um nahinfrarote Strahlung mit einem Maximum im Bereich von 700 nm bis 1,5 ym.

Beispielsweise weist der Halbleiteremitter genau einen

Emissionsbereich auf, der zur Erzeugung der Strahlung vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist der Halbleiteremitter nicht in mehrere unabhängig betreibbare Emittereinheiten unterteilt oder pixeliert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiteremitter um eine Laserdiode, kurz LD. Alternativ kann der Halbleiteremitter als Leuchtdiode, kurz LED, gestaltet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

Halbleitermodul eine oder mehrere Stromregeleinheiten. Die mindestens eine Stromregeleinheit ist dazu eingerichtet, einen Strom durch den zugehörigen Halbleiteremitter zu regeln, insbesondere zu begrenzen. Dabei ist die

Stromregeleinheit dem Halbleiteremitter elektrisch in Serie oder elektrisch parallel geschaltet. Bevorzugt besteht zwischen der Stromregeleinheit und dem Halbleiteremitter eine 1 : 1-Zuordnung . Sind mehrere Halbleiteremitter und/oder

Stromregeleinheiten vorhanden, so liegt demgemäß bevorzugt eine eineindeutige Zuordnung der Halbleiteremitter und der Stromregeleinheiten vor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform stellt das

Halbleitermodul eine separat handhabbare elektrische und bevorzugt auch mechanische Komponente dar. Insbesondere sind der Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit mechanisch fest und zusammenhängend dauerhaft in dem Halbleitermodul integriert . Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der

Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit in Draufsicht gesehen nahe beieinander angeordnet. Dies bedeutet

insbesondere, dass in Draufsicht gesehen ein Abstand zwischen dem Halbleiteremitter und der zugehörigen Stromregeleinheit bei höchstens dem einfachen einer mittleren Diagonalenlänge des Halbleiteremitters liegt. Bevorzugt liegt dieser Abstand bei höchstens 50 % oder 25 % der mittleren Diagonalenlänge. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei höchstens der kleinsten Kantenlänge des Halbleiteremitters und/oder der Stromregeleinheit, in Draufsicht gesehen. Weiterhin kann für den Abstand gelten, dass dieser bei höchstens 100 ym oder 50 ym oder 30 ym liegt. Es ist möglich, dass der Abstand bei Null liegt, insbesondere falls der Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit in Draufsicht gesehen einander überlappen oder deckungsgleich angeordnet sind. Andernfalls kann dieser Abstand auch mindestens 5 ym oder 10 ym betragen. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das

optoelektronische Halbleitermodul einen Halbleiteremitter zur Erzeugung von Strahlung und eine Stromregeleinheit. Der

Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit weisen in

Draufsicht gesehen einen Abstand zueinander von höchstens einer mittleren Diagonalenlänge des Halbleiteremitters auf.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen ist der zulässige

Betriebsstrom von Laserdioden und Leuchtdioden zu reduzieren, um einen Schaden des Bauteils zu verhindern. Dies gilt beispielsweise bei besonders hohen Betriebstemperaturen, etwa bei mindestens 80 °C, oder bei besonders niedrigen

Betriebstemperaturen, beispielsweise bei -20 °C und weniger. Dies liegt insbesondere daran, dass die Strom-Spannungs- Charakteristik von Laserdioden und Leuchtdioden signifikant von der Temperatur abhängt.

Wird keine Stromregeleinheit verwendet, so können zum Schutz von Halbleiteremittern alternativ aufwendige externe Schaltungen verwendet werden, welche den Strom begrenzen. Soll der Strom zudem in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen dynamisch geregelt werden, sind zusätzliche Sensoren wie Monitor-Fotodioden oder Temperatursensoren und zudem

entsprechende Regelbausteine nötig. Solche separaten

Komponenten sind in der Regel räumlich beabstandet von dem Halbleiteremitter angeordnet und eigens elektrisch

verschaltet. Daraus resultiert ein vergleichsweise großer Platzbedarf und ein erhöhter Aufwand bei der Montage.

Bei dem hier beschriebenen Halbleitermodul sind der

Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit in einem einzigen Bauteil integriert, insbesondere monolithisch integriert. Somit wird in, neben, auf oder unter dem Halbleiteremitter die Stromregeleinheit zur Begrenzung und/oder Regelung eines Betriebsstroms platziert. Die Stromregeleinheit kann einen integrierten Schaltkreis enthalten und/oder kann verschiedene Sensoren etwa für Temperatur oder optische Leistung aufweisen oder mit solchen Sensoren verbunden sein.

Außerdem ist es möglich, dass die Stromregeleinheit dynamisch oder statisch programmierbar ist. Weiterhin kann die

Stromregeleinheit neben oder unter dem Halbleiteremitter platziert sein, insbesondere in einer Wärmesenke integriert sein oder monolithisch als Teil des Halbleiteremitters ausgeführt sein, elektrisch parallel oder seriell zu einer Emitterstruktur des Halbleiteremitters. Ferner ist es möglich, dass die Stromregeleinheit einen Datenspeicher enthält und/oder Schnittstellen zur Kommunikation, etwa ein elektrisches Bus-System oder ein System zur optischen

Übertragung von Lichtsignalen. Durch die Integration der Stromregeleinheit in dem Halbleitermodul können externe Komponenten wie eine

Stromregelung, Leistungsregelung, ESD-Schutzdioden oder sonstige Regelelektroniken wegfallen. Somit ist eine kompakte Bauform des Halbleitermoduls erzielbar. Weiterhin ist ein erweiterter Funktionsumfang des Halbleitermoduls etwa über eine Helligkeitsregelung und über eine erhöhte Sicherheit zugänglich .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der

Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit in einem einzigen Halbleiterchip monolithisch integriert. Damit können sich der Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit auf einem

gemeinsamen Substrat wie einem Halbleitersubstrat befinden. Beispielsweise sind der Halbleiteremitter und die

Stromregeleinheit auf dem gemeinsamen Substrat erzeugt, etwa über ein epitaktisches Wachsen. Somit ist es möglich, dass das Halbleitermodul insgesamt als Halbleiterchip gestaltet ist und aus dem Halbleiterchip mit dem Halbleiteremitter und der Stromregeleinheit besteht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der

Halbleiteremitter dazu eingerichtet, mit einer mittleren elektrischen Leistung von mindestens 0,1 W oder 0,4 W oder 1 W oder 5 W betrieben zu werden. Weist der Halbleiteremitter mehrere Emissionsbereiche oder mehrere zur Erzeugung von Strahlung vorgesehene Bereiche auf, so gilt die mittlere elektrische Leistungsaufnahme bevorzugt für jeden dieser Bereiche. Im Vergleich dazu weisen einzelne Pixel oder

Bildpunkte in Displays üblicherweise elektrische

Leistungsaufnahmen im Bereich weniger mW auf. Der

Halbleiteremitter kann also zu einer elektrischen

Leistungsaufnahme eingerichtet sein, die um zwei, drei oder vier Größenordnungen oberhalb der typischen elektrischen Leistungsaufnahme von Bildpunkten oder Pixeln in Displays liegt . Der Halbleiteremitter sowie das Halbleitermodul dienen beispielsweise zu Abstandsmessungen über eine

LaufZeitbestimmung, auch als Time of Flight oder kurz ToF bezeichnet. Ebenso kann das Halbleitermodul in Scheinwerfern, zur Materialbearbeitung oder als Lichtquelle für einen

Scanner oder einen Projektionsstrahl verwendet werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform stellt die

Stromregeleinheit ein Wachstumssubstrat für den

Halbleiteremitter dar oder umgekehrt. Das heißt, der

Halbleiteremitter ist auf der Stromregeleinheit gewachsen, insbesondere epitaktisch gewachsen, oder umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Stromregeleinheit eine Zener-Diode oder besteht aus einer solchen. Damit ist die Stromregeleinheit dem

Halbleiteremitter bevorzugt elektrisch antiparallel

geschaltet. Alternativ kann die Stromregeleinheit als

Thyristor gestaltet sein oder einen solchen umfassen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine

Durchbruchspannung der Zener-Diode gleich einer

bestimmungsgemäßen Betriebsspannung des Halbleiteremitters bei einer Temperatur von -20 °C und/oder +80 °C. Dies gilt bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 1 V oder 0,5 V. Bestimmungsgemäße Betriebsspannung bedeutet, dass bei dieser Betriebsspannung und/oder dem zugehörigen Betriebsstrom der Halbleiteremitter ohne signifikante Lebensdauerverringerung betrieben werden kann. Beispielsweise ist der Halbleiteremitter bei der bestimmungsgemäßen Betriebsspannung und/oder dem bestimmungsgemäßen Betriebsstrom für eine

Lebensdauer von mindestens 1000 Betriebsstunden oder 5000 Betriebsstunden ausgerichtet. Wird die bestimmungsgemäße Betriebsspannung und/oder der bestimmungsgemäße Betriebsstrom überschritten oder signifikant überschritten, so sinkt die Lebensdauer des Halbleitermoduls beispielsweise um mindestens einen Faktor 10 oder 100 oder 1000 oder 10000.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die

Durchbruchspannung der Stromregeleinheit um höchstens einen einer Bandlücke einer aktiven Zone des Halbleiteremitters entsprechenden Betrag oberhalb der bestimmungsgemäßen

Betriebsspannung. Beträgt beispielsweise die Bandlücke

2,5 eV, so liegt die Durchbruchspannung der Stromregeleinheit dann höchstens 2,5 V oberhalb der bestimmungsgemäßen

Betriebsspannung. Bevorzugt beträgt diese Spannungsdifferenz zwischen der Durchbruchspannung und der bestimmungsgemäßen Betriebsspannung höchstens 50 % oder 25 % der der Bandlücke entsprechenden Spannung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die

bestimmungsgemäße Betriebsspannung bei mindestens dem der Bandlücke entsprechenden Wert oder mindestens beim doppelten dem der Bandlücke entsprechenden Wert. Alternativ oder zusätzlich liegt die Betriebsspannung bei höchstens dem

Sechsfachen oder Vierfachen des dem der Bandlücke

entsprechenden Werts. Liegt beispielsweise die Bandlücke bei 2,5 eV, so liegt die bestimmungsgemäße Betriebsspannung demgemäß zwischen 2,5 V und 15 V oder bevorzugt zwischen 5 V und 10 V. Demgemäß liegt die Durchbruchspannung der

Stromregeleinheit bei höchstens dem Siebenfachen oder

höchstens dem Fünffachen des der Bandlücke entsprechenden Spannungswerts, im vorgenannten Beispiel also bei höchstens 12,5 V oder 17,5 V.

Die bestimmungsgemäße Betriebsspannung ist dabei, relativ zur Bandlücke, von der Emissionswellenlänge abhängig.

Beispielsweise bei nahinfrarot emittierenden

Halbleiteremittern liegt die bestimmungsgemäße

Betriebsspannung nahe beim einfachen des der Bandlücke entsprechenden Spannungswerts, wohingegen etwa bei im grünen emittierenden Halbleiteremittern die bestimmungsgemäße

Betriebsspannung ungefähr beim Vierfachen des der Bandlücke entsprechenden Spannungswerts liegen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Stromregeleinheit nur zu einer Strombegrenzung durch den

Halbleiteremitter hindurch eingerichtet. Das heißt, über die Stromregeleinheit erfolgt keine oder keine signifikante

Regelung einer Intensität der vom Halbleiteremitter

emittierten Strahlung im Regelbetrieb. Insbesondere fungiert die Stromregeleinheit nicht als Intensitätsmodulator etwa ähnlich einer Impulsweitenmodulation, kurz PWM. Durch die Stromregeleinheit sind lediglich zu hohe Ströme durch den Halbleiteremitter verhindert, insbesondere in

Durchlassrichtung des Halbleiteremitters. Das heißt, anders als eine ESD-Schutzdiode ist es möglich, dass die

Stromregeleinheit vor allem in Vorwärtsrichtung zu einer Strombegrenzung durch den Halbleiteremitter hindurch dient. Die Stromregeleinheit kann als reversible Sicherung gegen zu starke Ströme aufgefasst werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Stromregeleinheit eine Stromregeldiode oder besteht aus einer solchen. Mit einer Stromregeldiode sind zu hohe Ströme durch den Halbleiteremitter hindurch verhinderbar. Die Stromregeleinheit dient wiederum zu einer Strombegrenzung und/oder als Konstantstromquelle. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleitermodul dazu eingerichtet, an externen elektrischen Anschlüssen mit einer Konstantstromquelle, die außerhalb des Halbleitermoduls liegt, verbunden zu werden. Das heißt, die Stromregeleinheit stellt dann keine Stromquelle für den Halbleiteremitter dar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Stromregeleinheit dem Halbleiteremitter elektrisch in Serie geschaltet. Alternativ können die Stromregeleinheit und der Halbleiteremitter elektrisch parallel oder antiparallel geschaltet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Stromregeleinheit einen programmierbaren integrierten

Schaltkreis oder ist durch einen programmierbaren

integrierten Schaltkreis gebildet. Dabei ist der

Halbleiteremitter elektrisch an dem integrierten Schaltkreis angeschlossen. Die Programmierung kann dauerhaft und fest in dem Schaltkreis implementiert sein oder auch im laufenden Betrieb des Halbleitermoduls änderbar sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die

Stromregeleinheit einen externen elektrischen Anschluss auf. Ein solcher Anschluss wird auch als Bus bezeichnet. Über den elektrischen Anschluss, der über eine oder mehrere parallel verlaufende Signalleitungen verfügen kann, kann die

Stromregeleinheit programmierbar sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Stromregeleinheit eine Speichereinheit. In der

Speichereinheit können Betriebsdaten des Halbleiteremitters abgespeichert werden, etwa eine Betriebsdauer und/oder maximale Spannungen oder Ströme und/oder eine

Betriebstemperatur und/oder eine optische Leistung. Weiterhin ist es möglich, dass die Speichereinheit zum Betrieb des Halbleitermoduls notwendige Daten speichert, insbesondere dauerhaft speichert, beispielsweise maximal erlaubte

Spannungen bei bestimmten Temperaturen. Solche Tabellen werden auch als Look up Tables bezeichnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

Halbleitermodul eine Wärmesenke. Bei der Wärmesenke kann es sich um eine Montageplattform für die Stromregeleinheit und den Halbleiteremitter handeln. Damit ist es möglich, dass die Wärmesenke die das Halbleitermodul mechanisch tragende und stabilisierende Komponente darstellt. Ohne die Wärmesenke wäre das Halbleitermodul dann nicht als eine mechanisch stabile Komponente handhabbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Wärmesenke eine mittlere Wärmeleitfähigkeit von mindestens 120 W/(m-K) oder 200 W/ (m-K) oder 250 W/ (m-K) auf. Insbesondere ist die Wärmesenke aus einem Metall oder einer Metalllegierung, etwa mit einem Hauptbestandteil in Form von Kupfer oder Aluminium oder Silber. Weiterhin kann die Wärmesenke aus einer

thermisch leitfähigen Keramik oder einem kristallinen oder amorphen Halbleitermaterial wie Siliziumkarbid oder

Siliziumnitrid sein. Ebenso kann die Wärmesenke aus einem Verbundmaterial wie Kupfer-Wolfram oder Direct Bonded Copper, kurz DBC, sein. Zudem ist Diamant oder diamantähnlicher

Kohlenstoff, kurz DLC, für die Wärmesenke möglich. Im Falle einer metallischen, elektrisch leitfähigen Wärmesenke kann eine elektrisch isolierende Passivierungsschicht vorhanden sein, um elektrische Kurzschlüsse zu unterbinden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Stromregeleinheit teilweise oder vollständig in der

Wärmesenke integriert. Dies bedeutet insbesondere, dass sich die Stromregeleinheit teilweise oder vollständig in einer oder in mehreren Ausnehmungen oder Öffnungen der Wärmesenke befindet. Die Stromregeleinheit ist beispielsweise an die Wärmesenke thermisch leitfähig geklebt oder gelötet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine mittlere Dicke der Stromregeleinheit bei höchstens 20 ym oder 15 ym oder 10 ym oder 6 ym. Durch die geringe Dicke der

Stromregeleinheit kann diese ohne signifikanten zusätzlichen thermischen Widerstand zwischen dem Halbleiteremitter und der Wärmesenke angebracht werden. Die Stromregeleinheit basiert dabei bevorzugt auf einem Halbleitermaterial wie Silizium.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Stromregeleinheit und der Halbleiteremitter teilweise oder vollständig übereinander gestapelt angeordnet. Dabei kann sich der Halbleiteremitter zwischen der Stromregeleinheit und der Wärmesenke befinden oder die Stromregeleinheit ist zwischen dem Halbleiteremitter und der Wärmesenke angebracht. Vollständig übereinander gestapelt bedeutet insbesondere, dass die Stromregeleinheit und der Halbleiteremitter

deckungsgleich angeordnet sind oder das die Stromregeleinheit kleiner ist als der Halbleiteremitter und vollständig

innerhalb des Halbleiteremitters liegt, in Draufsicht

gesehen, oder entsprechend umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Stromregeleinheit und der Halbleiteremitter elektrisch direkt und/oder flächig miteinander verbunden. Beispielsweise sind der Halbleiteremitter und die Stromregeleinheit elektrisch leitfähig flächig miteinander verklebt oder flächig

aneinander gelötet. Damit können Hauptseiten der

Stromregeleinheit und des Halbleiteremitters, die einander zugewandt sind, vollständig oder überwiegend mit einem Lot oder einem thermisch und elektrisch leitfähigem Kleber bedeckt sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

Halbleitermodul einen oder mehrere Sensoren. Der mindestens eine Sensor ist zur Messung von Temperatur, Helligkeit,

Luftfeuchte, Luftdruck, Betriebsdauer und/oder elektrischer Leistungsaufnahme wie Strom und/oder Spannung eingerichtet. Es können mehrere Sensoren in einem einzigen Bauteil wie einem Halbleiterchip integriert sein oder es können auch mehrere separate Sensoren als voneinander verschiedene

Komponenten vorhanden sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der mindestens eine Sensor zum Halbleiteremitter und/oder zur

Stromregeleinheit hin in Draufsicht gesehen einen Abstand von höchstens der mittleren Diagonalenlänge des

Halbleiteremitters auf. Alternativ oder zusätzlich gilt hinsichtlich des Abstands zwischen dem Sensor und dem

Halbleiteremitter und/oder der Stromregeleinheit das gleiche, wie weiter oben zum Abstand zwischen dem Halbleiteremitter und der Stromregeleinheit ausgeführt. Auf die obigen

Ausführungen hierzu wird verwiesen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleitermodul eine oder mehrere Monitor-Fotodioden. Die mindestens eine Monitor-Fotodiode ist zu einer Bestimmung einer Strahlungsleistung der von dem Halbleiteremitter emittierten Strahlung eingerichtet. Die Monitor-Fotodiode kann sich außerhalb eines Strahlpfades zur Emission der Strahlung befinden. Das heißt, es ist möglich, dass die Monitor-Fotodiode lediglich Streustrahlung innerhalb des Halbleitermoduls detektiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Monitor- Fotodiode und die Stromregeleinheit monolithisch in einem einzigen Chip integriert. Alternativ handelt es sich bei der Monitor-Fotodiode und der Stromregeleinheit um separate Komponenten. Weiter ist es möglich, dass die Monitor- Fotodiode zusammen mit der Stromregeleinheit monolithisch in dem Halbleiteremitter integriert sind, so dass das

Halbleitermodul aus einem einzigen Halbleiterchip bestehen kann .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basieren die

Stromregeleinheit und der Halbleiteremitter auf demselben Halbleitermaterialsystem. Dabei können innerhalb des

HalbleitermaterialSystems unterschiedliche

Materialzusammensetzungen und/oder Dotierungen vorliegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der

Halbleiteremitter eine Halbleiterschichtenfolge. Die

Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m N oder um ein

Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al n Iri ] __ n _ m Ga m P oder auch um ein Arsenid-

Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m As oder wie

Al n Ga m In ] __ n _ m AskP ] __k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 ^ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der

Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die

Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche

Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Im Falle von grün emittierenden Halbleiteremittern basiert die Stromregeleinheit und/oder der Halbleiteremitter

bevorzugt auf dem Materialsystem AlInGaN.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Stromregeleinheit dazu eingerichtet, einen Betriebsstrom durch den Halbeiteremitter nur außerhalb eines bestimmten Parameterbereichs zu begrenzen. Der Parameterbereich ist beispielsweise durch einen Kernbetriebstemperaturbereich oder eine bestimmte Betriebsdauer definiert. Der

Kernbetriebstemperaturbereich liegt beispielsweise zwischen einschließlich -20° C und 80° C. Etwa in Automobilanwendungen wird dieser Temperaturbereich etwa unter Testbedingungen unterschritten oder überschritten. Insbesondere für

Automobilanwendungen ist eine Funktionstüchtigkeit des

Halbleitermoduls über einen größeren Temperaturbereich nachzuweisen, etwa über einen Temperaturbereich von -40 °C bis 120 °C hinweg, bezogen auf den Ort des Halbleitermoduls. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Stromregeleinheit außerhalb eines Kernparameterbereichs aktiv und innerhalb des Kernparameterbereichs wirkungslos.

Wirkungslos kann bedeuten, dass sich die Stromregeleinheit erst außerhalb des Kernparameterbereichs aktiviert. Innerhalb des Kernparameterbereichs fließt beispielsweise durch die

Stromregeleinheit ein Stromanteil von höchstens 10 ~ oder 10 ~ 4 oder lO--^ bezogen auf den mittleren Strom durch den Halbleiteremitter. Das heißt, innerhalb des

Kernparameterbereichs ist die Stromregeleinheit für die elektrische Funktion des Halbleitermoduls bevorzugt

vernachlässigbar .

Das Halbleitermodul wird bevorzugt derart betrieben, dass die Stromregeleinheit im Betrieb meistens inaktiv ist.

Insbesondere wird die Stromregeleinheit lediglich aktiviert und/oder regelt aktiv den Strom, wenn das Halbleitermodul bei vergleichsweise extremen Bedingungen betrieben wird,

insbesondere hinsichtlich der Umgebungstemperatur. Dies bedeutet beispielsweise, dass durch die Stromregeleinheit ein Betriebsbereich des Halbleitermoduls erweitert ist und die Stromregeleinheit lediglich in diesem erweiterten Bereich eine Funktion erfüllt. Innerhalb des Kernparameterbereichs ist dagegen die Stromregeleinheit beim bestimmungsgemäßen Betreiben des Halbleitermoduls praktisch ohne Effekt.

Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren angegeben, mit dem das Halbleitermodul betrieben wird. Dabei ist die

Stromregeleinheit eine Zener-Diode oder umfasst eine Zener- Diode. Die Zener-Diode ist dem Halbleiteremitter elektrisch antiparallel geschaltet. Eine Durchbruchspannung der Zener- Diode liegt um höchstens einen einer Bandlücke einer aktiven Zone des Halbleiteremitters entsprechenden Betrag oder um höchsten 75 % oder 50 % dieses Betrags oberhalb einer

Betriebsspannung des Halbleiteremitters. Der

Halbleiteremitter wird bestimmungsgemäß mit der

Betriebsspannung betrieben. Die vorangehend für das

Halbleitermodul aufgeführten Merkmale gelten gleichermaßen für das Betriebsverfahren.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleitermodul unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche

Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr könnten einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Es zeigen:

Figuren 1, 3 bis 9 und 11 bis 14 schematische

Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleitermodulen,

Figur 10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen

optoelektronischen Halbleitermoduls, und

Figur 2 schematische Darstellungen von elektrischen

Leistungsdaten eines Ausführungsbeispiels eines hier

beschriebenen optoelektronischen Halbleitermoduls. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines

optoelektronischen Halbleitermoduls 1 gezeigt. Das

Halbleitermodul 1 umfasst einen Halbleiteremitter 2. Der Halbleiteremitter 2 ist beispielsweise durch eine Laserdiode, etwa zur Erzeugung von grünem Licht, gebildet. Elektrisch antiparallel zu dem Halbleiteremitter 2 ist eine

Stromregeleinheit 3 geschaltet. Bei der Stromregeleinheit 3 handelt es sich um eine Zener-Diode. Ferner weist das

Halbleitermodul 1 eine Wärmesenke 4 auf.

Der Halbleiteremitter 2 sowie die Stromregeleinheit 3 sind auf einem gemeinsamen Substrat 22 angebracht. Bei dem

Substrat 22 handelt es sich etwa um ein elektrisch

leitfähiges Substrat, beispielsweise aus GaN, SiC, Silizium, Direct Bonded Copper oder alternativ auch um ein elektrisch isolierendes Substrat etwa aus Diamant oder einer Keramik. Insbesondere ist das Substrat 22 ein Wachstumssubstrat für den Halbleiteremitter 2, der insbesondere eine

Halbleiterschichtenfolge basierend auf dem Materialsystem AlInGaN mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung umfassen kann. Somit bilden die Stromregeleinheit 3 und der Halbleiteremitter 2 einen einzigen Halbleiterchip 23. Die Stromregeleinheit 3 ist beispielsweise in einer

Aussparung dieser Halbleiterschichtenfolge auf dem Substrat 22 angebracht. Es ist möglich, dass die Stromregeleinheit 3 auf dem gleichen Materialsystem wie der Halbleiteremitter basiert. Alternativ kann die Stromregeleinheit aus einem anderen Materialsystem sein und über eine elektrische

Kontaktfläche 44, etwa durch eine Metallisierung oder durch eine Schicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie ITO gebildet, aufgebracht sein. Eine elektrische Kontaktierung des Halbleiteremitters 2 sowie der Stromregeleinheit erfolgt über elektrische Kontaktflächen 41, 42, 43, die über Bonddrähte angeschlossen sind. Über die Bonddrähte sind externe elektrische Anschlüsse 31 realisiert. Alternativ zu einer Kontaktierung über Bonddrähte kann das Halbleitermodul abweichend von der Darstellung in Figur 1 als oberflächenmontierbares Modul ausgeführt sein. In diesem Fall können in der elektrisch isolierenden Wärmesenke 4,

beispielsweise aus einem Nitrid wie Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid oder aus einem Karbid wie Siliziumkarbid, elektrische Durchkontaktierungen gebildet sein, die an eine dem Halbleiterchip 23 abgewandte Unterseite geführt sind. Alle externen elektrischen Anschlüsse befinden sich dann, abweichend von der Darstellung in Figur 1, an der dem

Halbleiterchip 23 abgewandten Unterseite der Wärmesenke 4.

In Figur 2A ist für eine erste Temperatur Tl von 25 °C und eine zweite Temperatur T2 von -40 °C ein Verlauf eines elektrischen Stroms I gegenüber einer elektrischen Spannung U dargestellt, in Figur 2B ist der Verlauf des Stroms I gegenüber der elektrischen Leistung P gezeigt. Zu erkennen ist, dass bei der ersten Temperatur Tl der Strom- Spannungsverlauf sowie der Strom-Leistungsverlauf einer üblichen Diodenkennlinie entspricht. Das heißt, bei einer vergleichsweise normalen Temperatur von 25° C ist die

Stromregeleinheit 3 praktisch ohne Effekt. Bei einer deutlich tieferen Temperatur als der zweiten Temperatur T2 erfolgt durch die Stromregeleinheit 3 in Form der Zener-Diode gemäß Figur 1 eine deutliche Abregelung, erkennbar in den Knicken in den Kurven zur zweiten Temperatur T2. Dadurch ist bei tiefen Temperaturen eine Überlastung des Halbleiteremitters 2 durch die Stromregeleinheit 3 verhindert. Somit ist auf kompakte und effiziente Weise der bei tiefen Temperaturen gegebene starke Anstieg der Betriebsspannung, der mit einem Ausfall des Moduls verbunden sein kann, vermeidbar. Gemäß Figur 1 dient dabei als Stromregeleinheit 3 die Zener-Diode, ähnlich einer Diode zum Schutz vor

elektrostatischen Entladungen. Jedoch wird die

Durchbruchspannung dieser Zener-Diode so ausgelegt, dass diese bei tiefen Temperaturen der Laserdiodenspannung

entspricht. Somit begrenzt die Zener-Diode den Stromfluss durch die Laserdiode. Die Durchbruchspannung der Zener-Diode, die die Stromregeleinheit 3 bildet, liegt bei signifikant niedrigeren Werten als im Falle einer herkömmlichen Diode zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen. Anders als eine ESD-Schutzdiode wirkt die Stromregeleinheit 3 somit vor allem in Vorwärtsrichtung und nicht in Sperrrichtung. Zusätzlich kann die Stromregeleinheit 3 in Sperrrichtung als ESD- Schutzdiode dienen.

Bei der Durchbruchspannung der Zener-Diode fließt bei tiefen Temperaturen ein Teil des Vorwärtsstroms durch die Zener- Diode und nicht durch den Halbleiteremitter 2, insbesondere in Form einer Laserdiode. Damit wird der Halbleiteremitter 2 weniger bestromt, als dies ohne Stromregeleinheit 3 der Fall wäre. Hierdurch bleibt die Vorwärtsspannung des

Halbleiteremitters 2 unter einem kritischen Wert und das Halbleitermodul 1 fällt nicht aus. Die Strombegrenzung erfolgt insofern automatisch, als diese erst ab einer

bestimmten Vorwärtsspannung erfolgt, vorgegeben durch die Durchbruchspannung der Stromregeleinheit 3. Eine

weitergehende Regelung ist nicht zwingend erforderlich.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die

Stromregeleinheit 3 seitlich neben dem Halbleiteremitter 2 auf der Wärmesenke 4 montiert. Ein Abstand D zwischen dem Halbleiteremitter 2 und der Stromregeleinheit 3 liegt

beispielsweise bei ungefähr 20 ym. Insbesondere ist der

Abstand D kleiner als eine kleinste Kantenlänge E des Halbleiteremitters 2 und eine Kantenlänge F der

Stromregeleinheit 3. Bei dem Halbleiteremitter 2 handelt es sich etwa um einen Laserdiodenchip oder Laserbarren, der in Richtung senkrecht zur Zeichenebene eine größere Ausdehnung aufweist als die kleinste Kantenlänge E.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 4A ist die Stromregeleinheit 3 durch einen Stromregler gebildet, welcher zusammen mit dem Halbleiteremitter 2 auf der Wärmesenke 4 montiert ist. Die Stromregeleinheit 3 ist mit dem Halbleiteremitter elektrisch in Reihe geschaltet. Ein Stromregler für die

Stromregeleinheit 3 ist beispielsweise durch einen

Widerstand, eine Stromregeldiode und/oder einen integrierten Schaltkreis gebildet. Im Falle einer Stromregeldiode für die Stromregeleinheit 3 ist das entsprechende Ersatzschaltbild in Figur 4B veranschaulicht.

Gemäß Figur 5 ist die Stromregeleinheit 3 durch einen

integrierten Schaltkreis ausgeführt, der optional eine

Speichereinheit 32 enthalten kann. Die elektrische

Verschaltung ist analog zu Figur 4.

Optional ist zudem mindestens ein Sensor 5a, 5b vorhanden. Der zumindest eine Sensor 5a, 5b kann für Temperatur, optische Leistung des Halbleiteremitters, Luftfeuchtigkeit oder Luftdruck eingerichtet sein. Dabei kann der Sensor 5a in dem Halbleiterchip 23 der Stromregeleinheit 3 integriert sein oder es kann ein separater Sensor 5b etwa an der Wärmesenke 4 angebracht sein.

Abweichend von der Darstellung in Figur 5 weist der separate Sensor 5b bevorzugt mehr als eine elektrische Verbindung zum Sensor 5a und zur Stromregeleinheit 3 auf, beispielsweise über nicht gezeichnete zusätzliche Bonddrähte und/oder

Leiterbahnen .

Bevorzugt abhängig von den Messwerten des oder der Sensoren 5a, 5b begrenzt die Stromregeleinheit 3 den Strom durch den Halbleiteremitter 2. Beispielsweise liegt ein Maximalstrom bei einer Temperatur von 25 °C bei 2 A, wohingegen bei einer Temperatur von -40 °C der erlaubte Maximalstrom bei lediglich 1 A liegt. In der optional vorhandenen Speichereinheit 32, die auch als externe Komponente außerhalb des Halbleiterchips 23 für die Stromregeleinheit 3 realisiert sein kann, ist etwa eine Tabelle hinterlegt, die temperaturabhängig die

Maximalströme enthält, so dass für jede Temperatur oder für kleinere Temperaturbereiche ein Maximalstrom durch den

Halbleiteremitter 2 zielgenau einstellbar ist.

Bei dem integrierten Schaltkreis, kurz IC, handelt es sich insbesondere um einen anwenderspezifischen integrierten

Schaltkreis, kurz ASIC.

Es ist möglich, dass ein Vorwärtsstrom komplett von der

Stromregeleinheit 3 vorgegeben wird. In diesem Fall ist es ausreichend, lediglich eine Spannungsversorgung an die externen Anschlüsse 31 anzulegen. Eine externe Stromregelung ist damit entbehrbar.

Der integrierte Schaltkreis und damit die Stromregeleinheit 3 sind bevorzugt in Siliziumtechnologie gefertigt. Eine

Regelcharakteristik der Stromregeleinheit 3 kann in den integrierten Schaltkreis eingebrannt sein. Es kann jeder

Halbleiteremitter 2 mit einer individuellen Stromregeleinheit 3 versehen sein. Optional kann eine Regelcharakteristik im laufenden Betrieb des Halbleitermoduls umprogrammiert werden. Dazu umfasst die Stromregeleinheit 3 insbesondere einen Bus-Anschluss , zum

Beispiel einen I^c-Bus. Eine Programmierung erfolgt

beispielsweise durch ein Digitalsignal an einer Anode und Kathode, insbesondere über die elektrischen Anschlüsse 31 oder über eine zusätzliche, nicht gezeichnete Leitung, welche aus dem Halbleitermodul 1 zusätzlich herausgeführt wird. Die Speichereinheit 32 kann eine Datenspeicherfunktion aufweisen, welche die Betriebsbedingungen des

Halbleiteremitters 2 aufzeichnet, insbesondere den Strom, die Spannung, die optische Leistung und/oder die

Umgebungstemperatur. Es ist möglich, dass diese Daten im Bedarfsfall ausgelesen werden können.

Über eine solche Stromregeleinheit 3 mit einem integrierten Schaltkreis ist es ermöglichbar, beliebige Impulsfolgen etwa zur Datenübertragung über Lichtsignale mittels des

Halbleitermoduls zu erzeugen.

Ferner ist es möglich, dass insbesondere die

Stromregeleinheit 3 einen zusätzlichen Emitter, bevorzugt für nicht sichtbare Strahlung wie nahinfrarote Strahlung, umfasst oder an einen solchen Emitter angeschlossen ist. Zudem kann die Stromregeleinheit 3 eine zusätzliche Fotodiode

insbesondere für nahinfrarote Strahlung aufweisen oder mit einer solchen Fotodiode verbunden sein. Mittels eines solchen nicht eigens gezeichneten zusätzlichen Emitters und/oder Fotodiode ist eine optische Kommunikation mit anderen

Bauteilen möglich, etwa zum Datenaustausch und/oder zur

Ansteuerung . Die Sensoren 5a, 5b, die in der Stromregeleinheit 3

integriert sein können, umfassen etwa auch Sensoren für Umgebungslicht oder Näherungssensoren. Beispielsweise ist die Stromregeleinheit 3 ähnlich funktionalisiert , wie der IC SFH 7770 E6 des Herstellers OSRAM Opto Semiconductors GmbH.

Entsprechende Gestaltungen der Stromregeleinheit 3 und des mindestens einen Sensors 5a, 5b, wie obenstehend in

Verbindung mit Figur 5 erläutert, können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen, ebenso wie alternative, einfachere Konzepte, in denen die

Stromregeleinheit 3 etwa als Zener-Diode, Thyristor oder Stromregeldiode ausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist der

Halbleiteremitter 2 über der Stromregeleinheit 3 gestapelt über der Wärmesenke 4 angeordnet. Dabei kann die

Stromregeleinheit 3 eine größere laterale Ausdehnung

aufweisen als der Halbleiteremitter 2. Zwischen dem

Halbleiteremitter 2 und der Stromregeleinheit 3 kann sich die elektrische Kontaktfläche 41 befinden.

Abweichend von der Darstellung in Figur 6 kann eine Stapelung auch derart erfolgen, sodass sich der Halbleiteremitter 2 zwischen der Stromregeleinheit 3 und der Wärmesenke 4 befindet .

In Figur 7 ist gezeigt, dass die Wärmesenke 4 eine Ausnehmung aufweist, in der sich die Stromregeleinheit 3 vollständig befindet. Die Stromregeleinheit 3 schließt bevorzugt bündig mit der Wärmesenke 4 ab. Die Stromregeleinheit 3, etwa in Siliziumtechnologie

ausgeführt, ist bevorzugt dünn gestaltet mit einer Dicke von beispielsweise maximal 10 ym, um einen geringen thermischen Widerstand zwischen dem Halbleiteremitter 2 und der

Wärmesenke 4 zu gewährleisten. Dies gilt entsprechend

bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen.

Wie in Figur 7 dargestellt ist es möglich, dass der

Halbleiteremitter 2 nur teilweise auf der Stromregeleinheit 3 angebracht ist und sich teilweise direkt an der Wärmesenke 4 befindet. Alternativ kann sich der Halbleiteremitter 2 vollständig über der Stromregeleinheit 3 befinden.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 8 dient die

Stromregeleinheit 3 gleichzeitig als Wärmesenke für den

Halbleiteremitter 2. Eine separate Wärmesenke ist in diesem Fall nicht erforderlich.

Abweichend von der Darstellung in Figur 8 ist es auch

möglich, dass das Halbleitermodul 1 oberflächenmontierbar ist und ohne elektrische Anschlüsse 31, realisiert durch

Bonddrähte, kontaktierbar ist. Ferner ist es möglich, dass ein extern elektrischer Anschluss 31 an der optionalen

Kontaktfläche 43 an einer dem Halbleiteremitter 2 abgewandten Seite angebracht ist. So können elektrische

Durchkontaktierungen von dem Halbleiteremitter 2 durch die Stromregeleinheit 3 hindurch reichen oder es sind elektrische Leitungen über Seitenflächen der Stromregeleinheit 3 geführt. In Figur 9 ist veranschaulicht, dass die Stromregeleinheit 3 monolithisch in der Wärmesenke 4 integriert ist. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Bauweise realisieren. Die Stromregeleinheit 3 und die verbleibenden Teile der Wärmesenke 4 weisen bevorzugt dieselbe Breite auf. Abweichend von der Darstellung in Figur 9 können in seitlicher Richtung die Wärmesenke 4 mit der Stromregeleinheit 3 sowie der

Halbleiteremitter 2 bündig miteinander abschließen.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 10 befindet sich die

Stromregeleinheit 3 am Ort einer Monitor-Fotodiode 6. Das heißt, die Stromregeleinheit 3 kann in der Monitor-Fotodiode 6 integriert sein, welche sich bevorzugt im gleichen Gehäuse wie der Halbleiteremitter 2 befindet. Mit anderen Worten enthält die Stromregeleinheit 3 dann eine Fotodiode, mit der die optische Leistung des Halbleiteremitters 2 überwacht und bevorzugt geregelt werden kann. Ein Abstand der

Stromregeleinheit 3 zu dem Halbleiteremitter 2 liegt weit unterhalb einer Diagonalenlänge G des Halbleiteremitters 2.

Dabei kann, siehe Figur 11, die Monitor-Fotodiode 6 zusammen mit der Stromregeleinheit 3 monolithisch in dem

Halbleiterchip 23 für den Halbleiteremitter 2 integriert sein, etwa in einer dafür vorgesehenen Vertiefung des

Halbleiteremitters 2. Alternativ kann eine großflächige

Verbindung zwischen dem Halbleiteremitter 2 und der

Stromregeleinheit 3 erfolgen, beispielsweise mittels

Waferbonden .

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 12 sind die

Stromregeleinheit 3 und der Halbleiteremitter 2 monolithisch in dem Halbleiterchip 23 integriert. Dabei können der

Halbleiteremitter 2 und die Stromregeleinheit 3 etwa durch selektive Epitaxie auf dem gemeinsamen Substrat 22 erzeugt sein. Alternativ ist eine nachträgliche Behandlung von

Teilbereichen des Halbleiteremitters 2 etwa über

Ionenimplantation möglich, um lokal eine Diode in umgekehrter Richtung zu erhalten und so die Stromregeleinheit 3 zu erzeugen .

Die Stromregeleinheit 3 und der Halbleiteremitter 2 können auf dem gleichen Materialsystem basieren, beispielsweise beide auf GaN. Alternativ können unterschiedliche

Materialsysteme verwendet werden, zum Beispiel GaN auf

Silizium oder Silizium auf GaN. Dies gilt insbesondere für blau oder grün emittierende Leuchtdioden oder Halbleiterlaser für den Halbleiteremitter 2, welche auf einem

Siliziumsubstrat hergestellt werden können oder auf ein

Siliziumsubstrat umgebondet sind.

In Figur 13 ist illustriert, dass die Stromregeleinheit 3 ein Wachstumssubstrat für den Halbleiteremitter 2 bildet.

Beispielsweise ist eine elektrische Kontaktfläche 43 auf einem freiliegenden Teilgebiet der Stromregeldiode 3

aufgebracht . In Figur 14 ist illustriert, dass anders als in Figur 13 der Halbleiteremitter 2 als Wachstumssubstrat für die

Stromregeleinheit 3 gestaltet ist. Dabei können, wie auch in Figur 13, nicht gezeichnete zusätzliche Pufferschichten vorhanden sein, um das gegenseitige Aufeinanderwachsen des Halbleiteremitters 2 sowie der Stromregeleinheit 3 zu

erleichtern .

Insbesondere beim Ausführungsbeispiel der Figur 14 ist auch der Halbleiteremitter 2 dünn gestaltet, etwa als substratlose Diode, deren Halbleiterschichtenfolge von einem

Aufwachssubstrat entfernt ist. Damit kann eine effiziente thermische Ankopplung an die Wärmesenke 4 und/oder an die optional ebenso als Wärmesenke gestaltete Stromregeleinheit 3 erzielt werden. Entsprechendes ist in allen anderen

Ausführungsbeispielen möglich.

Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen

Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander

beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der

gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben . Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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 .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 112 101.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste

1 optoelektronisches Halbleitermodul

2 Halbleiteremitter

22 Substrat

23 Halbleiterchip

3 Stromregeleinheit

31 externer elektrischer Anschluss

32 Speichereinheit

4 Wärmesenke

41-44 elektrische Kontaktfläche

5 Sensor

6 Monitor-Fotodiode

D Abstand Halbleiteremitter - Stromregeleinheit

E kleinste Kantenlänge des Halbleiteremitters

F Kantenlänge der Stromregeleinheit

G Diagonalenlänge des Halbleiteremitters

I Strom in A

P elektrische Leistung in W

Tl erste Temperatur, 25 °C

T2 zweite Temperatur, -40 °C

U Spannung in V