Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hermetisch verkappte, optische Projekti onsanordnung, wie z. B. ein optisches Projektionssystem in Form eines RGB-Scanners (RGB = Rot-Grün-Blau), und ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen herme tisch verkappten, optischen Projektionsvorrichtung.

Gegenwärtige Systeme zur Vollfarbenprojektion sind vergleichsweise groß und eignen sich deshalb nur bedingt zur Integration in schlanke AR/VR-Brillen (AR = Augmented Reality, VR = Virtual Reality). So erfordert die Größe der Light Engine (= Lichtgenerator) und insbe sondere deren Aufbauhöhe ein relativ großes, notwendiges Aufbauvolumen solcher opti schen Projektionsvorrichtungen. Bei momentan eingesetzten Projektionssystemen werden beispielsweise individuell TO-gehäuste Laserdioden (TO = Transistor Outline), gemeinsam TO-gehäuste Laderdioden und/oder Laserdiodenaufbauten in Metall-Butterfly-Gehäusen eingesetzt.

Ferner finden blaue und grüne Laderdioden immer breitere Einsatzfelder, wobei beispiels weise blaue Laserdioden als Komponenten beim Auslesen hochdichter optischer Speicher medien (Blu-Ray) weit verbreitet und etabliert zur Anwendung kommen. Ferner zeichnen sich vielfältige weitere Anwendungen leistungsstarker blauer und grüner Laserdioden ab, wie beispielsweise etwa als RGB-Lichtquellen in mobilen Bild- und Videoprojektionen und in der medizinischen und biologischen Spektroskopie. Sowohl grüne als auch blaue Laser dioden werden momentan in speziellen TO-Headern (TO 38) mit einem integrierten opti schen Fenster und einer Kupferwärmesenke hermetisch dicht gehäust, d.h. in einem Ge häuse verpackt bzw. verkappt).

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine ver besserte optische Projektionsanordnung zu schaffen, die auch bei Verwendung einer Mehr zahl von optoelektronischen Sendebauelementen, wie z. B. RGB-Laserdioden, einen kom pakten Aufbau ermöglicht. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Herstel lungsverfahren für solche verbesserte optische Projektionsanordnungen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Konzepts sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine optische Projektionsanordnung umfasst eine ersten Baugruppe, die auf einem gas dichten ersten Teilsubstrat angeordnet ist, und eine zweite Baugruppe, die auf einem zwei ten Teilsubstrat angeordnet ist.

Die erste Baugruppe umfasst ein an dem ersten Teilsubstrat angeordnetes, optoelektroni sches Bauteil, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung des optoelektronischen Bau teils eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats aufweist, ein gasdichtes Abdeckungselement, das mit dem ersten Teilsubstrat hermetisch gefügt ist, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement zumindest im Bereich der Hauptabstrahl richtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist, eine Linsenanordnung, die fest bzgl. des Abdeckungselements angeordnet ist, zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils, und eine Prisma-Anordnung, die ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils zu führen und an einer Auskop peloberfläche auszukoppeln.

Die zweite Baugruppe umfasst eine MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufge hängten und auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement, wobei die Prisma-Anordnung und das MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung unter einem Einfallwinkel ß auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement trifft, wobei der Einfallwinkel ß im Ruhezustand des MEMS- basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.

Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Projektionsanordnung umfasst folgende Schritte:

Anordnen einer ersten Baugruppe auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat, mit Anordnen eines optoelektronischen Bauteils an dem ersten Teilsubstrat, wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils eine Hauptabstrahlrichtung in einem Be reich von ± 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats aufweist, Hermetisches Fügen eines gasdichten Abdeckungselements mit dem ersten Teilsubstrat, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil bereitzustellen, wobei das Abdeckungs element zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung ein für die Sendestrahlung trans parentes Material aufweist, Anordnen einer Linsenanordnung fest bezüglich des Abde ckungselements zur Kollimation der Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils, und Anordnen einer Prisma-Anordnung an dem Abdeckungselement, wobei die Prisma-Anord nung ausgebildet ist, um die kollimierte Sendestrahlung des optoelektronischen Bauteils zu führen und unter einem ersten Winkel a bzgl. einer Auskoppeloberfläche des Umlenkpris mas auszukoppeln, wobei der erste Winkel a in einem Bereich zwischen 20° und 40° liegt, und

Anordnen einer zweiten Baugruppe auf einem zweiten Teilsubstrat, mit Anordnen einer MEMS-Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und auslenkbaren MEMS- basierten Spiegelelement auf dem zweiten Teilsubstrat, wobei die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die aus gekoppelte Sendestrahlung unter einem zweiten Winkel ß auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement trifft, wobei der Winkel ß im Ruhezustand des MEMS- basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° liegt.

Die erfindungsgemäße Realisierung der optischen Projektionsanordnung, z. B. als kom pakte RGB-Scanner, ermöglicht beispielsweise eine Vollfarbprojektion von Daten und Bil dern in AR/VR-Brillen und weiteren Anwendungen. Insbesondere kann die Lebensdauer der eingesetzten Halbleiterlichtquellen, insbesondere mit Wellenlängen kleiner 500 nm, auf grund der Unabhängigkeit von der Umgebungsatmosphäre äußerst langlebig ausgelegt werden, da eine hermetische und organikfreie Gehäuseversiegelung eine gewünschte, vor gegebene, chemische Zusammensetzung der einmal eingestellten Arbeitsatmosphäre der Halbleiterlichtquellen gewährleisten kann. Durch das erfindungsgemäße Konzept kann eine geometrische Kompaktierung der gesamten optischen Projektionsanordnung (RGB- Scanner-Anordnung) mit einer integrierten MEMS-Spiegelanordnung in einem hermetisch versiegelten, optischen Gehäuse unter Vermeidung von organischen Fügewerkstoffen und mit Einbringung einer definierten Arbeitsatmosphäre realisiert werden.

So kann also erreicht werden, dass die gehäusten strahlungsemittierenden Bauelemente der optischen Projektionsanordnung eine lange Lebensdauer bei gleichbleibend guter Strahl- und Leistungsqualität aufweisen können. Insbesondere kann eine Beschädigung der Strahlaustrittsbereiche aus den Halbleiterlichtquellen verringert oder vollständig verhin dert werden, die ansonsten durch Einwirken von Wasserdampf und flüchtigen organischen Komponenten und unter Einwirkung der extrem intensiven und energiereichen Laserstrah lung auftreten kann.

Darüber hinaus kann eine kompakte Bauteilgröße der optischen Projektionsanordnung ins besondere in Verbindung mit einem zusätzlich in der optischen Projektionsanordnung inte grierten MEMS-Spiegelscanner-Anordnung erreicht werden, wobei parasitäre Impedanzen der elektrischen Anschlüsse vermindert und die Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse äußerst effektiv gestaltet werden kann.

Die vorliegende Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, eine optische Projektionsanord nung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für diese optische Projektionsanord nung bereitzustellen, wobei zumindest die optoelektronischen Bauelemente (Sende- und/o der Empfangs-Halbleiterbauelemente) hermetisch (= gasdicht) verkappt auf dem Substrat der Baugruppe angeordnet sind, um die Halbleiterlichtquellen in einer definiert eingestellten Arbeitsatmosphäre betreiben zu können, da durch die hermetische Verkappung eine orga nikfreie Gehäuseversiegelung für die Halbleiterlichtquellen erreicht werden kann.

Ferner ermöglicht die Ausgestaltung der optischen Projektionsanordnung eine im Wesent lichen vertikale Strahlanordnung bzw. Strahlführung (= Abstrahlrichtung) der optoelektroni schen Sendebauelemente bezüglich der Substratebene, wobei ferner eine MEMS- Spiegelanordnung mit einem beweglich aufgehängten und (mit einem Ansteuersignal) aus lenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement mechanisch fest angekoppelt ist. Dabei kann die Spiegelplatte (Spiegelfläche) des MEMS-Spiegelelements beispielsweise im Ruhezu stand (= im nicht ausgelenkten Zustand oder in der Nullstellung) parallel oder nur geringfü gig verkippt zu der Substratebene ausgerichtet sein.

Die erfindungsgemäße optische Projektionsanordnung ist beispielsweise als eine erste und zweite Baugruppe ausgebildet, die auf fest miteinander gekoppelten Teilsubtraten (Sub stratabschnitten) oder auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet sind, wobei die optische Projektionsanordnung als eine photonische Anordnung eine optische Mittelachse aufweist bzw. vorgibt, deren Mittelpunkt auf die bewegliche MEMS-Spiegelplatte des MEMS-Spiegelelements ausgerichtet ist. Die optische Projektionsanordnung weist bei- spielsweise eine oder eine Mehrzahl Halbleiter-basierter Lichtquellen auf, die an einem gas dichten, ersten Teilsubstrat angeordnet sind, und mit einem gasdichten Abdeckungsele ment, an dem ferner eine Linsenanordnung angeordnet ist, hermetisch dicht gehäust ist, und ferner eine Prisma-Anordnung (mit Umlenk- und Strahlkombinationsfunktionalität).

Die zumindest eine hermetisch gehäuste Halbleiter-basierte Lichtquelle weist dabei eine vom Trägersubstrat (z. B. vertikal) wegzeigende Lichtaustrittsrichtung auf, wobei die an dem gasdichten Abdeckungselement angeordnete Linsenanordnung zur Kollimation der di vergenten Strahlung der zumindest einen optoelektronischen Lichtquelle ausgebildet ist.

Das Umlenkprisma hat nun die Eigenschaft, die Sendestrahlung bzw. die verschiedenen Strahlen der Sendestrahlung (bei mehreren Sendebauteilen bei den unterschiedlichen Wel lenlängen) der zumindest einen Halbleiterlichtquelle zu führen und unter einem Auskoppel winkel (erster Winkel a) auszukoppeln, wobei die geführte Sendestrahlung (= ein einzelner Sendestrahl oder eine Kombination einer Mehrzahl von Sendestrahlen) des zumindest ei nen optoelektronischen Sendebauteils unter einem Einfallwinkel ß auf die beweglich aufge hängte MEMS-basierte Spiegelplatte trifft.

Die MEMS-Spiegelanordnung kann beispielsweise von einer domartigen Glaskappe umge ben sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die domförmige Glaskappe der MEMS- Spiegelanordnung zur hermetischen Verkappung der MEMS-Spiegelanordnung und/oder als mechanischer Schutz von der Außenwelt (= Umgebungsatmosphäre) ausgebildet sein oder zusätzlich eine hermetische Abschirmung bereitstellen.

Durch diese strukturelle Anordnung der einzelnen Elemente der optischen Projektionsan ordnung mit dem zumindest einen optoelektronischen Sendebauteil, der Linsenanordnung, der Prisma-Anordnung und der MEMS-Spiegelanordnung und deren geometrische Ausrich tung zueinander kann ein äußerst kompakter Aufbau mit einem geringen Aufbauvolumen der optischen Projektionsanordnung erhalten werden, wobei aufgrund der hermetischen (gasdichten) Verkappung des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils mit der Unterbringung in einer definiert eingestellten Arbeitsatmosphäre eine hohe Lebensdauer des zumindest einen optoelektronischen Bauteils und damit der optischen Projektionsan ordnung erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß kann nun die gasdichte, hermetische Verkappung des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils in dem gasdichten Abdeckungselement mit der daran angeordneten Linsenanordnung erhalten werden, indem beispielsweise ein ebener optisch durchlässiger Deckel (Abdeckungselement) für ein verbessertes, gehäustes, strahlungse mittierendes Bauelement auf Waferebene hergestellt werden kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines De ckelsubstrats, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, folgende Schritte: Bereitstellen eines Formsubstrats, das einen strukturierten Oberflächen bereich mit einer Vertiefung aufweist, und eines Abdeckungssubstrats, das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden des Abdeckungssubstrats mit dem Formsubstrat, um mittels der Ver tiefung eine abgeschlossene Kavität zwischen dem Abdeckungssubstrat und dem Formsubstrat zu bilden; Tempern des Abdeckungssubstrats und des Formsubstrats, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats zu verringern, und Bereitstellen ei nes Überdrucks in der abgeschlossenen Kavität gegenüber der umgebenden Atmosphäre, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität gegenüber der umgebenden Atmo sphäre ein definiertes Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats ausgehend von der abgeschlossenen Kavität bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat beabstandeten Anschlagfläche zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat mit zumindest einem Deckelelement zu erhalten; und Entfernen des Anschlagelements und des Formsubstrats von dem geformten Abdeckungssubstrat, wobei das geformte Abdeckungssubstrat das De ckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bildet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Deckelsubstrats, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauelementen, folgende Schritte: Bereitstellen eines Formsubstrats mit einem strukturierten Oberflächen bereich, der Vertiefungen aufweist, und eines Abdeckungssubstrats, das ein Glasmaterial aufweist; Verbinden eines zweiten Hauptoberflächenbereichs des Abdeckungssubstrats mit einem ersten Hauptoberflächenbereich des Form Substrats, um mittels der Vertiefungen ab geschlossene Kavitäten zwischen dem Abdeckungssubstrat und dem Formsubstrat zu bil den; Tempern des Abdeckungssubstrats und des Formsubstrats, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats zu verringern, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats ein Hineinfließen des Glasmaterials in die Vertiefungen zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat mit zumindest ei nem Deckelelement zu erhalten, und Entfernen des Formsubstrats von dem geformten Ab deckungssubstrat, wobei das geformte Abdeckungssubstrat das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bildet. Bei einer solchen Vorgehensweise zur Herstellung des optisch durchlässigen Deckels (als gasdichtes Abdeckungselement) wird ein Formsubstrat zum Ausformen von Deckelsubstra ten mittels Glasfließverfahren genutzt, wobei optisch ebene, in der Höhe definiert abge setzte Fensterbereiche in einem Glas-Deckelsubstrat hergestellt werden können. Mit die sem Glas-Deckelsubstrat (Abdeckungselement) können empfindliche Strahlungsquellen (Halbleiterlichtquellen) hermetisch dicht auf Wafer- und/oder Einzelsubstratebene verkappt werden. Das Glasfließverfahren erlaubt die Herstellung sehr glatter Glasoberflächen mit Rauigkeiten im Bereich von unter 5 nm.

So können mit heißviskosen Glasfließverfahren Abdeckungselemente zur Häusung von strahlungsempfindlichen Bauelementen, z.B. Halbleiterlichtquellen, vorteilhaft auf Waferebene mit deutlich vereinfachtem Aufwand hergestellt werden, wobei z. B. nur ein (einziges) Glasmaterial zur Herstellung des (gasdichten) Abdeckungselements eingesetzt wird. Nutzt man also ein Formsubstrat zum Ausformen von Abdeckungselementen (De ckelsubstraten) durch Glasfließverfahren, können eine große Anzahl von Abdeckungsele menten (Glaskappen) mit gleichartig geformten Abmessungen ausgebildet werden, womit man empfindliche Halbleiterlichtquellen anschließend hermetisch dicht Verkappen kann. Sofern Gründe der Aufbautechnik es erfordern, können diese geformten Glas-Abdeckungs elemente auch vereinzelt werden und die Abdeckungselemente können für eine Einzelver kappung auf bestückten Trägersubstraten sowohl auf Wafer- wie auch auf Einzelsubstrat ebene eingesetzt werden.

Somit kann erreicht werden, dass die gehäusten, strahlungsemittieren optoelektronischen Bauteile eine lange Lebensdauer bei gleichbleibend guter Strahl- und Leistungsqualität auf weisen. Insbesondere kann einen Eintrübung des Auslassfensters und eine Beschädigung der Laserfacetten verringert oder verhindert werden, da eine Einwirkung von Wasserdampf und von flüchtigen organischen Komponenten unter Einwirkung der extrem intensiven und energiereichen Laserstrahlung verringert oder verhindert werden kann. Zudem kann die Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse verbessert werden. Ferner können niedrige Herstellungs kosten erreicht werden.

Bei einer weiteren möglichen Vorgehensweise zur Herstellung der Abdeckungselemente kann beispielsweise ein Formsubstrat zur Produktion von Deckelsubstraten mittels anodi- schem Bonden genutzt werden, wobei optisch ebene, in der Höhe definiert abgesetzte Fen sterbereiche in einem Glas-Silizium-Deckelsubstrat hergestellt werden können, womit man empfindliche Strahlungsquellen anschließend hermetisch dicht auf Wafer- und/oder Ein zelsubstratebene Verkappen kann.

Gemäß einem weiteren möglichen Herstellungsverfahren können Deckelsubstrate mit den Abdeckungselementen mit ähnlichen Eigenschaften auch durch Glasfrit-Bondierung oder metallische Fügetechniken anstelle des oben angegebenem anodischen Bonden herge stellt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel:

Fig. 1b eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Draufsicht gemäß dem Ausführungsbeispiel;

Fig. 1c-e eine beispielhafte Ausführungsform einer Prisma-Anordnung für die optische Projektionsanordnung in unterschiedlichen Ansichten gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 2 - 8 weitere beispielhafte Ausführungsformen der Projektionsanordnung in einer Querschnittsansicht gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;

Fig. 9 ein beispielhaftes Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der opti schen Projektionsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 - 12 beispielhafte Flussdiagramme zur Herstellung von (gasdichten) Abdeckungs elementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;

Fig. 13a-b beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektroni sches Bauelement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen; und Fig. 14a-b beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektroni sches Bauelement gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktions gleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrens schritte in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte (mit gleichen Bezugszei chen) untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet die Beschreibung eines Elements aus einem Halleitermaterial, dass das Element ein Halbleitermaterial aufweist, d.h. zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem Halbleitermaterial gebildet ist. In der nachfolgenden Be schreibung bedeutet die Beschreibung eines Elements aus einem Glasmaterial, dass das Element ein Glasmaterial aufweist, d.h. zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem Glasmaterial gebildet ist.

Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Ele ment als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzten Ausdrücke sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.).

Zur Vereinfachung der Beschreibung der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele weisen die Figuren ein kartesisches Koordinatensystem x, y, z auf, wobei die Richtungen x, y, z orthogonal zueinander angeordnet sind. Bei den Ausführungsbeispielen entspricht die x-y- Ebene dem Hauptoberflächenbereich eines Trägers bzw. Substrats (= Referenzebene = x- y-Ebene), wobei die dazu vertikale Richtung nach oben bezüglich der Referenzebene (x-y- Ebene) der „+z“-Richtung entspricht, und wobei die Richtung vertikal nach unten bezüglich der Referenzebene (x-y-Ebene) der ,,-z“-Richtung entspricht. In der folgenden Beschrei bung bedeutet der Ausdruck „lateral“ eine Richtung parallel zu der x- und/oder y-Richtung, d. h. parallel zu der x-y-Ebene, wobei der Ausdruck „vertikal“ eine Richtung parallel zu der +/- z-Richtung angibt.

Im Folgenden wird nun anhand der Fig. 1a-e beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung bzw. Ausführungsform einer optischen Projektionsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbei spiel beschrieben.

So zeigt Fig. 1a eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene, während Fig. 1b eine beispielhafte Drauf sicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-y-Ebene zeigt.

Die optische Projektionsvorrichtung 10 umfasst nun beispielsweise eine erste Baugruppe 10-1, die auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat bzw. einem gasdichten ersten Substrat abschnitt 20-1 angeordnet ist, und eine zweite Baugruppe 10-2, die auf einem zweiten Teilsubstrat bzw. einem zweiten Substratabschnitt 20-2 angeordnet ist.

Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 weist eine Sendeanord nung 30 mit (zumindest) einem an dem gasdichten ersten Teilsubstrat angeordneten, opto elektronischen (Halbleiter-basierten Bauteil (= Sendebauteil oder Sendebauelement, wie z. B. eine Laserdiode oder eine LED) 30-1 auf. Zumindest ein Teil der Sendestrahlung 32-1 des optoelektronischen Bauteils 30-1 weist eine Abstrahlrichtung bzw. Hauptabstrahlrich- tung in einem Bereich von +/- 30° oder +/- 20° zu einer Vertikalen (zur Ebene) des ersten Teilsubstrats 20-1 auf.

Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Sendeanordnung 30 eine oder eine Mehrzahl von optoelektronischen Sendebauteilen aufweisen, wobei in Fig. 1a beispiel haft drei optoelektronische Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 dargestellt sind, das heißt, das optoelektronische Sendebauteil 30-1 und die „optionalen“ optoelektronischen Sendebau teile 30-2, 30-3. So weist zumindest ein Teil der jeweiligen Sendestrahlung 32-1 des opto elektronischen Bauteils 30-1 bzw. ein Teil der jeweiligen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32- 3 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 eine Abstrahlrichtung oder Hauptab- strahlrichtung in einem Winkelbereich von +/- 30° oder +/- 20° zu einer Vertikalen (zur Ebene) des gasdichten ersten Teilsubstrats 20-1 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 (= das optoelektronische Sendebauteil 30-1 und die optionalen optoelektronischen Sendebauteile 30-2, 30-3) auch angeordnet sein, um eine Hauptabstrahlrichtung (Hauptaustrittsrichtung) der jeweiligen Sendestrahlung 32-1 , 32-2, 32-3 aus dem jeweiligen Sendebauteil vertikal zu dem ersten Teilsubstrat auf zuweisen, das heißt, um eine vertikale Strahlführung (bis zu der Prisma-Anordnung 50) vorzusehen, wie dies beispielhaft in Fig. 1a dargestellt ist.

Als Abstrahlrichtung bzw. Hauptabstrahlrichtung der Sendestrahlung 32 der optoelektroni schen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 wird bei einer Divergenz der Sendestrahlung 32 beispiels weise die Mittelachse der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 und/oder die Hauptachse eines Intensitätsmaximums der Sendestrahlung 32 bezeichnet. Als Divergenz der Sendestrah lung 32 wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Aufweitung bzw. der Abstrahl winkel der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3, z. B. eines Laserstrahls und/oder einer LED- Strahlung, bezeichnet.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Sendeanordnung 30 also zumindest ein Sende bauteil 30-1 odereine Mehrzahl (= zumindest zwei) von optoelektronischen Sendebauteilen aufweisen. In Fig. 1a ist nun beispielhaft dargestellt, dass die Sendeanordnung 30 bei spielsweise drei einzelne Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 aufweist. Die Sendeanordnung 30 kann beispielsweise als eine Mehrfarben-Sendeanordnung oder RGB-Sendeanordnung ausgebildet sein, wobei ein erstes Sendebauteil 30-1 eine erste, z. B. rote Sendestrahlung 32-1 , ein zweites Sendebauteil 30-2, eine zweite, z. B. grüne Sendestrahlung 32-2 und ein drittes Sendebauteil 30-3 eine dritte, z. B. blaue Sendestrahlung 32-3 aufweist. Die gemein same Sendestrahlung 32 kann somit eine einzelne oder eine Kombination mehrerer oder eine Kombination aller einzelnen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektroni schen Sendebauteile 30-1 , 30-2, 30-3 aufweisen. Die Anzahl der optoelektronischen Sen debauteile 30-1, 30-2, 30-3 für die Sendeanordnung 30 basiert auf den Anforderungen für den jeweiligen Einsatz der optischen Projektionsanordnung und umfasst zumindest ein Sendebauteil 30-1.

Die erste Baugruppe 10-1 weist ferner ein gasdichtes Abdeckungselement 38 auf, das mit dem gasdichten ersten Teilsubstrat 20-1 hermetisch gefügt bzw. verbunden ist, um eine hermetisch dichte bzw. gasdichte Häusung für das (zumindest eine) optoelektronische Bau teil 30-1 bzw. für die mehreren optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement 38 zumindest im Bereich der Hauptabstrahlrichtung der Sendestrahlung 32 bzw. 32-1, 32-2, 32-3 ein für die Sendestrahlung 32 transparentes Ma terial aufweist, das heißt, für die abgestrahlte Sendestrahlung 32 transparent ist.

Bei der in Fig. 1a dargestellten Ausführungsform ist eine Linsenhalterstruktur (= Linsenhal terelemente) 42 als Teil einer Rahmenstruktur 44 für eine Fixierung der Linsenanordnung 40 vorgesehen, wobei die Rahmenstruktur 44 mit der Linsenhalterstruktur 42 fest an dem gasdichten ersten Teilsubstrat 10-1 angeordnet ist, an dem auch das gasdichte Abde ckungselement 38 hermetisch gefügt ist, so dass das gasdichte Abdeckungselement 38 und die Linsenanordnung 40 feststehend zueinander bzw. fest aneinander angeordnet sind. Wie in Fig. 1a beispielhaft dargestellt ist, ist die Rahmenstruktur 44 an keiner Stelle (d.h. nicht direkt) mit dem Abdeckungselement 38 verbunden. Gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel kann das gasdichte Abdeckungselement 38 auch als die Linsenhalterstruktur für die Linsenanordnung 40 ausgebildet sein, wobei dann die Rahmenstruktur 44 nur das Prisma 50 trägt und die Linsenanordnung 40 mit dem Abdeckungselement 38 (bzw. Abde ckungssubstrat) über die Linsenhalterstruktur (bzw. Abstandshalter) 42 indirekt verbunden ist.

Somit kann die Linsenanordnung 40 mittels der Rahmenstruktur 44 und der daran ange ordneten Linsenhalterstruktur 42 in einer definierten Fokuslage bzgl. des gasdichten Abde ckungselement 38 angeordnet oder fixiert sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel kann die Linsenanordnung 40 auch in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert (angeklebt) sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das (geformte) gasdichte Abdeckungselement o- der Deckelement 38 einen Seitenwandbereich 38-1 zwischen einem Sockelbereich 38-2 und einem Deckenbereich 38-3 auf, wobei der Deckenbereich 38-3 des Abdeckungsele ments 38 das für die Sendestrahlung 32 des zumindest einen optoelektronischen Bauteils 30 durchlässige Material aufweist, und zur Auskopplung der Sendestrahlung vorgesehen ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 ein ther misch leitfähiges und z.B. auch elektrisch isolierendes Keramikmaterial, z.B. AI2O3, AIN, SI3N4, LTCC, HTCC, etc. mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder ein Halbleiermaterial, wie z.B. Silizium, auf bzw. ist daraus aufgebaut. Das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 und das hermetisch daran gefügte, gasdichte Abdeckungselement 38 bilden somit das hermetische (= gasdichte) Primärgehäuse 20-1, 38 (mit der Kavität 39) um die optoelektronischen Bauteile 30 (3-1, 30-2, 30-2). Das hermetische Primärgehäuse 20-

1, 38 für das zumindest eine optoelektronische Bauteil 30 weist nun beispielsweise eine reaktive Atmosphäre mit ausschließlich anorganischen Substanzen auf und/oder ist gegen über dem Eindringen von Wasserdampf hermetisch dicht ausgebildet.

Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Linsenanordnung 40 (zumin dest) ein Linsenelement 40-1 oder eine Mehrzahl von Linsenelementen 40-1 , 40-2, 40-3 aufweisen, wobei in Fig. 1a beispielhaft drei Linsenelemente 40-1 , 40-2, 40-3 dargestellt sind, das heißt, das Linsenelement 40-1 und die „optionalen“ Linsenelemente 40-2, 40-3.

Die Linsenanordnung 40 weist also ein oder eine Mehrzahl von Linsenelementen 40-1 , 40-

2, 40-3 auf, wobei jeweils ein Linsenelement 40-1 , 40-2, 40-3 für ein optoelektronisches Sendebauteil 30-1, 30-2, 30-3 vorgesehen und demselben zugeordnet ist, um die jeweilige, z. B. divergente Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3, des optoelektronischen Bauteils 30-1 bzw. der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 zu kollimieren.

Die Kollimation bezeichnet in der Optik die Parallelrichtung divergenter Lichtstrahlen, wobei die Linsenelemente 40-1, 40-2, 40-3 der Linsenanordnung 40 auch als Kollimatoren oder Sammellinsen bezeichnet werden können. Die Linsenanordnung 40 kann auch als eine in tegrierte Mehrfachlinse 40 ausgebildet sein, wobei dann die Linsenelemente 40-1 , 40-2, 40- 3 gemeinsam in der Mehrfachlinse 40 integriert angeordnet sind.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Lin senanordnung 40 also eine Mehrzahl von Kollimationslinsen 40-1 , 40-2, 40-3 für die opto elektronische Sendeanordnung 30 zur Kollimation der z.B. divergenten Sendestrahlung 32- 1 , 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauteile 30-1 , 30-2, 30-3 aufweisen, z.B. jeweils eine Kollimationslinse 40-# für ein optoelektronisches Bauelement 30-#.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Lin senanordnung 40 also jeweils eine Kollimationslinse 40-# für ein optoelektronisches Bau element 30-# aufweisen, wobei die Kollimationslinse 40-# ein Kollimationslinsenelement o- der auch eine Mehrzahl von (optisch) hintereinander angeordneten Kollimationslinsenele menten (als eine Kollimationslinsenanordnung) aufweisen kann, um die jeweilige Kollimati onslinse 40-# zu bilden. Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst ferner eine Prisma-Anordnung 50 mit einer Umlenkfunktionalität und (optional) einer Strahlkombinationsfunktionalität. Die Prisma-An ordnung 50 ist nun so ausgebildet, um die kollimierte Sendestrahlung 32 des zumindest einen optoelektronischen Sendebauteils 30-1 umzulenken und zu führen und an einer Aus koppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung (= Umlenkprisma) 50 auszukoppeln.

Für den Fall, dass die optoelektronische Sendeanordnung 30 eine Mehrzahl von optoelekt ronischen Bauteilen 30-1, 30-2, 30-3 aufweist, ist die Prisma-Anordnung 50 nun so ausge bildet, um die kollimierte (gemeinsame) Sendestrahlung 32, d. h. eine oder eine Kombina tion mehrerer oder alle der einzelnen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektroni schen Sendebauteile 30-1 , 30-2, 30-3 umzulenken und gemeinsam zu führen und an einer Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung (= Umlenkprisma) 50 auszukoppeln. An der Austrittsfläche 52 des Prismas 50 kann beispielsweise eine breitbandige Antireflexions beschichtung 56 aufgebracht sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Auskopplung der Sendestrahlung 32 bei spielsweise unter einem Auskoppelwinkel a (= Abstrahlwinkel) bezüglich der Auskop peloberfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 erfolgen, wobei der Auskoppelwinkel a z.B. in einem Bereich zwischen 20° und 40° oder zwischen 24° und 30° (27° +/- 3°) liegen kann.

Die Umlenkfunktionalität der Prisma-Anordnung 50 wird erreicht, indem der jeweilige Sen destrahl 32-1, 32-2, 32-3 von den optoelektronischen Bauteilen 30-1, 30-2, 30-3 durch Re flexion an einem jeweils zugeordneten Reflexionsbereich 50-1, 50-2, 50-3 der Prisma-An ordnung 50 in eine „gemeinsame“ Richtung bzw. optische Achse durch die Prisma-Anord nung 50 abgelenkt wird. Die einzelnen Sendestrahlen 32-1 , 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30 können somit gemeinsam und parallel (= entlang einer gemeinsamen optischen Achse 54) in der Prisma-Anordnung 50 bis zu deren Auskoppeloberfläche 52 geführt werden. In der Prisma-Anordnung 50 sind somit für die einzelnen Sendestrahlungen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauelemente 30-1, 30-2, 30-3 jeweils eine reflektierende bzw. mög lichst total reflektierende Umlenkfläche 50-1, 50-2, 50-3 vorgesehen, um die Strahlumlen- kung in die gemeinsame, parallele optische Achse 54 der einzelnen Sendestrahlen 30-1, 30-2, 30-3, die z. B. unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, zu bewirken.

Das Strahlkombinationsprisma 50 endet also auf der Strahlauslassseite mit der Austrittsflä che 52, die vom Trägersubstrat 20, 20-1 , 20-2 weg zeigt. Die Abschlussfläche 53 des Pris mas 50 am entgegengesetzten Ende kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. durch ein angesetztes, quadratisch abschließendes Ende zum Schutz der Spiegelfläche 50-1, sofern die 45°-Spiegelfläche 50-1 zur Strahlumlenkung dadurch nicht mechanisch oder optisch beeinträchtigt wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 mechanisch fest gekoppelt, z.B. direkt angeflanscht, sein, um das Trägersubstrat 20 zu bilden.

Alternativ können das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 unterschied liche Abschnitte oder Bereiche des Trägersubstrats 20 bilden, d.h. das erste Teilsubstrat 20-1 und das zweite Teilsubstrat 20-2 können gemeinsam das Trägersubstrat 20 bilden, so dass die erste Baugruppe 10-1 und zweite Baugruppe 10-2 auf dem gemeinsamen Trä gersubstrat 20 als eine kombinierte photonische Anordnung angeordnet sind.

Die Strahlkombination von verschiedenen Wellenlängen in der Prisma-Anordnung 50 ist nicht auf den sichtbaren Bereich (VIS = visible) beschränkt und kann sowohl in den nahen UV-Bereich als auch in den nahen Infrarot- Bereich erweitert werden, d.h. die Vorrichtung kann für die Bereiche UV-VIS, UV-VIS-NIR, VIS-NIR oder UV-NIR mit entsprechenden Emittern 30-1, 30-2, 30-3 und einem geeignet spezifizierten Strahlkombinationsprisma 50 aufgebaut werden. Der mit Standardmaterialien zugängliche Wellenlängenbereich für diese der Prisma-Anordnung 50 erstreckt sich von ca. 300 nm bis ca. 2650 nm („ca.“ steht für einen Bereich von ± 10% um den angegeben Wert) . Durch den Einsatz von Quarz-Fenster- und Prismenmaterialien kann dieser Bereich auf ca. 200 bis ca. 3000 nm („ca.“ steht für einen Bereich von ± 10% um den angegeben Wert) ausgedehnt werden, wobei beispiels weise hierbei nicht verkappte MEMS-Spiegel 60 eingesetzt werden. In jedem Fall, benötigt dieser breite Bereich besondere Antireflex-Beschichtungen und ggfs eine besondere Ver spiegelung der MEMS-Spiegelfläche 62. Der UV- und IR- Erweiterungsbereich ist insbe sondere für spektroskopische Anwendungen zur Molekülanregung interessant, kann aber auch zur Objektdetektion genutzt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Lichtquelle 32-1 mit einer Sendestrah lung im nahen Infrarot- Beriech (NIR = 850 nm bis 1550 nm) integriert sein, beispielweise bei einer Anwendung des optischen Projektionsanordnung 10 als RGB-Scannereinheit zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann die Prisma- Anordnung 50 eine optisch wirksame Beschichtung, z.B. eine Anti-Reflexionsbeschichtung 56, an der Einkoppeloberfläche 55 und/oder der Auskoppeloberfläche 52 aufweisen.

Ein geeignetes Strahlkombinationsprisma ist eine optisch verkittete Anordnung von opti schen Glasscheiben mit einer Dicke im Bereich 1 - 2 mm, die vor dem optischen Verkitten mit spezifischen dichroitischen Filterbeschichtungen bzw. einseitiger Verspiegelung und einseitiger Entspiegelung versehen wurden. Als optisch verkittet wird beispielsweise eine Verklebung mit einem an die Brechzahl angepassten Klebstoff (zwischen zwei angrenzen den bzw. aneinander liegenden Seitenflächen zweier Prisma-Elemente) verstanden, wobei der Klebstoff z.B. auch optisch transparent für den durchzulassenden Lichtstrahl ist. Eine Vielzahl optischer Gläser kann je nach Wellenlängenbereich der Laserlichtquellen hierzu eingesetzt werden, wie z.B. AK 7, KZFS12, L-LASF43, RAYVOLUTION etc.. Die dichroiti schen Filterbeschichtungen sind so ausgelegt, dass sie ohne Luftinterface und vorzugs weise ohne Anspruch an eine Vorpolarisierung der Sendestrahlung (z.B. Laserstrahlung) als Durchlass- bzw. Sperrfilter arbeiten. Die Filtercharakteristik ist auf die Wellenlängen der Emitter und deren thermisch induzierte Wellenlängenänderung abgestimmt mit ausreichen der Toleranzzugabe von mindestens 20 nm. Die einseitige Verspiegelung kann z.B. durch eine Metallisierung mit Silber oder Aluminium durchgeführt werden. Je nach Wellenlänge, insbesondere für Infrarot kann sich auch eine Goldschicht eignen. Die verkitteten Glas scheiben werden unter Beachtung der 45° Winkellage der inneren Filterschichten auf End maß von einigen Millimetern zersägt und die Kanten optisch poliert und ggfs nach Notwen digkeit noch mit einer breitbandigen Antireflexschicht aus mehreren anorganischen Oxiden oder lokalen Absorberbeschichtungen (z.B. Metalloxide, Schwarzlack) versehen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rahmenstruktur 44 mechanisch fest mit dem Trägersubstrat 20 und der Prisma-Anordnung 50 verbunden, wobei beispielsweise die Rah menstruktur 44 mit umlaufenden Wänden 44-1 (zumindest) nach außen optisch abge schlossen ausbildet ist.

Im Folgenden wird nun anhand der Fig. 1c-e beispielhaft ein möglicher Aufbau der Prisma- Anordnung 50 als Strahlkombinationsprisma für verschiedene Wellenlängen, z. B. für eine RGB-Anwendung, beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungen stellen lediglich eine mögliche Implementierung unter einer Vielzahl unterschiedlicher möglicher Implementie rungen des Strahlkombinationsprismas 50 dar. So zeigt Fig. 1c eine Draufsicht, Fig. 1d eine Seitenansicht (Querschnittsansicht) und Fig. 1e eine 3D-Ansicht (dreidimensionale Ansicht) der Prisma-Anordnung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in den Fig. 1c-e dargestellt ist, weist die Prisma-Anordnung 50 beispielsweise drei optische Elemente bzw. Prisma-Elemente, z. B. Glaselemente, 50-1, 50-2, 50-3 auf, wobei beispielsweise die beiden Prisma-Elemente 50-1, 50-2 Parallelepi- ped-förmig ausgebildet sind, während das dritte Prisma-Element 50-3 eine im Wesentlichen senkrechte (zur Grundfläche der Prisma-Anordnung 50) aufweisende Seitenfläche (Strahl austrittsfläche oder Auskoppelfläche) aufweist. Ferner können auch andere Ausrichtungs ebenen für die Auskoppelfläche eingesetzt werden, um den Auskoppelwinkel a und damit auch den Einfallswinkel ß auf das Spiegelelement 62 für den jeweiligen gewünschten An wendungsfall der optischen Projektionsanordnung 10 einzustellen.

In den Fig. 1c-e sind die einzelnen Seitenflächen der Prisma-Anordnung 50 bzw. der Prisma-Elemente 50-1, 50-2, 50-3 mit dem Bezugszeichen F1 - F11 bezeichnet, wobei an hand dieser Seitenflächen F1 - F11 der Prisma-Anordnung 50 im Folgenden mögliche Ab messungen und ferner die Funktionen bzw. Wirkungsweise der Prisma-Anordnung 50 bei spielhaft beschrieben wird.

Die Prisma-Anordnung 50 ist beispielsweise für eine RGB-Anwendung vorgesehen, wobei eine erste Wellenlänge A1 blauem Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm +- 20 nm, die zweite Wellenlänge A2 grünem Licht mit einer Wellenlänge von 510 nm +- 20 nm, und die dritte Wellenlänge A3 rotem Licht mit einer Wellenlänge von 635 nm +- 20 nm entsprechen kann. Wenn nachfolgend von einer lichtdurchlässigen Beschichtung oder Antireflexionsbe schichtung gesprochen wird, wird auf eine Lichtdurchlässigkeit oder optische Durchlässig keit für die jeweilige Wellenlänge von größer 99% ausgegangen. Bei einer reflektierenden Oberfläche und/oder Beschichtung wird von einem Reflexionsgrad (auch Reflexionsvermö gen, Reflektivität oder Reflektanz) mit einem Wert von größer 99% ausgegangen. Bei einem matten Oberflächenmaterial bzw. Oberflächenzustand oder einem absorbierenden Ober flächenmaterial bzw. Oberflächenzustand wird von einem Absorptionsgrad bzw. Absorpti onsvermögen von größer 99 % ausgegangen. Ein beispielhafter Toleranzbereich für die nachfolgend angegebenen Abmessungen liegen im Bereich von +- 5% oder +- 1% und für die Winkelangaben in einem Bereich zwischen +- 5% oder +- 2%. Ferner wird beispiels weise von einer Oberflächenrauigkeit (rms) von < 20 nm ausgegangen.

Die Seitenfläche F1 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche (x-y-Ebene = Referenzebene) ausgebildet. Die Fläche 1 ist als Spiegelfläche für einen ersten Teillichtstrahl mit der Wellenlänge A1 ausgebildet. Die Seitenfläche F2 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zur Grund fläche. Die Seitenfläche F2 ist transparent für die Wellenlänge A1 und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf.

Die Seitenfläche F3 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F3 ist transparent für die zweite Wellenlänge A2 und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf.

Die Seitenfläche F4 weist beispielsweise eine Länge von 1,7 mm auf und ist parallel zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F4 ist für die Wellenlänge A3 optisch durchlässig und weist beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf. Die Seitenfläche F2, F3, F4 entsprechen der im Vorhergehenden dargestellten Einkoppeloberfläche 55.

Die Seitenfläche F5 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist senkrecht (vertikal) zu der Grundfläche (den Seitenflächen F2 - F4) ausgebildet. Die Seitenfläche F5 ist transparent für die Wellenlängen A1 , A2 und A3.

Die Seitenfläche F6 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm auf und ist parallel zu der Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F6 ist beispielsweise matt oder absorbierend für die Wellenlängen A1 , A2 und A3 ausgebildet. Die Seitenfläche F7 weist beispielsweise eine Länge von 1,5 mm parallel zu der Grundfläche auf und ist ferner matt oder absorbierend ausgebildet.

Die Seitenfläche F8 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F8 ist transparent für die Wellenlänge A1 und reflektierend für die Wellenlänge A2.

Die Seitenfläche F9 weist beispielsweise eine Länge von 2,12 mm auf und ist in einem Winkel von 45° zur Grundfläche ausgebildet. Die Seitenfläche F9 ist transparent für die Wellenlängen A1 und A2 und reflektierend für die Wellenlänge A3.

Die Seitenflächen F10 und F11 der Prisma-Anordnung 50 (siehe Fig. 1d) sind beispiels weise matt (mit einer matten Oberflächenbeschaffenheit oder Oberflächenbeschichtung) oder absorbierend (mit einer absorbierenden Oberflächenbeschaffenheit) ausgebildet. In Fig. 1c sind ferner die einzelnen Sendestrahlungen 32-1 (A1), 32-2 (l2) und 32-3 (A3) dargestellt, die schließlich die gemeinsame, ausgekoppelte Sendestrahlung 32 entlang der optischen Achse 54 bilden.

In den Fig. 1c und 1d sind ferner Aufbauhöhe H (= Dicke) und die Breite B der Prisma- Anordnung 50 angegeben, wobei die Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 etwa 1 bis 2 mm oder etwa 1,5 mm betragen kann, und wobei die Breite B der Prisma- Anordnung 50 auch etwa 1 bis 2 mm oder etwa 1,5 mm betragen kann.

Fig. 1e zeigt zur Verdeutlichung des geometrischen Aufbaus der Prisma-Anordnung 50 mit den drei Prisma-Elementen 50-1, 50-2, 50-3 in einer 3D-Ansicht (dreidimensionalen An sicht), wobei die Prisma-Elemente 50-1, 50-2, 50-3 und die Seitenflächen F1 , ... , F11 noch mals eingezeichnet sind.

Die Seitenflächen F2, F3 und F4 sind für einen 90°-Strahleintritt von den Sendebauelemen ten 30-1, 30-2, 30-3 ausgebildet. Ferner kann die Seitenfläche F5 (Auskoppelfläche 52) vertikal zu der Grundfläche ausgebildet sein, wobei ferner auch andere Ausrichtungsebe nen für die Fläche F5 eingesetzt werden können, um den Auskoppelwinkel a und damit auch den Einfallswinkel ß auf das Spiegelelement 62 für den jeweiligen gewünschten An wendungsfall der optischen Projektionsanordnung 10 einzustellen.

Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat bzw. Teilabschnitt 20-2 des Substrats 20 eine MEMS- Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement (= Spiegelfläche) 62. Die MEMS-Spiegelanordnung 60 ist beispielsweise mit einem externen Ansteuersignal S, z.B. über die Kontakt- bzw. Bondbereiche 64, an steuerbar, um basierend auf dem Ansteuersignal S die Auslenkung des MEMS-basierten Spiegelelements 62 und damit die Ausrichtung der gemeinsamen Sendestrahlung 32 in eine gewünschte Raumrichtung (innerhalb des mechanischen Auslenkungsbereichs des Spiegelelements 62) zu bewirken.

Die Prisma-Anordnung 50 der ersten Baugruppe 10-1 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 der zweiten Baugruppe 10-2 sind nun so geometrisch zueinander angeordnet, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32, die beispielsweise die einzelnen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 der optoelektronischen Bauteile 30-1, 30-2, 30-3 oder eine beliebige Kombina tion derselben aufweist, jeweils unter einem Einfallwinkel ß, der beispielsweise durch die mit dem Ansteuersignal S bewirkbare Auslenkung des MEMS-Spiegelelements 62 einstell bar ist, auf das beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelelement 62 trifft. Der Einfall winkel ß ist im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements 62 in einem Bereich zwischen 30° und 50° oder zwischen 37° und 43° (bei 40° +/- 3°). Der Einfallwinkel ß ist somit der Zwischenwinkel zwischen der einfallenden Sendestrahlung 32 und der Spiegel fläche des MEMS-basierten Spiegelelements 62 im Ruhezustand.

Die optische Projektionsanordnung 10 implementiert also eine i. W. vertikale Strahlanord nung bzw. Strahlführung (= Abstrahlung) der optoelektronischen Sendebauelemente 30-1, 30-2, 30-3 bezüglich der Substratebene (x-y-Ebene) mit einem mechanisch festgekoppel ten MEMS-Spiegelelement 60, wobei die Spiegelplatte 62 des MEMS-Spiegelelements 60 beispielsweise im Ruhezustand (= im nicht ausgelenkten Zustand bzw. in der Nullstellung) parallel zu der Substratebene (des zweiten Teilsubstrats 20-2) ausgerichtet ist.

Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst also die erste und zweite Baugruppe 10-1, 10-2, die auf fest miteinander gekoppelten Teilsubstraten oder Substratabschnitten 20-1, 20-2 eines gemeinsamen Trägersubstrat 20 angeordnet sind, wobei die optische Projekti onsanordnung 10, die auch als photonische Anordnung bezeichnet werden kann, eine op tische Mittelachse 54 (= gemeinsame optische Achse) bereitstellt, deren Mittelpunkt auf eine bewegliche MEMS-Spiegelplatte 62 gerichtet ist. Die optische Projektionsanordnung 10 umfasst beispielsweise die Sendeanordnung 30 mit mehreren Halbleiter-basierten Licht quellen 30-1, 30-2, 30-3, die Linsenanordnung (Linsenebene) 40 mit mehreren Linsenele menten 40-1, 40-2, 40-3 und das Umlenkprisma 50. Die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 weisen dabei eine vom Trägersubstrat 20 weg-zeigende Lichtaustrittsrich tung bzw. Abstrahlrichtung auf, wobei die Linsenanordnung 40 zur Kollimation der diver genten Strahlung 32-1 , 32-2, 32-3 der optoelektronischen Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 aus gebildet ist.

Das Umlenkprisma 50 hat nun die Eigenschaft, die von den Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 bereitgestellten, verschiedenen Sendestrahlen 32-1, 32-2, 32-3 bei unterschiedlichen Wel lenlänge zu führen und unter einem Auskoppelwinkel a auszukoppeln, wobei die geführte Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 unter dem Ein fallwinkel ß auf die beweglich aufgehängte MEMS-basierte Spiegelfläche 62 trifft. Durch diese strukturelle Anordnung der einzelnen Elemente der optischen Projektionsan ordnung 10, d. h. der optoelektronischen Sendebauelemente 32-1 , 32-2, 32-3, der Linsena nordnung 40, der Prisma-Anordnung 50 und der MEMS-Spiegelanordnung 60 und deren geometrischen Ausrichtung und Zuordnung zueinander kann ein äußerst kompakter (geo metrischer) Aufbau mit einem geringen Aufbauvolumen und geringer Grundfläche (foot print) der optischen Projektionsanordnung 10 erhalten werden.

Die optische Projektionsanordnung 10, die in Form einer kombinierten RGB-Scannereinheit implementiert sein kann, kann beispielsweise zur Daten- und Bildprojektion in mobilen An wendungen dienen, wie z.B. in einem Headset für ein AR- oder VR-Anwendung als Smart- glasses (Datenbrille, Augmented-Reality-Brille und/oder Virtual-Reality-Brille bzw. -Helm). Die optische Projektionsanordnung 10 kann beispielsweise aber auch im Innenbereich von Fahrzeugen betrieben und auch mit anderen Wellenlängen für spektroskopische Anwen dungen in der Medizin, Biologie, Landwirtschaft bzw. Pflanzenzucht und Abfallwirtschaft eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete sind auch als gepulste Strahlquelle für eine LIDAR-Objektdetektion möglich. Zudem sind Anwendungen im Bereich lokaler UV- Bestrahlung beispielsweise zur Lackaushärtung und Sterilisation möglich.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Lichtquelle 32-# mit einer Sendestrah lung im nahen Infrarot- Bereich (NIR = 850 nm bis 1550 nm) integriert sein, beispielweise bei einer Anwendung des optischen Projektionsanordnung 10 als RGB-Scannereinheit zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen. Ein solche Lichtquelle mit einer Sen destrahlung im nahen Infrarot-Bereich (NIR = 850 nm bis 1550 nm) kann beispielsweise eingesetzt werden, um bei einer Anwendung zur Daten- und Bildprojektion in einer mobilen Anwendung eine Hand im Bild zu erkennen und das greifen nach einem virtuellen, projizier ten Objekt über eine IR-Kamera an den Applikationsprozessor zurück zu koppeln. Man kann also Bilder anfassen und Objekte verschieben oder Eingaben durch das Greifen in ein projiziertes Bild machen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander an geordnet sein, dass die gemeinsame optische Achse 54 der ausgekoppelten (gemeinsa men) Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Bauteile 30 durch den Mittelpunkt 62-1 des Spiegelelements 62 (der Spiegelplatte) verläuft. So können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 beispielsweise geometrisch so zueinander angeord net sein, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 der optoelektronischen Sendebauteile 30 rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 angeordnet ist. Die ge meinsame optische Achse kann also durch den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 verlaufen und kann rotationssymmetrisch um diese Spiegelplatte 62 rotiert angeordnet sein.

Damit kann die Ausrichtung bzw. Auslenkung der gemeinsamen Sendestrahlung 32-1, 32- 2, 32-3 äußerst exakt in die gewünschte Raumrichtung (innerhalb des Auslenkungsbereichs des Spiegelelements 62) mittels der durch das Ansteuersignal S bewirkten Auslenkung des Spiegelelements 62 erhalten werden. Ferner kann ein relativ großer Auslenkungsbereich der gemeinsamen Sendestrahlung 32 mittels der gesteuerten Auslenkung des Spiegelele ments 62 erreicht werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die Lin senanordnung 40 mittels einer Linsenhalterstruktur 42 in einer definierten Fokuslage be züglich der Sendestrahlung 32-1 , 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30-1 , 30-2, 30-3 fixiert sein. Somit können die einzelnen Linsenelemente 40-1 , 40-2, 40-3 jeweils in einer definierten Fokuslage bzgl. des zugeordneten Sendebauteils 30-1 , 30-2, 30-3 angeordnet und fixiert sein. Ferner kann die Prisma-Anordnung 50 an bzw. auf der Rahmenstruktur 44 angeordnet und an derselben fixiert sein. Die Prisma-Anordnung 50 kann also mittels der Rahmenstruk tur 44 an dem ersten Teilsubstrat (Trägersubstrat) 20-1 angeordnet und fixiert sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann die Linsen halterstruktur 42 in einer Rahmenstruktur 44 bzw. als Teil der Rahmenstruktur 44 ausgebil det sein. Die Rahmenstruktur 44 kann mit umlaufenden (z.B. vertikal ausgebildeten und intransparenten) Seitenwänden 44-1 (zumindest) lateral nach außen optisch abgeschlos sen ausbildet sein. Damit kann beispielsweise (zumindest abschnittsweise) eine optische Kanaltrennung zwischen der Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 der Sendebauteile 30-1, 30- 2, 30-3 bis zur Einkopplung in die Prisma-Anordnung 50 erhalten werden.

Ferner kann auch die Prisma-Anordnung 50 mittels der Rahmenstruktur 44 an dem ersten Teilsubstrat 20-1 des Trägersubstrats 20 angeordnet (= fixiert) sein. Gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung kann also die Rahmenstruktur 44 eine mechanisch feste Verbindung (= Fixierung) des Trägersubstrats 20 mit der Linsenanord nung 40 und der Prisma-Anordnung 50 bereitstellen. Gemäß Ausführungsbeispielen kann also das Strahlkombinationsprisma 50 auf Rahmen struktur 44 ruhen, die mit umlaufenden Wänden 44-1 einen nach außen optisch abge schlossenen Rahmen ausbildet, soweit diese für die jeweilige Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Diese Rahmenstruktur 44 ist z.B. mit dem Trägersub strat 20 und dem Prisma 50 mechanisch fest verbunden, wobei das Prisma 50 die Rah menstruktur 44 z.B. gänzlich abdeckt (= vertikal bedeckt). Die mechanische Befestigung kann z.B. mit einer Klebung mit niedrig ausgasenden Klebstoffen, mittels niedrig temperiert schmelzenden Lotwerkstoffen oder durch eine mechanische Pressverbindung ausgeführt werden.

Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rahmenstruktur 44 ist so ausgeführt, das die Fo kuslage der einzelnen Kollimationslinsen 40-1, 40-2 40-3 oder einer integrierten Mehrfach linse 40 durch eine vertikale Verschiebung verändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann. Diese Lagefixierung an der Rahmenstruktur 44 kann durch einen Kleb stoff (UV-aushärtenden Klebstoff), durch einen Lotwerkstoff, Glasfritte, Lot oder durch me chanische Klemmung erreicht werden. Optional können Polarisationsplättchen 46 (Retar der Plates) in der Linsenhalterstruktur 44 unterhalb oder oberhalb der Linsenelemente 40- 1, 40-2, 40-3 angeordnet oder integriert werden, um die Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 für die im Prisma 50 befindlichen dichroitischen Beschichtungen 50-1 , 50-2, 50-3 mit einer geeigneten Vorpolarisierung zu versehen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die Prisma-Anordnung 50 und das MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet sein, dass ein (minimaler) lateraler Abstand A (der unteren Kante 52-1) der Auskoppelfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt 62-1 des Spiegelele ments 62 (Spiegelplatte) weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 beträgt.

Je nach gewählter Geometrie (Neigungswinkel) der Prisma-Auskoppelfläche 52 kann der Auskoppelwinkel a variieren. Die MEMS-Spiegelplatte 62 kann sich entsprechend näher oder etwas ferner von der unteren Kante 50-4 des Prismas 50 entfernt befinden. Nimmt man beispielsweise die Aufbauhöhe H des Prismas 50 als Maßeinheit, so befindet sich die Spiegelplatte 62 (bzw. deren Mittelpunkt 62-1) in dieser Anordnung und Ausrichtung nicht weiter als 12 solche Maßeinheiten H (12*H) von der unteren Kante 52-1 der Prisma-Aus koppelfläche 52 (lateral) entfernt. Der Abstand A bezeichnet beispielsweise den direkten Abstand (= direkte Verbindungslinie) der Unterkante 52-1 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt Spiegelplatte 62, wobei die Länge A‘ den lateralen Anteil (parallel zur x-Achse) des Abstands A darstellt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann das Spie gelelement 62 in einem in Richtung der Prisma-Anordnung 50 geneigten (angekippten) Zu stand (in einer Vorzugsneigung) angeordnet sein. So kann die Spiegelanordnung 60 bei spielsweise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert sein oder der zweite Substratabschnitt 20-2 kann eine keilförmige Erhöhung 24 aufweisen, um den geneigten (vorgekippten) Auf bau der Spiegelanordnung (in Richtung der Prisma-Anordnung) zu erhalten.

Bei einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Spiegelanordnung 60 in einer Vor zugsneigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ (= Sichtfeld) des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogona len Achse in Bezug auf das Trägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein unterge legtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf dem zweiten Substratabschnitt 20-2, der entsprechend geneigt ausgeführt ist, ausgebildet werden werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 können die optoelektronischen Sendebauteile 30-1, 30-2, 30-3 als Halbleiter-basierte Lichtquellen, z.B. LEDs oder Laserdioden für eine RGB-Sendestrahlung 32, ausgebildet sein. Ferner können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet sind. Ggfs können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 bereits mit integrierten Kollimationslinsen 40-1 , 40-2, 40-3 versehen sein oder zusätzliche integrierten Kollimationslinsen aufweisen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 auch in einem gemeinsamen Gehäuse oder individuellen Gehäusen vor verpackt integriert sein, und ggfs wieder mit den integrierten Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 versehen sein.

Bei dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektions anordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30- 1, 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden bzw. Emitter 30-1, 30-2, 30-3 kön nen auf einem gemeinsamen Submount 34 aufgebaut sein, das neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dient. Diese Ausführung ist auch auf vertikal emittie rende Emitter (VCSEL, LED, micro-LED, Quantenpunkte etc.) anwendbar. Dieser indirekte Aufbau der zumindest einen Lichtquelle 30 mit dem Submount 34 dient beispielsweise zur CTE-Anpassung (CTE = coefficient of thermal expansion) zwischen Lichtquelle und Sub strat und ferner beispielsweise als Wärmespreizer für die Halbleiter-basierte(n) Licht quellein).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 (z.B. die Laserdioden) beispielsweise ohne ein Submount 34 auch direkt auf dem Trägersubstrat 20-1 bzw. dem Trägersubstrat 20 aufgebaut sein (siehe z.B. auch Fig. 4, 6 und 7).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiterlichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 auch auf keramische Submounts 34 (mit einem AI ₂ O ₃ -, AIN-, S I Material oder einem anderen Keramik-Material) aufgebaut sein, um die Wärmeabfuhr zu verbessern und me chanischen Stress abzufangen. Die Submounts können entweder nur jeweils eine Licht quelle oder mehrere Lichtquellen tragen. Durch eine Metallisierung der Submounts, z.B. um eine 90°- Kante herum, ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED = edge emitting LED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktie ren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abge geben wird. In einigen Fällen, z.B. bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiter lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3 auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontak tiert werden.

Das Trägersubstrat 20 (20-1 + 20-2) kann beispielsweise ein Leiterplattenmaterial oder ein thermisch leitfähiges und elektrisch isolierendes Keramikmaterial mit entsprechenden Lei terbahn- und Pad-Metallisierungen aufweisen oder kann auch (z.B. für eine gasdichte Aus führung) ein thermisch leitfähiges Keramik-Material mit niedrigem thermischen Ausdeh nungskoeffizienten, wie z.B. AI2O3, AIN, SI3N4, LTCC, HTCC oderein Halbleiermaterial (z.B. Silizium), aufweisen oder aus demselben bestehen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann eine kup pelförmige (domförmige) Glaskappe 70 mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 gefügt sein.

Die MEMS-Spiegelanordnung 60 kann beispielsweise von einer domförmigen, für die Sen destrahlung 32 transparenten Abdeckung 70, z.B. einer Glaskappe, umgeben sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die domförmige Glaskappe 70 auch die MEMS- Spiegelanordnung 60 von der Außenwelt (= Umgebungsatmosphäre) schützen oder auch hermetisch abschirmen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 kann die trans parente Abdeckung 70 eine optisch wirksame Beschichtung 72, z.B. eine Anti-Reflexions- beschichtung, an der Innen- und/oder Außenoberfläche 70-A, 70-B der transparenten Ab deckung 70 aufweisen. Die optisch wirksame Beschichtung 72 kann zumindest bereichs weise an den Strahlungsdurchtrittsflächen der transparenten Abdeckung 70 vorgesehen sein.

Die Abdeckung 70 (z.B. domförmige Glaskappe) des Spiegels 60 ist also beispielsweise doppelseitig mit einer Antireflexbeschichtung 72 versehen, um Streureflexe zu vermindern. Die Kuppelgeometrie ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, wobei auch eine leichte ellip tische Basis mit einem Verhältnis der Längs- zur Querachse von bis zu 1 : 0,8 möglich ist. Die Abdeckung 70 ist beispielsweise mindestens so hoch über der Spiegelfläche 62 wie es einem Durchmesser D der beweglich aufgehängten Spiegelplatte 62 entspricht und nicht höher als dem halben Durchmesser G/2 der Glaskappe 70 selbst, gemessen am unteren Innenbereich des ausgewölbten Kappenbereichs.

Durch die gewählte Geometrie der Abdeckung bzw. Glaskappe 70 können eventuelle Re flexe zerstreut und nicht fokussiert in den Bildbereich abgebildet werden. Die Wandstärke der Abdeckung 70 im optisch durchstrahlten Bereich ist vorzugsweise so dünn und gleich mäßig ausgeführt, dass der optische Einfluss auf die Strahldivergenz vernachlässigbar ist, d.h. beispielsweise eine Divergenz von kleiner 0,3°. Hierzu wird die Abdeckung 70 in die sem Bereich nicht dicker als 200 pm, 120 pm oder 60 pm ausgebildet.

Wie oben ausgeführt wurde, ist die transparente Abdeckung 70 beispielsweise als eine domförmige Glaskappe oder Glaskuppel ausgebildet, wobei aber die Abdeckung auch eine von einer Kugelhalbschale unterschiedliche geometrische Ausgestaltung aufweisen kann. So kann (zumindest abschnittweise) auch eine elliptische oder ovale Umfangslinie (parallel zurx-y-Ebene) oder eine elliptische oder ovale Querschnittslinie (parallel zurx-z-Ebene) für die kuppelförmige Abdeckung vorgesehen werden. Der Durchmesser der Abdeckung 70 kann beispielsweise in einem Bereich von 2 mm bis 16 mm und etwa von 3 mm bis 5 mm und bei etwa 4 mm liegen, während die Höhe der Abdeckung 70 oberhalb des Spiegelmit telpunktes 62-1 in einem Bereich von 1 mm bis 8 mm und bei etwa 1 ,5 mm liegen kann. Der Spiegeldurchmesser D, d.h. der Durchmesser des auslenkbaren Teils des MEMS-Spiegels 62, kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 4 mm oder von 1 mm bis 1,4 mm liegen.

Aufgrund der dünnen Wandung der transparenten Abdeckung 70 erfolgt eine geringe Inter aktion der Abdeckung 70 mit der Sendestrahlung 32 der Projektionsanordnung 10, so dass bei dem Durchgang der Sendestrahlung 32 durch das optisch transparente Material der Abdeckung 70 eine geringe Änderung der Parallelität, Wellenlänge und Intensität der Sen destrahlung 32 erfolgt.

Im Folgenden wird nun beispielhaft eine mögliche Ausführungsform der im vorherigen an hand der Figuren 1a-e beschriebenen optischen Projektionsanordnung 10 dargestellt.

Die Sendeanordnung 30 kann beispielsweise als ein VCSEL-Emitter (VCSEL = vertical- cavity surface-emitting laser) auf einem (gemeinsamen) Submount 34 in einer linearen An ordnung entlang einer optischen Achse 54 mit den Kollimationslinsen 40-1 , 40-2, 40-3, ggfs. Polarisationsplättchen 46, und eine Strahlkombinations-Prisma 50, das durch seine Form den (z.B. gepulsten) Lichtstrahl 32 relativ steil auf den MEMS-Spiegel 62 führt. Beispiels weise ist der MEMS-Spiegel 62 auf demselben Trägersubstrat 20 wie die Lichtquellen 30- 1, 30-2, 30-3 montiert. Das Trägersubstrat 20 kann z.B. Silizium aufweisen, wobei aber auch diverse Leiterplattenmaterialien und Keramiken in Betracht kommen. Die Verwendung eines Submounts 34 ist dabei je nach Substrat 20 und insbesondere bei kleinen Laserleis tungen nicht zwingend notwendig. Der Spiegel 62 ist beispielsweise mit dem Glasfenster 70 geschützt oder auch hermetisch verkappt, wobei bei einer hermetischen Verkappung eine definierte Innenatmosphäre in dem Glasfenster 70 eingeschlossen werden kann. Die domförmige Geometrie der Glaskappe 70 kann in der Höhe der Halbschale variieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch das zweite Teilsubstrat 20-2 gasdicht aus gebildet sein und das gleiche Material oder die gleiche Materialkombination wie das erste Teilsubstrat 20-1 aufweisen. Damit kann die kuppelförmige (domförmige) Glaskappe 70 hermetisch mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 gefügt sein, um eine hermetisch dichte Häu- sung, z.B. eine hermetische Abschirmung und/oder Verkappselung (Verkappung), für die MEMS-Spiegelanordnung 60 gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.

Bei der optischen Projektionsanordnung 10, die anhand der Seitenansicht von Fig. 1a be schrieben wurde, ist nun ferner dargestellt, dass alle Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 ange steuert werden können, wobei die Sendestrahlung 32-1, 32-2, 32-3 entweder nur kurze Lichtpulse abgegeben wird oder die Strahlemission länger anhält und dabei in der Leistung variiert werden kann. Das Prisma 50 verfügt über spezielle Interfacebeschichtungen (= Grenzflächenbeschichtungen) 50-1, 50-2, 50-3 zur Strahlumlenkung und Strahlkombina tion. An der Austrittsfläche 52 des Prismas 50 ist beispielsweise eine breitbandige Antire flexbeschichtung 56 aufgebracht.

Der Abdeckungselement 38 kann so ausgeführt sein, dass es als Bestandteil einer Laser- häusung zusammen mit dem Trägersubstrat 20 als Boden eine definierte Innenatmosphäre einschließt, die in der Regel aus einer wasser- und kohlenwasserstofffreien Gaszusammen setzung bei Normaldruck besteht, z.B. Stickstoff/Sauerstoff bei ca. 1000 mbar +- 100 mbar. Andere Drücke oder prioritär vorliegende Füllgase sind auch denkbar.

Bei der optischen Projektionsanordnung 10, die anhand der Draufsicht von Fig. 1 b beschrie ben wurde, ist nun ferner dargestellt, dass zu den Lichtquellen (z. B. Laserdioden) 30-1, 30- 2, 30-3 jeweils ein zusätzliches lichtempfindliches Element (z. B. eine Fotodiode) 31-1, 31- 2, 31-3 vorgesehen sein kann. Diese zusätzliche Fotodiode 31-1, 31-2, 31-3 kann zur Leis tungsüberwachung für die Strahlungsquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise benachbart zu der jeweils zugeordneten Strahlungsquelle 30-1 , 30-2, 30-3 angeordnet sein. So kann beispielsweise die Fotodiode 31-1 , 31-2, 31-3 neben die jeweilige Laserdiode 30-1, 30-2,

30-3 angeordnet bzw. montiert werden, um die vorhandene Streustrahlung der zugeordne ten Laserdiode zu erfassen. Da die Rahmenstruktur 44 beispielsweise nach außen optisch abgeschlossene Seitenwände 41-1 aufweist, kann eine optische Kanaltrennung zwischen den Sendebauteilen 30-1 , 30-2, 30-3 erreicht werden, so dass ein Übersprechen der Sen debauteilen vermieden und die jeweiligen Fotodioden nur die Streustrahlung der zugeord neten Sendebauteile erfassen. Die Fotodioden können beispielsweise eine Kantenlänge in der Größe von 400 pm bis 700 pm aufweisen und somit ohne Weiteres benachbart zu den Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3 angeordnet werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die zusätzliche Fotodiode 30-1, 30-2, 30-3 also so integriert werden, dass ein kleiner Anteil der abgegebenen Strahlung 32-1, 32-2, 32-3 des jeweiligen Sendebauelements 30-1, 30-2, 30-3 auf die zugeordnete Fotodiode 31-1,

31-2, 31-3 fällt, um eine Leistungsüberwachung zu realisieren. Die Leistungsüberwachung der Sendebauelemente 30-1 , 30-2, 30-3 dient zum Nachsteuern eventueller Leistungsver schlechterungen der Sendebauelemente 30-1, 30-2, 30-3 über der Zeit, z. B. für einen stabi len Weißabgleich, zur Funktionskontrolle und/oder für eine Schutzschaltung zum Einhalten der Lasersicherheit. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Strahlabführung zur Fotodiode bei spielsweise auch vor dem MEMS-Spiegel 62 oder auch hinter dem MEMS-Spiegel 62 vor zugsweise auf oder dicht neben der optischen Achse 54 angeordnet sein. Die Strahlabfüh rung kann beispielsweise über ein Winkelprisma (Beam Pickup) oder eine Lichtleiterstruktur realisiert werden, die außerhalb des für die eigentliche Projektion genutzten Gesichtsfelds (Field of View) liegt und bei bestimmten Winkelstellungen des Spiegels bewusst bestrahlt wird. Hierdurch kann zudem die Spiegelfunktion, insbesondere die Spiegelamplitude, elekt ronisch überprüft und gegebenenfalls nachgeregelt werden, um beispielsweise Verschlech terungen der definierten Innenatmosphäre in dem Spiegelgehäuse 60, 70 (z. B. des einge schlossenen Vakuums) über der Zeit zu kompensieren. Die mit der Beeinträchtigung der definierten Innenatmosphäre in dem Glasfenster 70 einhergehende Dämpfungserhöhung führt zu einem erhöhten elektrischen Leistungsverbrauch, der ansonsten nicht direkt über wacht werden könnte. Die Überprüfung der Spiegelbewegung ist beispielsweise für den Anschaltvorgang der optischen Projektionsanordnung 10 (des RGB-Scanners) und insbe sondere vor dem Hintergrund der Augensicherheit einer Bedienperson sinnvoll.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann für sog. Pico-Projektionsanordnungen eine zweite (weitere) Fotodiode (PD) 31-4 z.B. mit einem Linsenelement 40-4 mit optischer Ausrichtung zu einem Betrachter (Bedienperson) zeigend angeordnet werden, um zu ver hindern, dass der Anwender direkt auf den MEMS-Spiegel 62 sieht. Sofern diese weitere Fotodiode 31-4 durch Rückreflexion am Betrachter beleuchtet wird, kann bewirkt werden, dass das Projektionssystem 10 innerhalb kürzester Zeit, z. B. < 1 ps, abgeschaltet wird.

Im Folgenden werden nochmals einige wesentliche Aspekte der erfindungsgemäßen opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 1a-e nochmals zusammengefasst.

Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine, auf einem gemeinsamen gasdichten T rägersubstrat 20 (20-1, 20-2) kombinierte, photonische Anordnung 10 entlang einer opti schen Mittelachse 54 mit Mittelpunkt auf einer beweglichen MEMS-Spiegelplatte 62 mit ei ner oder mehreren Halbleiterbasierten-Lichtquellen 30-1 , 30-2, 30-3, z.B. ELED (egde emit- ting LED), VCSEL (VCSEL = vertical-cavity surface-emitting laser), LED, SLED (Superlu- mineszenz-LED), QLED (quantum-dot LED = Quantenpunkt-LED), deren Lichtaustrittrich tung vom T rägersubstrat 20 weg zeigt, einem hermetisch gefügten Deckel 38 mit optischem Durchlassfenster 38-3, einer Linsenanordnung 40 zur Kollimation der divergenten Strah- lung, einem Umlenkprisma 50 mit der Eigenschaft die verschiedenen Strahlen, bei unter schiedlichen Wellenlängen, zu führen und unter einem Winkel a auszukoppeln, wobei der Strahl 32 unter einem Winkel ß auf eine beweglich aufgehängte MEMS- basierte Spiegel fläche 62 trifft, die durch eine domförmige Glaskappe 70 hermetisch von der Außenwelt abgeschirmt ist. Der Winkel a liegt in einem Bereich zwischen 20° und 40°, vorzugsweise bei 27° +- 3 °. Der Winkel ß liegt in einem Bereich zwischen 30° und 50°, vorzugsweise bei 40° +- 3°. Die gemeinsame optische Achse 54 geht durch den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 und kann rotationssymmetrisch um diese Spiegelplatte 62 rotiert angeordnet sein.

Das Strahlkombinationsprisma 50 endet auf der Strahlauslassseite mit einer Austrittsfläche 52, die vom Trägersubstrat 20 weg zeigt. Die Abschlussfläche 53 des Prismas 50 am ent gegengesetzten Ende kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. durch ein angesetztes Quadratisch abschließendes Ende zum Schutz der Spiegelfläche, sofern die 45°-Spiegel- fläche 50-1 zur Strahlumlenkung dadurch nicht mechanisch oder optisch beeinträchtigt wird. Die Strahlkombination verschiedener Wellenlängen durch das Prisma 50 ist nicht auf den sichtbaren Bereich (VIS = visible) beschränkt und kann sowohl in den nahen UV- Bereich als auch in den nahen Infrarot- Bereich erweitert werden, d.h. die Vorrichtung kann für die Bereiche UV-VIS, UV-VIS-NIR, VIS-NIR oder UV-NIR mit entsprechenden Emittern 30-# und einem geeignet spezifizierten Strahlkombinationsprisma 50 aufgebaut werden. Der mit Standardmaterialien zugängliche Wellenlängenbereich für diese Vorrichtung er streckt sich von ca. 300 nm bis ca. 2650 nm. Durch den Einsatz von Quarz-Fenster- und Prismenmaterialien kann dieser Bereich ausgedehnt werden auf ca. 20 bis ca. 3000 nm, vorzugsweise würden hierbei nicht verkappte MEMS-Spiegel 60 eingesetzt. In jedem Fall, benötigt dieser breite Bereich besondere Antireflex-Beschichtungen 56, 72 und ggfs eine besondere Verspiegelung der MEMS-Spiegelfläche 62. Der UV- und IR- Erweiterungsbe reich ist insbesondere für spektroskopische Anwendungen zur Molekülanregung interes sant, kann aber auch zur Objektdetektion genutzt werden.

Als Material für das Abdeckungselement 38 oder zumindest des Durchlassfensters 38-3 des Abdeckungselements 38 kann AF32-Glas mit einer sehr flachen (plateauförmigen) T ransmissionscharakteristik oder alternativ Borofloat 33 (BF33) mit einer ähnlichen T rans- missionscharakteristik eingesetzt werden.

Das Strahlkombinationsprisma 40 ruht auf der Rahmenstruktur 44 (mit der Linsenhal terstruktur 42), die mit umlaufenden Wänden 44-1 eine mindestens nach außen optisch abgeschlossene Rahmenstruktur 44 ausbildet. Diese Rahmenstruktur 44 ist mit dem Trä gersubstrat 20 und dem Prisma 50 mechanisch fest verbunden, wobei das Prisma 50 die Rahmenstruktur 44 z.B. gänzlich abdeckt. Die Methode der mechanischen Befestigung kann auf einer Klebeverbindung beruhen. Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rah menstruktur 44 ist so ausgeführt, das die Fokuslage der einzelnen Kollimationslinsen 40-1, 40-2, 40-3 oder einer integrierten Mehrfachlinse 40 durch eine vertikale Verschiebung ver ändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann. Diese Lagefixierung kann durch einen UV-härtenden Klebstoff ausgeführt sein. Auch andere Verfahren, wie z.B. me chanische Klemmung, sind nutzbar. Optionale Polarisationsplättchen 46 (Retarder Plates) können im Linsenhalter 42 unterhalb oder oberhalb der Linsen 40-# integriert werden, um die Strahlung 32 für die im Prisma befindlichen dichroitischen Beschichtungen geeignet vorzupolarisieren. Die Linsenmontage, z.B. mit UV-härtendem Klebstoff, ist auch direkt auf den Deckel 38 mit optischem Durchlassfenster 38-3 möglich, wobei sowohl die laterale Po sition als auch die Fokuslage durch die Klebverbindung eingestellt werden kann.

Je nach gewählter Geometrie (Neigungswinkel) der Prisma-Auskoppelfläche 52 variiert der Auskoppelwinkel a und die MEMS-Spiegelplatte 62 befindet sich entsprechend näher oder etwas ferner von der unteren Kante des Prismas 50 entfernt. Nimmt man die Aufbauhöhe H des Prismas 50 als Maßeinheit, so befindet sich die Spiegelplatte 62 in dieser Vorrichtung z.B. nicht weiter als 12 (= 12 H) solche Maßeinheiten H von der unteren Kante der Prisma- Auskoppelfläche 52 entfernt. Die domförmige Glaskappe 70 des MEMS-Spiegels 60 ist bei spielsweise doppelseitig mit einer Antireflexbeschichtung 72 versehen um Streu reflexe zu vermindern. Die Kuppelgeometrie ist vorzugsweise rotationssymmetrisch (wobei eine leichte elliptische Basis mit einem Verhältnis der Längs- zur Querachse von bis zu 1 : 0,8 auch möglich ist) und mindestens so hoch über der Spiegelfläche 62 wie es einem Durch messer D der beweglich aufgehängten Spiegelplatte entspricht und nicht höher als dem halben Durchmesser G (= G/2) der Glaskappe 70 selbst, gemessen am unteren Innenbe reich des ausgewölbten Kappenbereichs 70. Durch die gewählte Geometrie der Glaskappe 70 können eventuelle Reflexe zerstreut und nicht fokussiert in den Bildbereich abgebildet werden. Die Wandstärke der Glaskappe 70 im optisch durchstrahlten Bereich ist vorzugs weise so dünn und gleichmäßig ausgeführt, dass der optische Einfluss auf die Strahldiver genz vernachlässigbar ist. Hierzu sollte die Glaskappe in diesem Bereich nicht dicker als 200 pm, vorzugsweise nicht dicker als 140 pm sein.

Bei besonderen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Spiegel 62 in einer Vorzugs neigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ des Spiegelscanners aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogonalen Achse in Bezug auf das T rägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein untergelegtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf einem ggfs zweiten, geneigten Substrat 24 ausgeführt werden.

Es ist möglich die Halbleiterlichtquellen 30-# auf keramische Submounts 34, wie z.B. AI20 3, AIN, SbN4, oder andere Keramiken aufweisen, aufzubauen um die Wärmeabfuhr zu verbessern und mechanischen Stress abzufangen. Die Submounts 34 können entweder nur jeweils eine Lichtquelle 30-# oder mehrere Lichtquellen 30-# tragen. Durch eine Metallisierung der Submounts um eine 90°- Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz-Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin abgegeben wird. In besonderen Fällen, insbesondere bei geringer optischer Leistung, können die Halbleiterlichtquellen 30-# auch direkt auf dem gasdichten Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden. Das gasdichte T rägersubstrat 20 (20-1 und/oder 20-2) weist beispielsweise ein thermisch leitfähiges Keramikmaterial mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B. AI2O3, AIN, S13N4, LTCC, HTCC, oder Silizium auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die MEMS-Spiegelanordnung 60 auch eine andere als eine domförmig ausgeführte Glasdeckelstruktur 70 aufweisen, wobei die hermetische Verkappung der MEMS-Spiegelanordnung 60 optional ist. Für quasi-statische Spiegel 60 ist ein Vakuum zum Betrieb nicht (unbedingt) notwendig.

Die kombinierte RGB-Scannereinheit dient beispielsweise zur Daten- und Bildprojektion in mobilen Anwendungen aber auch im Innenbereich von Fahrzeugen und kann mit anderen Wellenlängen betrieben auch für spektroskopische Anwendungen in der Medizin, Biologie, Landwirtschaft bzw. Pflanzenzucht und Abfallwirtschaft eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete als gepulste Strahlquelle für LI DAR-Objektdetektion sind möglich. Zudem sind Anwendungen im Bereich lokaler UV-Bestrahlung beispielsweise zur Lackaushärtung und Sterilisation möglich.

Die Anwendung des hermetischen Häusungsverfahrens (siehe unten) auch für Einzelelemente mit optisch detektierender oder optisch emittierender Funktion ist darüber hinaus sehr vielfältig. Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 2 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 2 angewendet werden, wo bei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden.

So zeigt Fig. 2 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.

Bei dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektions anordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30- 1 , 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden 30-1, 30-2, 30-3 können auf einzel nen AIN-Submounts 34 aufgebaut sein, die neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dienen. Durch eine Metallisierung 36 der Submounts um eine 90°-Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz- Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abgegeben wird. Bei geringer optischer Leis tung, können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden.

Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte der erfindungs gemäßen optischen Projektionsanordnung 10 von Fig. 2 nochmals zusammengefasst. Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine optischen Projektionsanordnung 10 auf Basis von vertikal emittierenden Laserdioden (VCSEL) 30-#. Die Linsen 40-# sind in Fo kuslage auf den hermetisch gefügten Glasdeckel 38 aufgeklebt. Durch die Aufteilung in einen hermetisch gegen Gasaustausch abgeschlossenen Bereich 20-1, 38 und einen offe nen Bereich werden Einschränkungen hinsichtlich der ersetzbaren Fügewerkstoffe und Materialien für die Optikmontage im offenen Bereich weitgehend reduziert. Das gasdichte erste Trägersubstrat 20-1 und das hermetisch daran gefügte, gasdichte Abdeckungsele ment 38 bilden somit das hermetische (= gasdichte) Primärgehäuse (= Kavität) um die opto elektronischen Bauteile 30 (3-1 , 30-2, 30-2).

Der sogenannte Linsenträger (= Rahmenstruktur 44 mit Linsenhalterstruktur 42) braucht bei dieser Bereichsaufteilung keine definierte Arbeitsatmosphäre einschließen und hat aus schließlich eine mechanische Trägerfunktion und kann als optische Abschirmung gegen Streustrahlung nach außen wirken. In der Kavität des hermetisch abgeschlossenen Be reichs 20-1, 38 befinden sich die Halbleiter-Lichtquellen 30-# (mindestens eine, es kann aber auch eine Mehrzahl sein) auf einzelnen Submounts, einem gemeinsamen Submount 34 oder in Direktmontagetechnik auf das T rägersubstrat 20, für deren Aufbau- und Verbin dungstechnik beispielsweise auf die Verwendung organischer Materialien verzichtet wird. Vielmehr können diese Aufbauten durch metallische Verbindungstechniken realisiert wer den, d.h. Weichlötverbindungen auf Basis von Zinn oder Indium basierten Weichloten oder eutektischen Lötungen z.B. im System AuSn. Weitere Verbindungstechniken auf Basis von Sintertechnologie z.B. mit Silber basierten Sinterpasten sind auch möglich. Diese genann ten metallischen Verbindungstechniken können auch für die Rahmenversiegelung des Glasdeckels bzw. Silizium-Glas-Deckels 38 oder alternativen Deckelvarianten mit opti schem Durchlassfenster 38-3 zum Einsatz kommen. Diese alternativen Deckelvarianten können einen gefrästen Metallrahmen oder tiefgezogene Metallbleche 38 mit einem her metisch eingesetzten Glasfenster 38-3 aufweisen (siehe z.B. Fig. 5).

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e und 2 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e und 2 entspre- chend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 3 angewen det werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden tech nischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 3 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.

Bei dem anhand der Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel der optischen Projektions anordnung 10 können kantenemittierende Laserdioden oder Superlumineszenz-Dioden 30- 1 , 30-2, 30-3 (hier nach oben strahlend angeordnet) eingesetzt werden, die es erlauben, höhere Strahlleistungen zu erzeugen. Die Laserdioden 30-1, 30-2, 30-3 können auf einzel nen AIN-Submounts 34 aufgebaut sein, die neben der Wärmeabfuhr auch der elektrischen Kontaktierung dienen. Durch eine Metallisierung 36 der Submounts um eine 90°-Kante herum ist es möglich auch kantenemittierende Laserdioden (ELED) und Superlumineszenz- Lichtdioden (SLED) so aufzubauen und zu kontaktieren, dass deren Strahlung nach oben hin (= vertikal zu Substratebene = x-y-Ebene) abgegeben wird. Bei geringer optischer Leis tung, können die Halbleiterlichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 beispielsweise auch direkt auf dem Trägersubstrat 20 aufgebaut und kontaktiert werden.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann also die Rahmenstruktur 44 einen nach außen optisch abgeschlossenen Rahmen ausbilden, soweit das Wandmaterial für die jeweilige Sende strahlung 32-1, 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Das gasdichte Abdeckungsele ment 38 kann z.B. ein Abtrennelement 38-4 aufweisen, um zwei Teilkavitäten 38-A, 38-B zur optischen Kanaltrennung der Halbleiterlichtquellen 30-1 und 30-2, 30-3 zu bilden. Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte der erfindungs gemäßen optischen Projektionsanordnung 10 von Fig. 3 nochmals zusammengefasst.

Ausführungsbeispiele beziehen somit sich auf eine optischen Projektionsanordnung 10 mit einem Glas-Silizium-Deckel 38 mit Doppelkavität 38-A, 38- B. Die Kavitätshöhe H ₃₈ wird durch den Siliziumrahmen 38-1 des Deckels 38 bestimmt und ist nicht auf eine Silizium Standard-Waferdicke von 725 pm beschränkt. Durch Verwendung besonders dicker Sili zium-Wafer oder einen Stapelaufbau kann die Kavitätshöhe H ₃₃ an besondere Anforderun gen der optischen Aufbauten in der Kavität 20, 38 angepasst werden. Sowohl das Verfahren für die Herstellung von Glas-Deckeln 38 und für die Herstellung von Silizium-Glas-Deckeln 38 ermöglichen die Ausbildung von Multikavitäten38-A, 38-B, ... in einem Deckel 38, die es ermöglichen eine optische Kanaltrennung und falls nötig eine Trennung der Atmosphären zu realisieren. Durch den Einsatz von Getterwerkstoffen in einer ausgewählten Kavität kön nen reaktive Luftgase (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasser) lokal gebunden und aus der eingeschlossenen Atmosphäre entfernt werden.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 4 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e, 2 und 3 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e, 2 und 3 ent sprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 ange wendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 4 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1 , die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele- ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann also die Rahmenstruktur 44 einen nach außen optisch abgeschlossenen Rahmen ausbilden, soweit das Wandmaterial für die jeweilige Sendestrahlung 32-1 , 32-2, 32-3 intransparent ausgebildet sind. Das gasdichte Abde ckungselement 38 kann z.B. ein Abtrennelement 38-4 aufweisen, um zwei Teilkavitäten 38- A, 38-B zur optischen Kanaltrennung der Halbleiterlichtquellen 30-1 und 30-2, 30-3 zu bil den.

Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist, können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-1, 30-2, 30-3 (z. B. Laserdioden) ohne einen Submount 34 auch direkt auf dem T rägersubstrat 20-1 bzw. dem Trägersubstrat 20 aufgebaut sein. Diese Ausführung ist insbesondere für vertikal emittierende Emitter (VCSEL, LED, micro LED etc.) gut geeignet. Die in Fig. 4 dar gestellte Anordnung ohne Submount 34 ist auf alle im Vorhergehenden dargestellten Aus führungsbeispiele in den Fig. 1a-b, 2 und 3 anwendbar.

Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 5 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e, 2, 3 und 4 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e, 2, 3 und 4 entsprechend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 an gewendet werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden technischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 5 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 weist das hermetische Abdeckungselement 38 als eine weitere alternative Deckelvariante z.B. einen gefrästen Metallrahmen 38-1 oder tiefge zogene Metallbleche 38-1 mit einem hermetisch eingesetzten Glasfenster 38-3 auf.

Ausführungsbeispiel beziehen somit sich auch auf eine optischen Projektionsanordnung 10 mit einem Metall-Glas-Deckel 38 mit hermetischem Randabschluss 38-1 , 38-2 und herme tisch eingesetztem Glasfenster 38-3.

Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 6 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e und 2-5 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e und 2-5 entspre chend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 6 angewen det werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden tech nischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 6 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62. Wie in Fig. 6 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann eine Außenkappe bzw. ein Gehäuse 64 für die Projektionsanordnung 10 vorgesehen sein, wobei das Gehäuse 64 an dem Sub strat 20 angeordnet ist und die erste und zweite Baugruppe 10-1, 10-2 umgibt. Im Bereich der zweiten Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 ist benachbart zu der MEMS-Spiegelanordnung 60 mit der Glaskuppel 70 ein optisches Austrittsfenster 66 in dem Außengehäuse 64 angeordnet. Das optische Austrittsfenster 66 ist für die Sendestrahlung 32 transparent, um die von der Spiegelanordnung 60 kommende Sendestrahlung 32 nach außen durchzulassen. Das optische (optisch transparente) Austrittsfenster 66 weist bei spielsweise Abmessungen auf, um den von dem Sichtfeld des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich (field of view) freizugeben. Die Außenkappe 64 ist beispielsweise vorgesehen, um einen weiteren Schutz und/oder auch hermetische Abschirmung der ge samten optischen Projektionsanordnung gegenüber der Umgebungsatmosphäre vorzuse hen.

Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 7 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e und 2-6 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e und 2-6 entspre chend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 7 angewen det werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden tech nischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 7 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62. So kann gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der optischen Projektionsanordnung 10 von Fig. 7 das Spiegelelement 62 in einem in Richtung der Prisma-Anordnung 50 geneigten (angekippten) Zustand (in einer Vorzugsneigung) angeordnet sein. So kann die Spiegelan ordnung 60 beispielsweise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert sein oder der zweite Substratabschnitt 20-2 kann eine keilförmige Erhöhung 24 aufweisen, um den geneigten (vorgekippten) Aufbau der Spiegelanordnung (in Richtung der Prisma-Anordnung) zu er halten.

Bei einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Spiegelanordnung 60 in einer Vor zugsneigung in Richtung des Prismas 50 anzukippen und damit den vom „Field of View“ (= Sichtfeld) des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich in Richtung der orthogona len Achse in Bezug auf das Trägersubstrat 20 auszurichten. Dies kann durch ein unterge legtes keilförmiges Formteil 24 oder durch den Aufbau des Spiegels 60 auf dem zweiten Substratabschnitt 20-2, der entsprechend geneigt ausgeführt ist, ausgebildet werden.

Diese Anordnung mit der vorverkippten Spiegelanordnung 60 kann beispielsweise vorge sehen werden, um den Sendestrahl 32 möglichst steil oder senkrecht (z.B. im Idealfall senk recht) von oben auf das Spiegelelement 62 auftreffen zu lassen und (im Idealfall) bei dessen Strahlführung keinen Schattenwurf zu verursachen. Um dieser Implementierung möglichst nahezukommen, wird durch die vorverkippte Anordnung der Spiegelanordnung 60 einer seits ein möglichst steiler Einfallswinkel ß des Sendestrahls 32 auf das Spiegelelement 62 bewirkt, wobei ferner der gescannte Strahl 32 beim Austritt aus der Glaskuppel (dem Dom) 70 relativ weit von dem unteren Rand des Kuppelelements 70 entfernt diesen durchtritt. Dadurch kann erreicht werden, dass die zum unteren Rand der Glaskuppel 30 zunehmende Dicke des Glasmaterials der Glaskuppel 70 keine optischen Störeinflüsse auf den Strahl 32 ausübt. Ferner entsteht das projizierte Bild durch den Strahl 32 weniger seitlich verschoben. In beiden Fällen kann die Spiegelplatte 62 parallel zum Aufbausubstrat 20 in der Ruhelage ausgerichtet sein.

Vorrichtung mit seitlich angeneigtem MEMS-Spiegel 60 kann beispielsweise vorgesehen werden, um den bestrahlbaren Bereich in der Winkellage orthogonaler zum Trägersubstrat einstellen zu können.

Wie in Fig. 7 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann optional eine Außenkappe bzw. ein Gehäuse 64 für die Projektionsanordnung 10 vorgesehen sein, wobei das optionale Ge häuse 64 an dem Substrat 20 angeordnet ist und die erste und zweite Baugruppe 10-1 , 10- 2 umgibt. Im Bereich der zweiten Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanordnung 10 ist benachbart zu der MEMS-Spiegelanordnung 60 mit der Glaskuppel 70 ein optisches Austrittsfenster 66 in dem optionalen Außengehäuse 64 angeordnet. Das optische Aus trittsfenster 66 ist für die Sendestrahlung 32 transparent, um die von der Spiegelanordnung 60 kommende Sendestrahlung 32 nach außen durchzulassen. Das optische (optisch trans parente) Austrittsfenster 66 weist beispielsweise Abmessungen auf, um den von dem Sicht feld des Spiegelscanners 10 aktiv bestrahlbaren Bereich (field of view) freizugeben. Die optionale Außenkappe 64 ist beispielsweise vorgesehen, um einen weiteren Schutz und/o der auch hermetische Abschirmung der gesamten optischen Projektionsanordnung gegen über der Umgebungsatmosphäre vorzusehen.

Fig. 8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der optischen Projektionsanordnung in ei ner Querschnittsansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede bzw. die unterschiedlichen Ausgestaltungen der opti schen Projektionsanordnung 10 von Fig. 8 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-e und 2-7 dargestellt. Daher kann die obige Beschreibung der Fig. 1a-e und 2-7 entspre chend auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels von Fig. 8 angewen det werden, wobei im Folgenden vor allem die aus den Unterschieden resultierenden tech nischen Effekte dargestellt werden

So zeigt Fig. 8 eine beispielhafte Querschnittsansicht der optischen Projektionsanordnung 10 mit der Zeichenebene parallel zur x-z-Ebene. Die optische Projektionsanordnung 10 weist nun beispielsweise die erste Baugruppe 10-1, die auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 angeordnet ist, und die zweite Baugruppe 10-2 auf, die auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 angeordnet ist. Die erste Baugruppe 10-1 der optischen Projektionsanordnung 10 umfasst die Sendeanordnung 30 mit der Mehrzahl von optoelektronischen (Halbleiter-basierten) Sendebauteilen 30-1, 30-2, 30-3, das gasdichten Abdeckungselement 38, die Linsenano rdnung 40 und die Prisma-Anordnung 50. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ist die Linsenanordnung 40 in der definierten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungsele ment 38 fixiert, z.B. angeklebt. Die zweite Baugruppe 10-2 der optischen Projektionsanord nung 10 umfasst nun auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2 die MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62.

Das in Fig. 8 dargestellte gasdichte Abdeckungselement 38 kann beispielsweise mit dem im Nachfolgenden in auf Fig. 12 dargestellten Herstellungsverfahren bzw. Prozessablauf zur Herstellung von Glas-Deckelsubstraten hergestellt werden. Das Abdeckungselement 38 weist beispielsweise ein (einziges) homogenes Material bzw. Glasmaterial auf und ist hermetisch dicht (gasdicht) mit dem Substrat 20 bzw. mit dem ersten Teilsubstrat 20-1 ge fügt.

Fig. 9 zeigt nun ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Herstellung der optischen Projektionsanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei auf die in den Fig. 1a-e und 2-8 dargestellten Elemente und Baugruppen Bezug genommen wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 100 zur Herstellung der opti schen Projektionsanordnung 10 einen Schritt 110 des Anordnens einer ersten Baugruppe 10-1 auf einem gasdichten ersten Teilsubstrat 20-1. Der Schritt 110 des Anordnens umfasst ferner einen Schritt 112 des Anordnens eines optoelektronischen Bauteils (z. B. Sendebau teils) 30-# an dem ersten Teilsubstrat 20-1 , wobei zumindest ein Teil der Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 eine Hauptabstrahlrichtung in einem Bereich von +- 30° zu einer Vertikalen des ersten Teilsubstrats 20-1 aufweist, und ferner einen Schritt 114 des hermetischen Fügens eines gasdichten Abdeckungselements 38 mit dem ersten Teilsubstrat 20-1, um eine hermetisch dichte Häusung für das optoelektronische Bauteil 30 bereitzustellen, wobei das Abdeckungselement 38 zumindest im Bereich der Hauptab strahlrichtung ein für die Sendestrahlung transparentes Material aufweist.

Der Schritt des Anordnens 110 umfasst ferner einen Schritt 116 des Anordnens einer Lin senanordnung 40 feststehend bezüglich des Abdeckungselements 38 zur Kollimation der z. B. divergenten Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 und ferner einen Schritt 118 des Anordnens einer Prisma-Anordnung 50, z. B. mit Umlenk- und Strahlkom binationsfunktionalität, fest bezüglich des Abdeckungselements 38 oder an dem Abde ckungselement 38, wobei die Prisma-Anordnung 50 ausgebildet ist, um die kollimierte Sen destrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils zu führen und unter einem Abstrahlwinkel, z. B. einem ersten Winkel a, bezüglich einer Auskoppeloberfläche 52 der als Umlenkprisma wirksamen Prisma-Anordnung 50 auszukoppeln. Der Abstrahlwinkel a kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 20° und 40° oder bei 27° +- 3° liegen.

Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt 120 des Anordnens einer zweiten Bau gruppe 10-2 auf einem zweiten Teilsubstrat 20-2. Der Schritt 120 des Anordnens umfasst ferner einen Schritt 122 des Anordnens einer, z. B. mit einem Ansteuersignal ansteuerba ren, MEMS-Spiegelanordnung 60 mit einem beweglich aufgehängten und, z. B. mit dem Ansteuersignal, auslenkbaren MEMS-basierten Spiegelelement 62 (Spiegelfläche) auf dem zweiten Teilsubstrat 20-2, wobei die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS- Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 (Sendestrahl) unter einem Einfallwinkel ß auf das beweglich aufge hängte MEMS-basierte Spiegelelement 62 trifft, wobei der Einfallwinkel ß im Ruhezustand des MEMS-basierten Spiegelelements in einem Bereich zwischen 30° und 50° oder bei 40° +- 3° liegt. Der Einfallswinkel ß auf die Spiegelfläche 62 des MEMS-Spiegelelements 60 ist durch die Auslenkung des MEMS-Spiegelelements 62 einstellbar.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauteil 30 eine Mehrzahl von Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-#, z. B. LEDs oder Laserdioden für eine RGB- Sendestrahlung 32, auf, wobei das Verfahren 100 ferner einen Schritt 130 des Anordnens der Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# als eine integrierte Bare-Die-Anordnung an dem ersten Teilsubstrat 20-1 aufweist, wobei die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# gegebe nenfalls integrierte Kollimationslinsen aufweisen können.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Halbleiter-basierten Lichtquellen 30-# beispielsweise ohne ein Submount direkt auf dem ersten Teilsubstrat 20-1 (Trägersub strat) angeordnet werden (Schritt 132).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine optisch wirksame Beschichtung 56, z. B. eine Antireflexionsbeschichtung etc., an der Einkoppel- und/oder Auskoppeloberfläche 52 der Prisma-Anordnung angeordnet werden (Schritt 134).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 136), dass die (gemeinsame) optische Achse 54 der ausgekoppelten Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 durch den Mittelpunkt des Spiegelelements bzw. der Spie gelplatte 62 verläuft.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 138), dass die ausgekoppelte Sendestrahlung 32 des optoelektronischen Bauteils 30 rotations symmetrisch um den Mittelpunkt der Spiegelplatte 62 angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Linsenanordnung 40 mittels einer Linsenhalterstruktur 42 als Teil einer Haltestruktur 44 in einer definierten Fokuslage bezüg lich des gasdichten Abdeckungselements 38 fixiert werden (Schritt 140), wobei die Prisma- Anordnung 50 an/auf der Rahmenstruktur 44 mit der Linsenhalterstruktur 42 angeordnet ist und die Rahmenstruktur 44 mit umlaufenden Wänden 44-1 eine (zumindest) nach außen optisch abgeschlossene Rahmenstruktur 44 ausbildet. Die Linsenanordnung 40 kann zur Kompensation der zusätzlich durch die kuppelförmige bzw. domförmige Glaskappe 70 ver ursachten Ablenkung der Sendestrahlung 32 dienen. Die Linsenhalterstruktur 42 innerhalb der Rahmenstruktur 44 ist beispielsweise so ausgeführt, dass die Fokuslage der jeweiligen Kollimationslinse oder einer integrierten Mehrfachlinse 40 durch eine vertikale Verschie bung verändert und in einer bestimmten Fokuslage fixiert werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Linsenanordnung 40 in der definier ten Fokuslage an dem gasdichten Abdeckungselement 38 fixiert bzw. angeklebt werden (Schritt 142), wobei die Prisma-Anordnung 50 mittels der Rahmenstruktur fest an dem ers ten Teilsubstrat bzw. Trägersubstrat 20-1 angeordnet wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Prisma-Anordnung 50 und die MEMS-Spiegelanordnung 60 geometrisch so zueinander angeordnet werden (Schritt 144), dass ein z. B. minimaler, lateraler Abstand der unteren Kante der Auskoppelfläche 52 der Prisma-Anordnung 50 zu dem Mittelpunkt des Spiegelelements bzw. der Spiegelplatte 62 weniger als der 12-fache Wert der Aufbauhöhe H (= Dicke) der Prisma-Anordnung 50 be trägt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Spiegelelement 62 in einem in Rich tung der Prisma-Anordnung 50 geneigten bzw. angekippten Zustand angeordnet werden (Schritt 146). Das Spiegelelement 62 kann also in einer Vorzugsneigung bezüglich der Prisma-Anordnung 50 angeordnet werden. Dazu kann die Spiegelanordnung beispiels weise auf einen Keil 24 aufgesetzt und fixiert werden, um den geneigten, vorgekippten Auf bau der Spiegelanordnung 60 in Richtung der Prisma-Anordnung 50 zu erhalten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das erste und zweite Teilsubstrat 20-1, 20-2 fest miteinander gekoppelt werden (Schritt 148). Dies kann beispielsweise durch ein direk tes Anflanschen des ersten und zweiten T eilsubstrats 20-1 , 20-2 erfolgen. Damit ist es mög lich, dass die MEMS-Spiegelanordnung 60 entkoppelt von der Lichtquelle auf einem eige nen Substrat (Teilsubstrat 20-2) aufgebaut werden kann. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine kuppelförmige bzw. domförmige Glaskappe 70 mit dem zweiten Teilsubstrat 20-2 hermetisch gefügt werden (Schritt 150), um eine hermetisch dichte Häusung, z. B. für eine hermetische Abschirmung und/oder Ver kapselung), für die MEMS-Spiegelanordnung 60 gegenüber der Umgebungsatmosphäre zu bilden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine optisch wirksame Beschichtung 72, z. B. eine Antireflexionsbeschichtung etc., an der Innenseite- und/oder Außenoberfläche an der kup pelförmigen Glaskappe 70 angeordnet werden (Schritt 152). Die optisch wirksame Be schichtung 72 kann beispielsweise zumindest an den Strahldurchtrittsflächen der kuppel förmigen Glaskappe 70 aufgebracht werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine reaktive Atmosphäre in der herme tisch dichten Häusung für das optoelektronische Bauteil 30 mit ausschließlich organischen Substanzen angeordnet werden (Schritt 154). Die hermetisch dichte Häusung für das opto elektronische Bauteil 30 kann ferner hermetisch dicht gegenüber dem Eindringen von Was serdampf ausgebildet sein.

Fig. 10 zeigt nun ein beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 200 zur Herstel lung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei dem Verfahren 200 zur Herstellung eines Deckelsubstrats 90, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauele menten, bei Schritt 210 ein Formsubstrat 80, das einen strukturierten Oberflächenbereich 80-1 mit einer Vertiefung 82 aufweist, und ein Abdeckungssubstrat 90, das ein Glasmaterial aufweist, bereitgestellt. Bei Schritt 220 wird das Abdeckungssubstrat 90 mit dem Formsub strat 80 verbunden, um mittels der Vertiefung 82 eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80 zu bilden. Bei Schritt 230 werden das Abdeckungssubstrat 90 und das Formsubstrat 80 getempert, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 zu verringern, wobei ferner ein Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre bereitgestellt wird, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssub strats 90 und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgeben den Atmosphäre ein definiertes Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 ausgehend von der abgeschlossenen Kavität 84 bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat beabstandeten Anschlagfläche 94-1 zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat 90 mit zumindest einem Deckelelement 38 zu erhalten. Bei Schritt 250 wird das Anschla gelement 94 und das Formsubstrat 80 von dem geformten Abdeckungssubstrat 90 entfernt, wobei das geformte Abdeckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement 38 bildet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat 90 eine Versteifungs struktur 92 an dem ersten oder zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 des Abde ckungssubstrats 90 auf, wobei bei dem Schritt 220 des Anordnens des Abdeckungssub strats 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 das Abde ckungssubstrat 90 mit dem Verstärkungselement 92 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 angeordnet wird, um das Verstärkungsele ment 92 an dem Abdeckungssubstrat 90 in einer ausgerichteten Position zu dem struktu rierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat zwei gegen überliegende Versteifungsstrukturen 92 auf, die an dem Abdeckungssubstrat 90 an gegen überliegenden Seitenflächen 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 und gegenüberlie gend zueinander an einer Position angeordnet sind, um bei dem Schritt 220 des Anordnens des Abdeckungssubstrats 90 auf dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 das Abdeckungssubstrat 90 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflä chenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen, um das dem Formsubstrat 80 zuge wandte Verstärkungselement 92 in einer ausgerichteten Position mit dem strukturierten Oberflächenbereich des Formsubstrats 80 anzuordnen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner mit folgenden Schritte auf: Entfernen der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen 92 nach dem Schritt des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks von dem geformten Abdeckungssub strat 90, und/oder Vereinzeln des geformten Abdeckungssubstrats, um vereinzelte De ckelelemente 38 zu erhalten.

Insbesondere zeigt Fig. 10 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 200 die Herstel lung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen eingesetzt werden kann, wobei das her gestellte Deckelsubstrat das Abdeckungselement bzw. Deckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung transparenten Fensterbereich 38-3 aufweist.

Bei Schritt 210 werden zunächst ein Formsubstrat 80, z. B. ein Halbleiter- oder Silizium- Wafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat 80 ist zumindest mit einer Vertiefung bzw. Ausnehmung 82 versehen. Ferner wird das Abdeckungssubstrat 90, z. B. ein Glaswafer, bereitgestellt. Das Abdeckungssub strat 90 weist ferner an dem ersten und zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 des selben jeweils gegenüberliegend Verstärkungselemente 92 auf, die zueinander ausgerich tet sind. Die Verstärkungselemente 92 sind beispielsweise paarweise gegenüberliegend an dem ersten und zweiten Hauptoberflächenbereich 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 angeordnet. Die Verstärkungselemente 92 an den gegenüberliegenden Hauptoberflächen bereichen 90-1, 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 sind hinsichtlich einer vertikalen Projek tion beispielsweise deckungsgleich bzw. aneinander überdeckend angeordnet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Formsubstrat 80 als ein Halbleitersubstrat (Halbleiterwafer oder Siliziumwafer) und das Abdeckungssubstrat 90 als ein Glassubstrat bzw. Glaswafer ausgebildet sein.

Das Formsubstrat 80 ist beispielsweise ein geformtes Substrat mit einer Form, Kontur oder Topographie, wie z. B. ein topographisch strukturiertes Substrat. Das Formsubstrat 80 kann beispielsweise als ein Halbleiterwafer, z. B. ein Siliziumwafer, ausgebildet sein, wobei die Oberflächenstrukturierung bzw. Topographie des Formsubstrats mittels Halbleiterbearbei tungsschritten bzw. Siliziumbearbeitungsschritten äußerst exakt erhalten werden kann. Fer ner können auch mechanische Oberflächenbearbeitungsverfahren, z. B. für ein CNC- Fräsen, zum Bilden der Struktur in dem Formsubstrat 80 angewendet werden. Ferner kön nen neben Halbleitermaterialien, wie z. B. Si, SiGe, beispielsweise auch andere Materialien, wie z. B. AIN, SiC, hochschmelzendes Glas (z. B. Schott AF32), für das Formsubstrat ein gesetzt werden, die für ein fotolithographisches oder mechanisches Oberflächenbearbei tungsverfahren zum Bilden der Struktur in dem Formsubstrat 80 geeignet sind und ferner bei den Tempervorgängen während des Verfahrens zur Herstellung des Deckelsubstrats ausreichend temperaturstabil sind. Das Abdeckungssubstrat 90 weist beispielsweise ein (einziges) homogenes Material bzw. Glasmaterial auf, um mit den folgenden Herstellungsschritten daraus das geformte Abde ckungssubstrat 90 als Deckelsubstrat bzw. Glaskappe mit den einzelnen Abdeckungsele menten 38 zu bilden.

Bei dem Schritt 210 wird ferner das Abdeckungssubstrat 90 auf dem strukturierten Oberflä chenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 ausgerichtet angeordnet, um die Verstärkungsele mente 92, z. B. Silizium-Verstärkungselemente, des Abdeckungssubstrats 90 in einer aus gerichteten bzw. vorgegebenen Position mit dem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 des Formsubstrats 80 anzuordnen. So kann beispielsweise der zweite Hauptoberflächen bereich 90-2 des Abdeckungssubstrats 90, der an dem Formsubstrat 80, das heißt an den erhöhten Bereichen des strukturierten Oberflächenbereichs 80-1 des Formsubstrats 80, an liegt, eben bzw. plan sein und somit ohne Ausnehmungen oder Vertiefungen ausgebildet sein.

Ferner werden die Verstärkungselemente an dem zweiten Hauptoberflächenbereich 90-2 des Abdeckungssubstrats 90 jeweils innerhalb der Vertiefungen 82 des Formsubstrats 80, das heißt zwischen den erhöhten Bereichen des strukturierten Oberflächenbereichs 80-1 des Formsubstrats 80, angeordnet.

Bei einem Schritt 220 wird dann das Abdeckungssubstrat 90 mit dem Formsubstrat 80 ver bunden bzw. gefügt, z. B. mittels anodischem Bonden hermetisch verbunden, um zumin dest eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80 zu bilden. Dabei bildet die in dem Formsubstrat 80 angeordnete Vertiefung 82 bzw. bilden die in dem Formsubstrat 80 angeordneten Vertiefungen 82 dann jeweils die zumindest eine abgeschlossene Kavität 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 80.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das hermetische Verbinden 220 des Abdeckungs substrats 90 mit dem Formsubstrat 80 in einer Atmosphäre mit einem definierten atmosphä rischen Unterdrück durchgeführt, um einen definierten atmosphärischen Druck in den ab geschlossenen Kavitäten 84 einzuschließen.

In Vorbereitung des eigentlichen Herstellungsprozesses (Schritte 210, 220) wird also ein mit Verstärkungselementen 92 vorbereiteter Glaswafer 90 (= Abdeckungssubstrat) bereit- gestellt. In der Vorbereitung wird zudem das Formsubstrat 80, z. B. ein Silizium-Formsub strat, mit einseitigen Kavitäten und Kanalstrukturen 82 (= Ausnehmungen oder Vertiefun gen) versehen. Der Glaswafer 90 wird zu dem Formsubstrat 10 ausgerichtet und in einer definierten Atmosphäre beispielsweise anodisch gebondet, um einen (definierten) Gas druck in den Kavitäten und Kanalstrukturen 84 einzuschließen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 sind das Abdeckungssubstrat 90 und/oder das Formsubstrat 10 ausgebildet, um die abgeschlossene Kavität 84 mit einer Mehrzahl von abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 zwischen dem Abdeckungssubstrat 90 und dem Formsubstrat 10 zu bilden, wobei die abgeschlossenen Kavitätsbereiche 84 fluidisch getrennt voneinander sind oder wobei ferner Gasaustauschkanäle 84-1 zwischen den von der Umgebungsatmosphäre abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 vorhanden sind, um diese fluidisch miteinander zu verbinden, um einen gemeinsamen definierten at mosphärischen Druck in den verbundenen Kavitätsbereichen 84 zu erhalten.

Bei einem (nachfolgenden) Schritt 230 wird nun das Abdeckungssubstrat 90 und das Formsubstrat 10 getempert, das heißt, einer Temperaturbehandlung unterzogen bzw. er hitzt (erwärmt), um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 zu ver ringern. Ferner wird bei dem Schritt 130 ein Überdruck in der (zumindest einen) abgeschlos senen Kavität bzw. den abgeschlossenen Kavitätsbereichen 84 gegenüber der umgeben den Atmosphäre bereitgestellt, um basierend auf der verringerten Viskosität des Glasma terials des Abdeckungssubstrats 90 und dem Überdruck in der abgeschlossenen Kavität 84 gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein definiertes Auswölben, z. B. Ausglasen oder Verformen, des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 ausgehend von der abge schlossenen Kavität 84 bis zu einer von dem Abdeckungssubstrat 90 beabstandeten An schlagsfläche 94-1 eines Anschlagelements 94 zu bewirken. Das definierte Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 aufgrund des Überdrucks in der abgeschlosse nen Kavität 84 und der verringerten Viskosität des Glasmaterials kann auch als Ausblasen oder Verformen des Glasmaterials bezeichnet werden.

Durch das definierte Auswölben des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 90 wird somit ein geformtes Abdeckungssubstrat 90 mit (zumindest) einem Deckelelement bzw. Abde ckungselement 38 (= Auswölbung oder Verformung) erhalten. Als Abdeckungselement 38 wird somit die erhaltene Auswölbung oder Verformung des geformten Abdeckungssub strats (= Deckelsubstrat) 90 bezeichnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt 230 des Temperns in einem Temperaturbereich über 650 °C, z. B. zwischen 650 °C und 955 °C oder zwischen 650 °C und 750 °C durchgeführt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Ablaufdiagramm 200 wird das Abdeckungssubstrat 90 bei dem Schritt des Temperns und des Bereitstellens eines Überdrucks 32 im Bereich der abgeschlossenen Kavität 84 bis zu einer Höhe h (abzüglich der Dicke der Verstärkungs elemente 92) ausgewölbt bzw. ausgeblasen, wobei die Höhe h durch den vertikalen Ab stand der Anschlagfläche 94-1 des Anschlags 94 zu dem ersten Hauptoberflächenbereich 90-1 des Abdeckungssubstrats 90 vorgegeben ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Ablaufdiagramms 200 ist der der Kavität 84 oder den Kavitätsbereichen 84 gegenüberliegende Bereich der Anschlagsfläche 94-1 des An schlagselements 94 eben und parallel zu dem Hauptoberflächenbereich 90-1 des Abde ckungselements 90 ausgebildet, um bei dem Schritt 230 des Temperns und des Bereitstel lens eines Überdrucks einen ebenen Deckenbereich 38-3 des Deckelelements 38 zu bilden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels des Ablaufdiagramms 200 kann der der Ka vität 84 oder den Kavitätsbereichen 84 gegenüberliegende Bereich der Anschlagfläche 94- 1 des Anschlagelements 94 auch geneigt (lokal geneigt) bezüglich des Hauptoberflächen bereichs 90-1 des Abdeckungssubstrats 90 ausgebildet sein, um bei dem Schritt 130 einen geneigten Deckenbereich 38-3 des Deckelelements 38 zu bilden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Anschlagelement 94 als ein wieder verwend bares Werkzeug ausgeführt sein und eine Antihaftbeschichtung 94-1 (als bzw. an der An schlagfläche 94-1) für das Glasmaterial des Abdeckungssubstrats 90 aufweisen. Die Durch führung des Glasfließprozesses 230 kann also in einem druckkontrollierten Ofen 96 erfol gen.

Nach dem Abkühlen und der Entnahme des geformten Abdeckungssubstrats 90 mit dem Formsubstrat 80 aus dem Ofen 50 wird nun bei einem nachfolgenden Schritt 240 das An schlagelement 90, das Formsubstrat 80 sowie die Verstärkungselemente 92 von dem ge formten Abdeckungssubstrat 94 entfernt, wobei nun das geformte Abdeckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement bzw. Abdeckungselement 38 bildet. Das Deckelsubstrat 90 kann z. B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von opti schen oder optoelektronischen Bauelementen 30 eingesetzt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt 240 des Entfernens des Anschlagele ments 94, des Formsubstrats 80 und der Verstärkungselemente 92 mittels eines Ätzvor gangs, z. B. eines Silizium- oder Halbleiter-Ätzvorgangs des Halbleiter- oder Siliziummate rials des Formsubstrats 80 und der Verstärkungselemente 92 durchgeführt werden. Soweit das Anschlagelement 94 nicht als wieder verwendbares Werkzeug ausgebildet ist, kann auch das Anschlagelement 94 mittels eines Halbleiter-Ätzvorgangs entfernt werden.

Da das Abdeckungssubstrat 90 gemäß einem Ausführungsbeispiel ein einziges homoge nes Material, z. B. ein Glasmaterial, aufweist, ist auch das geformte Abdeckungssubstrat 94‘ einteilig (einstückig) und aus einem einzigen homogenen Material, z. B. dem Glasma terial, ausgebildet.

Bei einem (optionalen) nachfolgenden Schritt 250 kann der Prozessablauf 200 ferner auf Aufbringen bzw. Abscheiden einer Metallisierung 86 als eine (zusammenhängende) Rah menstruktur bzw. als ein Versiegelungsrahmen an dem zweiten Hauptoberflächenbereich an den nicht-ausgewölbten Bereichen (Sockelbereichen) 38-2 der Deckelelemente 38 des geformten Abdeckungssubstrats (des Deckelsubstrats) 94‘ aufweisen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner bei Schritt 250 eine Antireflexionsbeschich tung 88 auf einem innenseitigen und/oder außenseitigen Bereich, z. B. dem Strahlungsaus trittsbereich bzw. dem Deckenbereich 38-3, des Deckelelements 38 des geformten Abde ckungssubstrats 94’ aufgebracht oder abgeschieden werden.

Bei dem optionalen Schritt 250 kann somit eine Abscheidung des Versiegelungsrahmens 86 und/oder der optionalen Antireflexionsbeschichtung(en) 88 auf das Deckelsubstrat 94‘ erfolgen. Mit diesem Glas-Deckelsubstrat 94‘ können dann optische Aufbauten auf Waferebene hermetisch versiegelt werden.

Bei einem optionalen nachfolgenden Schritt 260 kann der Prozessablauf 200 ferner ein Vereinzeln des geformten Abdeckungssubstrats 94‘ aufweisen, um vereinzelte Abde ckungselemente bzw. Deckelelemente 38 zu erhalten. Das Vereinzeln 260 des Glas-De- ckelsubstrats 94‘ kann beispielsweise durch Sägen oder Lasertrennung erfolgen. Mit den vereinzelten Abdeckungselementen 38 können optische Aufbauten auf Einzelsubstrat ebene oder auf Waferebene durch Einzelverkappung hermetisch versiegelt werden. Im Folgenden werden nochmals einige werden einige wesentliche Aspekte und Verfahrens schritte des Prozessablaufs des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens 200 von Fig. 10 zusammengefasst dargestellt.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren 200 von Fig. 10 ermöglicht, dass ein verbes sertes gehäustes strahlungsemittierendes Bauelement besonders vorteilhaft auf Waferebene hergestellt werden kann. Nutzt man ein Formsubstrat 80 zum Ausformen von Deckelsubstraten 90 mittels Glasfließverfahren, können mit Hilfe von Versteifungsstruktu ren 92 optisch ebene Glasdeckel 38 hergestellt werden, mit denen man empfindliche Strah lungsquellen 30 anschließend hermetisch dicht Verkappen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren 200 zur Herstellung optischer Komponenten, weist bei spielsweise folgende Verfahrensschritte auf:

Bereitstellen eines ersten Substrats 90 und eines zweiten Substrats 80, Bereitstellen mindestens eines Verstärkungselements 92,

Erzeugen eines Stapels durch Anordnen des mindestens einen Verstärkungsele ments 92 auf dem ersten Substrat 90, wodurch das Verstärkungselement 92 einen Bereich des ersten Substrats 90 abdeckt, in Kontakt bringen des zweiten Substrats 80 mit dem Stapel 90, 92,

Erwärmen und Verformen des ersten Substrats 90 derart, dass zumindest ein Teil des durch das mindestens eine Verstärkungselement abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 aus der Ebene herausgehoben wird, und/oder dass ein Bereich des ersten Substrats 90 mit dem mindestens einen Verstärkungselement in Kontakt gebracht wird.

Das erste Substrat 90 (= Abdeckungssubstrat) stellt das Ausgangs- bzw. Basissubstrat für die optische Komponente dar. Um eine hohe Qualität der optischen Komponente, insbe sondere der Oberflächen, zu gewährleisten, können die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 bzw. deren Oberflächen, die die Ausgangsflächen z. B. für ein optisches Fenster bzw. dessen T ransmissionsflächen 38-3, darstellen, bevorzugt poliert ausgeführt sein. Entsprechend weisen die beiden Substratseiten 90-1, 90-2 bevorzugt eine quadratische Oberflächenrauigkeit kleiner gleich 25 nm, bevorzugt kleiner gleich 15 nm, besonders bevorzugt kleiner gleich 5 nm auf. Die Oberflächen eines optischen Fensters 38-3, durch die die in der Anwendung einge setzte Strahlung 32 in das optische Fenster einfällt und/oder wieder ausgekoppelt wird, stellen die T ransmissionsflächen eines optischen Fensters 38-3 dar.

Beispielsweise sind die beiden Substratseiten 90-1 , 90-2 des ersten Substrats 90 eben (planar) und/oder zueinander planparallel ausgeführt.

Um optischen Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, weisen die beiden Substratseiten 90-1 , 90-2 des ersten Substrats 90 bevorzugt eine Ebenheitsabweichung kleiner einem Viertel derWellenlänge der in der Anwendung eingesetzten elektromagnetischen Strahlung 32 auf, wobei besonders bevorzugt Wellenlängen vom ultravioletten bis in den infraroten Wellenlängenbereich (zum Beispiel zwischen etwa 200 nm und etwa 15 pm) Anwendung finden. Demzufolge sind bei länger-welligem Licht, zum Beispiel mit einer Wellenlänge von 720 nm, Werte für die Ebenheitsabweichung kleiner 180 nm von Vorteil. Bei Verwendung von kürzer-welligem Licht mit Wellenlängen unter 440 nm steigen die Anforderungen an die Substratseiten, so dass Werte für die Ebenheitsabweichung kleiner 110 nm bevorzugt wer den.

Die Planparallelitätsabweichung der beiden Substratseiten des ersten Substrats weisen beispielsweise Werte kleiner 10 pm auf. Mit solchen Oberflächeneigenschaften bietet das erste Substrat 90 sehr gute Voraussetzungen für eine optische Komponente, die beispiels weise geringere Abweichungen und eine geringere Strahlaufweitung des optischen Strah lenverlaufs 32, was zu einer geringeren Verfälschung der optischen Signale führt, verur sacht.

Des Weiteren kann das erste Substrat 90 beispielsweise eine homogene Material Struktur aufweisen, um unerwünschte Brechungen und/oder Ablenkungen der Strahlung 32 durch die aus dem ersten Substrat 90 hergestellte optische Komponente zu vermeiden.

Eine Vielzahl von optischen Komponenten sollte zumindest in Teilbereichen, üblicherweise in ihrer Gesamtheit, für die in der Anwendung eingesetzte elektromagnetische Strahlung 32 (32-#) durchlässig sein. Bei den meisten optischen Anwendungen wird eine möglichst hohe Transparenz dieser für die in der Anwendung eingesetzte elektromagnetische Strahlung 32 durchlässigen Bereiche 38-3 gefordert, damit beispielsweise ein Laserstrahl 32 möglichst unbeeinflusst das Mikro-System 60 erreicht. Entsprechend enthält das erste Substrat 90 beispielsweise zumindest in T eilbereichen Glas und/oder ein glasähnliches Material oder das erste Substrat 90 besteht aus Glas und/oder einem glasähnlichen Material. Unter glasähnlichen Materialien werden erfindungsgemäß Stoffe verstanden, die wegen ihrer thermodynamischen Eigenschaften (amorpher Aufbau, Glasübergangstemperatur) Gläsern ähneln, obwohl sich ihre chemische Zusammenset zung von der der Silikatgläser unterscheidet. Als Beispiele seien hier die in der Chemie bekannten Kunstgläser oder organischen Vitroide wie Polymethylmethacrylate (PMMA), Polycarbonat und Polystyrol genannt.

Bevorzugte Gläser (Glasmaterialien) sind beispielsweise Silikatgläser, insbesondere Borsi likatgläser, da Borsilikatgläser sehr Chemikalien- und temperaturbeständig sind. Die Tem peraturbeständigkeit und Unempfindlichkeit der Borsilikatgläser gegen plötzliche Tempera turschwankungen sind eine Folge ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Zudem ist der T ransmissionsgrad insbesondere im für den Menschen sichtbaren Wellenlängenbe reich mit über 90% sehr hoch.

Neben einem oder mehreren ersten Substraten 90 wird mindestens ein zweites Substrat (= Formsubstrat) 80 bereitgestellt.

Bevorzugt enthält das zweite Substrat 80 zumindest in Teilbereichen ein halbleitendes Ma terial oder das zweite Substrat 80 besteht aus einem halbleitenden Material. Insbesondere Halbleiterwafer, bevorzugt Siliziumwafer, finden als zweites Substrat Verwendung, wodurch die ausgereiften und gut beherrschbaren Prozesse der Halbleitertechnologie, insbesondere der Siliziumtechnologie, ersetzbar sind. Das zweite Substrat 80 - insbesondere der Bereich (die Bereiche) des zweiten Substrats 80, der (die) mit dem Stapel aus erstem Substrat 90 und Verstärkungselement 92 direkt oder indirekt (z.B. über Auflagestrukturen) in Kontakt gebracht wird (werden) - enthält vorzugsweise hochtemperaturbeständige Materialien, ins besondere Graphit, oder besteht daraus. Auf Grund einer geringen Neigung, sich mit dem ersten Substrat 90, insbesondere mit Glas, zu verbinden, und einer dadurch bedingten ge ringen Abnutzung lassen sich solche Substrate mehrfach benutzen bzw. über einen länge ren Zeitraum einsetzen (= längere Standzeit).

Im nächsten Verfahrensschritt 210 wird mindestens ein Verstärkungselement 92 beispiels weise durch Abtrennen von einem Verstärkungssubstrat 92 bereitgestellt, wobei das Ver stärkungssubstrat bevorzugt als Platte oder Wafer, insbesondere als Silizium- oder Glas wafer, ausgeführt ist. Dadurch lässt sich aus einem Verstärkungssubstrat 92 eine Vielzahl von Verstärkungselementen 92 hersteilen und die Bearbeitungsschritte für die Gewährleis tung der gewünschten Stärke bzw. Dicke der Verstärkungselemente 92 reduzieren bzw. optimieren.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform besteht oder enthält das Verstärkungs substrat und/oder das mindestens eine Verstärkungselement 92 zumindest in Teilbereichen ein halbleitendes Material. Ein mögliches Material ist Silizium, da bei deren Verwendung die ausgereiften und gut beherrschbaren Prozesse der Halbleitertechnologie, insbesondere der Siliziumtechnologie, eingesetzt werden können. Aber auch Gläser, die einen höheren Schmelzpunkt als das erste Substrat 90 aufweisen (z. B. hochschmelzende Gläser), sind beispielsweise als Verstärkungselemente 92 und/oder Verstärkungssubstrat 92 geeignet. Beispielhafte Materialien für die Verstärkungselemente 92 und/oder das Verstärkungssub strat 92 weisen einen thermischen Ausdehnungskoeffizient auf, der dem thermischen Aus dehnungskoeffizient des Materials des ersten Substrats 90 möglichst nahe kommt bzw. mit diesem möglichst identisch ist. Beispielsweise sollte die Differenz der thermischen Ausdeh nungskoeffizienten kleiner gleich 5 ppm/°K, oder kleiner gleich 1 ppm/°K, sein. Dadurch lassen sich mechanische Spannungen, die während des Abkühlens durch unterschiedlich starkes Zusammenziehen des ersten Substrats 90 und der Verstärkungselemente 92 ent stehen können und die zu einer Beschädigung des ersten Substrats 90 und/oder der Ver stärkungselemente 92 bzw. der optischen Komponente führen könnten, reduzieren.

Das Bereitstellen des Verstärkungselements 92 kann auf verschiedene Möglichkeiten er folgen.

Das Verstärkungselement 92 kann durch Abtrennen bzw. Heraustrennen von/aus dem Ver stärkungssubstrat 92 hergestellt werden. Bevorzugte Trennverfahren sind Sägen, Laser schneiden beziehungsweise Laserbearbeiten, Brechen (eventuell mit vorherigem Ritzen) und/oder Ätzen. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das Verstärkungs element beispielsweise durch Ätzen einer auf dem ersten Substrat abgeschiedenen Schicht erzeugt, so dass ein vergleichsweise niedriger Materialabtrag erhalten werden kann. Ge mäß Ausführungsbeispielen kann durch einen beispielsweise vor dem Anordnen des Ver stärkungselements 92 stattfindenden Herstellungsprozess, beispielsweise durch Sägen, Laserschneiden, Brechen oder Ätzen, das Verstärkungssubstrat 92 und damit das Aus gangsmaterial für das Verstärkungselement 92 wesentlich effektiver genutzt werden. Dadurch und durch die damit verbundene Einsparung von weiteren Prozessschritten, wie z.B. Lackaufbringung, Belichtung, Lackstrukturierung, Lackentfernung, lassen sich die Fer tigungskosten reduzieren.

Die Herstellung der Verstärkungselemente 92 vor dem Anordnen hat zudem den Effekt, dass die Verstärkungselemente 92 aus verschiedenen Materialien (z.B. von mehreren Ver stärkungssubstraten) und mit unterschiedlichen Größen (z.B. Dicke) bzw. Formen sowie mit verschiedenen Eigenschaften (z.B. bezüglich Transparenz, Reflektivität oder Absorpti onsverhalten) für den nachfolgenden Anordnungsschritt bereitgestellt werden können. Dies ermöglicht eine optimierte und flexible Anpassung der Fertigung an die gewünschten Spe zifikationen. Des Weiteren wird bei einer Herstellung des Verstärkungselements 92 vor dem Anordnungsschritt der Bereich des ersten Substrats 90, der nicht mit dem Verstärkungsele ment 92 in Kontakt bzw. in Verbindung gebracht wird, in geringerem Maße aggressiven Medien wie z.B. Ätzlösungen ausgesetzt, so dass dieser Bereich für spätere Kontaktie- rungs- und/oder Verbindungsschritte besser konserviert werden kann bzw. wodurch die beispielsweise hohen Oberflächeneigenschaften dieses Bereichs besser erhalten werden können.

Bei einer weiteren Ausführungsform können die Verstärkungselemente 92 als Array aus einem einzigen Substrat 92 bestehen. Dieses Substrat 92 wird mittels der etablierten Ver fahren wie Lithographie und Ätzen hergestellt. Beispielsweise kann dieses Substrat 92 ein Material aufweisen bzw. daraus bestehen, das sich mit dem ersten Substrat 90 verbinden lässt ohne dessen optische Eigenschaften zu verändern. Durch Zurückschleifen des Ver- stärkungselements-Substrats 92 lassen sich separierte Verstärkungselemente 92 auf dem ersten Substrat 90 hersteilen.

Durch eine hohe Oberflächenqualität (z.B. geringe Rauigkeit, geringe Ebenheitsabwei chung) des Verstärkungselements kann eine hohe Oberflächenqualität des ersten Sub strats konserviert beziehungsweise die hohe Oberflächenqualität des Verstärkungsele ments im Zuge des Erwärmen und Verformens auf das erste Substrat übertragen werden, um eine hohe Oberflächenqualität der herzustellenden optischen Komponente zu gewähr leisten. Des Weiteren wird durch Anordnen, insbesondere Aufbringen, des mindestens ei nen Verstärkungselements auf dem ersten Substrat ein Stapel erzeugt, wodurch das Ver stärkungselement einen Bereich des ersten Substrats abdeckt beziehungsweise bedeckt. Im Felgenden wird dieser Stapel aus erstem Substrat und Verstärkungselement als "Basis stapel" bezeichnet. Dass eine erste Schicht 90, ein erster Bereich oder eine erste Vorrichtung „auf einer zwei ten Schicht 80, einem zweiten Bereich oder einer zweiten Vorrichtung angeordnet oder auf gebracht ist, kann dabei hier und im Felgenden bedeuten, dass die erste Schicht 90, der erste Bereich 80 oder die erste Vorrichtung unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der zweiten Schicht 80, dem zweiten Bereich oder der zweiten Vorrichtung angeordnet oder aufgebracht ist. Weiterhin kann auch ein mittelbarer Kontakt bezeichnet sein, bei dem weitere Schichten, Bereiche und/oder Vorrichtungen zwischen der ersten Schicht, dem ersten Bereich oder der ersten Vorrichtung 90 und der zweiten Schicht, dem zweiten Bereich oder der zweiten Vorrichtung 80 angeordnet sind. Die Anord nung des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 kann beispielsweise mit einem Vakuumhandler (Vakuumsauger), einem Greifer (Collet) oder einem Pickup-Tool (Kombination aus Vakuumsauger und Greifer) erfolgen, die eine positionsgenaue und prä zise Anordnung des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 gewährleisten. Bei einem ganzen Substrat erfolgt die Justierung anhand eines sogenannten Aligners. Da bei wird das Verstärkungselement 92 derart auf dem ersten Substrat 90 angeordnet bzw. aufgebracht, dass eine Verformung des beispielsweise als optisches Fenster (38-3) fungie renden Bereichs des ersten Substrats 90 reduziert oder verhindert wird. Dies wird beispiels weise dadurch erreicht, dass zumindest ein Teil des Verstärkungselements 92 einen Be reich des ersten Substrats 90, der beispielsweise später als optisches Fenster oder als Teil eines optischen Fensters 38-3 fungiert, abdeckt bzw. bedeckt. Dieser abgedeckte Bereich des ersten Substrats 90 erstreckt sich im Rahmen der vorliegenden Ausführungsbeispiele auf den Bereich des ersten Substrats 90, der zwischen bzw. auf der Kontaktfläche bzw. Grenzfläche, die zwischen dem Verstärkungselement 92 und dem ersten Substrat 90 be steht, und der Parallelprojektion dieser Kontaktfläche auf die gegenüberliegende Substrat seite 90-1, 90-2 des ersten Substrats 90 liegt, wobei der Verbindungsvektor zwischen ei nem Punkt der Kontaktfläche und seinem Abbild auf der gegenüberliegenden Substratseite des ersten Substrats 90 parallel zum resultierenden Normalenvektor der Kontaktfläche liegt, wobei der resultierende Normalenvektor der Kontaktfläche durch Vektoraddition der Nor maleneinheitsvektoren der infinitesimalen Teilflächen der Kontaktfläche, die in Richtung des ersten Substrats 90 weisen, ermittelt wird. Die Oberflächenbereiche des ersten Sub strats 90, die gemeinsame Punkte mit der Kontaktfläche bzw. deren Abbild haben, gehören mit zum abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90.

Der Definition des abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 wird ein Stapel (Basis stapel/weiterer Basisstapel) zugrunde gelegt, wie er vor der Verformung nach den vorlie genden Ausführungsbeispielen des ersten Substrats 90 vorliegt. Das zusätzliche Material des Verstärkungselements 92 stabilisiert und schützt den abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 und wirkt einer Verformung entgegen. Dadurch lassen sich die beispielsweise beim bereitgestellten ersten Substrat 90 vorhandene hohe Ebenheit, Planparallelität und geringe Oberflächenrauigkeit erhalten, was die Basis für qualitativ hochwertige optische Komponenten 38 ist, und zudem Flächen, wie z.B. T ransmissionsflächen, die einer nach träglichen Bearbeitung (zum Beispiel einem Polierschritt) nicht zugänglich sind, mit einer hohen Oberflächenqualität realisieren.

Beim Anordnen beziehungsweise Aufbringen des mindestens einen Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 werden das erste Substrat 92 und das Verstärkungselement 90 beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig, wie z.B. durch Kleben, Löten oder Bonden, miteinander verbunden, um eine hohe Lagestabilität des Verstärkungselements 92 gegenüber dem ersten Substrat 90 zu gewährleisten. Zweckmäßig erfolgt das Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 derart, dass ein Verschieben und/oder Verdrehen des Verstärkungselements 92 gegenüber dem ersten Substrat 90 re duziert oder verhindert wird. In einer Ausführungsform wird das mindestens eine Verstär kungselement 92, zum Beispiel ein Silizium-Chip, durch anodisches Bonden, direktes Bon den, plasma-aktiviertes Bonden und/oder thermisches Bonden auf dem ersten Substrat 90 angeordnet bzw. mit diesem verbunden. Vor allem in der Halbleiterindustrie sind diese Bondverfahren häufig eingesetzte Verbindungstechniken, die zu stabilen Verbindungen führen. Bevorzugt erfolgt ein solcher Verbindungsschritt, wie z.B. das Bonden, im Vakuum, wodurch sich beispielsweise Lufteinschlüsse und/oder eingeschlossene Partikel in den Ver bindungsbereichen, insbesondere an der Grenzfläche zwischen Verstärkungselement 92 und erstem Substrat 90, vermeiden und dadurch entstehende Defekte an der Oberfläche des ersten Substrats 90 und damit an der Oberfläche der optischen Komponente reduzieren lassen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird das mindestens eine Verstärkungselement 92 vor dem Anordnen auf dem ersten Substrat 90 auf einem Positionierungsmittel angeord net. Die Bestückung des Positionierungsmittels mit dem Verstärkungselement 92, also die Übertragung und Anordnung des Verstärkungselements, kann beispielsweise mit einem Vakuumhandler (Vakuumsauger), einem Greifer (Collet) oder einem Pickup-Tool (Kombi nation aus Vakuumsauger und Greifer) erfolgen, die eine positionsgenaue und präzise Be stückung auf dem Positionierungsmittel gewährleisten. Als Positionierungsmittel eignen sich alle Mittel, Vorrichtungen und Werkzeuge, die das Verstärkungselement 92 in seiner Lage stabilisieren bzw. justiert halten. Durch diese Sta bilisierung wird die Handhabung des Verstärkungselements 92 in Bezug auf die weiteren Verfahrensschritte wesentlich erleichtert. So kann beispielsweise die Bestückung unter Reinraumbedingungen bei atmosphärischem Luftdruck und ein nachfolgender Verbin dungsschritt, z.B. das anodische Bonden, in einem anderen Reimraumbereich im Vakuum erfolgen.

Als Positionierungsmittel geeignet sind beispielsweise haftfähige Unterlagen auf Basis von magnetischer oder elektrostatischer Kraftwirkung oder Substrate, die kraftschlüssige (die Reibung erhöhende Schicht), stoffschlüssige (z.B. aufgebrachte Klebeschicht) oder form schlüssige Verbindungen (z.B. Vertiefungen beziehungsweise Ausnehmungen) gewähr leisten können.

Mit Blick auf einen nachfolgenden Verbindungsschritt (z.B. anodisches Bonden) ist das Po sitionierungsmittel beispielsweise elektrisch leitfähig ausgeführt. Entsprechend enthält oder besteht das Positionierungsmittel beispielsweise aus elektrisch leitfähigen und/oder halb leitenden Materialien wie zum Beispiel Silizium. Als beispielhafte Positionierungsmittel kann ein Aufnahmesubstrat Verwendung finden. Ein solches Aufnahmesubstrat verfügt über min destens eine Ausnehmung beziehungsweise Vertiefung (Aufnahmevertiefung), die für die Aufnahme des Verstärkungselements 92 ausgelegt ist und dieses insbesondere lateral fi xiert bzw. justiert hält. Da die Justage des Verstärkungselements 92 in diesem Fall haupt sächlich durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Aufnahmesubstrat und Verstär kungselement 92 gewährleistet wird, kann das Aufnahmesubstrat nach dem Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 durch Aufhebung des Formschlusses auf einfache Art und Weise entfernt werden, um den so erzeugten Basisstapel aus erstem Substrat 90 und Verstärkungselement 92 für weitere Prozessschritte freizugeben. Das Auf nahmesubstrat lässt sich dann für den nächsten Bestückungsvorgang wieder verwenden und ist so mehrfach ersetzbar, wodurch wiederum eine Reduzierung des Fertigungsauf wandes und der Fertigungskosten gegeben ist.

Um den Kontakt des Aufnahmesubstrats mit dem ersten Substrat 90 beim Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 zu verhindern und so die Oberflä chenqualität des ersten Substrats 90 in den Bereichen, die nicht mit dem Verstärkungsele ment in Kontakt bzw. in Verbindung gebracht werden sollen, für weitere Verbindungs und/oder Kontaktierungsschritt zu konservieren bzw. ein möglichst problemloses Entfernen des Aufnahmesubstrats nach dem Anordnen des Verstärkungselements 92 auf dem ersten Substrat 90 gewährleisten zu können, ist die Aufnahmevertiefung bevorzugt derart ausge legt, dass mindestens eines der Verstärkungselemente 92 nach Anordnung auf dem Auf nahmesubstrat über die Begrenzungsflächen des Aufnahmesubstrats hinausragt. Bei spielsweise ragen alle Verstärkungselemente 92 nach Anordnung auf dem Aufnahmesub strat über die Begrenzungsflächen des Aufnahmesubstrats hinaus. Vorzugsweise kann das mindestens eine Verstärkungselement mindestens ein Fixierungselement aufweisen bzw. mit mindestens einem Fixierungselement in wechselseitiger Wirkbeziehung (z.B. mechani sche, elektrostatische und/oder magnetische Kraftkopplung) stehen. Das Fixierungsele ment reduziert oder verhindert beispielsweise nach dem Inkontaktbringen des Basisstapels mit dem mindestens einen zweiten Substrat 80 ein Verschieben und/oder Verdrehen des Verstärkungselements gegenüber dem ersten Substrat 90 und erhöht damit die Lagestabi lität des Verstärkungselements 92. Beispielsweise stehen das Verstärkungselement 92 und das Fixierungselement miteinander mechanisch in Verbindung, um eine möglichst stabile Kraftkopplung gewährleisten zu können.

Beispielsweise wird das Fixierungselement im Verfahrensschritt des Inkontaktbringens des Basisstapels mit dem zweiten Substrat 80 zwischen dem Basisstapel und dem zweiten Substrat 80 eingeklemmt. Durch geeignete Aufnahmenuten, zum Beispiel in dem zweiten Substrat 80, lässt sich trotz des zwischengelagerten bzw. eingeklemmten Fixierungsele ments ein zweckmäßiger Kontakt zwischen Basisstapel und zweiten Substrat 80 gewähr leisten. In einer beispielsweise Ausgestaltung steht zumindest ein Teil des Fixierungsele ments mit einem Bereich des ersten Substrats 90 in Kontakt bzw. in Verbindung, der nach dem Inkontaktbringen des Basisstapels mit dem zweiten Substrat 80 außerhalb des Aus lenkungsbereichs bzw. im Auflagebereich liegt. Da dieser Bereich des ersten Substrats 90 keiner Auslenkung bzw. Verformung unterworfen ist, begünstigt er eine verbesserte Kraft aufnahme und damit eine erhöhte Lagestabilität des Verstärkungselements 92. Beispiels weise wird das Fixierungselement bei der Herstellung des Verstärkungselements 92 er zeugt, wodurch sich zusätzliche Fertigungsschritte einsparen lassen. In einer weiteren bei spielhaften Ausführungsform werden ein oder mehrere Auflagestrukturen erzeugt, wobei die Erzeugung der Auflagestruktur derart erfolgt, dass die Auflagestruktur den Auflagebe reich, insbesondere die Auflagefläche, des ersten Substrats 90 schützt und/oder als Ab standshalter zwischen dem ersten Substrat 90 und dem zweiten Substrat 80 fungiert.

Der Auflagebereich ist der Bereich des ersten Substrats 90, der während des Verfahrens keine Auslenkung, insbesondere nicht durch Verformung, erfährt bzw. durch das zweite Substrat 80 direkt oder indirekt gestützt wird. Eine direkte Stützung liegt vor, wenn das erste Substrat 90 und das zweite Substrat 80 miteinander in Kontakt gebracht werden. Bei einer indirekten Stützung sind beispielsweise zwischen dem ersten Substrat 90 und dem zweiten Substrat 80 ein oder mehrere Schichten oder Schichtfolgen angeordnet. Die Auflagefläche ist die Oberfläche des Auflagebereichs, die dem zweiten Substrat 80 zugewandt ist. Bei einem herzustellenden Deckel beispielsweise bildet die Auflagefläche des ersten Substrats 90 die Kontaktfläche des Deckels und damit die Fläche des Deckels, die für den Kontakt bzw. die Verbindung des Deckels mit dem T rägersubstrat vorgesehen ist. Die Kontaktfläche des Deckels und/oder die der Kontaktfläche auf der anderen Substratseite gegenüberlie genden Oberfläche des ersten Substrats liegen bevorzugt in mindestens einer der Substrat ebenen des ersten Substrats 90. Entsprechend sind nach dem Verbinden des Deckels 38 mit dem Trägersubstrat 20 die T rägersubstratebene und die Substratebenen des ersten Substrats 90 beispielsweise parallel angeordnet. Durch die Anordnung der Auflagestruktur auf dem ersten Substrat 90 kann die beispielsweise hohe Oberflächenqualität des ersten Substrats 90 konserviert werden bzw. können ein oder mehrere hochqualitative Oberflä chenbereiche der Auflagestruktur während des Verfahrensschritts 230 des Erwärmen und Verformens auf das erste Substrat 90 abgeformt und so ein oder mehrere Auflagebereiche, wie z.B. Auflageflächen und damit potenzielle Kontaktflächen der herzustellenden opti schen Komponente 38, mit hoher Oberflächenqualität realisiert werden. Solche hochquali tativen Oberflächenbereiche mit beispielsweise geringer Rauigkeit und hoher Ebenheit er möglichen den Einsatz ausgereifter Verbindungstechniken, wie z.B. anodisches Bonden, mit denen sich stabile Verbindungen zwischen der optischen Komponente 38, z.B. einem Deckel, und dem T rägersubstrat 20 herstellen lassen.

Beispielsweise wird auf beiden Substratseiten des ersten Substrats 90 jeweils mindestens ein Verstärkungselement 92 angeordnet, wobei sich gegenüberliegende Verstärkungsele mente 92 beispielsweise zumindest teilweise überlappen. In einer beispielhaften Ausfüh rungsform überlappen sich solche Verstärkungselemente 92 komplett. Dadurch werden die durch sie abgedeckten Bereiche des ersten Substrats 90 (besonders) gut stabilisiert und vor Verformung geschützt. Beispielsweise werden die Verstärkungselemente 92 so auf dem ersten Substrat 90 angeordnet, dass kein Neigen des durch dieses Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereichs des ersten Substrats 90 beim Erwärmen und Verformen (Schritt 230) unterstützt wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass beide Verstärkungs elemente 92 zentrisch im Auslenkungsbereich des ersten Substrats 90 angeordnet sind. Der Auslenkungsbereich (= Wölbung) ist der (während des Erwärmen und Verformens bei Schritt 230) nicht (beispielsweise nicht durch das zweite Substrat 80) gestützte Bereich des ersten Substrats 90, der sich zwischen den Auflagebereichen befindet. Ein Auslenkungs bereich lässt sich aufteilen in den durch das Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 und den Verformungsbereich des ersten Substrats 90. Der Verfor mungsbereich stellt wiederum den Bereich des ersten Substrats 90 dar, der durch seine Formänderung ein Auslenken aus der Ebene heraus, des durch das Verstärkungselement 92 abgedeckten Bereich des ersten Substrats 90 gewährleistet.

Unter einer zentrischen Anordnung eines Verstärkungselements 92 im Auslenkungsbereich wird im Sinne der Ausführungsbeispiele verstanden, dass der Abstand des Verstärkungs elements 92 zu allen Richtungen an den angrenzenden Auflagebereichen beispielsweise gleichgroß ist. Entsprechend gilt für eine zentrische Kraft auf den Auslenkungsbereich, dass der Abstand des Angriffspunkts der resultierenden Kraft in allen Richtungen an den Aus lenkungsbereich angrenzenden Auflagebereichen gleichgroß ist. Bei einer nicht zentri schen resultierenden Kraft auf ein Verstärkungselement 92 ist der Abstand des Angriffs punkts zu den Rändern des Verstärkungselements 92 in mindestens einer Richtung nicht gleichgroß.

Bei einem weiteren Verfahrensschritt 220 wird der Basisstapel 90, 92 mit dem zweiten Sub strat 80 in Kontakt gebracht. Das Inkontaktbringen des Basisstapels 90, 92 mit dem zweiten Substrat 80 erfolgt beispielsweise derart, dass durch eine ausgebildete Vertiefung 82 in dem zweiten Substrat 80 ein Hohlraum 84 zwischen dem zweiten Substrat 80 und dem Basisstapel 90, 92 gebildet wird. Durch den Hohlraum 84 kann ein direkter Kontakt zwi schen dem Auslenkungsbereich des ersten Substrats 90 und dem zweiten Substrat 80 vor dem Erwärmen und Verformen (bei Schritt 230) verhindert werden. Ein solcher Kontakt könnte zum Anhaften des Auslenkungsbereichs des ersten Substrats 90 am zweiten Sub strat 80, z.B. auch indirekt durch Anhaften des auf dem ersten Substrat 90 angeordneten Verstärkungselements 92 am zweiten Substrat 80, führen und ein verformungsbedingtes Auslenken des ersten Substrats 90 im Auslenkungsbereich verhindern oder erschweren.

Des Weiteren kann in dem Hohlraum 84 ein Druck unterhalb oder oberhalb des Umge bungsdrucks, insbesondere des atmosphärischen Luftdrucks, erzeugt werden. Da der Hohlraum 84 zumindest durch einen Teil des Auslenkungsbereichs des ersten Substrats 90 begrenzt wird, lassen sich durch einen in dem Hohlraum 84 erzeugten Druck, der unter- halb oder oberhalb des Umgebungsdrucks liegt, Kraftwirkungen zur Begünstigung des Ver formungsprozesses erzeugen. Des Weiteren kann in dem Hohlraum 84 ein Druck unterhalb oder oberhalb des Umgebungsdrucks, insbesondere des atmosphärischen Luftdrucks, er zeugtwerden. So lassen sich durch einen in dem Hohlraum 84 erzeugten Druck, der unter halb oder oberhalb des Umgebungsdrucks liegt, Kraftwirkungen zur Begünstigung des Ver formungsprozesses erzeugen.

Des Weiteren sollte das zweite Substrat 80 mit dem Basisstapel 90, 92 stoffschlüssig ver bunden werden (siehe Schritt 220). Dadurch lässt sich beispielsweise ein von der Umge bung hermetisch dicht abschießender Hohlraum 84 zwischen dem Basisstapel 90, 92 und dem zweiten Substrat 80 erzeugen. Indem der Verbindungsprozess 220 bei bestimmten Drücken durchgeführt wird, können bestimmte Druckwerte in den Hohlräumen 84 erzeugt werden.

Je nach Zusammensetzung des verwendeten Material des ersten Substrates 90 erfolgt der anschließende Erwärmungsprozess (Schritt 230) typischerweise bei wesentlich höheren Temperaturen als der vorhergehende Verbindungsprozess (Schritt 220).

Beispielsweise werden Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des zu verfor menden Materials eingesetzt. Bei der Formgebung des ersten Substrats 90 werden bei spielsweise die Fließeigenschaften des ersten Substrats 90, wie sie insbesondere in der Nähe und oberhalb der Erweichungstemperatur (softening point) und/oder der Schmelz temperatur vorliegen, ausgenutzt. Der Effekt dieser Art der Formgebung, die auch als Glas fließen bezeichnet wird, gegenüber anderen Formgebungs- oder Prägeverfahren, wie zum Beispiel Glastiefziehen oder Glasprägen (zum Beispiel Blankpressen), besteht vor allem darin, dass sich optische Komponenten beispielsweise mit Substrat- bzw. Waferausdeh nungen, iwie z.B. Substrat- bzw. Waferdurchmessern größer gleich 80 mm, und z.B. größer gleich 1 50mm, oder z.B. größer gleich 300mm, mit hoher Oberflächenqualität, geringer Oberflächenrauigkeit, hoher Oberflächenebenheit und hoher Planparallelität der Oberflä chen der Substratseiten, realisieren lassen.

Abhängig vom eingestellten Druck in den Hohlraum, kann der Basisstapel 90, 92 aus der Ebene herausgedrückt oder reingezogen werden. Bei eine beispielhaften Ausführungsform wird ein Druck in den Hohlraum 84 eingeschlos sen der höher als der Umgebungsdruck beim Prozessieren ist. Dabei wird eine Druckdiffe renz zwischen beiden Substratseiten des ersten Substrats 90, wie z.B. im Auslenkungsbe reich, bewirkt, so dass der Basisstapel 90, 92 aus der Ebene herausgedrückt wird.

Die Höhe wird dabei durch das Einstellen eines optimalen Verhältnisses von eingeschlos senem Druck in dem Hohlraum und dem Druck in der Prozessumgebung bestimmt. Dabei werden wie nach der idealen Gasgleichung die Drücke so eingestellt, dass diese in dem Hohlraum und der Prozessumgebung annähernd gleich sind, wenn die gewünschte Aus blashöhe des Basisstapels 90, 92 erreicht wird.

Eine weitere Möglichkeit ist, eine Auslenkungsbegrenzung 94 zu nutzen, der die maximal gewünschte verformungsbedingte Auslenkung begrenzt. Als Auslenkungsbegrenzung 94 können Substrate verwendet werden, die temperaturstabil oberhalb der Erweichungstem peratur des Glases sind. Beispielsweise lässt sich die Auslenkungsbegrenzung 94 mehr mals verwenden. Die Abstandshöhe H wird dabei durch Abstandshalter eingestellt (Die Be schreibung der Abstandshalter ist eigentlich optional).

In einer weiteren Ausführungsform wird in dem Hohlraum ein Druck eingeschlossen der niedriger als der Umgebungsdruck beim Prozessieren ist. Dabei wird eine Druckdifferenz zwischen beiden Substratseiten des ersten Substrats 90, z.B. im Auslenkungsbereich, ein gestellt, so dass der Basisstapel 90, 92 in den Hohlraum gedrückt wird. Dabei wirkt die Unterseite des Hohlraums 84 als Begrenzung.

Nach dem Umform prozess (Schritt 230 - in beiden beschriebenen Verfahren) werden die die Verstärkungselemente 92 und das zweite Substrat 80 komplett entfernt (Schritt 240). Für bestimmte Anwendungen kann es allerdings effektiv sein, dass Teile des Verstärkungs elements 92 bzw. des weiteren Verstärkungselements 92, zum Beispiel als rahmenförmige Stabilisierungsstruktur oder Blendenstruktur, auf dem ersten Substrat 90 bzw. der fertigen optischen Komponente 38 verbleibt.

Der fertige Glaswafer 90 kann als Ganzes mit dem mit einem Ba utei I s u bstratwaf e r gefügt werden. Eine weitere Möglichkeit wäre den Glaswafer 90‘ zu vereinzeln und diese mit einem sogenannten Pick-and-Place-Montagetool auf den Bauteilsubstratwafer zu montieren. Bei einer beispielshaften Ausgestaltung werden zumindest Teilbereiche des ersten Sub strats 90 mit mindestens einer Veredlungsbeschichtung 88, beispielsweise mit einer Ent spiegelungsbeschichtung, einer Antistati k- Besch ichtu ng , einer Reflexionsbeschichtung und/oder einer Absorbtionsbeschichtung, und/oder funktionalen Oberflächenstrukturen ver sehen, wodurch sich die Funktionalität der optischen Komponente 38 verbessern lässt.

Beispielhaft eingesetzte Veredlungsbeschichtungen 88 sind Entspiegelungsbeschichtun gen, die z.B. Reflexionen an einem Deckel 38, insbesondere an dessen optischen Fenstern 38-3, und damit Strahlungsverluste weiter verringern. Solche Entspiegelungsbeschichtun gen 88 lassen sich zum Beispiel durch Schichtsysteme aus Magnesiumfluorid und Ti tanoxid, oder Siliziumdioxid und Titanoxid realisieren. Des Weiteren finden beispielsweise Antistatik-Beschichtungen, die ein elektrisches Aufladen der optischen Komponente mini mieren, Verwendung. Ein für Antistatik-Beschichtungen in optischen Anwendungen geeig netes Material ist ITO (Indiumzinnoxid), da es dotiert eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist und über einen breiten Wellenlängenbereich eine hohe Transparenz aufweist.

Versiegelungsrahmen 86 können auf die Glas-Kappenwafer 90 durch verschiedene Ver fahren aufgebracht werden. Zum einen als aufgedampfte Metallisierungen mit Schatten masken bevorzugt ausgeführt als Rahmenstrukturen oder als eine Metallfläche mit Ausspa rungen für die optischen Fenster 38-3. Neben gedampften Metallisierungen kommt auch eine gesputterte Metallschicht oder eine galvanische Abscheidung auf eine Grundmetalli sierung in Frage. Alternativ kann eine gedruckte und vorgetemperte Glasfritte als solche Rahmen oder durchgängige Beschichtung mit Aussparungen für die optischen Fenster vor gesehen werden.

Fig. 11 zeigt nun ein weiteres beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 300 zur Herstellung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel. Insbesondere zeigt Fig. 11 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 300 die Herstellung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen 30 eingesetzt werden kann, wobei das hergestellte Deckelsubstrat das gasdichte Abdeckungselement bzw. De ckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung transparenten Fensterbereich 38-3 aufweist.

Bei Schritt 310 wird zunächst wieder ein Formsubstrat 80, z. B. ein Halbleiter- oder Silizi umwafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat ist zumindest mit einer Vertiefung bzw. Ausnehmung 82 versehen. Die Ver tiefungen bzw. Ausnehmungen 82 können auch durchgängig (als Durchlochungen) ausge bildet sein. Ferner wird ein Abdeckungssubstrat 90, z. B. ein Glaswafer, bereitgestellt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann also das Formsubstrat 80 als ein Halbleitersub strat (Halbleiterwafer oder Siliziumwafer) und das Abdeckungssubstrat 90 als ein Glassub strat bzw. Glaswafer ausgebildet sein.

Bei einem Schritt 320 wird das Abdeckungssubstrat 90 auf dem strukturierten Oberflächen bereich 80-1 des Formsubstrats 80 angeordnet und mit dem Formsubstrat verbunden bzw. gefügt, z. B. mittels anodischem Bonden hermetisch verbunden. Das ebene Glassubstrat 90 wird also auf das Formsubstrat 80 anodisch bondiert.

Bei Schritt 330 wird das Formsubstrat 80 (z. B. Silizium-Formsubstrat) beispielsweise durch ein Schleifverfahren geöffnet, um die Kavitäten 84 auf der Unterseite zu öffnen. Das Öffnen des Formsubstrats 80 kann auch mittels eines Ätzvorgangs durchgeführt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner eine Antireflexionsbeschichtung 88 auf einem in nenseitigen und/oder außenseitigen Bereich, z. B. dem Strahlaustrittsbereich bzw. dem De ckenbereich 38-3, des Deckelelements 38 aufgebracht oder abgeschieden werden. Das nun vorliegende Abdeckungssubstrat (Glas-Silizium-Deckelsubstrat) mit dem zumindest ei nen Deckelelement bzw. Abdeckungselement 38 kann nun zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen oder optoelektronischen Bauelementen 30 (optische Aufbauten) auf Waferebene eingesetzt werden.

Bei einem (optionalen) nachfolgenden Schritt 340 kann der Prozessablauf 300 ferner ein Vereinzeln des Abdeckungssubstrats 80, 90 aufweisen, um vereinzelte Abdeckungsele mente bzw. Deckelelemente 38 zu erhalten. Das Vereinzeln 340 des Glas-Silizium-Deckels 80, 90 kann beispielsweise durch Sägen oder Lasertrennung erfolgen. Mit den vereinzelten Abdeckungselementen 38 können optische Aufbauten, wie z. B. optische Sende- und/oder Empfangselemente, auf Einzelsubstratebene oder auf Waferebene durch Einzelverkap pung hermetisch versiegelt bzw. verkappt werden.

Wie bei Schritt 350 ferner beispielhaft dargestellt ist, kann das Abdeckungselement 38 mit tels eines Abtrennelement 38-4 auch als ein Multi-Kavitäten-Abdeckungselement (Glas-Si- lizium-Deckel) 38 ausgebildet sein. Die Ausbildung von Multikavitäten 38-A, 38-B in einem Abdeckungselement 38 ermöglichen beispielsweise eine optische Kanaltrennung und, falls nötig, eine Trennung der Atmosphären in den einzelnen Kavitäten 38-A, 38-B.

Fig. 12 zeigt nun ein weiteres beispielhaftes Ablaufdiagramm bzw. Flussdiagramm 400 zur Herstellung von gasdichten Abdeckungselementen 38 gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei dem Verfahren 400 zur Herstellung eines Deckelsubstrats 90, z.B. zum Häusen eines oder einer Mehrzahl von optischen Bauele menten, bei Schritt 420 ein Formsubstrats 81 mit einem strukturierten Oberflächenbereich 81-1, der Vertiefungen 83 aufweist, und eines Abdeckungssubstrats 91, das ein Glasmate rial aufweist, bereitgestellt. Bei Schritt 425 wird ein zweiter Hauptoberflächenbereich 91-2 des Abdeckungssubstrats 91 mit einem ersten Hauptoberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 verbunden, um mittels der Vertiefungen 83 abgeschlossene Kavitäten zwischen dem Abdeckungssubstrat 91 und dem Formsubstrat 81 zu bilden. Bei Schritt 430 werden das Abdeckungssubstrat 91 und das Formsubstrat 81 getempert, um die Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 zu verringern, um basierend auf der ver ringerten Viskosität des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 ein Hineinfließen des Glasmaterials in die Vertiefungen 83 zu bewirken, um ein geformtes Abdeckungssubstrat 91 mit zumindest einem Deckelelement 38 zu erhalten. Bei Schritt 435 wird das Formsub strat 81 von dem geformten Abdeckungssubstrat 90 entfernt, wobei das geformte Abde ckungssubstrat 90 das Deckelsubstrat mit dem zumindest einen Deckelelement 38 bildet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Schritt 430 des Temperns ein Unterdrück in der abgeschlossenen Kavität 83 gegenüber der umgebenden Atmosphäre erzeugt wird, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 in die Vertiefungen 83 zu unterstützen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Verbinden 425 ein Unterdrück oder Va kuum in der abgeschlossenen Kavität 83 eingeschlossen wird, um bei dem Schritt 430 des Temperns einen Unterdrück in der abgeschlossenen Kavität 83 gegenüber der umgeben den Atmosphäre zu erhalten, um das Hineinfließen oder Hineinziehen des Glasmaterials des Abdeckungssubstrats 91 in die Vertiefungen 83 zu unterstützen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckungssubstrat 91 eine Versteifungs struktur 92 an dem ersten Hauptoberflächenbereich 91-1 des Abdeckungssubstrats 91 auf, wobei bei dem Schritt 425 des Anordnens des Abdeckungssubstrats 91 auf dem struktu rierten Oberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 das Abdeckungssubstrat 91 mit dem Verstärkungselement 92 ausgerichtet auf dem strukturierten Oberflächenbereich 81-1 des Formsubstrats 81 angeordnet wird, um das Verstärkungselement 92 an dem Abdeckungs substrat 91 in einer ausgerichteten Position zwischen zwei Vertiefungen 83 des Formsub strats 81 anzuordnen;

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 40 ferner folgende Schritte auf: Entfernen 435 der Versteifungsstruktur oder Versteifungsstrukturen 92 nach dem Schritt des T emperns, und Vereinzeln 455 des geformten Abdeckungssubstrats 91 , um vereinzelte Deckelelemente 38 zu erhalten.

Insbesondere zeigt Fig. 12 anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms 400 die Herstel lung eines Deckelsubstrats, das beispielsweise zum Häusen einer oder einer Mehrzahl von optischen bzw. optoelektronischen Bauelementen (Sende- und/oder Empfangsbauelemen ten) eingesetzt werden kann, wobei das hergestellte Deckelsubstrat das Abdeckungsele ment bzw. Deckelelement 38 mit dem optisch für die Sendestrahlung 32 transparenten Fen sterbereich 38-3 aufweist.

Bei einem optionalen Schritt 405 wird zunächst ein Formsubstrat 80‘, z. B. ein Halbleiter oder Siliziumwafer, mit einem strukturierten Oberflächenbereich 80‘-1 bereitgestellt, das heißt, das Formsubstrat 80‘ ist zumindest mit einer oder einer Mehrzahl von erhöhten Struk turen 82‘ versehen.

Bei einem optionalen Schritt 410 wird auf das erste Formsubstrat 80‘ ein ebenes Glassub strat 91 anodisch bondiert.

Bei einem optionalen Schritt 415 wird das erste Silizium-Formsubstrat beispielsweise durch ein Schleifverfahren abgedünnt, um Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente 92 auf ei nem Glassubstrat 90 herzustellen. Die Versteifungselemente 92 sind beispielsweise vorge sehen, um eine minimale Oberflächenrauigkeit des Glasmaterials des Abdeckungssub strats 91 bei dem Glasfließprozess beizubehalten.

Bei Schritt 420 wird ein zweites Formsubstrat 81, z. B. ein Halbleiter- oder Siliziumwafer, mit vertieften Strukturen 83 in einem ersten Hauptoberflächenbereich 81-1 hergestellt und bereitgestellt. Bei Schritt 425 wird das Glassubstrat 90 mit den Verstärkungselementen 92 auf das zweite Formsubstrat 81 (Silizium-Formsubstrat) mit einem eingeschlossenen Vakuum in den Ver tiefungen 83 anodisch aufgebonded.

Bei Schritt 430 wird ein Glasfließprozess in einem Temperofen (= temperaturgeregelten Ofen) 50 mit der Möglichkeit, einen Überdruck in der umgebenden Atmosphäre gegenüber der abgeschlossenen Kavität 83 während des Fließprozesses zu erzeugen, durchgeführt. Bei dem Glasfließprozess fließt das Glasmaterial des Glassubstrats in die Vertiefungen bzw. wird durch das eingeschlossene Vakuum in die Vertiefungen 83 gezogen. Schließlich wird das Glassubstrat abgekühlt und aus dem Ofen 50 entnommen.

Bei Schritt 435 wird das Material des Formsubstrats 81 (des zweiten Silizium-Formsub strats) und der Silizium-Verstärkungselemente 92, z. B. mittels eines Ätzvorgangs, entfernt.

Bei einem optionalen Schritt 440 kann eine Metallisierung und gegebenenfalls eine Antire flexionsbeschichtung 86, 88 innen- und/oder außenseitig auf dem Glassubstrat 91 abge schieden werden.

Bei einem optionalen Schritt 445 kann das resultierende Glassubstrat 91, das heißt, der vorbereite Glas-Kappenwafer 91 auf einem vorbestimmten Substratwafer 20 angeordnet werden, um optoelektronische Bauelemente 30 hermetisch zu Verkappen.

Bei einem optionalen Schritt 450 wird beispielsweise eine hermetische Fügeverbindung zwischen dem Kappenwafer 91 und dem bestückten Substratwafer 20 durchgeführt.

Bei einem optionalen Schritt 455 werden die Bauteile 95 auf Waferebene vereinzelt, um vereinzelte optoelektronische Sende- und/oder Empfangsbauelemente 95 zu erhalten.

Bei einem optionalen Schritt 460 sind beispielhafte Vorrichtungen 95 für Detektoren und Emitter mit beispielsweise einem aktiven Element dargestellt sind. Diese optoelektroni schen Vorrichtungen werden nachfolgend in den Fig. 13a-b und 14a-b noch näher beschrie ben. Die Fig. 13a-b und 14a-b zeigen nun beispielhafte Ausführungsformen für ein hermetisch gehäustes, optoelektronisches Bauelement 95 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, die beispielsweise gemäß dem Prozessablauf 400 von Fig. 12 hergestellt werden können.

Das hermetisch gehäuste, optoelektronische Bauelement 95 von Fig. 13a zeigt beispiels weise einen Draht-gebondeten Fotodetektor 31 (wire bonded photo detector), der zwischen Trägersubstrat 20 und dem (z. B. gasdichten) Abdeckungselement 38 gehäust ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauele ments 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Empfangsstrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das opto elektronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsempfindliches Halbleiter bauelement 31 , wie z. B. ein optoelektronisches Empfangsbauelement bzw. eine Fotodi ode, auf.

Das in Fig. 13b dargestellte hermetisch gehäuste, optoelektronische Bauelement ist bei spielsweise als eine Flip-Chip-LED ausgebildet und zwischen dem Trägersubstrat und dem Abdeckungselement 38 (z. B. hermetisch) gehäust.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauele ments 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Sendestrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das optoelekt ronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsemittierendes Halbleiterbau element, wie z. B. ein optoelektronisches Sendebauelement, auf.

Bei dem hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelement 95 von Fig. 13a-b können weist das das Abdeckungselement 38 ein optisches Fenster 38-3 für die Photodetektoren und Halbleiter-Leuchtelemente inkl. Laserdioden 30 auf. Insbesondere bei LEDs können beispielsweise mehrere LEDs unterschiedlicher Wellenlängen in dem Gehäuse 38 unter gebracht sind. Optional kann auch eine Schaltung mitZener-Dioden zum Verpolungsschutz vorgesehen sein. Das Trägersubstrat 20 für die Bauelemente 30, das beispielsweise inte grierte vertikale Durchführungen (Vias) 93 aufweist, stellt einen Teil des Gehäuses dar.

Fig. 14a zeigt nun eine weitere beispielhafte Ausführungsform für ein hermetisch gehäus tes, optoelektronisches Bauelement 32 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das beispiels weise mit dem oben beschriebenen Verfahren 400 hergestellt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauele ments 95 kann das Abdeckungselement 38 optional so ausgebildet sein, dass die obere Seitenwand 38-3 für die Sendestrahlung optisch transparent ausgebildet ist. Das optoelekt ronische Bauelement 95 weist beispielsweise ein strahlungsemittierendes Halbleiterbau element 30, wie z. B. ein optoelektronisches Sendebauelement, und ein strahlungsemp findliches Halbleiterbauelement 31, wie z. B. ein optoelektronisches Empfangsbauelement bzw. eine Fotodiode, auf.

Fig. 14a zeigt also eine Ausführungsform, bei der die optoelektronischen Komponenten 30 unter dem Abdeckungselement 38 integriert sind. Dies ist beispielsweise für Applikationen geeignet, bei denen eine oder mehrere zusätzliche Fotodioden 31 zur Überwachung der Leistung des strahlungsemittierenden Bauelements 30, beispielsweise eines Lasers, vor gesehen sind. Dabei kann von dem Empfangselement 31 die von einem Objekt 2 reflek tierte Strahlung erfasst werden.

In Fig. 14a sind also in der Kavität ein Treiber-EC mit dem Sendeelement 30 und einer Monitor-Fotodiode 31 gezeigt. Die in Fig. 14a dargestellten optoelektronischen Bauele mente 30, 31 können mit einem Bond-Draht mit entsprechenden Anschlussflächen an dem Substrat 20 kontaktiert sein.

Fig. 14b zeigt eine Darstellung, bei der ein optoelektronisches Sendebauelement beispiels weise als ein Flip-Chip-Bauelement 30 ausgebildet ist, wobei ansonsten die Ausführungen von Fig. 14a gleichermaßen auf das Sendebauelement 30 von 14b anwendbar sind.

Da bei dem hermetisch gehäusten, optoelektronischen Bauelement 95 von Fig. 14a-b akti ven optischen Elemente 30, 31 sehr kleine Geometrien aufweisen können, können auch mehrere davon in einem solchen Bauteil 95 hermetisch verkappt werden. So können auch Kombinationen von NIR-VCSEL- Elementen 30 mit einem Photodetektor 31 in einem Ge häuse realisiert werden, da damit beispielsweise eine Näherungssensorik betrieben werden kann. Es gibt also die Aussendung eines Lichtpulses mit den Sendebauelement 30 und die Rückkopplung reflektierter Strahlung, die mit einer Photodiode 31 gemessen wird.

Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Ob wohl einige Aspekte als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechen der Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden können.

Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware- Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einem programmierbaren Bestü ckungsautomaten mit integrierter optischer Vermessung, einem Mikroprozessor, einen pro grammierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Je nach bestimmten Implementierungsanforde rungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software oder zu mindest teilweise in Hardware oder zumindest teilweise in Software implementiert sein.

In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Bei spiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Viel mehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden An sprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes se parates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen An sprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen An sprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombina tion jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.

Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquiva- lenten Implementierungen für die spezifischen dort gezeigten und dargestellten Ausfüh rungsbeispiele ersetzt werden können, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden An meldung abzuweichen. Dieser Anmeldungstext soll alle Adaptionen und Variationen der hierin beschriebenen und erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist der vorliegende Anmeldungsgegenstand lediglich durch den Wortlaut der Ansprüche und den äquivalenten Ausführungsformen derselben begrenzt.