RICHTUNG

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 125 787.2 und 10 2018 130 578.8 in Anspruch, die am 17. Oktober 2018 bzw. 30. November 2018 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde. Der Offen barungsgehalt der deutschen Patentanmeldungen 10 2018 125 787.2 und 10 2018 130 578.8 wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung.

Laser, insbesondere Leistungslaser (englisch: power laser) , die kurzwelliges Licht wie etwa grünes oder blaues Licht emittieren, müssen derzeit kostenintensiv gekapselt werden. Um langfristig einen stabilen Betrieb gewährleisten zu können, müssen die La serelemente in einer sauberen Atmosphäre betrieben werden. Der Grund hierfür ist, dass insbesondere bei kurzwellige Strahlung emittierenden Halbleiterlasern an der Facette hohe Feldstärken in Verbindung mit einer großen Strahldivergenz auftreten. Dadurch werden Partikel und auch Moleküle aus der Umgebung zur Facette transportiert. Durch die hohen Energiedichten im Bereich der Laserfacette kann es an der Facette zur Zersetzung und Ablagerung bzw. Anlagerung von Partikeln und Zersetzungsproduk ten kommen. Sofern die Reaktionsprodukte nicht perfekt trans parent sind, kommt es zu einer Wechselwirkung mit der emittier ten Strahlung, die wiederum zu einer zusätzlichen Erwärmung im Bereich der Facette führt. Durch den oben beschriebenen Zusam menhang kann es zu selbstverstärkenden Effekten kommen, die letztendlich zu einer Zerstörung des Lasers führen können (COD, catastrophic optical damage) . Selbst wenn die Ablagerungen perfekt transparent sind, können diese die Charakteristik der Facettenverspiegelung verändern, was wiederum eine unerwünschte Verstimmung des Resonators zur Folge hat.

Um die oben beschriebenen Effekte zu umgehen, werden kurzwellige Strahlung emittierende Halbeiterlaser in hermetische Gehäuse, auch Packages genannt, eingebaut. Hermetisch bedeutet, dass die Gehäuse so dicht verschlossen sind, dass keine Partikel oder Moleküle, die eine Beeinträchtigung oder Zerstörung des Lasers verursachen könnten, von außen in das Gehäuse eindringen können.

Herkömmliche Lasergehäuse erfüllen die Anforderungen an Herme- tizität, jedoch sind die verfügbaren Lösungen aufwendig in der Herstellung und wenig geeignet für die weitere Miniaturisierung und Integration.

Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zu grunde, eine vorteilhafte Laservorrichtung mit einem hermeti- sehen Gehäuse und einem in das Gehäuse integrierten Laserelement zu schaffen, wobei sich die Laservorrichtung insbesondere kos tengünstig hersteilen lässt und für die weitere Miniaturisie rung und Integration geeignet ist. Ferner soll ein entsprechen des Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung angegeben werden.

Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Laservorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine Laservorrichtung gemäß einer Ausgestaltung umfasst ein hermetisches bzw. hermetisch gekapseltes bzw. hermetisch abge schlossenes Gehäuse, das einen Innenraum bzw. eine Kavität auf weist und zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial gefer- tigt ist. In dem Innenraum des Gehäuses ist mindestens ein Laserelement angeordnet. Ferner umfasst die Laservorrichtung mindestens eine anorganische Schicht, die den Innenraum von dem Leiterplattenmaterial hermetisch abschirmt. Eine Leiterplatte, auch PCB (englisch: printed Circuit board) , Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, elektrisch leitenden Verbindungen, sogenannten Leiterbahnen. Als elektrisch isolierendes Material wird häufig faserverstärk ter Kunststoff verwendet. Beispielsweise kann das elektrisch isolierende Material aus Glasfasern, die in ein Epoxid- oder Silikonharz eingebettet sind, bestehen. Die Leiterbahnen einer Leiterplatte werden zumeist aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt .

Die wesentlichen Nachteile herkömmlicher Leiterplattentechnik sind die organischen Ausgasungen aus dem Leiterplattenmaterial und die fehlende Hermizität. Um diese Nachteile zu beheben, schlägt die Erfindung vor, den Innenraum des Gehäuses, in dem sich das Laserelement befindet, von dem Leiterplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht hermetisch ab zuschirmen .

Die mindestens eine anorganische Schicht kann Oberflächen des Leiterplattenmaterials und gegebenenfalls Oberflächen anderer Komponenten der Laservorrichtung derart bedecken, dass kein Leiterplattenmaterial mit dem Innenraum bzw. der Atmosphäre in dem Innenraum in Kontakt steht und außerdem gewährleistet ist, dass kein organisches oder teilorganisches Material aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen kann oder höchs tens so viel organisches oder teilorganisches Material aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen kann, dass dadurch die Funktionalität oder die Integrität des Laserelements nicht beeinträchtigt wird. In anderen Worten wird das Leiter plattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht bezogen auf den Innenraum des Gehäuses hermetisch gekapselt. Die hermetische Abschirmung (bzw. Kapselung) des Leiterplatten materials von dem Innenraum des Gehäuses durch die mindestens eine anorganische Schicht sollte derart ausgebildet sein, dass maximal so viel gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial in den Innenraum gelangen, dass das Laserelement nicht beschädigt oder beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann die Leckrate (englisch: leak rate) der gas förmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Lei terplattenmaterial durch die mindestens eine anorganische Schicht in den Innenraum des Gehäuses höchstens IO ^-4 mbar * 1/s oder höchstens IO ^-5 mbar * 1/s oder höchstens IO ^-6 mbar * 1/s oder höchstens IO ^-7 mbar * 1/s oder höchstens IO ^-8 mbar * 1/s oder höchstens IO ^-9 mbar * 1/s betragen. Der Grenzwert hängt beispielsweise von den in der Leiterplatte enthaltenen organi schen bzw. teilorganischen Stoffen sowie dem verwendeten Laser- typ ab und kann experimentell bestimmt werden.

Die Leiterplattentechnik bietet vergleichsweise geringe Mate rialkosten und außerdem attraktive Herstellungskosten durch die Möglichkeit, Prozesse zu parallelisieren (englisch: batch pro- cessing) . Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, durch 3D- Verschaltung und Embedding von Komponenten ein hohes Maß an Integration und Miniaturisierung zu erreichen. Weiterhin kann mittels der mindestens einen anorganischen Schicht das Laserelement zum Schutz der Facette hermetisch ge kapselt und verhindert werden, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen, wo sich die Stoffe poten tiell an der Laserfacette ablagern könnten.

Ferner ermöglicht es die Laservorrichtung, die Atmosphäre in dem Innenraum des Gehäuses, in dem das Laserelement betrieben wird, gezielt einzustellen. Beispielsweise kann der Innenraum mit Trockenluft gefüllt und/oder der Sauerstoff-Partialdruck kann gezielt eingestellt werden. Optional ist auch der Einsatz von Gettern möglich. Die Laservorrichtung kann beispielsweise in AR (englisch: aug- mented reality, erweiterte Realität) -Datenbrillen, intelligen ten Datenbrillen (englisch: smart glass), die Informationen in das Brillenglas oder direkt auf die Retina projizieren, Blitz lichtern insbesondere von Mobilfunkgeräten, Scheinwerfern oder anderen in Fahrzeugen eingesetzten Beleuchtungsmitteln oder kompakten Projektionsgeräten eingesetzt werden.

Das Laserelement kann als Halbleiterlaser bzw. Laserdiode aus gebildet sein. Weiterhin kann das Laserelement als Halbleiter- chip realisiert sein.

Insbesondere kann mindestens ein in das Gehäuse integriertes Laserelement kurzwellige Laserstrahlung emittieren, wobei die Wellenlänge der Laserstrahlung nicht mehr als 570 nm beträgt. Beispielsweise kann das mindestens eine Laserelement dazu aus gelegt sein, grünes, blaues oder violettes Licht oder Ultravi olett (UV) -Strahlung zu emittieren. Es kann aber durchaus vor gesehen sein, dass mehrere Laserelemente in das Gehäuse inte griert sind und eines oder mehrere dieser Laserelemente Licht mit einer Wellenlänge größer als 570 nm emittieren. Beispiels weise kann die Laservorrichtung als sogenanntes RGB-Package mit drei Laserelementen, die rotes, grünes und blaues Licht emit tieren, ausgeführt sein. In diesem Fall weist die Laserstrahlung des rotes Licht emittierenden Laserelements eine Wellenlänge von über 570 nm auf.

Gemäß einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Leiterplatte als Bodenplatte auf. Die Leiterplatte kann als Montage- und/oder Anschlussebene genutzt werden, um die Laservorrichtung zu mon tieren und mit einer anderen Vorrichtung oder einem System elektrisch zu koppeln. Durch die Verwendung der Leiterplatte als Bodenplatte kann die Laservorrichtung in einfacher Weise in eine Applikation, beispielsweise als SMT (englisch: surface- mount technology, Oberflächenmontage ) -Bauteil , integriert wer den. Die Leiterplatte sollte zum Innenraum des Gehäuses hin durch die mindestens eine anorganische Schicht gekapselt sein, so dass keine gasförmigen organischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Leiterplattenmaterial freigesetzt und in den Innenraum gelangen können.

In die Leiterplatte kann ein Einsatzteil bzw. Insert integriert bzw. eingefügt sein, auf dem das Laserelement angeordnet ist. Das Laserelement muss jedoch nicht direkt auf dem Einsatzteil platziert sein, es können sich durchaus eine oder mehrere Kom ponente (n) zwischen dem Einsatzteil und dem Laserelement befin den .

Das Einsatzteil ist aus einem anorganischen Material gefertigt und insbesondere derart ausgeführt, dass keine gasförmigen or ganischen oder teilorganischen Stoffe aus dem Einsatzteil frei gesetzt werden und in den Innenraum gelangen können. Das Ein satzteil erfüllt die Anforderungen bezüglich Hermizität, so dass keine Partikel oder Moleküle, die eine Beeinträchtigung oder Zerstörung des Lasers verursachen könnten, von außen durch das Einsatzteil in den Innenraum des Gehäuses eindringen können. Insbesondere besteht das Einsatzteil vollständig aus einem oder mehreren anorganischen Material (ien) . Beispielsweise kann das Einsatzteil aus Silizium, A1N, AI ₂ O ₃ , SiC, Keramik oder anderen geeigneten Stoffen gefertigt sein. Weiterhin kann das Einsatz teil als Wärmesenke dienen, um von dem Laserelement während des Betriebs erzeugte Wärme nach außen abführen zu können. In diesem Fall sollte das Einsatzteil aus einem Stoff mit einer ausrei chenden Wärmeleitfähigkeit gefertigt sein. Ferner können wei- tere Wärmesenken, beispielsweise in Form von Karbonfolien, in das Gehäuse integriert sein.

Um das im Innenraum angeordnete Laserelement und gegebenenfalls weitere Bauelemente von außerhalb des Gehäuses elektrisch kon- taktieren zu können, kann das Einsatzteil über mindestens eine elektrische und hermetische Durchkontaktierung verfügen. Die mindestens eine elektrische Durchkontaktierung kann sich von einer ersten Hauptoberfläche des Einsatzteils bis zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberflä- che des Einsatzteils erstrecken. Die mindestens eine elektri sche Durchkontaktierung erlaubt eine elektrische Signal- und/o- der Leistungsübertragung vom Äußeren des Gehäuses zu dem Innen raum und in umgekehrter Richtung. Die mindestens eine elektri sche Durchkontaktierung kann mit einer oder mehreren Leiterbah- nen auf der Leiterplatte, insbesondere auf der Leiterplatten unterseite, die als Montage- und/oder Anschlussfläche dient, verbunden sein.

Die Bodenplatte kann auch eine keramische oder aus einem anor- ganischen Material gefertigte Bodenplatte ohne zusätzliches Einsatzteil sein. In diesem Fall kann die mindestens eine elekt rische und hermetische Durchkontaktierung in die keramische o- der anorganische Bodenplatte integriert sein. Durch die Nutzung der Leiterplatte als Bodenplatte kann eine Integration weiterer Komponenten in das Gehäuse erfolgen. Bei spielsweise können mindestens ein aktives Bauelement und/oder mindestens ein passives Bauelement in die Leiterplatte inte griert bzw. embedded sein. Aktive Bauelemente können beispiels weise Schaltelemente sein, wie zum Beispiel ein MOSFET (eng lisch: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, Me- tall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ) , ein GaNFET (eng lisch: gallium nitride field-effect transistor, Galliumnitrid- Feldeffekttransistor) oder ein anders ausgestalteter Transis tor. Passive Bauelemente können beispielsweise Kondensatoren sein .

Durch die Integration von aktiven und/oder passiven Bauelemen ten in die Leiterplatte ist es möglich, Schaltelemente und Ka pazitäten in unmittelbarer Umgebung des Laserelements zu plat zieren, um ein induktionsarmes Design für sehr schnelle Schalt zeiten realisieren zu können. Dies erlaubt die Anwendung von Hochfrequenztechnik für die Datenübertragung und den Einsatz der Laservorrichtung in beispielsweise LiDAR (englisch: light detection and ranging) -Anwendungen und intelligenten Datenbril len (englisch: smart glass) .

Neben der Bodenplatte können die aktiven und/oder passiven Bau elemente auch in das übrige in das Gehäuse verbaute Leiterplat tenmaterial integriert werden. Beispielsweise können die Bau elemente in die Seitenwände und/oder die Abdeckplatte des Ge häuses eingebaut werden, sofern diese Komponenten zumindest teilweise aus Leiterplattenmaterial hergestellt werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mindestens eine Seiten wand des Gehäuses zumindest teilweise aus einem Leiterplatten material gefertigt ist. Beispielsweise kann eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefer tigt ist und eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Aussparung in der Platte kann zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bilden. Das organische Material, aus dem die weitere Platte gefertigt ist, kann das gleiche Material sein, aus dem der elektrisch isolierende Teil der Leiterplatte gefertigt ist. Genauso wie bei der Leiterplatte kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die weitere Platte aufgebracht sein, um diese gegenüber dem Innenraum des Gehäuses hermetisch zu kapseln und zu verhindern, dass gasför mige organische oder teilorganische Stoffe, die für das La serelement schädlich sein können, aus dem organischen Material freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen.

Das Gehäuse kann eine Abdeckplatte aufweisen, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist. Dies er möglicht es, die Laserstrahlung aus dem Gehäuse herauszuführen und für eine gewünschte Anwendung zur Verfügung zu stellen. Gegebenenfalls können in dem Innenraum ein oder mehrere optische Elemente angeordnet sein, die die Laserstrahlung in die ge wünschte Richtung lenken. Die Abdeckplatte kann auf die Seiten wände des Gehäuses montiert sein. Die Fügestellen zwischen der Abdeckplatte und den Seitenwänden können hermetisch abgedichtet sein .

Als Materialien für die Abdeckplatte kommen beispielsweise Glas, Saphir (AI ₂ O ₃ ) oder Silizium infrage. Diese Materialien sind für die Laserstrahlung transparent und ausreichend alterungsstabil.

Die Abdeckplatte kann vollständig aus einem oder mehreren der vorstehend genannten Materialien oder auch nur teilweise aus diesen Materialien hergestellt sein. Beispielsweise kann die Abdeckplatte zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt sein, in das ein Einsatzteil aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durchlässigen Mate rial integriert ist. Das organische Material der Abdeckplatte kann das gleiche Ma terial sein, aus dem der elektrisch isolierende Teil der Lei terplatte gefertigt ist. Dies kann vorteilhaft sein, da in die sem Fall die Grundplatte und die Abdeckplatte ähnliche thermi sche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Genauso wie bei der Leiterplatte kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die weitere Platte aufgebracht sein, um diese gegenüber dem Innenraum des Gehäuses hermetisch zu kapseln und zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorganische Stoffe, die für das Laserelement schädlich sein können, aus dem organischen Material freigesetzt werden und in den Innenraum gelangen.

Das Einsatzteil in der Abdeckplatte kann beispielsweise aus Glas, Saphir (AI ₂ O ₃ ) oder Silizium bestehen.

Die mindestens eine anorganische Schicht kann mindestens eine Metallschicht sein, die galvanisch, d. h. elektrochemisch, auf dem Leiterplattenmaterial, d. h. insbesondere der Bodenplatte, den Seitenwänden und/oder gegebenenfalls der Abdeckplatte, ab geschieden ist. Beispielsweise kann Kupfer, insbesondere soge nanntes ED-Cu (englisch: eletrically deposited copper) , als Me tallschicht verwendet werden. Ferner können mehrere Metall schichten übereinander gestapelt sein. Alternativ kann die min destens eine anorganische Schicht aus anorganischen, nichtme tallischen Schichten oder Schichtstapel bestehen, die bei spielsweise mit Hilfe von Sputter-, Bedampfungs- , PVD (englisch: physical vapour deposition, physikalische Gasphasenabschei dung)- oder CVD (englisch: Chemical vapour deposition, chemi sche Gasphasenabscheidung) -Verfahren aufgetragen werden. Die für die mindestens eine anorganische Schicht verwendeten Mate rialien und Schichtdicken sollen eine hermetische Kapselung der organischen Bestandteile des Gehäuses gewährleisten. Weiterhin kann die Abschirmung verbessert werden, indem ent sprechende Abschirmungen in dem Gehäuse vorgesehen werden, bei spielsweise durch das Einlaminieren von Metallfolien oder me tallbeschichteten Folien. Diese Ausführungsform hat nicht nur den Vorteil der Gasdichtheit, sondern kann auch hochfrequente elektromagnetische Strahlung abschirmen.

Ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung dient zur Herstellung einer Laservorrichtung. Das Verfahren sieht vor, dass ein Ge- häuse zumindest teilweise aus einem Leiterplattenmaterial ge fertigt wird, mindestens ein Laserelement in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet wird, der Innenraum mit mindestens einer anorganischen Schicht von dem Leiterplattenmaterial abgeschirmt wird, und das Gehäuse hermetisch verschlossen wird.

Das Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Laservorrichtung aufwei sen . Eine Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorgani schen Material eingefügt ist, kann als Bodenplatte des Gehäuses bereitgestellt werden und das Laserelement kann auf dem Ein satzteil angeordnet werden. Gemäß einer Ausgestaltung kann eine weitere Platte, die zumin dest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine Aussparung aufweist, auf der Leiterplatte angeordnet wer den. Die Aussparung kann zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bilden.

Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht auf die Leiterplatte und die weitere Platte aufgebracht werden und da nach kann eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emittierte Laserstrahlung durch lässigen Material gefertigt ist, auf die weitere Platte aufge bracht werden. Die Abdeckplatte kann an der weiteren Platte mittels eines Fü gematerials befestigt werden, das ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas, ein geeignetes Lotmaterial und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweist oder vollständig aus einem derartigen Material besteht. Weiterhin sollte das Füge- material die Hermizität des Gehäuses gewährleisten. Das metal lische Material kann beispielsweise eine AuSn-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 280 bis 320 °C, eine Auln-Lötverbindung mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 180 bis 220 °C oder eine AuAu-Kompressionsbond- Schicht mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 200 bis 250 °C sein. Als Niedertemperaturglas können beispielsweise Tellur basierte Gläser mit einer Prozesstemperatur im Bereich von ungefähr 350 bis 500 °C eingesetzt werden. Sofern ein an organisches Klebematerial als Fügematerial verwendet wird, muss dieses ausreichend hermetisch dicht sein, so dass keine gasför migen organischen oder teilorganischen Stoffe durch das Klebe material in den Innenraum gelangen können, die das Laserelement beschädigen oder beeinträchtigen könnten. In einer alternativen Ausgestaltung wird eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise aus einem für die von dem Laserelement emit tierte Laserstrahlung durchlässigen Material gefertigt ist, be reitgestellt und eine weitere Platte, die zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigt ist und eine zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses bildende Aussparung auf weist, wird auf der Abdeckplatte befestigt.

Die mindestens eine anorganische Schicht kann auf die Leiter platte aufgebracht werden und nach dem Befestigen der weiteren Platte an der Abdeckplatte kann mindestens eine weitere anor ganische Schicht auf der weiteren Platte aufgebracht werden, um den Innenraum von der weiteren Platte abzuschirmen. Danach kann die Abdeckplatte zusammen mit der weiteren Platte auf die Lei- terplatte aufgebracht werden.

Die Abdeckplatte bzw. die weitere Platte können an der Leiter platte mittels eines Fügematerials befestigt werden, das wie bei der oben beschriebenen Ausgestaltung ein metallisches Ma- terial, ein Niedertemperaturglas und/oder ein anorganisches Klebematerial aufweisen kann oder vollständig aus einem derar tigen Material bestehen kann und das die Hermizität des Gehäuses gewährleisten kann. Ferner kann die mindestens eine anorganische Schicht mindestens eine Metallschicht sein, die galvanisch auf dem Leiterplatten material abgeschieden wird.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:

Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels einer Laservorrichtung;

Fig . 2 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten

Ausführungsbeispiels ;

Fig . 3 eine schematische Darstellung eines weite ren Ausführungsbeispiels einer Laservor richtung;

Fig . 4 eine Variante des in Fig. 3 dargestellten

Ausführungsbeispiels ; Fig . 5 eine Variante des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels; und

Fig . 6 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten

Ausführungsbeispiels .

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die bei gefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Be schreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifi sche Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert wer den können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschauli chung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merk male der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbei spiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spe zifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschrei bung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identi schen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 10 mit einem hermetischen Gehäuse 11, das einen Innenraum 12 aufweist. In dem Innenraum 12 des Gehäuses 11 ist ein Laserelement 13 ange ordnet, das insbesondere dazu ausgebildet ist, grüne oder blaue Laserstrahlung 14 zu erzeugen.

Das Gehäuse 11 enthält eine Leiterplatte 20 als Bodenplatte, deren Körper zumindest teilweise organisches Material enthält. In die Leiterplatte 20 ist ein Einsatzteil 21 integriert, das aus einem anorganischen Material, zum Beispiel Silizium, A1N, AI2O3 oder SiC, gefertigt ist. Das Einsatzteil 21 umfasst elekt rische Durchkontaktierungen 22, die sich von einer ersten Haupt oberfläche 23 des Einsatzteils 21 bis zu einer der ersten Haupt oberfläche 23 gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 erstrecken und aus einem Metall, zum Beispiel Kupfer, gefertigt sind.

Auf der ersten und der zweiten Hauptoberfläche 23, 24 sind jeweilige Metallisierungsschichten 25 bzw. 26 abgeschieden, die zu Leiterbahnen ausgebildet sind und an gewünschten Stellen mit den Durchkontaktierungen 22 verbunden sind. Die Metallisie rungsschicht 26 auf der zweiten Hauptoberfläche 24 des Einsatz teils 21 erstreckt sich auch auf die Unterseite der Leiterplatte 20. Die erste Hauptoberfläche 23 des Einsatzteils 21 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bündig mit der Oberseite des zumindest teilweise aus einem organischen Material gefertigten Körpers der Leiterplatte 20 ausgestaltet. Ferner ist die zweite Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 bündig mit der Unterseite des Körpers der Leiterplatte 20 ausgestaltet.

Die Unterseite der Leiterplatte 20 dient zusammen mit der zwei ten Hauptoberfläche 24 des Einsatzteils 21 und der Metallisie rungsschicht 26 als Montage- und/oder Anschlussfläche der La servorrichtung 10. Die Laservorrichtung 10 kann mit der Unter- seite der Leiterplatte 20 auf eine externe Komponente montiert, insbesondere gelötet, werden.

Die Metallisierungsschicht 25 kann elektrisch mit dem Laserele ment 13 verbunden sein, was es erlaubt, das Laserelement 13 von außerhalb der Laservorrichtung 10 über die Metallisierungs schichten 26 elektrisch anzusteuern.

In die Leiterplatte 20 können weitere aktive oder passive Bau elemente integriert sein, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Auf das Einsatzteil 21 ist ein Subträger 30 montiert, auf den wiederum das Laserelement 13 montiert ist. Ferner ist ein op tisches Element 31 auf dem Einsatzteil 21 angeordnet, das dazu dient, die von dem Laserelement 13 erzeugte Laserstrahlung 14 in die gewünschte Richtung zu lenken und gegebenenfalls zu for men .

Eine weitere Platte 32 ist auf die Leiterplatte 20 montiert. Zusammen mit der Leiterplatte 20 kann die Platte 32 eine mehr- schichtige Leiterplatte (englisch: multi-layer PCB) bilden. Die Platte 32 formt die Seitenwände des Gehäuses 11 und weist eine Aussparung auf, durch die der Innenraum 12 des Gehäuses 11 gebildet wird. Die Platte 32 ist ebenfalls aus einem Leiter plattenmaterial gefertigt und enthält genauso wie die Leiter- platte 20 organisches Material.

Aus der Leiterplatte 20 und der Platte 32 können grundsätzlich gasförmige organische oder teilorganische Stoffe entweichen. Damit diese Stoffe nicht in den Innenraum 12 des Gehäuses 11 gelangen und dort die Facette des Laserelements 13 beschädigen, sind die Leiterplatte 20 und die Platte 32 zum Innenraum des Gehäuses 11 hin mittels einer als Diffusionsbarriere 35 ausge bildeten Schicht aus einem anorganischen Material hermetisch gekapselt .

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Diffusionsbar riere 35 aus galvanisch abgeschiedenem Kupfer gebildet. Die Diffusionsbarriere 35 bedeckt sämtliche Oberflächen der Leiter platte 20 und der Platte 32, die ansonsten in Kontakt mit der Atmosphäre des Innenraums 12 stehen würden. Ferner bedeckt die Diffusionsbarriere 35 vollständig die Oberseite der Platte 32 sowie die Fügestellen zwischen der Leiterplatte 20 und dem Ein satzteil 21, um eine hermetische Kapselung zu bewirken. An seiner Oberseite wird das Gehäuse 11 durch eine Abdeckplatte 40 abgeschlossen, durch welche die Laserstrahlung 14 austritt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 40 vollständig aus Glas gefertigt. Die Abdeckplatte 40 weist an ihren Rändern Metallisierungen 41 auf, mit denen die Abdeck platte 40 an der auf die Oberseite der Platte 32 aufgebrachten Diffusionsbarriere 35 befestigt ist. Mittels eines Fügemateri als 42 ist die Fügestelle zwischen der Abdeckplatte 40 und der Diffusionsbarriere 35 hermetisch verschlossen. Das Fügematerial 42 kann beispielsweise wie oben beschrieben ein metallisches Material, ein Niedertemperaturglas oder ein anorganisches Kle bematerial sein. Alternativ kann die Abdeckplatte 40 durch La serschweißen hermetisch mit der Diffusionsbarriere 35 verbunden sein .

Zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Laservorrichtung 10 werden zunächst die Leiterplatte 20, die Platte 32, das La serelement 13, die Diffusionsbarriere 35 sowie die Komponenten im Innenraum 12 des Gehäuses 11 montiert bzw. zusammengefügt. Erst danach wird die Abdeckplatte 40 aufgesetzt und hermetisch verschlossen .

Fig. 2 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 50, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrich tung 10 ist.

Im Unterschied zur Laservorrichtung 10 ist die Abdeckplatte 40 der Laservorrichtung 50 nicht vollständig aus Glas gefertigt, sondern besteht aus einer Platte 51 aus einem organischem Ma terial, in die ein Einsatzteil 52 aus Glas integriert ist. Die Platte 51 kann aus dem gleichen Material wie der Körper der Leiterplatte 20 gefertigt sein. Das Einsatzteil 52 ist in der Platte 51 derart angeordnet, dass die Laserstrahlung 14 durch das Einsatzteil 52 austreten kann. Um zu verhindern, dass gasförmige organische oder teilorgani sche Stoffe aus der Platte 51 in den Innenraum 12 freigesetzt werden, ist die Platte 51 zum Innenraum 12 hin hermetisch durch eine Schicht 53 aus einem anorganischen Material gekapselt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schicht 53 eine galvanisch abgeschiedene Kupferschicht.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 60, die weitge hend mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrichtung 10 über- einstimmt. Die Unterschiede zwischen den Laservorrichtungen 10 und 60 liegen in den unterschiedlichen Herstellungsverfahren begründet .

Zur Herstellung der in Fig. 3 dargestellten Laservorrichtung 60 werden auf das in die Leiterplatte 20 integrierte Einsatzteil 21 das Laserelement 13 und das optische Element 31 montiert. Ferner wird die Diffusionsbarriere 35 auf die Leiterplatte 20 aufgebracht . Die die Seitenwände des Gehäuses 11 formende Platte 32 wird jedoch nicht direkt an der Leiterplatte 20, sondern mittels eines Klebstoffs 61, beispielsweise eines organischen Kleb stoffs, an der Abdeckplatte 40 befestigt. Anschließend wird die Platte 32 zum Innenraum 12 hin hermetisch durch eine als Dif- fusionsbarriere 62 ausgebildete Schicht aus einem anorganischen

Material gekapselt, um zu verhindern, dass gasförmige organi sche oder teilorganische Stoffe aus der Platte 32 in den Innen raum 12 diffundieren. Auch die Unterseite der Platte 32 ist von der Diffusionsbarriere 62 bedeckt. In dem vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel ist die Diffusionsbarriere 62 eine galvanisch ab geschiedene Kupferschicht. Anschließend werden die beiden vorstehend beschriebenen Kompo nenten zusammengefügt und die Fügestelle wird mittels Laser schweißen oder mit Hilfe des Fügematerials 42 oder eines anderen geeigneten Materials hermetisch verschlossen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 70, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 3 dargestellten Laservorrich tung 60 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 60 ist die Abdeckplatte 40 der Laservorrichtung 70 nicht vollständig aus Glas gefertigt, sondern wie bei der in Fig. 2 dargestellten Laservorrichtung 50 besteht die Abdeckplatte 40 aus der Platte 51 aus einem orga nischem Material, in die das Einsatzteil 52 aus Glas integriert ist. Die Diffusionsbarriere 62 erstreckt sich bei der Laservor richtung 70 über die zum Innenraum 11 weisende Oberfläche der Platte 51, damit keine gasförmigen organischen oder teilorga nischen Stoffe aus der Platte 51 in den Innenraum 12 freigesetzt werden können.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 80, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 4 dargestellten Laservorrich tung 70 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 70 besteht die Bodenplatte nicht aus einer Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorganischen Material integriert ist, sondern die Bodenplatte ist in der Laservorrichtung 80 ohne Einsatzteil ausgeführt und umfasst eine durchgehende keramische oder aus einem anorgani- sehen Material gefertigte Bodenplatte 81.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Laservorrichtung 90, die in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Laservorrich tung 10 ist. Im Unterschied zur Laservorrichtung 10 besteht die Bodenplatte nicht aus einer Leiterplatte, in die ein Einsatzteil aus einem anorganischen Material integriert ist, sondern die Bodenplatte ist in der Laservorrichtung 90 ohne Einsatzteil ausgeführt und umfasst die durchgehende keramische oder aus einem anorganischen Material gefertigte Bodenplatte 81 wie in der in Fig. 5 darge stellten Laservorrichtung 80.

Die Abdeckplatte 40 weist ebenfalls kein Einsatzteil auf und ist vollständig aus Glas gefertigt. Die Abdeckplatte 40 weist an ihren Rändern Metallisierungen 41 auf, mit denen die Abdeck platte 40 an der auf die Oberseite der Platte 32 aufgebrachten Diffusionsbarriere 35 befestigt ist. Mittels eines Fügemateri als 42 ist die Fügestelle zwischen der Abdeckplatte 40 und der Diffusionsbarriere 35 hermetisch verschlossen. Es ist auch denk bar, auf die Metallisierungen 41 zu verzichten, so dass das Fügematerial 42 direkt mit der Abdeckplatte 40 in Kontakt ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 LaserVorrichtung

11 Gehäuse

12 Innenraum

13 Laserelement

14 LaserStrahlung

20 Leiterplatte

21 Einsatzteil

22 Durchkontaktierung

23 erste Hauptoberfläche

24 zweite Hauptoberfläche

25 MetallisierungsSchicht

26 MetallisierungsSchicht 30 Subträger

31 optisches Element

32 Platte

35 Diffusionsbarriere 40 Abdeckplatte

41 Metallisierung

42 Fügematerial

50 LaserVorrichtung

51 Platte

52 Einsatzteil

53 Schicht

60 Laser _V orrichtung 61 Klebstoff

62 Diffusionsbarriere 70 Laser _V orrichtung 80 Laser _V orrichtung

81 Bodenplatte

90 Laser _V orrichtung