OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND BAUTEIL MIT SOLCH EINEM

BAUELEMENT

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.

Die Druckschrift WO 2005/117071 A2 beschreibt ein

optoelektronisches Bauelement.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, bei dem die Abstrahlcharakteristik besonders genau eingestellt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil mit zumindest einem solchen Bauelement anzugeben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das optoelektronische Bauelement einen Träger mit einer Montagefläche an einer Oberseite des

Trägers. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger handeln, der Kontaktstellen und Leiterbahnen zur Kontaktierung eines Halbleiterchips umfasst.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger um eine

Leiterplatte oder einen Leiterrahmen.

Der Träger umfasst an seiner Oberseite eine Montagefläche, die zur Aufnahme weiterer Komponenten des optoelektronischen Bauelements vorgesehen ist. Der Träger ist dazu eingerichtet, weitere Komponenten des optoelektronischen Bauelements mechanisch zu stützen und zu tragen. Insbesondere kann es sich bei dem Träger um die mechanisch tragende Komponente des optoelektronischen Bauelements handeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer dem Träger abgewandten Hauptfläche. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden

Halbleiterchip wie beispielsweise einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip handeln. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen

Strahlungsempfangenden Halbleiterchip wie beispielsweise einen Fotodiodenchip handelt. Das optoelektronische

Bauelement umfasst einen oder mehrere optoelektronische

Halbleiterchips. Insbesondere umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen oder mehrere

Strahlungsemittierende Halbleiterchips oder einen oder mehrere Strahlungsempfangende Halbleiterchips.

Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine Hauptfläche auf, die dem Träger gegenüberliegend angeordnet ist. Bei einer Hauptfläche des Halbleiterchips handelt es sich um den Teil der Außenfläche des Halbleiterchips, der parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips verläuft. Beispielsweise ist die dem Träger abgewandte Hauptfläche neben der dem Träger zugewandten Hauptfläche des

Halbleiterchips die flächenmäßig größte Fläche des

optoelektronischen Halbleiterchips. Seitenflächen des

optoelektronischen Halbleiterchips, welche jeweils einen kleineren Flächeninhalt als die Hauptflächen aufweisen, verbinden die beiden Hauptflächen miteinander. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen

Strahlungsemittierenden Halbleiterchip, so verlässt ein Teil, insbesondere ein Großteil, also wenigstens 50 % der

emittierten elektromagnetischen Strahlung, den Halbleiterchip durch diese Hauptfläche. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen

Strahlungsempfangenden Halbleiterchip, so wird ein Teil, insbesondere ein Großteil der vom Halbleiterchip im Betrieb empfangenen elektromagnetischen Strahlung durch die

Hauptfläche in den Halbleiterchip eingekoppelt. Unter

elektromagnetischer Strahlung wird hier und im Folgenden elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen Infrarotstrahlung und UV-Strahlung, zum Beispiel sichtbares Licht, verstanden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Bauelement ein Gehäuse, das

strahlungsundurchlässig ausgebildet ist. Das

strahlungsundurchlässige Gehäuse kann dabei dem

Halbleiterchip zugewandte Innenflächen aufweisen, welche Strahlungsabsorbierend und/oder Strahlungsreflektierend ausgebildet sein können. Das Gehäuse kann mechanisch fest mit dem Träger verbunden sein. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der Träger und das Gehäuse stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder das Gehäuse und der Träger einteilig miteinander ausgebildet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

optoelektronische Bauelement ein optisches Element mit einer Außenfläche und einer der Außenfläche abgewandten

Innenfläche. Das optische Element ist beispielsweise durch einen Körper gebildet, der strahlungsdurchlässig, zum

Beispiel transparent, ausgebildet ist. Das optische Element kann dazu mit einem Kunststoff, einem Epoxid, einem Silikon und/oder einem Glas gebildet sein oder aus einem dieser

Materialien bestehen. Die Außenfläche des optischen Elements begrenzt das optische Element nach außen hin, das heißt an seiner dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite. Bei dem optischen Element kann es sich um ein

Strahlungsformendes optisches Element - wie zum Beispiel eine Linse - und/oder ein Strahlungslenkendes optisches Element - wie zum Beispiel ein Prisma - handeln. Das heißt, das optische Element kann dazu eingerichtet sein,

elektromagnetische Strahlung zu streuen, zu bündeln und/oder die Richtung der elektromagnetischen Strahlung zu ändern.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip an der Montagefläche, der Innenfläche des optischen Elements zugewandt, angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip kann an der Montagefläche des Trägers beispielsweise

mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sein. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip kann über den Träger elektrisch betrieben werden. Der optoelektronische Halbleiterchip ist dabei der Innenfläche des optischen

Elements zugewandt. Das heißt, handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip, so trifft vom

Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung zunächst auf die Innenfläche, durchläuft dann gegebenenfalls das optische Element und tritt an der Außenfläche aus. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umgibt das Gehäuse den optoelektronischen

Halbleiterchip teilweise. Das Gehäuse umgibt den

optoelektronischen Halbleiterchip zumindest an einer seiner Seitenflächen. Das heißt, das Gehäuse verläuft dann entlang dieser Seitenfläche. Das Gehäuse stellt damit an einer

Seitenfläche eine strahlungsundurchlässige Barriere für elektromagnetische Strahlung dar, die im Betrieb vom Halbleiterchip emittiert wird oder die vom Halbleiterchip zu empfangen ist.

Das Gehäuse kann den optoelektronischen Halbleiterchip auch an weiteren Seitenflächen umgeben. Insbesondere ist jedoch zumindest eine Seitenfläche des optoelektronischen

Halbleiterchips nicht vom Gehäuse umgeben. Das heißt, im Gehäuse ist keine Kavität ausgebildet, deren Innenwände den optoelektronischen Halbleiterchip seitlich, also in lateralen Richtungen, vollständig umgeben, sondern an zumindest einer Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips ist das Gehäuse vorzugsweise nicht angeordnet. An einer Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips ist das

optoelektronische Bauelement daher frei von dem Gehäuse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst die Innenfläche des optischen Elements einen ersten Bereich, in dem die Innenfläche eben ausgebildet ist und sich von der Montagefläche in Richtung des Gehäuses quer zur Hauptfläche des Halbleiterchips erstreckt. Das heißt, in diesem eben ausgebildeten Bereich der Innenfläche verläuft die Innenfläche nicht parallel zur Hauptfläche des Halbleiterchips, sondern in einem Winkel. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst die Innenfläche einen zweiten Bereich, in dem die Innenfläche in Richtung des Halbleiterchips verläuft, wobei sich der zweite Bereich an den ersten Bereich

anschließt. Insbesondere ist es möglich, dass der erste

Bereich und der zweite Bereich direkt aneinander grenzen und die Innenfläche unterbrechungsfrei vom ersten Bereich in den zweiten Bereich übergeht. Im zweiten Bereich verläuft die Innenfläche in Richtung des Halbleiterchips. Das heißt, das optische Element weist im zweiten Bereich eine Ausstülpung auf, die in Richtung des Halbleiterchips gerichtet ist.

Beispielsweise weist das optische Element im zweiten Bereich eine Zacke oder eine Rundung auf, die sich in Richtung des Halbleiterchips erstreckt. Insbesondere verläuft die

Innenfläche im ersten Bereich nicht parallel zur Innenfläche im zweiten Bereich, sondern die Bereiche der Innenfläche verlaufen quer zueinander. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst die Innenfläche einen dritten Bereich, in dem sich die Innenfläche vom zweiten Bereich in Richtung des Gehäuses erstreckt. Der dritte Bereich kann dabei direkt an den zweiten Bereich übergrenzen, sodass die Innenfläche ohne Unterbrechung vom zweiten Bereich in den dritten Bereich übergeht .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein

optoelektronisches Bauelement angegeben mit

- einem Träger mit einer Montagefläche an einer Oberseite des Trägers ,

- einem optoelektronischen Halbleiterchip mit einer dem

Träger abgewandten Hauptfläche,

- einem Gehäuse, das strahlungsundurchlässig ausgebildet ist, und

- einem optischen Element mit einer Außenfläche und einer der Außenfläche abgewandten Innenfläche, wobei

- der optoelektronische Halbleiterchip an der Montagefläche, der Innenfläche zugewandt, angeordnet ist,

- das Gehäuse den optoelektronischen Halbleiterchip teilweise umgibt ,

- die Innenfläche einen ersten Bereich des optischen Elements umfasst, in dem die Innenfläche eben ausgebildet ist und sich von der Montagefläche in Richtung des Gehäuses quer zur Hauptfläche erstreckt,

- die Innenfläche einen zweiten Bereich des optischen

Elements umfasst, in dem die Innenfläche in Richtung des Halbleiterchips verläuft, wobei sich der zweite Bereich an den ersten Bereich anschließt, und

- die Innenfläche einen dritten Bereich des optischen

Elements aufweist, in dem sich die Innenfläche vom zweiten Bereich in Richtung des Gehäuses erstreckt.

Optoelektronische Bauelemente, die Strahlungsemittierend ausgebildet sind, beleuchten oft den gesamten umgebenden Raum mit unterschiedlichen Abstrahlcharakteristika . In gleicher Weise empfangen optoelektronische Bauelemente, die

Strahlungsempfangend ausgebildet sind, oft elektromagnetische Strahlung aus dem gesamten umgebenden Raum. Eine Emission gezielt nur in einen Halbraum um das optoelektronische

Bauelement oder eine Detektion gezielt nur aus einem Halbraum um das optoelektronische Bauelement sind dadurch nicht ermöglicht. Dies kann beispielsweise bei einer Kombination von strahlungsemittierenden und Strahlungsempfangenden

Bauelementen zu einem ungewünschten Übersprechen („Cross- Talk") und zu einer Reduzierung der Effizienz führen.

Für engwinklig abstrahlende Emitter, beispielsweise für VCSEL-Bauelemente, kann durch eine Linse eine Verkippung der Abstrahlcharakteristik erzeugt werden, wodurch das

Übersprechen zwischen einem Emitter und einem Empfänger unterdrückt ist. Mit einem hier beschriebenen Bauelement ist es nun jedoch zum Beispiel aufgrund der Ausgestaltung des optischen Elements und/oder des Gehäuses möglich,

elektromagnetische Strahlung gezielt in einen Halbraum zu emittieren oder aus einem Halbraum zu empfangen. Dabei kann für den optoelektronischen Halbleiterchip, für den Fall eines Strahlungsemittierenden optoelektronischen

Bauelements, auch ein Halbleiterchip zu Einsatz kommen, der eine breitwinklige Abstrahlung aufweist und beispielsweise durch einen Leuchtdiodenchip mit einer Lambert ' sehen

Abstrahlcharakteristik gebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass der Halbraum nicht nur engwinklig angestrahlt wird, sondern eine breite Abstrahlung und Ausleuchtung des gesamten Halbraums erfolgt.

Ferner kann ein solches optoelektronisches Bauelement

besonders kompakt ausgebildet werden und beispielsweise eine Bauhöhe von höchstens 1 mm aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das optische Element im ersten Bereich dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in Richtung des zweiten Bereichs zu lenken. Das heißt, zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strahlung, die im ersten Bereich auf die Innenfläche des optischen Elements trifft, wird in Richtung des zweiten Bereichs gelenkt und trifft dort wiederum auf die Innenfläche des optischen Elements. Das heißt, aufgrund der Ausgestaltung des optischen Elements im ersten Bereich wird das optische Element im zweiten Bereich durch

elektromagnetische Strahlung beleuchtet, die im ersten

Bereich reflektiert oder umgelenkt worden ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das optische Element im zweiten Bereich dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in Richtung des dritten Bereichs zu lenken. Das heißt, auch im zweiten

Bereich erfolgt beispielsweise durch Reflexion oder Brechung ein Umlenken eines Teils der elektromagnetischen Strahlung, die in den zweiten Bereich des optischen Elements eingekoppelt wird in Richtung des dritten Bereichs. Von dort kann die elektromagnetische Strahlung für einen

Strahlungsemittierenden Halbleiterchip beispielsweise zur Außenfläche des optischen Elements und schlussendlich aus dem optischen Element gelenkt werden. Für einen

Strahlungsemittierenden Halbleiterchip kann vom dritten

Bereich zum Beispiel elektromagnetische Strahlung auf den Strahlungsempfangenden Halbleiterchip gerichtet werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der zweite Bereich des optischen Elements mit dem Bereich der Innenfläche, der in Richtung des

Halbleiterchips verläuft, direkt über dem Halbleiterchip angeordnet. Das heißt, beispielsweise bei einer orthogonalen Projektion der Hauptfläche des Halbleiterchips auf die

Innenfläche des optischen Elements befindet sich der zweite Bereich des optischen Elements teilweise in der Projektion. Gleiches kann für den dritten Bereich des optischen Elements gelten. Das heißt, der Halbleiterchip kann insbesondere derart relativ zum optischen Element positioniert sein, dass der zweite Bereich und/oder der dritte Bereich

abschnittsweise in der Projektion des Halbleiterchips auf die Innenfläche der Linse verlaufen. Entsprechendes kann auch für den ersten Bereich gelten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements grenzt das optische Element im ersten Bereich an die Montagefläche. Das optische Element kann sich an der Montagefläche mit dem Träger in direktem Kontakt befinden oder dort Stoffschlüssig, beispielsweise über einen

Klebstoff, mit dem Träger verbunden sein. Insbesondere befindet sich dann keine weitere Komponente des optoelektronischen Bauelements, insbesondere kein Bereich des Gehäuses, zwischen dem optischen Element und der

Montagefläche des Trägers. Mit anderen Worten erstreckt sich das optische Element von der Montagefläche in Richtung des Gehäuses, wobei das optische Element stellenweise, im ersten Bereich des optischen Elements, auf der Montagefläche des Trägers aufliegt.

An einer anderen Stelle kann das optische Element an das Gehäuse grenzen. Das heißt, das optische Element kann sich dort in direktem Kontakt mit dem Gehäuse befinden oder

Stoffschlüssig, zum Beispiel über einen Klebstoff, mit dem Gehäuse verbunden sein. Dabei ist das Gehäuse gegenüber der Montagefläche des Trägers erhöht, sodass zum Beispiel die Innenfläche des optischen Elements zumindest abschnittsweise schräg von der

Montagefläche in Richtung des Gehäuses verläuft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an zumindest einer Seitenfläche des

optoelektronischen Halbleiterchips kein Bereich des Gehäuses angeordnet. Das heißt, an zumindest einer Seitenfläche verläuft kein Abschnitt des Gehäuses, sondern beispielsweise der erste Bereich des optischen Elements. Insbesondere dort wo das optische Element an die Montagefläche des Trägers grenzt, ist dann kein Bereich des Gehäuses vorhanden.

Beispielsweise umgibt das Gehäuse den Halbleiterchip an drei Seitenflächen und an einer Seitenfläche nicht. Dadurch ist aufgrund der strahlungsundurchlässigen Eigenschaften des Gehäuses eine Abstrahlung in einen ersten Halbraum an der offenen Seite, dort wo kein Gehäuse angeordnet ist,

vorgegeben. Durch das optische Element wird dann sichergestellt, dass möglichst wenig elektromagnetische

Strahlung in den gegenüberliegenden zweiten Halbraum

emittiert oder von dort detektiert wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Bauelement ein weiteres optisches Element, das zwischen dem dritten Bereich und dem Gehäuse angeordnet ist. Das weitere optische Element kann dabei integral mit dem Gehäuse und/oder dem optischen Element ausgebildet sein. Weiter ist es möglich, dass es sich bei dem weiteren optischen Element um ein separat hergestelltes optisches Element handelt, das nicht einstückig mit dem

Gehäuse und/oder dem optischen Element ausgebildet ist. Das weitere optische Element kann dann mit dem Gehäuse und/oder dem optischen Element, insbesondere mit dem Gehäuse und dem optischen Element Stoffschlüssig verbunden sein.

Das weitere optische Element kann insbesondere dazu

eingerichtet sein, die Richtung von elektromagnetischer Strahlung zu ändern. Bei dem weiteren optischen Element kann es sich dazu um ein strahlungsbrechendes oder

Strahlungsreflektierendes optisches Element, zum Beispiel ein Prisma handeln. Das weitere optische Element verhindert insbesondere den Austritt oder den Einfang von

elektromagnetischer Strahlung in oder aus dem zweiten

Halbraum.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das optoelektronische Bauelement dazu

eingerichtet, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Halbraum zu detektieren, wobei elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten Halbraum nicht detektiert wird. In diesem Fall handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen Strahlungsempfangenden

optoelektronischen Halbleiterchip .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Bauelement dazu eingerichtet,

elektromagnetische Strahlung in einen ersten Halbraum zu emittieren, wobei in einen zweiten Halbraum keine

elektromagnetische Strahlung emittiert wird. In diesem Fall handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen Strahlungsemittierenden optoelektronischen

Halbleiterchip .

Die beiden Halbräume sind beispielsweise komplementär zueinander. Zum Beispiel strahlt ein Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauelement elektromagnetische Strahlung in einen Winkelbereich zwischen 0 und 90° ab, wodurch der erste Halbraum ausgeleuchtet wird. Der zweite Halbraum umfasst dann den Winkelbereich zwischen größer 90° und 180°, in welchen keine oder kaum elektromagnetische Strahlung emittiert wird.

Es wird weiter ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Das optoelektronische Bauteil umfasst zumindest ein hier

beschriebenes optoelektronisches Bauelement. Das heißt, sämtliche für das optoelektronische Bauelement offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Bauteil

offenbart und umgekehrt.

Ferner umfasst das optoelektronische Bauteil in zumindest einer Ausführungsform einen Detektor mit einem Detektorchip. Der Detektorchip ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung zu empfangen. Insbesondere ist der Detektorchip dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung, die vom optoelektronischen Bauelement emittiert wurde und reflektiert wurde, zu empfangen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das

optoelektronische Bauelement des Bauteils dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in einem ersten Halbraum zu emittieren, wobei in einem zweiten Halbraum keine

elektromagnetische Strahlung emittiert wird und der

Detektorchip ist dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung zu detektieren.

Dabei detektiert der Detektorchip zumindest unter anderem auch elektromagnetische Strahlung, die vom optoelektronischen Bauelement emittiert wurde.

Weiter sind der optoelektronische Halbleiterchip des

optoelektronischen Bauelements und der Detektorchip in dieser Ausführungsform durch einen Teil des Gehäuses voneinander getrennt. Das heißt, das strahlungsundurchlässige Gehäuse oder zumindest ein Bereich des strahlungsundurchlässigen Gehäuses ist zwischen dem Strahlungsemittierenden

optoelektronischen Bauelement und dem Detektor angeordnet.

Insbesondere ist es möglich, dass das optoelektronische

Bauelement und der Detektor einstückig miteinander

ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass der Detektorchip in einem Bereich des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist. Der

optoelektronische Halbleiterchip und der Detektorchip sind dann durch einen Bereich des Gehäuses, zum Beispiel durch eine Gehäusewand, optisch und räumlich voneinander getrennt. Ferner ist es insbesondere auch möglich, dass das optoelektronische Bauteil zwei oder mehr optoelektronische Bauelemente, die Strahlungsemittierend sind, umfasst. Dabei kann der Detektor dann zwischen zwei der optoelektronischen Bauelemente angeordnet sein. Das heißt, es ist möglich, dass zwischen zwei optoelektronischen Bauelementen ein Detektor angeordnet ist, wobei die optoelektronischen Bauelemente und der Detektor einstückig miteinander ausgebildet sein können. Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Bauelement und das hier beschriebene optoelektronische

Bauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den

dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die schematischen Darstellungen der Figuren 1A, 1B, 2A, 2B, 3, 4A, 4B, 5A, 5B zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen Bauelementen.

Anhand der grafischen Auftragung der Figuren 6A und 6B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen

optoelektronischen Bauelements näher erläutert.

Die schematischen Darstellungen der Figuren 7A und 7B zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen

optoelektronischen Bauteilen.

Anhand der grafischen Auftragung der Figuren 7C und 7D sind hier beschriebene optoelektronische Bauteile näher erläutert. Die schematischen Darstellungen der Figuren 8A, 8B, 8C, 8D zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen

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

dargestellten Elemente untereinander sind nicht als

maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere

Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.

Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen

optoelektronischen Bauelements näher erläutert. Die Figur 1A zeigt dabei einen Schnitt in der Schnittebene A durch das in der Figur 1B perspektivisch dargestellte Bauelement. Das Bauelement umfasst einen Träger 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Anschlussträger handelt. An der

Montagefläche la des Trägers 1 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 2 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden oder

strahlungsdetektierenden Halbleiterchip handeln kann. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 umfasst Seitenflächen 2c, 2d und eine Hauptfläche 2a, die der Montagefläche la des Trägers 1 abgewandt ist. Abgesehen von der Seitenfläche 2c ist der Halbleiterchip 2 an allen Seitenflächen vom Gehäuse 3 umgeben, welches strahlungsundurchlässig ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst das Gehäuse 3 einen reflektierenden Bereich 31, der zur Reflexion von elektromagnetischer

Strahlung, die beispielsweise vom Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugt wird, vorgesehen ist. Der reflektierende Bereich 31, kann dabei auch die gesamte, dem Halbleiterchip 2 zugewandte Fläche des Gehäuses 3 umfassen. Mit anderen Worten, kann das Gehäuse 3 zumindest an seiner dem Halbleiterchip 2

zugewandten Außenfläche reflektierend ausgebildet sein. Das optoelektronische Bauelement umfasst weiter ein optisches Element 4. Das optische Element 4 weist eine Außenfläche 4a auf, die stellenweise konvex nach außen gekrümmt ist. Weiter umfasst das optische Element 4 eine Innenfläche 4b, die der Außenfläche 4a abgewandt und dem Halbleiterchip 2 zugewandt ist .

Die Innenfläche weist in einem ersten Bereich 41 des

optischen Elements 4 einen ebenen Bereich auf. Das heißt, die Innenfläche 4b ist im ersten Bereich eben und im Rahmen der Herstellungstoleranz glatt ausgebildet. Dem ersten Bereich 41 des optischen Elements 4 schließt sich ein zweiter Bereich 42 an, in dem die Innenfläche 4b in Richtung des Halbleiterchips 2 verläuft. Dort weist das optische Element eine Zacke auf, die hin zum Halbleiterchip 2 gerichtet ist. Es folgt ein dritter Bereich 43 des optischen Elements 4, der dem zweiten Bereich 42 nachfolgt und sich in Richtung des Gehäuses 3 erstreckt .

Das optische Element 4 grenzt dabei unmittelbar an den Träger 1 und ist beispielsweise an der Montagefläche la am Träger 1 befestigt. Das optische Element kann beispielsweise durch Techniken wie Spritzpressen oder Spritzgießen hergestellt sein.

Das Gehäuse 3 und der Träger 1 können getrennt voneinander gefertigt sein oder sie sind einstückig ausgebildet. Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2A ist ein Teilaspekt der Wirkung des optischen Elements 4 näher erläutert. Elektromagnetische Strahlung 5, die vom

Halbleiterchip 2 im Betrieb emittiert wird, trifft beispielsweise im ersten Bereich 41 auf die Innenfläche 4b des optischen Elements 4. Dort wird sie teilweise vom

optischen Element 4 transmittiert und tritt an der

Außenfläche 4a aus. Ein anderer Teil wird als Fresnelverluste reflektiert und im ersten Bereich des optischen Elements 4 in Richtung des zweiten Bereichs 42 des optischen Elements 4 gelenkt. Die Lenkung kann dabei beispielsweise durch

Reflexion erfolgen. Im ersten Bereich 41 des optischen Elements wirkt das

optische Element daher wie ein Prisma, dessen ebene

Seitenfläche vom Träger 1 in Richtung des Gehäuses 3

verläuft. Es wird durch das optische Element im ersten

Bereich 41 dafür gesorgt, dass möglichst keine Strahlen im Winkelbereich > 90° zur in der Figur 2A eingezeichneten x-

Richtung gelenkt werden. Vom zweiten Bereich 42 des optischen Elements wird die elektromagnetische Strahlung beispielsweise durch Brechung beim Eintritt durch die Innenfläche 4b im zweiten Bereich 42 in Richtung des dritten Bereichs 43 gelenkt. Im dritten Bereich 43 weist das optische Element 4 an seiner Innenfläche 4b einen gekrümmten Verlauf auf, sodass das optische Element 4 dort beispielsweise als Reflektor wirkt. Die Reflexion kann dabei durch Totalreflexion

erfolgen, sodass der zweite und der dritte Bereich insgesamt als sogenannter TIR (Total Internal Reflection) -Reflektor wirken, welche Strahlung in den Winkelbereich < 90° ablenken.

In der Figur 2B ist erläutert, dass die Länge B des ebenen Bereichs der Innenfläche 4b im ersten Bereich 41 des

optischen Elements 4 abhängig ist von dem Abstand zwischen der Seitenfläche 2c des optoelektronischen Halbleiterchips 2, der Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips d und dem Grenzwinkel a-^ sowie dem Winkel ß zwischen der Innenfläche 4b im ersten Bereich 41 und der Montagefläche la. Dabei gilt: L = aresin (n · sinß ) , und

B = (b-d/tano ⁽ L) / (1-tanß/tanoiL) .

Dabei ist n der Brechungsindex des Materials des optischen Elements 4. Das heißt, über das Brechungsgesetz lässt sich ein Zusammenhang zwischen dem Winkel ß und dem Strahlwinkel ableiten. Strahlen, die von der dem ersten Bereich 41 des optischen Elements 4 zugewandten Seite des Halbleiterchips 2 emittiert werden, definieren die Prismenlänge, ab der elektromagnetische Strahlung in den Winkelbereich größer als 90° gebrochen wird. An dieser Stelle erfolgt der Einbau des zweiten Bereichs 42 des optischen Elements 4, der die

elektromagnetische Strahlung auf den dritten Bereich 43 lenkt, wo das optische Element beispielsweise als TIR- Reflektor wirkt. Dies stellt sicher, dass die

elektromagnetische Strahlung wieder unter einem Winkel < 90° ausgekoppelt wird. Die Emission erfolgt auf diese Weise in einem ersten Halbraum 71 (vergleiche dazu die Figur 6A) in einem Winkelbereich zwischen 0° und 90° und nicht in einem zweiten Halbraum 72 im Winkelbereich zwischen 90° und 180°. In Verbindung mit der Figur 3 ist verdeutlicht, dass am

Übergangsbereich zwischen dem dritten Bereich 43 und dem Gehäuse 3 elektromagnetische Strahlung, die vom

Halbleiterchip 2 emittiert wird, in Richtungen > 90°, also in den zweiten Halbraum 72 austreten kann. Dies kann durch die Verwendung eines weiteren optischen Elements 6 verhindert werden, bei dem es sich beispielsweise um ein Prisma handeln kann, das in der Ecke zwischen dem optischen Element 4 und dem Gehäuse 3 angeordnet wird. Dies ist beispielsweise in der schematischen Darstellung der Figur 4A gezeigt. Die Figur 4B zeigt die Wirkung des weiteren optischen Elements 6 auf die elektromagnetische Strahlung 5, wobei das weitere optische Element 6 dazu eingerichtet ist, die Richtung der elektromagnetischen Strahlung 5 derart zu ändern, dass eine Auskopplung in den ersten Halbraum 71 erfolgt . Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 5A ist eine Ausgestaltung des Gehäuses 3 näher beschrieben, bei dem ein reflektierender Bereich 31 vorhanden ist. Dieser sorgt dafür, dass direkt auftreffende elektromagnetische Strahlung 5 in Richtung der Außenfläche 4a des optischen Elements 4 in den ersten Halbraum 71 gelenkt wird.

Alternativ dazu, vergleiche die schematische

Schnittdarstellung der Figur 5B, kann das Gehäuse einen

Strahlungsabsorbierenden Bereich 32 aufweisen, der als

Strahlfalle dient. In diesem Fall wird die elektromagnetische Strahlung, die auf das Gehäuse 3 trifft, teilweise

absorbiert .

Anhand der grafischen Auftragung der Figuren 6A und 6B ist eine Wirkungsweise des hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements erläutert. Für den Fall, dass der

optoelektronische Halbleiterchip 2 Strahlungsemittierend ist, bleibt der zweite Halbraum 72 mit Winkel zwischen 90 und 180° fast vollständig strahlungsfrei. Dabei ist in der Figur 6A die Strahlstärke Ie in W/sr gegen den Winkel φ in

aufgetragen . Die graphische Auftragung der Figur 6A gibt die

winkelabhängige Strahlstärke in zwei Orientierungen an (die obere Kurve in x-Richtung und die untere Kurve in y- Richtung) . Dies entspricht der Abstrahlcharakteristik des Bauteils. Die graphische Auftragung der Figur 6B ist die 2- dimensionale Darstellung der Strahlstärke des gesamten oberen Halbraums (der Schnitt bei 90° und 270° entspricht dabei der Darstellung der oberen Kurve in der Figur 6A) . Je dunkler ein Bereich in der Figur 6B ist, desto größer ist die

Strahlstärke.

In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der Figur 7A und 7B ist ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil näher erläutert. Das optoelektronische Bauteil umfasst vorliegend zwei optoelektronische Bauelemente 10, wie sie in Verbindung mit einer der vorangegangenen Figuren näher erläutert sind. Beide optoelektronischen Bauelemente umfassen jeweils einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 2.

Zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen 10 ist der Detektor 20 angeordnet, der einen Detektorchip 21 umfasst. Die beiden optoelektronischen Bauelemente strahlen elektromagnetische Strahlung 5 in die beiden Halbräume 71 und 72 ab. Der Detektorchip 21 detektiert beispielsweise

reflektierte Anteile dieser elektromagnetischen Strahlung.

Die Figuren 7C und 7D zeigen grafische Auftragungen zur

Erläuterung des in Verbindung mit den Figuren 7A und 7B dargestellten optoelektronischen Bauteils. Die graphische Auftragung der Figur 7C gibt die

winkelabhängige Strahlstärke in zwei Orientierungen an (die obere Kurve in x-Richtung und die untere Kurve in y- Richtung) . Dies entspricht der Abstrahlcharakteristik des Bauteils. Die graphische Auftragung der Figur 7D ist die 2- dimensionale Darstellung der Strahlstärke des gesamten oberen Halbraums (der Schnitt bei 90° und 270° entspricht dabei der Darstellung der oberen Kurve in der Figur 7C) . Je dunkler ein Bereich in der Figur 7D ist, desto größer ist die

Strahlstärke .

Wie aus den Figuren 7A und 7B ersichtlich ist, umfasst das optoelektronische Bauteil ein Gehäuse 3, welches für die beiden Bauelemente 10 und den Detektor 20 einstückig

ausgebildet ist. In einer Kavität des Gehäuses 3 ist der Detektorchip 21 angeordnet.

Anhand der Figuren 8A bis 8D sind weitere

Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen

optoelektronischen Bauteilen näher erläutert. Im

Ausführungsbeispiel der Figur 8A umfasst das

optoelektronische Bauteil genau ein optoelektronisches

Bauelement 10 mit einem Strahlungsemittierenden

Halbleiterchip 2 und genau einem Detektor 20.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 8B ist genau ein Detektor 20 zwischen genau zwei optoelektronischen Bauelementen 10 angeordnet .

Im Ausführungsbeispiel der Figur 8C sind die optischen

Elemente 4 der beiden optoelektronischen Bauelemente 10 miteinander verbunden. Das heißt, die optischen Elemente können hier einstückig miteinander ausgebildet sein und zum Beispiel miteinander gefertigt sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des optoelektronischen

Bauteils. Ferner lässt sich ein solches einstückiges

optisches Element einfacher am Gehäuse 3 befestigen. Die Figur 8D zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Detektor 20 zentral angeordnet ist und von einem einzigen optoelektronischen Bauelement 10 umgeben ist. Das optoelektronische Bauelement 10 kann dabei eine Vielzahl von strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterchips 2 umfassen, welche entlang eines Kreises mit Mittelpunkt im geometrischen Zentrum des Detektors 20 um den Detektor 20 angeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen sind die optoelektronischen Halbleiterchips 2 meist als Strahlungsemittierende

Halbleiterchips beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, dass in jedem Ausführungsbeispiel die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 Strahlungsempfangende Halbleiterchips sind. Die Detektorchips 21 können dann Strahlungsemittierende

Halbleiterchips oder ebenfalls Strahlungsempfangende

Halbleiterchips darstellen. Für den Fall, dass die

optoelektronischen Halbleiterchips 2 Strahlungsemittierend sind, verlaufen die dargestellten Strahlgänge der

elektromagnetischen Strahlung 5 in umgekehrter Richtung.

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

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102017109079.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste

1 Träger

la Montagefläche

2 elektronischer Halbleiterchip

2a Hauptfläche

2c Seitenfläche

2d Seitenfläche

3 Gehäuse

31 reflektierender Bereich

32 absorbierender Bereich

4 optisches Element

4a Außenfläche

4b Innenfläche

41 erster Bereich

42 zweiter Bereich

43 dritter Bereich

5 elektromagnetische Strahlung

6 weiteres optisches Element

71 erster Halbraum

72 zweiter Halbraum

10 Bauelement

20 Detektor

21 Detektorchip

8 Detektorchip