本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器部件以及一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于生產(chǎn)激光器部件的方法。

本專利申請要求德國專利申請DE 10 2014 114 618.2的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。

背景技術(shù)：

具有基于半導體的激光芯片的激光器部件從現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在這樣的激光器部件中，激光芯片被布置在殼體中，該殼體被用于以密封的方式來封裝激光芯片，以便防止激光芯片的激光面的過度老化。此外，殼體還被用于消散來自激光芯片的廢熱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種激光器部件。該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的激光器部件來實現(xiàn)。本發(fā)明的另一個目的在于指定一種用于生產(chǎn)激光器部件的方法。該目的通過具有權(quán)利要求10的特征的方法來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中指定了各種改進方案。

激光器部件具有殼體，所述殼體包括具有腔的載體，所述腔具有底表面和側(cè)壁。所述腔從底表面開始變寬。激光芯片被布置在所述腔中的底表面上，所述激光芯片的發(fā)射方向平行于所述底表面定向。支承在底表面和側(cè)壁之間的邊緣上的反射元件被布置在所述腔中。所述反射元件的反射表面與所述腔的底表面形成45°的角度。所述發(fā)射方向與所述反射元件的反射表面同樣形成45°的角度。

由于反射元件的反射表面的這種布置，由激光芯片發(fā)射的激光束可以在反射元件的反射表面上反射成沿垂直于所述腔的底表面的方向。因此，在反射元件上反射的激光束可以從激光器部件的載體的腔中脫出并被激光器部件發(fā)射。有利的是，在這種情況下，激光束的進一步的束偏移是非必要的。

由于反射元件支承在所述腔的底表面和側(cè)壁之間的邊緣上，因此反射元件在激光器部件的殼體的載體的腔中的位置和定向有利地以高精度確立，而在反射元件的安裝期間無需附加的調(diào)整步驟。這允許簡單和經(jīng)濟地來生產(chǎn)激光器部件。

由于反射元件支承在所述腔的底表面和側(cè)壁之間的邊緣上，因此還有利地獲得了反射元件的節(jié)省空間的布置，這使得可以構(gòu)造具有緊湊的外部尺寸的激光器部件的殼體。

具有平行于所述腔的底表面的發(fā)射方向的激光芯片的布置有利地使得可以將激光芯片布置成在大面積上與腔的底表面接觸，使得有利地獲得了激光器部件的殼體的載體與激光芯片之間的高導熱性連接，這允許在激光器部件的操作期間有效地消散在激光芯片中產(chǎn)生的廢熱。

在所述激光器部件的一個實施例中，反射元件支承在側(cè)壁上。有利地，這導致反射元件在激光器部件的載體的腔中的特別節(jié)省空間的布置，使得激光器部件的殼體可以具有緊湊的外部尺寸。

在激光器部件的一個實施例中，反射元件支承在所述腔的底表面上。有利地，這還導致反射元件在殼體的載體的腔中的節(jié)省空間并且穩(wěn)定的布置。

在激光器部件的一個實施例中，所述腔借助于蓋來封閉。由于激光器部件的激光芯片所發(fā)射的激光束的束偏移不需要在激光器部件的殼體的蓋上發(fā)生，所以有利地可以簡單且經(jīng)濟地來構(gòu)造蓋。由于蓋不需要具有任何束偏移結(jié)構(gòu)，因此在安裝激光器部件期間也不需要對蓋進行特殊調(diào)整，從而簡化了激光器部件的生產(chǎn)。

在激光器部件的一個實施例中，反射元件包括玻璃。有利地，反射元件的反射表面因此可以具有特別高的反射率。

在激光器部件的一個實施例中，反射元件被構(gòu)造為棱柱。這允許簡單和經(jīng)濟地生產(chǎn)反射元件，以及簡單和經(jīng)濟地將反射元件安裝在激光器部件的殼體的載體的腔中。

在激光器部件的一個實施例中，所述腔的側(cè)壁相對于腔的底表面以不同于45°的角度傾斜。側(cè)壁和底表面之間的45°的角度偏差有利地通過反射元件來補償。

在激光器部件的一個實施例中，載體包括至少部分結(jié)晶的半導體材料。有利地，這允許使用半導體技術(shù)的方法來簡單和經(jīng)濟地生產(chǎn)載體。

在激光器部件的一個實施例中，載體包括硅。在這種情況下，底表面由載體的{100}平面形成。側(cè)壁由載體的{111}平面形成。有利地，這使得可以借助于蝕刻方法來產(chǎn)生載體的腔。在這種情況下，可以通過在載體的不同結(jié)晶方向上的不同蝕刻速率來形成側(cè)壁和底表面，從而獲得腔的側(cè)壁和底表面之間的限定的角度。

一種用于生產(chǎn)激光器部件的方法，包括以下步驟：提供具有腔的載體，所述腔具有底表面和側(cè)壁；所述腔從底表面開始變寬；將激光芯片布置在所述腔中的底表面上，使得所述激光芯片的發(fā)射方向平行于所述底表面定向；以及將反射元件布置在所述腔中，使得所述反射元件支承在所述底表面和所述側(cè)壁之間的邊緣上，所述反射元件的反射表面與所述腔的底表面形成45°的角度，并且所述發(fā)射方向與所述反射元件的反射表面同樣形成45°的角度。

有利地，通過支承在腔的底表面和側(cè)壁之間的邊緣上的反射元件的布置，按照所述方法以高精度確立了反射元件在腔中的位置和定向，而無需為此執(zhí)行單獨的調(diào)整步驟。因此，所述方法可以有利地簡單且經(jīng)濟地進行。

在所述方法的一個實施例中，載體在所述反射元件的布置期間被傾斜，使得所述邊緣被布置在所述底表面和所述側(cè)壁之間、所述底表面和所述側(cè)壁之下。因此，在將反射元件布置在載體的腔中期間，通過重力使反射元件自動地支承和/或保持支承在腔的底表面和側(cè)壁之間的邊緣上，使得執(zhí)行所述方法被有利地更進一步簡化。

在所述方法的一個實施例中，所述載體的提供包括借助于蝕刻過程來產(chǎn)生所述腔。有利地，這允許簡單且經(jīng)濟地提供所述載體。特別地，在載體中產(chǎn)生腔可通過已知的半導體技術(shù)的方法來進行。

在所述方法的一個實施例中，反射元件借助于焊接連接或粘接結(jié)合來緊固在所述腔中。有利地，這允許將反射元件簡單、牢固且經(jīng)濟地緊固在腔中。

在所述方法的一個實施例中，它還包括借助于蓋來密封腔的另一步驟。所述蓋例如可以借助于晶片接合方法來緊固在激光器部件的殼體元件的載體上。由于在可通過所述方法獲得的激光器部件中，不需要在激光器部件的殼體的蓋上發(fā)生束偏移，所以有利地無需對蓋進行特別調(diào)整。因此，可以簡單、快速和經(jīng)濟地執(zhí)行所述方法。

在所述方法的一個實施例中，載體設有多個腔，其中每一個具有底表面和側(cè)壁。在這種情況下，激光芯片被分別布置在每個腔中，使得所述激光芯片的發(fā)射方向平行于所述腔的底表面定向。反射元件被布置在每個腔中，使得所述反射元件支承在所述腔的底表面和側(cè)壁之間的邊緣上，所述反射元件的反射表面與所述腔的底表面形成45°的角度，并且所述發(fā)射方向與所述反射元件的反射表面同樣形成45°的角度。有利的是，所述方法因此允許在通常的處理步驟中并行地生產(chǎn)多個激光器部件。因此，可以有利地顯著降低每個單個激光器部件的生產(chǎn)成本。此外，因此可以有利地顯著減少生產(chǎn)的每個激光器部件所需的處理時間。

附圖說明

結(jié)合以下對示例性實施例的描述，本發(fā)明的上述屬性、特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方式將變得更清楚和容易理解，所述示例性實施例將結(jié)合附圖來更詳細地解釋，在附圖中，分別以示意圖示出了：

圖1示出了第一激光器部件的側(cè)剖視圖；

圖2示出了第二激光器部件的側(cè)剖視圖；以及

圖3示出了第三激光器部件的側(cè)剖視圖。

具體實施方式

圖1示出了第一激光器部件10的示意性側(cè)剖視圖。第一激光器部件10包括殼體100，在該殼體100中布置有基于半導體的激光芯片400。

第一激光器部件10的殼體100包括載體200。載體200由載體襯底產(chǎn)生，優(yōu)選地由晶體或半晶體的半導體襯底產(chǎn)生。例如，載體200可由半導體晶片產(chǎn)生，例如由硅晶片產(chǎn)生，特別是例如由{100}硅晶片產(chǎn)生。

載體200具有上側(cè)201和與上側(cè)201相對定位的下側(cè)202。腔210被構(gòu)造在載體200的上側(cè)201上。腔210沿下側(cè)202的方向從上側(cè)201延伸到載體200中。腔210具有底表面220，其被定向成基本上平行于載體200的上側(cè)201和下側(cè)202。腔210在載體200的上側(cè)201上具有開口，并且在底表面220的區(qū)域中封閉。

側(cè)壁230從腔210的底表面220延伸到載體200的上側(cè)201。邊緣240被構(gòu)造在底表面220和側(cè)壁230之間。側(cè)壁230相對于底表面220以角度250傾斜，該角度250位于0°和90°之間，并且特別是可具有不同于45°的值。由于側(cè)壁230的傾斜，腔210從底表面220開始沿載體200的上側(cè)201的方向、即沿腔210的開口的方向變寬。

腔210可例如借助于蝕刻方法來施加在載體200的上側(cè)201上。如果載體200包括晶體或半晶體的半導體材料，則在這種情況下，可以使用蝕刻速率的各向異性，以便構(gòu)造腔210的底表面220和側(cè)壁230，該側(cè)壁230相對于底表面220以角度250傾斜。如果載體200是硅晶片，該硅晶片的上側(cè)201由{100}平面形成，則底表面220同樣可由{100}平面形成，并且側(cè)壁230可由載體200的{111}平面形成。在這種情況下，腔210的側(cè)壁230和底表面220之間的角度250例如為54.74°。然而，腔210的底表面220和/或側(cè)壁230也可由其他晶面形成。載體200也可由硅以外的材料組成。腔210也可以通過不同于蝕刻方法的方法來構(gòu)造。

第一激光器部件10的載體200具有第一貫通接觸部（through-contact）260和第二貫通接觸部270。貫通接觸部260、270分別從腔210的底表面220延伸到載體200的下側(cè)202。第一接觸元件261和第二接觸元件271被布置在腔210的底表面220上。第一焊接接觸表面262和第二焊接接觸表面272被布置在載體200的下側(cè)202上。第一接觸元件261借助于第一貫通接觸部260導電連接到第一焊接接觸表面262。第二接觸元件271借助于第二貫通接觸部270導電連接到第二焊接接觸表面272。接觸元件261、271和焊接接觸表面262、272例如可以被構(gòu)造為金屬化平面（planar metallization）。貫通接觸部260、270例如可以被構(gòu)造為布置在載體200中的開口，其填充有導電材料。

處于載體200的下側(cè)202上的第一焊接接觸表面262和第二焊接接觸表面272可以被用于第一激光器部件10的電接觸。例如，第一激光器部件10可以被設置為用于表面安裝的SMT部件，例如通過回流焊接的表面安裝。

激光芯片400被布置在載體200的腔210中、處于腔210的底表面220上。在這種情況下，激光芯片400的下側(cè)410面向底表面220。激光芯片400的第一接觸表面411和第二接觸表面412被導電連接到載體200的腔210的底表面220上的第一接觸元件261和第二接觸元件271。在圖1中所示的示例中，激光芯片400的接觸表面411、412被布置在激光芯片400的下側(cè)410上，并且例如借助于焊接連接來連接到腔210的底表面220上的接觸元件261、271。然而，接觸表面411、412也可以被布置在激光芯片400的其他位置處和/或以另一種方式例如借助于粘合連接（bond connection）來連接到載體200的接觸元件261、271。

除了第一貫通接觸部260和第二貫通接觸部270之外，第一激光器部件10的載體200還可以具有另外的貫通接觸部，這些貫通接觸部意在消散來自激光芯片400的廢熱并將它輸送到殼體100的載體200的下側(cè)202。這些另外的貫通接觸部可以被連接到腔210的底表面220上的另外的接觸元件，這被用于建立到激光芯片400的高導熱性連接。此外，另外的貫通接觸部可以被連接到載體200的下側(cè)202上的另外的焊接接觸表面，這被用于將廢熱導出第一激光器部件10。

激光芯片400具有垂直于激光芯片400的下側(cè)410定向的激光面（laser facet）420。激光芯片400被構(gòu)造成在其激光面420上沿垂直于激光面420定向的發(fā)射方向430發(fā)射激光束440。因此，發(fā)射方向430基本上平行于激光芯片400的下側(cè)410延伸，并且因此，也基本上平行于載體200的腔210的底表面220。激光芯片400的發(fā)射方向430被定向為沿腔210的側(cè)壁230的方向。

由激光芯片400發(fā)射的激光束440意在沿垂直于載體200的上側(cè)201的方向由第一激光器部件10來發(fā)射。為此，由激光芯片400發(fā)射的激光束440必須被偏離90°。為此，第一激光器部件10具有第一反射元件500。

第一反射元件500具有帶三角形基面的棱柱的幾何形狀，優(yōu)選為圓柱體的幾何形狀。因此，第一反射元件500被構(gòu)造成楔形的形狀。第一反射元件500例如可由玻璃組成。

第一反射元件500具有反射表面510和支承表面520。反射表面510和支承表面520形成角度530。第一反射元件500的反射表面510和支承表面520之間的角度530的尺寸設定成使得腔210的側(cè)壁230相對于腔210的底表面220傾斜的角度250與第一反射元件500的反射表面510和支承表面520之間的角度530之間的差具有45°的值。如果側(cè)壁230相對于腔210的底表面220傾斜的角度250例如為54.74°，則第一反射元件500的反射表面510與支承表面520之間的角度530具有9.74°的值。

第一反射元件500被布置在載體200的腔210中。在這種情況下，第一反射元件500的支承表面520支承在腔210的側(cè)壁230上。同時，第一反射元件500也支承在腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240上。這確保了第一反射元件500在載體200的腔210中的確立的位置和定向。第一反射元件500的反射表面510被定向為朝向布置在腔210中的激光芯片400的激光面420。

作為第一反射元件500的所述布置的結(jié)果，第一反射元件500的反射表面510相對于腔210的底表面220以45°的角度540傾斜。此外，激光芯片400的發(fā)射方向430與第一反射元件500的反射表面510形成同樣45°的角度550。第一反射元件500在載體200的腔210中的定向也可以表達為：存在垂直于腔210的底表面220、垂直于激光芯片400的激光面420以及垂直于第一反射元件500的反射表面510定向的平面。取決于生產(chǎn)的精度，當然可能存在一定的公差和偏差。

在第一激光器部件10的操作期間，激光芯片400在其激光面420上沿發(fā)射方向430發(fā)射的激光束440以45°的角度550撞擊第一反射元件500的反射表面510，并且因此，沿垂直于發(fā)射方向430的方向偏離，即，沿垂直于載體200的腔210的底表面220的方向。以這種方式偏離的激光束440在載體200的上側(cè)210處從載體200的腔210脫出，并且因此由第一激光器部件10發(fā)射。

載體200的腔210可借助于載體200的上側(cè)210上的蓋300來封閉。優(yōu)選地，腔210通過蓋300來氣密密封，以避免在第一激光器部件10的操作期間激光芯片400的激光面420的過度老化。蓋300包括光學透明材料，例如玻璃。蓋300例如可以被構(gòu)造為平行平面板。在第一反射元件500的反射表面510上反射的激光束440通過蓋300從載體200的腔210脫出，同時優(yōu)選地不偏離，或僅偏離一點。

為了產(chǎn)生第一激光器部件10，腔210首先被施加在載體200的上側(cè)201上。隨后，預制的第一反射元件500被布置在腔210中，并且被緊固在腔210的側(cè)壁230上，使得第一反射元件500支承在腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240上。第一反射元件500的支承表面520在腔210的側(cè)壁230上的緊固例如可以通過粘接結(jié)合或焊接來執(zhí)行。

可以使載體200傾斜以便將第一反射元件500布置在載體200的腔210中，使得腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240被布置在底表面220和側(cè)壁230之下。因此，第一反射元件500在重力的作用下在腔210的側(cè)壁230上自動地滑動，直到側(cè)壁230和底表面220之間的邊緣240，這確保了第一反射元件500在載體200的腔210中占據(jù)期望的位置和定向。

在進一步的生產(chǎn)步驟中，激光芯片400被布置在載體200的腔210的底表面220上。激光芯片400在腔210中的布置也可以在將第一反射元件500布置在載體200的腔210中之前進行。例如，激光芯片400在載體200的腔210中期望的位置和定向可以通過在激光芯片400的接觸表面411、412和腔210的底表面220上的接觸元件261、271之間的焊接連接的產(chǎn)生期間的激光芯片400的自動對準來調(diào)整。

隨后，載體200的腔210可用蓋300來封閉。

可以在載體200的上側(cè)201上構(gòu)造多個腔210。在這種情況下，載體200例如可以被構(gòu)造為晶片。然后，激光芯片400和第一反射元件500可以按照所述的方式布置在載體200的所有腔210中。隨后可將載體200分開，以便分離按照這種方式產(chǎn)生的多個第一激光器部件10。

圖2示出了第二激光器部件20的示意性側(cè)剖視圖。第二激光器部件20和用于生產(chǎn)第二激光器部件20的生產(chǎn)方法與借助于圖1來描述的第一激光器部件10和用于生產(chǎn)第一激光器部件10的方法具有很大的相似性。因此，在圖1和圖2中的表示中利用相同的附圖標記來表示彼此對應的構(gòu)成部分。下面將僅描述第二激光器部件20和第一激光器部件10之間的差別。

代替第一反射元件500，第二激光器部件20具有第二反射元件600。第二反射元件600具有帶三角形基面的棱柱或圓柱體的幾何形狀。第二反射元件600例如也可由玻璃組成。

第二反射元件600具有反射表面610和支承表面620。第二反射元件600的支承表面620支承在第二激光器部件20的載體200的腔210的底表面220上。在這種情況下，第二反射元件600也支承在腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240上，使得確立了第二反射元件600的位置和定向。

第二反射元件600的反射表面610面向第二激光器部件20的激光芯片400的激光面420。第二反射元件600的反射表面610與載體200的腔210的底表面220形成45°的角度640。因此，激光芯片400的發(fā)射方向430與第二反射元件600的反射表面610形成同樣為45°的角度650。

在第二激光器部件20的生產(chǎn)期間，第二反射元件600的支承表面620例如借助于粘接結(jié)合或焊接連接來緊固在載體200的腔210的底表面220上。同樣在第二激光器部件20的生產(chǎn)期間，載體200可以傾斜以便對準第二反射元件600，使得腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240被布置在底表面220和側(cè)壁230之下，使得重力沿底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240的方向吸引第二反射元件600。

圖3示出了第三激光器部件30的示意性側(cè)剖視圖。第三激光器部件30和用于生產(chǎn)第三激光器部件30的方法與借助于圖1來描述的第一激光器部件10和用于生產(chǎn)第一激光器部件10的方法具有很大的相似性。因此，與圖1中相同的附圖標記被用于圖3中相對應的組成部分。下面將僅描述第三激光器部件30和第一激光器部件10之間的差別。

代替第一反射元件500，第三激光器部件30具有第三反射元件700。第三反射元件700具有帶梯形剖面區(qū)域的棱柱的幾何形狀，優(yōu)選為圓柱體的幾何形狀。第三反射元件700例如也可由玻璃組成。

第三反射元件700具有反射表面710、第一支承表面720和第二支承表面730。第三反射元件700的第一支承表面720支承在載體200的腔210的側(cè)壁230上。第三反射元件700的第二支承表面730支承在載體200的腔210的底表面220上。第三反射元件700還支承在腔210的底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240上，以便以高精度確立第三反射元件700的定向和位置。

第三反射元件700的反射表面710面向激光芯片400的激光面420。反射表面710與載體200的腔210的底表面220形成45°的角度740。因此，激光芯片400的發(fā)射方向430與第三反射元件700的反射表面710形成同樣為45°的角度750。

第三反射元件700在第三激光器部件30的載體200的腔210中的安裝同樣可以在載體200輕微傾斜的情況下進行，使得底表面220和側(cè)壁230之間的邊緣240被布置在腔210的底表面220和側(cè)壁230之下。因此，重力使第三反射元件700保持支承在腔210的底表面220和側(cè)壁230上。

已借助于優(yōu)選的示例性實施例更詳細地圖示和描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于所公開的示例。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從中得到其他變體，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。

附圖標記列表

10 第一激光器部件

20 第二激光器部件

30 第三激光器部件

100 殼體

200 載體

201 上側(cè)

202 下側(cè)

210 腔

220 底表面

230 側(cè)壁

240 邊緣

250 角度

260 第一貫通接觸部

261 第一接觸元件

262 第一焊接接觸表面

270 第二貫通接觸部

271 第二接觸元件

272 第二焊接接觸表面

300 蓋

400 激光芯片

410 下側(cè)

411 第一接觸表面

412 第二接觸表面

420 激光面

430 發(fā)射方向

440 激光束

500 第一反射元件

510 反射表面

520 支承表面

530 角度

540 角度

550 角度

600 第二反射元件

610 反射表面

620 支承表面

640 角度

650 角度

700 第三反射元件

710 反射表面

720 第一支承表面

730 第二支承表面

740 角度

750 角度。