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1. (WO2019030008) OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT AND BIOMETRIC SENSOR
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Beschreibung

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUTEIL UND BIOMETRISCHER SENSOR

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Ferner wird ein biometrischer Sensor, insbesondere ein

Irisscanner, angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das kompakt und stabil ist.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und durch einen biometrischen Sensor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

optoelektronische Halbleiterbauteil einen oder mehrere optoelektronische Halbleiterchips. Der mindestens eine optoelektronische Halbleiterchip ist bevorzugt zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet, beispielsweise zur Erzeugung von nahultravioletter Strahlung, von sichtbarem Licht und/oder von nahinfraroter Strahlung. Alternativ kann es sich bei dem Halbleiterchip auch um einen Detektorchip zur Detektion von Strahlung handeln, beispielsweise um einen einkanaligen

Detektorchip oder um einen vielkanaligen, pixellierten

Detektorchip. Ferner ist es möglich, dass Strahlung

emittierende und Strahlung detektierende Halbleiterchips in dem Halbleiterbauteil miteinander kombiniert vorliegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

optoelektronische Halbleiterbauteil einen Reflektor. Der Reflektor ist zur Reflexion von Strahlung, die von dem

Halbleiterchip ausgesandt wird, und/oder von Strahlung, die von dem Halbleiterchip zu detektieren ist, eingerichtet.

Beispielsweise umfasst der Reflektor eine reflektierende Beschichtung, insbesondere aus einem oder aus mehreren

Metallen oder aus einer Abfolge von Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex, auch als Bragg-Spiegel bezeichnet. Die reflektierende Beschichtung kann auf einem Basiskörper des Reflektors aufgebracht sein. Der Basiskörper ist insbesondere aus einem spritzgegossenen Kunststoff. Der Basiskörper kann, neben Spritzgießen, auch über andere

Verfahren wie Gießen, englisch Casting, oder Abformen, englisch Replication Molding, hergestellt sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektor eine oder mehrere Reflektorausnehmungen auf. Der mindestens eine Halbleiterchip ist in der mindestens einen

Reflektorausnehmung platziert. Liegen mehrere Halbleiterchips und mehrere Reflektorausnehmungen vor, so kann eine

eineindeutige Zuordnung zwischen den Reflektorausnehmungen und den Halbleiterchips bestehen. Alternativ können mehrere, gleich oder auch verschieden voneinander gestaltete

Halbleiterchips in eine einzige Reflektorausnehmung

eingebracht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das

Halbleiterbauteil eine oder mehrere Linsen. Die mindestens eine Linse befindet sich teilweise oder, bevorzugt,

vollständig in der Reflektorausnehmung . Das heißt, die Linse überragt die Reflektorausnehmung bevorzugt nicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse eine oder mehrere Linsenausnehmungen auf. In oder an der

mindestens einen Linsenausnehmung ist der Halbleiterchip angebracht. Liegen mehrere Linsenausnehmungen vor, so liegt wie bei den Reflektorausnehmungen bevorzugt eine

eineindeutige Zuordnung zwischen den Linsenausnehmungen und den Halbleiterchips vor. Alternativ sind mehrere

Halbleiterchips einer einzigen Linsenausnehmung zugeordnet, insbesondere gleichartige Halbleiterchips.

Dass sich der Halbleiterchip oder zumindest einer der

Halbleiterchips in der Linsenausnehmung befindet, bedeutet zum Beispiel, dass die Linsenausnehmung in Draufsicht gesehen den zugeordneten Halbleiterchip vollständig überdeckt

und/oder dass der zugeordnete Halbleiterchip im Querschnitt gesehen von fiktiven Verbindungslinien zwischen zwei

Begrenzungsflächen der Linse geschnitten wird. Dass sich der Halbleiterchip an der Linsenausnehmung befindet, bedeutet zum Beispiel, dass die Linsenausnehmung in Draufsicht gesehen den zugeordneten Halbleiterchip vollständig oder teilweise überdeckt und/oder dass ein maximaler Abstand zwischen dem Halbleiterchip und der Linseninnenwand höchstens 0,3 mm oder 0,2 mm oder 0,1 mm beträgt und/oder dass ein maximaler

Abstand zwischen dem Halbleiterchip und der Linse entlang der optischen Achse bei höchstens 0,3 mm oder 0,2 mm oder 0,1 mm liegt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das

Halbleiterbauteil ein Verbindungsmittel wie einen Kleber, beispielsweise auf Silikonbasis oder auf Basis eines

Epoxidharzes, oder wie eine Abdeckplatte, die die Linse und den Reflektor gemeinsam überdeckt. Die Linse ist mittels des Verbindungsmittels an dem Reflektor befestigt, bevorzugt irreversibel befestigt. Das heißt, im bestimmungsgemäßen Gebrauch löst sich aufgrund des Verbindungsmittels die Linse nicht von dem Reflektor. Insbesondere ist die Linse nicht zerstörungsfrei und/oder nicht werkzeugfrei aus dem Reflektor entfernbar .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse eine Linsenaußenseite auf. Ferner weist der Reflektor eine

Reflektorinnenwand auf, wobei die Reflektorinnenwand eine Begrenzungsfläche der Reflektorausnehmung darstellt. Dabei ist die Linsenaußenseite der Reflektorinnenwand zugewandt. Bevorzugt berühren sich dabei die Reflektorinnenwand und die Linsenaußenseite nicht. Das heißt, zwischen der

Reflektorinnenwand und der Linsenaußenseite liegt bevorzugt ein Abstand vor, insbesondere durchgehend.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das

Verbindungsmittel teilweise oder vollständig zwischen der Reflektorinnenwand und der Linsenaußenseite. Das heißt, über das Verbindungsmittel ist der Abstand zwischen der

Reflektorinnenwand und der Linsenaußenseite gewahrt und/oder einstellbar. Alternativ kann sich das Verbindungsmittel teilweise oder vollständig außerhalb der Reflektorausnehmung befinden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform berührt der mindestens eine optoelektronische Halbleiterchip die Linse nicht. Das heißt, die Linse steht nicht in unmittelbarem physischen Kontakt zu dem Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist somit von der Linse beabstandet angeordnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Spalt zwischen dem Reflektor und der Linse nur teilweise mit dem

Verbindungsmittel gefüllt. Zum Beispiel füllt das

Verbindungsmittel den Spalt im Querschnitt gesehen und längs einer Längsausdehnung des Spalts nur zu höchstens 50 % oder 30 % oder 20 %, bevorzugt zu höchstens 15 % oder 10 % oder 5 %, auf. In Bereichen des Spalts, die nicht mit dem

Verbindungsmittel aufgefüllt sind, wirkt der Spalt bevorzugt totalreflektierend. Daher ist der Spalt gerade zu so einem

Anteil gefüllt, dass eine hinreichende mechanische Stabilität erreicht ist, jedoch ein möglichst hoher Anteil von Strahlung totalreflektiert wird.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das

optoelektronische Halbleiterbauteil mindestens einen

optoelektronischen Halbleiterchip sowie einen Reflektor mit einer Reflektorausnehmung, in der der mindestens eine

Halbleiterchip angebracht ist. Eine Linse befindet sich mindestens zum Teil in der Reflektorausnehmung . Die Linse weist eine Linsenausnehmung auf, in oder an der der

mindestens eine Halbleiterchip angebracht ist. Die Linse ist mit einem Verbindungsmittel an dem Reflektor befestigt. Die Linse weist eine einer Reflektorinnenwand der

Reflektorausnehmung zugewandte Linsenaußenseite auf. Das

Verbindungsmittel befindet sich bevorzugt mindestens zum Teil zwischen der Reflektorinnenwand und der Linsenaußenseite. Die Linse berührt den mindestens einen optoelektronischen

Halbleiterchip nicht.

Das angegebene Halbleiterbauteil lässt sich kompakt fertigen und ist mechanisch stabil. Insbesondere verfügt das

Halbleiterbauteil damit über einen nur kleinen Bauraum und emittiert bevorzugt nur in einen engen Abstrahlwinkelbereich.

Bei üblichen Halbleiterbauteilen ist ein Halbleiterchip auf einem Träger montiert. Auf diesem Träger wird ein

metallbeschichteter Reflektor montiert, auf den anschließend eine Linse geklebt wird. Die Linse wird im Regelfall nur an den vier Ecken des Reflektors verklebt und ist über diesen Reflektor erhaben. Damit ist die aufgeklebte Linse sehr anfällig gegenüber äußeren Krafteinwirkungen, beispielsweise gegenüber Berührung mit Werkzeugen, was bei einer Endmontage zu Ausfällen des Halbleiterbauteils führen kann.

Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil wird anstelle einer erhabenen, außen aufgeklebten Linse eine insbesondere zur internen Totalreflexion gestaltete Linse in den Reflektor eingeklebt. Die Linse ist bevorzugt so ausgeführt, dass sie und der Reflektor formschlüssig ineinander passen und einen Großteil, im Idealfall 100 %, der Linse in den Reflektor versenkt ist. Der Reflektor und die Linse zusammen bilden ein optisches Element.

Durch das Versenken der Linse im Reflektor ist die Linse praktisch unerreichbar für äußere, seitliche

Krafteinwirkungen. Durch den Formschluss zwischen dem

Reflektor und der Linse wird ein quasi-monolithisches optisches Element gebildet. Ein Spalt zwischen dem Reflektor und der Linse wird insbesondere nur teilweise mit Klebstoff, also dem Verbindungsmittel, gefüllt. Dadurch lässt sich eine für die Verklebung und Anhaftung der Linse an den Reflektor zur Verfügung stehende Oberfläche signifikant vergrößern, wodurch die Linse zuverlässiger im Reflektor verankert werden kann. Das optische Element, zusammengesetzt aus dem Reflektor und der Linse, kann bereits vor einer Montage auf einem

Träger hergestellt werden. Dadurch können ein Montageschritt und somit Kosten eingespart werden. Somit ist mit dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil ein Aufbau gegeben, der gegen das Ablösen der Linse robust ist und der platzsparend ist.

In einem weiteren Aspekt wird ein optoelektronisches

Halbleiterbauteil und dessen Herstellung angegeben, wobei das Halbleiterbauteil einen Emitter für Beleuchtungsaufgaben, zum Beispiel für einen Iris-Scan, und zumindest einen weiteren Emitter, optional zusätzlich auch einen Detektor,

insbesondere für eine Abstandsmessung, beinhaltet.

Herkömmlich wird bei auf dem TIR-Prinzip beruhenden Linsen, optional auch in Kombination mit einem Reflektor, für einen oder mehrere der Emitter für je einen Emitter eine

individuelle Optik vorgesehen. TIR steht für interne

Totalreflexion, englisch Total Internal Reflection.

Vorliegend erfolgt die Verwendung einer TIR-Linse in dem

Halbleiterbauteil, wobei innerhalb ein und derselben Linse verschiedene optische Charakteristika verwirklicht sind. Dies wird etwa ermöglicht durch die Kombination einer LED-Lichtquelle und eines Lasers wie eines VCSELs als

verschiedenartige Halbleiterchips. VCSEL steht für Vertical Cavity Surface Emitting Laser.

Damit lassen sich innerhalb eines einzigen

Halbleiterbauteiles die Funktionen „Beleuchtung", zum

Beispiel für einen Iris-Scan mit verkippter

Abstrahlcharakteristik, und „Sensorik", zum Beispiel für eine Annäherung eines Körpers, für Umgebungslicht oder für eine Lichtfarbe, kombinieren. Zudem lassen sich Halbleiterbauteile mit einer planen Oberfläche herstellen. Eine Platzeinsparung durch die Kombination von zwei Emittern, die sich eine gemeinsame Optik teilen, ist erreichbar. Das

Halbleiterbauteil ist damit kompakt aufbaubar.

Ferner ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung des Halbleiterbauteils, insbesondere wegen der Kombination von zumindest zwei Emittern, die sich die Linse teilen, im

Vergleich zur Verwendung von Einzelkomponenten. Bei der

Integration des Annäherungssensors, auch als Proximity Sensor bezeichnet, lassen sich weitere Kostenvorteile erzielen. Es lassen sich zwei oder mehr Abstrahlcharakteristiken innerhalb eines Bauteils mit einer Linse realisieren. Es ist auf

Systemebene eine Stromreduktion möglich.

Die Emitter, also die Halbleiterchips, können gleiche oder unterschiedliche Wellenlängen emittieren. Damit sind Vorteile beim Industrial Design zum Beispiel von Smartphones oder Tablets erreichbar. Ein vom Kunden als störend empfundenes Loch in einer Abdeckung kann damit entfallen. Möglich sind außerdem Halbleiterbauteile mit Annäherungsfunktion mit unterschiedlichen Reichweiten. So kann eine Kombination einer IRED für den Iris-Scan mit einer kurzreichweitigen

(insbesondere kleiner 10 cm) Proximity-Funktion erfolgen. Diese Kombination verlagert den VCSEL aus dem ansonsten separaten Proximity-Sensor in die IRED, also das

Halbleiterbauteil. Damit lässt sich eine Reduktion des benötigten Bauraums erzielen und auf zum Beispiel Smartphones Platz für weitere Funktionen oder Sensoren schaffen.

Außerdem kann eine Kombination einer IRED für

Gesichtserkennung, englisch Face Recognition, mit einer langreichweitigen (insbesondere 0,5 m bis 1 m) Proximity-Funktion zur Detektion von Objekten im Erfassungsbereich der korrespondierenden Kamera erfolgen. Kamera und IRED werden nur eingeschaltet, wenn sich ein Objekt oder eine Person im Erfassungsbereich befindet. Wegen des im Vergleich zu

IRED+Kamera wesentlich kleineren Stromverbrauchs eines

Proximity-Sensors lässt sich mit diesem Ansatz Strom sparen und damit die bei mobilen Geräten wichtige

Batterielebensdauer erweitern. Da der zweite Halbleiterchip, insbesondere der VCSEL, einen relativ großen Abstand zum Detektor hat, ist ein optisches Übersprechen etwa durch ein Abdeckglas sehr gering.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Spalt, insbesondere im Querschnitt gesehen, entlang seiner

Längsausdehnung eine gleichbleibende Breite auf. Dies gilt insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 30 % oder 15 % einer mittleren Breite des Spalts. Das heißt, aufgrund des Spalts ist ein Abstand zwischen dem Reflektor und der Linse längs der Linsenaußenseite konstant oder nahezu konstant. Dies gilt bevorzugt an der gesamten Linsenaußenseite oder an zumindest 80 % oder 90 % der Linsenaußenseite. Die Breite des Spalts ist alternativ oder zusätzlich auch hin zum Träger gleichbleibend, wobei hin zum Träger eine andere Breite vorliegen kann als zwischen dem Reflektor und der Linse.

Ebenso kann der Spalt hin zum Träger auch entfallen, sodass der Reflektor auf dem Träger aufsitzen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Linse und das Verbindungsmittel einen ähnlichen oder den gleichen

Brechungsindex auf. Dadurch kann erreicht werden, dass

Strahlung verlustfrei von der Linse in den Kleber

eingekoppelt wird und auf der bevorzugt metallischen

Reflektorinnenwand des Reflektors gespiegelt wird. Ähnliche Brechungsindizes bedeutet bevorzugt, dass der Brechungsindex der Linse und der Brechungsindex des Verbindungsmittels um höchstens 0,2 oder 0,1 oder 0,05 oder 0,02 voneinander abweichen. Dies gilt insbesondere für eine Wellenlänge maximaler Intensität einer im Betrieb des Halbleiterchips erzeugten Strahlung sowie bevorzugt bei Raumtemperatur, also 300 K. Ähnliche oder gleiche Brechungsindizes sind

beispielsweise dadurch erreichbar, dass die Linse und das Verbindungsmittel auf dem gleichen Material oder auf dem gleichen Materialsystem basieren, beispielsweise jeweils auf einem Silikon oder einem Epoxidharz oder einem Acryl .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt das

Verbindungsmittel die Linsenaußenseite zu höchstens 50 % oder 30 % oder 20 % oder 10 %. Das heißt, ein Großteil der

Linsenaußenseite ist dann frei von dem Verbindungsmittel. Diese von dem Verbindungsmittel freien Gebiete der

Linsenaußenseite sind teilweise oder vollständig zu einer Totalreflexion der von dem Halbleiterchip im Betrieb

erzeugten Strahlung eingerichtet. Dies bedeutet, in diesen von dem Verbindungsmittel freien Gebieten weist der Reflektor bevorzugt keine optische Funktion auf und in diesen Gebieten gelangt die erzeugte Strahlung bevorzugt nicht zum Reflektor oder nur zu einem kleinen Teil zu dem Reflektor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reflektor in von dem Verbindungsmittel bedeckten Gebieten der

Linsenaußenseite zu einer Reflexion, bevorzugt zu einer spekularen Reflexion, der von dem Halbleiterchip im Betrieb erzeugten Strahlung eingerichtet. Das heißt, die erzeugte Strahlung gelangt bevorzugt durch die Linse und durch das Verbindungsmittel hindurch zur Reflektorinnenwand und wird dort zurück in das Verbindungsmittel sowie durch die Linse hindurch reflektiert und wird anschließend bevorzugt an einer dem Halbleiterchip abgewandten Linsenoberseite aus dem

Halbleiterbauteil emittiert. Damit ist das Verbindungsmittel bevorzugt transparent für die im Betrieb erzeugte Strahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Linsenausnehmung, in der sich der Halbleiterchip befindet, frei von dem Verbindungsmittel. Dies bedeutet bevorzugt auch, dass der Halbleiterchip von dem Verbindungsmittel beabstandet ist und das Verbindungsmittel nicht berührt. Insbesondere reicht das Verbindungsmittel auch nicht bis zur

Linsenausnehmung heran. Ebenso kann das Verbindungsmittel von einem Träger, auf dem der Halbleiterchip angebracht ist, beabstandet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine optische Achse der Linse schräg zu einer Montageebene des Halbleiterchips angeordnet. Beispielsweise liegt ein Winkel zwischen der Montageebene und der optischen Achse bei höchstens 88° oder 86° oder 84°. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Winkel bei mindestens 45° oder 60° oder 75°. Mit anderen Worten ist eine Hauptabstrahlrichtung der Linse und damit bevorzugt des Halbleiterbauteils gegenüber einer Montageebene leicht verkippt angeordnet. Die Montageebene kann senkrecht zu einer Wachstumsrichtung einer Halbleiterschichtenfolge des

Halbleiterchips orientiert sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Linsenausnehmung rotationssymmetrisch um die optische Achse der Linse herum geformt. Gleiches kann für die

Linsenaußenseite gelten, wobei die Linse an einer den

Halbleiterchips abgewandten Seite schräg zur optischen Achse abgeschnitten sei kann. Insofern kann die Rotationssymmetrie um die optische Achse der Linse herum an der Linsenoberseite durch das schräge Abschneiden der Linse, bezogen auf die optische Achse, durchbrochen sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Bodenseite der Linse senkrecht zur optischen Achse der Linse ausgerichtet. Damit ist es möglich, dass die Bodenseite schräg zur

Montageebene ausgerichtet ist. Die Bodenseite kann eine optische Funktion erfüllen, kann jedoch auch optisch nicht funktionalisiert sein. Dies bedeutet, die optische Wirkung der Linse kann ausschließlich durch die Linsenausnehmung, die Linsenoberseite und die Linsenaußenseite hervorgerufen sein, ohne einen signifikanten Einfluss der Bodenseite.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen der

Montageseite und der Bodenseite der Linse im Querschnitt gesehen der Spalt keilförmig und/oder dreieckig gebildet. Das heißt, die Bodenseite berührt die Montageseite dann nicht oder nur stellenweise.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Spalt um einen gasgefüllten Spalt, insbesondere um einen Luftspalt oder um einen mit einem Schutzgas wie Stickstoff oder Argon oder auch mit getrockneter Luft gefüllten Spalt. Alternativ kann der Spalt evakuiert sein, wobei kein

hochqualitatives Vakuum vorzuliegen braucht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Bodenseite gänzlich von dem Träger, auf den die Halbleiterchips

angebracht sind, beabstandet. Das heißt, bevorzugt berührt die Linse den Träger der Halbleiterchips sowie die

Montageebene nicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließen die der

Montageseite abgewandte Linsenoberseite der Linse und eine Reflektoroberseite des Reflektors bündig miteinander ab. Die Reflektoroberseite und die Linsenoberseite können jeweils planar, also eben, geformt sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Reflektoroberseite und/oder die Linsenoberseite parallel zur Montageebene verlaufen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die

Linsenausnehmung eine bevorzugt kegelstumpfförmige

Linseninnenwand auf. Ein Winkel zwischen der Linseninnenwand und der optischen Achse der Linse liegt im Querschnitt gesehen beispielsweise bei mindestens 2° oder 5° und/oder bei höchstens 20° oder 12°. Ein mittlerer Winkel zwischen der

Linseninnenwand und der Linsenaußenwand liegt beispielsweise bei mindestens 25° oder 35° und/oder bei höchstens 70° oder 55°. Dies gilt insbesondere für Bereiche der

Linsenaußenseite, die sich höchstens so weit von der

Montageebene weg erstrecken wie die Linseninnenwand. Das heißt, bei der Bestimmung dieses mittleren Winkels können weiter von der Montageebene entfernt liegende Bereiche der Linsenaußenseite vernachlässigt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die

Linsenausnehmung eine Deckelfläche auf. Die Deckelfläche ist dem Halbleiterchip zugewandt. Insbesondere verläuft eine optische Achse des Halbleiterchips und/oder eine Richtung maximaler Abstrahlintensität des Halbleiterchips durch die Deckelfläche hindurch, insbesondere mittig durch die

Deckelfläche hindurch. Zu einer Reduzierung eines

Abstrahlwinkels ist die Deckelfläche bevorzugt konvex

gekrümmt, also ähnlich einer Sammellinse geformt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen der Deckelfläche und dem Halbleiterchip mindestens ein 0,1-faches oder ein 0,3-faches oder ein 0,5-faches oder ein 0,7-faches einer Diagonalenlänge des Halbleiterchips.

Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei höchstens dem dreifachen oder dem doppelten oder dem 1,5-fachen der Diagonalenlänge des Halbleiterchips. Dieser Abstand wird insbesondere entlang der optischen Achse der Linse und/oder des Halbleiterchips bestimmt. Die Diagonalenlänge ist

insbesondere die Länge einer Diagonalen einer

Strahlungshauptseite des Halbleiterchips parallel zur

Montageseite .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Linse in

Draufsicht gesehen asymmetrisch geformt. Dabei weist die Linse entlang einer Längsachse eine größte Ausdehnung und entlang einer Querachse eine kleinste Ausdehnung auf. Die Längsachse kann senkrecht zur Querachse orientiert sein. Ein Quotient aus der größten Ausdehnung und der kleinsten

Ausdehnung liegt bevorzugt bei mindestens 1,05 oder 1,1 und/oder bei höchstens 5 oder 3 oder 1,5 oder 1,3. Mit anderen Worten unterscheiden sich die Ausdehnungen entlang der Längsachse und entlang der Querachse nicht zu stark voneinander.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse von einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite her, insbesondere von der Linsenoberseite her, planare Linsenseitenflächen auf. Die Linsenseitenflächen sind bevorzugt parallel zur optischen Achse der Linse orientiert. Bevorzugt sind die

Linsenseitenflächen auch parallel zur Längsachse

ausgerichtet .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Linsenseitenflächen in Seitenansicht gesehen rund und

verbreitern sich in Richtung weg von dem Halbleiterchip.

Insbesondere sind Kanten der Linsenseitenflächen

parabelförmig oder hyperbelförmig geformt. Eine dem Halbleiterchip abgewandte Kante der Linsenseitenflächen verläuft bevorzugt gerade, insbesondere parallel zur

Montageebene .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehrere der

Halbleiterchips in der Reflektorausnehmung angebracht. Dabei ist bevorzugt genau eine Linse vorhanden. Die Linse weist mehrere der Linsenausnehmungen auf und die Linsenausnehmungen sind den Halbleiterchips bevorzugt eineindeutig zugeordnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse an einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite ein Linsenplateau auf. In Draufsicht gesehen weist das Linsenplateau eine polygonale Gestalt auf, beispielsweise eine rechteckige, quadratische oder sechseckige Gestalt. Das Linsenplateau ist zur Verankerung der Linse mit dem Reflektor eingerichtet. Insbesondere ist das Linsenplateau aus Bereichen der Linse an der Linsenoberseite gebildet, die sich gegenüber der

Linsenaußenseite in Richtung weg von der optischen Achse der Linse erstrecken. Das Linsenplateau ist bevorzugt parallel zur Montageebene ausgerichtet. Beispielsweise ist das

Linsenplateau als planparallele Platte oder Ausstülpung aus der Linsenaußenseite heraus an der Linsenoberseite gestaltet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip zur Emission einer Strahlung mit einer Wellenlänge maximaler Intensität von mindestens 750 nm oder 800 nm eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich liegt die Wellenlänge maximaler Intensität bei höchstens 1,1 ym oder 980 nm oder 850 nm. Das heißt, der Halbleiterchip kann nahinfrarote Strahlung

aussenden. Alternativ liegt die Wellenlänge maximaler

Intensität bei mindestens 360 nm und/oder höchstens 480 nm, also im blauen oder nahultravioletten Spektralbereich. Ferner ist es möglich, dass der oder zumindest einer der

Halbleiterchips zur Erzeugung von grünem Licht eingerichtet ist, beispielsweise für eine Pulsmessung eines Trägers des Halbleiterbauteils.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip oder bei einem der Halbleiterchips um einen Leuchtdiodenchip. Das heißt, vom Halbleiterchip wird

bevorzugt inkohärente Strahlung emittiert. Alternativ oder zusätzlich ist der Halbleiterchip oder ist einer der

Halbleiterchips als Laserdiodenchip, insbesondere als VCSEL-Chip, gestaltet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die

Reflektorinnenwände im Querschnitt gesehen gekrümmt. Dies gilt insbesondere für die Reflektorinnenwände, die der

Linsenaußenseite zugeordnet sind. An den Linsenseitenflächen kann die Reflektorinnenwand eben verlaufen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein

Abstrahlwinkelbereich des Halbleiterbauteils und/oder von einem der Halbleiterchips oder von mehreren oder von allen der Halbleiterchips einen Öffnungswinkel von mindestens 5° oder 10° oder 15° oder 25° auf. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Öffnungswinkel bei höchstens 100° oder 80° oder 50°. Mit anderen Worten erfolgt durch das Halbleiterbauteil eine vergleichsweise gerichtete Abstrahlung in einen kleinen Raumwinkelbereich hinein. Beispielsweise werden mindestens 80 % oder 90 % der vom Halbleiterbauteil emittierten

Strahlung in den genannten Abstrahlwinkelbereich hinein emittiert .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen oder mehrere erste Halbleiterchips zur Emission einer ersten Strahlung. Außerdem ist einer oder sind mehrere zweite Halbleiterchips zur Emission einer zweiten Strahlung vorhanden. Der mindestens eine erste und der mindestens eine zweite Halbleiterchip sind somit

verschieden voneinander und sind bevorzugt als Lichtquellen für unterschiedliche Funktionen wie Iris-Scan,

Gesichtserkennung oder Annäherungssensor eingerichtet. Die ersten und zweiten Halbleiterchips weisen insbesondere voneinander verschiedene optische Eigenschaften wie

Emissionsspektren, Impulsdauern, Intensitäten und/oder

Abstrahlwinkelbereiche auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Halbleiterchips in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Diese Ebene kann schräg zur optischen Achse der Linse ausgerichtet sein. Bevorzugt liegt diese Ebene parallel zu einer

Montagefläche oder Montageebene des Halbleiterbauteils.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste

Halbleiterchip zur Erzeugung von inkohärenter nahinfraroter Strahlung eingerichtet. Damit kann es sich bei dem ersten Halbleiterchip um einen IRED-Chip handeln. Zugleich ist der zweite Halbleiterchip zur Erzeugung von sichtbarem Licht wie blauem, grünem, gelbem oder rotem Licht und/oder zur

Erzeugung nahinfraroter Strahlung eingerichtet. Die von dem zweiten Halbleiterchip emittierte Strahlung ist bevorzugt kohärent, sodass der zweite Halbleiterchip ein Laser sein kann. Alternativ ist der zweite Halbleiterchip auch ein LED-Chip oder ein IRED-Chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste

Halbleiterchip in oder an der Linsenausnehmung angeordnet und der zweite Halbleiterchip befindet sich außerhalb der

Linsenausnehmung. Das heißt, in Draufsicht überlappt die Linsenausnehmung bevorzugt nicht mit dem mindestens einen zweiten Halbleiterchip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist innerhalb der Linse keine optische Trennung zwischen dem ersten und zweiten

Halbleiterchip vorhanden. Mit anderen Worten ist es möglich, dass sich Strahlung vom ersten und vom zweiten Halbleiterchip innerhalb der Linse mischt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse neben der zentral angeordneten Linsenausnehmung ein Nebenplateau auf. Das Nebenplateau stellt eine Lichteintrittsfläche für den zweiten Halbleiterchip dar. Das Nebenplateau befindet sich außerhalb und in Draufsicht gesehen neben der

Linsenausnehmung. Es ist möglich, dass sich die

Linsenausnehmung und das Nebenplateau berühren oder dass diese beabstandet voneinander angeordnet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt das

Nebenplateau in Richtung weg von der Deckelfläche bündig mit der Linseninnenwand ab, sodass die Linseninnenwand an dem

Nebenplateau und an einer dem Nebenplateau gegenüberliegenden Seite gleich weit zum ersten Halbleiterchip reicht. Dies gilt insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 0,2 mm oder 0,1 mm und/oder mit einer Toleranz von höchstens 10 % oder 5 % einer Gesamtdicke der Linse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Nebenplateau mit einer optisch wirksamen Struktur versehen. Bei der

optisch wirksamen Struktur handelt es sich etwa um eine Linse wie eine Konvexlinse oder eine Konkavlinse oder eine

Freiformlinse. Alternativ ist die optisch wirksame Struktur ein diffraktives optisches Element, kurz DOE, oder auch eine Aufrauung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die optisch wirksame Struktur näher an dem ersten und/oder zweiten

Halbleiterchip als die Deckelfläche der Linsenausnehmung . Das heißt, das Nebenplateau kann entlang der optischen Achse der Linse der Deckelfläche vorausgehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Durchmesser des Nebenplateaus in Draufsicht gesehen höchstens 40 % oder 30 % oder 10 % eines Durchmessers der Linsenausnehmung. Dies gilt insbesondere an der Bodenseite der Linse.

Darüber hinaus wird ein biometrischer Sensor angegeben. Der biometrische Sensor umfasst eines oder mehrere der

optoelektronischen Halbleiterbauteile, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des biometrischen Sensors sind daher auch für das Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der biometrische Sensor ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie einen Detektor. Der Detektor ist bevorzugt mehrkanalig gestaltet, beispielsweise als CCD. Der Detektor ist dazu eingerichtet, eine von dem Halbleiterbauteil ausgesandte und von einem menschlichen Auge und/oder Gesicht reflektierte Strahlung zu detektieren. Ferner kann der Sensor, der insbesondere ein Irisscanner oder eine Gesichtserkennungseinheit ist, eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, über die eine

Identifikation des menschlichen Auges und/oder des Gesichts anhand der von dem Detektor gewonnenen Daten erfolgt. Der Detektor kann mit einer entsprechenden Optik versehen sein.

Zum Beispiel wird das hier beschriebene optoelektronische

Halbleiterbauteil in einem Scanner zur Gesichtserkennung oder einem Irisscanner oder einem Pulsmessgerät eingesetzt, realisiert durch den biometrischen Sensor.

Das optoelektronische Halbleiterbauteil und der Detektor können eine zusammenhängende, mechanisch gemeinsam

montierbare und/oder handhabbare Einheit bilden und sich nahe beieinander befinden. Alternativ können das optoelektronische Halbleiterbauteil und der Detektor beabstandet voneinander angeordnet sein, beispielsweise in einem Abstand zueinander von mindestens 2 cm oder 5 cm oder 15 cm und/oder von

höchstens 0,5 m oder 0,2 m, um ein optisches Übersprechen vom Halbleiterbauteil direkt auf den Detektor zu unterbinden oder zu reduzieren. In letztgenanntem Fall werden das

Halbleiterbauteil und der Detektor zum Beispiel als separate Subkomponenten des biometrischen Sensors verbaut, etwa an verschiedenen Stellen in einem Gehäuse, das den biometrischen Sensor umfasst, etwa an verschiedenen Stellen eines

Smartphones .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Sensor eines oder mehrere der Halbleiterbauteile mit einem ersten und mit einem zweiten Halbleiterchip. Der erste

Halbleiterchip kann als Lichtquelle zur Iriserkennung oder zur Gesichtserkennung gestaltet sein. Der zweite

Halbleiterchip ist insbesondere eine Lichtquelle für einen Näherungssensor. Es können mehrere Näherungssensoren

insbesondre für verschiedene Entfernungsbereiche vorhanden sein .

Sind mehrere, speziell verschiedenartig funktionalisierte Halbleiterchips vorhanden, so können mehrere Detektoren vorhanden sein, zum Beispiel für jede Funktion ein Detektor. Zur Iriserkennung oder zur Gesichtserkennung ist bevorzugt ein mehrkanaliger Detektor wie ein CCD-Chip vorhanden. Für die Funktion als Näherungssensor kann ein einkanaliger

Detektor vorhanden sein, wobei im Falle mehrerer

Entfernungsbereiche für jeden Entfernungsbereich ein eigener Detektor vorhanden sein kann oder für alle

Entfernungsbereiche ein einziger, gemeinsamer Detektor vorhanden ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Detektor oder zumindest einer der Detektoren in einer

Detektorausnehmung des Reflektors angebracht. Im Falle mehrere Detektoren kann pro Detektor eine eigene

Detektorausnehmung vorhanden sein. Die zumindest eine

Detektorausnehmung liegt in Draufsicht gesehen bevorzugt neben der Reflektorausnehmung und kann von dieser optisch isoliert sein, sodass die von den Halbleiterchips emittierte Strahlung nicht auf direktem Weg zu dem Detektor gelangt.

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein hier beschriebener Irisscanner unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von

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

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils ,

Figuren 2, 3 und 5 schematische Seitenansichten von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen,

Figuren 4, 6 und 7 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen,

Figur 8 eine schematische perspektivische Darstellung einer

Linse für ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil,

Figur 9 eine schematische Schnittdarstellung einer Linse für ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil,

Figur 10 eine schematische Schnittdarstellung eines

Ausführungsbeispiels eines Irisscanners,

Figuren 11 und 12 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen,

Figur 13 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils ,

Figur 14 eine schematische Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils ,

Figur 15 eine schematische Darstellung von Strahlenverläufen in einem Ausführungsbeispiel eines hier

beschriebenen optoelektronischen

Halbleiterbauteils ,

Figur 16 eine schematische Darstellung einer

Abstrahlcharakteristik eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen

Halbleiterbauteils ,

Figur 17 eine schematische Schnittdarstellung eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils, und

Figuren 18 und 19 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von biometrischen Sensoren mit hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 illustriert. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Träger 6 mit einer

Montageebene 60. An dem Träger 6 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 2 befestigt. Bei dem Halbleiterchip 2 handelt es sich bevorzugt um einen Leuchtdiodenchip zur Emission einer Strahlung mit einer Wellenlänge maximaler Intensität von 810 nm.

An der Montageebene 60 ist ferner ein Reflektor 3 angebracht, der eine Reflektorausnehmung 30 aufweist. Der Halbleiterchip 2 ist in der Reflektorausnehmung 30 angebracht. Die

Reflektorausnehmung 30 ist durch Reflektorinnenwände 31 begrenzt. Die Reflektorinnenwand 31 ist bevorzugt mit einer metallischen Beschichtung zu einer spekularen Reflexion von Strahlung beschichtet.

In der Reflektorausnehmung 30 befindet sich eine Linse 4. Die Linse 4 umfasst eine Linsenausnehmung 40, in der der

Halbleiterchip 2 angeordnet ist. Dabei berührt der

Halbleiterchip 2 die Linse 4 nicht. Eine dem Halbleiterchip 2 abgewandte Linsenoberseite 45 schließt bündig mit einer

Reflektoroberseite 35 ab. Die Reflektoroberseite 35 sowie die Linsenoberseite 45 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Entlang einer Querachse Q mit einer kleinsten Ausdehnung sind

optische Achsen 33, 44 des Reflektors 3 und der Linse 4 senkrecht zur Montageebene 60 sowie senkrecht zur

Reflektoroberseite 35 und zur Linsenoberseite 45

ausgerichtet, siehe Figur 2.

Die Linsenausnehmung 40 weist in Richtung weg von dem

Halbleiterchip 2 hin zur optischen Achse 44 verlaufende

Linseninnenwände 42 auf. Die optische Achse 44 durchstößt eine Deckelfläche 43 der Linsenausnehmung 40, die konvex gekrümmt ist und die sich oberhalb des Halbleiterchips 2 befindet .

Entlang einer Längsachse L, die senkrecht zur Querachse Q verläuft, sind die Linse 4 sowie der Reflektor 3 gegenüber der Montageebene 60 verkippt angeordnet. Ein Winkel zwischen der Montageebene 60 und den optischen Achsen 33, 44 liegt beispielsweise bei 84°, siehe insbesondere Figur 3.

Die Linse 4 ist in den Reflektor 3 mittels eines Verbindungsmittels 5 befestigt. Das Verbindungsmittel 5 ist bevorzugt auf die Reflektorausnehmung 40 begrenzt. Das

Verbindungsmittel 5 erstreckt sich von der Linsenoberseite 45 ausgehend beispielsweise zu höchstens 20 % oder 30 % entlang der optischen Achsen 33, 44 in Richtung hin zu dem

Halbleiterchip 2.

Durch das Verbindungsmittel 5, das beispielsweise ein

klarsichtiges Silikon ist, ist die beispielsweise

spritzgegossene Linse 4 von dem Reflektor 3 auf Abstand gehalten. Das heißt, die Reflektorinnenwände 31 berühren die Linsenaußenseiten 41 nicht. Ein Abstand zwischen der

Reflektorinnenwand 31 und der Linsenaußenseite 41 ist

bevorzugt gleichbleibend und nicht variiert. Dieser Abstand liegt beispielsweise bei mindestens 30 ym und/oder bei höchstens 0,3 mm.

Das Verbindungsmittel 5 bedeckt nur einen Teil der

Linsenaußenseite 41 sowie der Reflektorinnenwand 31. In den von dem Verbindungsmittel 5 bedeckten Gebieten ist die

Reflektorinnenwand 31 zur Reflexion von im Betrieb erzeugter Strahlung eingerichtet. In den nicht von dem

Verbindungsmittel 5 bedeckten Gebieten dient die

Linsenaußenseite 41 zur Totalreflexion von Strahlung. Somit befindet sich größtenteils zwischen der Reflektorinnenwand 31 und der Linsenaußenseite 41 ein Spalt, insbesondere ein

Luftspalt 7, siehe die Figuren 2 und 3.

Die Linse 4 füllt die Reflektorausnehmung 30 somit nur zum Teil aus. Dabei sind die optischen Achsen 33, 44 des

Reflektors 3 sowie der Linse 4 gleichermaßen gegenüber der Montageebene 60 verkippt und verlaufen bevorzugt deckungsgleich .

Eine Bodenseite 46 der Linse 4, die die Linse 4 hin zur

Montageebene 60 begrenzt, berührt die Montageebene 60 bevorzugt nicht oder nur in einem kleinen Bereich. Da die Linse 4 gegenüber der Montageebene 60 verkippt ist, bildet sich an der Montageebene 60 hin zu der Bodenseite 46 ein im Querschnitt parallel zur Längsachse L gesehen keilförmiger Luftspalt 7 aus, siehe Figur 3.

Optional ist die Linse 4 parallel zur Längsachse L beidseitig abgeschnitten, sodass ebene Linsenseitenflächen 48 parallel zu den optischen Achsen 33, 44 sowie parallel zur Längsachse L gebildet werden, siehe die Figuren 1 und 3. In Richtung weg von dem Halbleiterchip 2 verbreitern sich die

Linsenseitenflächen 48. Eine dem Halbleiterchip 2 zugewandte Kante der Linsenseitenflächen 48 ist näherungsweise

parabelförmig gestaltet. Es ist möglich, dass die

Linsenseitenflächen 48 nicht zur Strahlformung beitragen, sondern lediglich als Klebefläche verwendet werden. Dabei ist das Verbindungsmittel 5 optional auf die Linsenseitenflächen 48 beschränkt. An den Linsenseitenflächen 48 kann die

Reflektorinnenwand 31 frei von einer reflektierenden

Beschichtung wie einer Metallbeschichtung sein, um ein

Anhaften des Verbindungsmittels 5 an dem Reflektor 3 zu verbessern. Durch die Linsenseitenflächen 48 kann das

Halbleiterbauteil 1 kompakter gestaltet werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist illustriert, dass das Verbindungsmittel 5 auch bis zur Montageebene 60 reichen kann. In diesem Fall ist die Linsenaußenseite 41 vollständig von dem Verbindungsmittel 5 bedeckt. Diese Konfiguration ist weniger bevorzugt als die Konfiguration der Figuren 1 bis 3, wonach das Verbindungsmittel 5 auf einen Bereich nahe der Linsenoberseite 45 beschränkt ist.

Optional ist eine Abdeckplatte 81 vorhanden. Die Abdeckplatte 81 sitzt auf der Reflektoroberseite 35 auf. Über die

Abdeckplatte 81 ist eine Ablösung der Linse 4 aus dem

Reflektor 3 heraus effizient verhindert. Beispielsweise ist die Abdeckplatte 81 auf die Linse 4 sowie den Reflektor 3 aufgeklebt.

Es ist abweichend von Figur 4 zudem möglich, dass die

Abdeckplatte 81 sowie die Linse 4 einstückig und integral gestaltet sind.

Die Darstellung der Figur 5 entspricht im Wesentlichen der Darstellung der Figur 3. Ferner ist gezeigt, dass der

Halbleiterchip 2 über einen Bonddraht 23 elektrisch

kontaktiert sein kann. Dabei sind an den Träger 6 bevorzugt beidseitig elektrische Kontaktflächen 62 vorhanden, die über elektrische Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind.

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, ist das Verbindungsmittel 5 auf einen Bereich nahe der

Linsenoberseite 45 beschränkt, so dass sich das

Verbindungsmittel 5 ähnlich einem O-Ring um die Linse 4 herum an der Linsenoberseite 45 erstreckt. Damit ist die

Linsenaußenseite 41 nahezu vollständig zur Totalreflexion der von dem Halbleiterchip 2 ausgesandten Strahlung eingerichtet.

An der linken Seite der Figur 5 ist schematisch

veranschaulicht, dass optional an der Linsenaußenseite 41 und an der Reflektorinnenwand 31 ein Knick 37 vorhanden ist. Das Verbindungsmittel 5 kann auf einen Bereich beschränkt sein, der weiter von dem Halbleiterchip 2 entfernt liegt als der Knick 37. Der Knick 37 bildet bevorzugt eine ringsum laufende Stufe an der Linsenaußenseite 41 sowie an der

Reflektorinnenwand 31 aus. Es ist möglich, dass die

Linsenaußenseite 41 oberhalb des Knicks 37 in Richtung hin zur Linsenoberseite 45 keine oder nur eine nachgeordnete optische Funktion aufweist, wie es gleichermaßen für die Reflektorinnenwand 31 in diesem Bereich gelten kann.

Ist kein solcher Knick vorhanden, siehe Figur 5, rechte

Seite, so können die Linsenaußenseite 41 und die

Reflektorinnenwand 31 stetig bis zu den Oberseiten 35, 45 verlaufen .

Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist illustriert, dass die Linse 4 mehrere Linsenausnehmungen 40 aufweist, in denen jeweils einer der Halbleiterchips 2 angebracht ist. Dabei weist der Reflektor nur eine Reflektorausnehmung 30 auf, in der sich die einstückige Linse 4 befindet. Die

Halbleiterchips 2 können baugleich oder auch voneinander verschieden sein und beispielsweise zur Abstrahlung

unterschiedlicher Spektralbereiche gestaltet sein.

Gemäß Figur 7 sind sowohl mehrere Halbleiterchips 2 als auch mehrere Linsenausnehmungen 40 und zudem mehrere

Reflektorausnehmungen 30 vorhanden. Der Reflektor 3 erstreckt sich auch auf einen Bereich zwischen benachbarten

Halbleiterchips 2. In diesem Bereich zwischen den

Halbleiterchips 2 ist optional zu einer verbesserten

Anhaftung der Linse 4 an den Reflektor 3 ebenso das

Verbindungsmittel 5 vorhanden. Die Linse 4 ist wiederum einstückig ausgebildet und erstreckt sich zusammenhängend über alle Reflektorausnehmungen 30 hinweg, sodass der Bereich des Reflektors 3 zwischen den Halbleiterchips 2 nicht bis zur Reflektoroberseite 35 reicht.

Hinsichtlich der Gestaltung des Verbindungsmittels 5, der optischen Achsen 33, 44, der Linsenausnehmung 40 und der Linsenseitenflächen 48 gelten die Erläuterungen zu den

Figuren 1 bis 5 für die Figuren 6 und 7 entsprechend.

In der perspektivischen Darstellung der Linse 4 in Figur 8 ist illustriert, dass an der Linsenoberseite 45 ein

Linsenplateau 49 geformt ist. Das Linsenplateau 49 erstreckt sich weg von den Linsenaußenseite 41 und ist in Draufsicht gesehen beispielsweise rechteckig gestaltet. Bevorzugt ist das Linsenplateau 8 wie eine planparallele Rechteckplatte geformt. Abweichend von der Darstellung der Figur 8 kann das Linsenplateau 8 auch über die Linsenseitenflächen 48

überstehen .

Der in Figur 8 nicht gezeichnete Reflektor weist bevorzugt eine Negativform zu dem Linsenplateau 49 auf, so dass eine erhöhte Anhaftung zwischen dem Reflektor 3 und der Linse 4 erzielbar ist. Der Reflektor umläuft dabei das Linsenplateau 49 bevorzugt ringsum und kann bündig mit der Linsenoberseite 45 abschließen, nicht gezeichnet.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 8 verlaufen die Linsenaußenseite 41 sowie die Reflektorinnenwand 31 im Querschnitt gesehen jeweils gekrümmt. In Figur 9 ist dagegen illustriert, dass die Linsenaußenseite 41 im Querschnitt gesehen gerade verläuft, wie dies in gleicher Weise für die Reflektorinnenwand gelten kann. Ferner ist es möglich, dass die Linsenoberseite 45 gekrümmt verläuft, so dass die

Linsenoberseite 45 zusammen mit der Deckelfläche 43 eine bikonvexe Linse darstellt. Eine entsprechende Gestaltung ist auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.

Verläuft die Linsenoberseite 45 gekrümmt, so ist es dennoch möglich, dass sich die Linse 4 vollständig in der

Reflektorausnehmung befindet, in Figur 9 nicht gezeichnet. Alternativ kann der Reflektor mit der Kante zwischen der Linsenaußenseite 41 und der Linsenoberseite 45 abschließen, sodass die Linsenoberseite 45 dann den Reflektor überragt, ebenso wenig gezeichnet.

In Figur 10 ist ein biometrischer Sensor, der bevorzugt ein Irisscanner 10 ist, illustriert. Der Irisscanner 10 umfasst eines der Halbleiterbauteile 1, etwa wie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 9 illustriert. Ferner weist der Irisscanner 10 einen Detektor 8 auf, beispielsweise ein CCD-Element. Von dem Halbleiterbauteil 1 wird eine Strahlung R in Richtung hin zu einem menschlichen Auge 9 emittiert, dort reflektiert und von dem Detektor 8 empfangen. Damit ist eine Identifikation eines Benutzers anhand der reflektierten Strahlung R möglich. Das Halbleiterbauteil 1 und der Detektor 8 können sich direkt nebeneinander befinden oder sind beispielsweise ein paar cm voneinander beabstandet angeordnet.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 11 sind ein erster

Halbleiterchip 2a und ein zweiter Halbleiterchips 2b

vorhanden. Der erste Halbleiterchips 2a ist bevorzugt ein Leuchtdiodenchip zur Erzeugung von nahinfraroter Strahlung, kurz IRED-Chip. Bei dem zweiten Halbleiterchip 2b handelt es sich insbesondere um einen VCSEL, ebenfalls zur Erzeugung von nahinfraroter Strahlung. Im Falle eines VCSEL weist der zweite Halbleiterchip 2b bevorzugt ein Feld oder Array von einzelnen Emissionsflächen oder Resonatoren auf, die

gemeinsam oder auch unabhängig voneinander ansteuerbar sein können. Alternativ zu einem VCSEL kann der zweite

Halbleiterchip 2b ein kantenemittierender Laser, ein DFB-Laser oder ein Leuchtdiodenchip sein.

Zum Beispiel dient der erste Halbleiterchip 2a als

Lichtquelle für einen Iris-Scan oder zur Gesichtserkennung. Mit dem zweiten Halbleiterchip 2b kann ein Annäherungssensor realisiert werden. Wie auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen können mehrere zweite Halbleiterchips 2b etwa zur Erkennung verschiedener Distanzen eines Objekts zu dem Halbleiterbauteil 1 vorhanden sein. Die

Halbleiterchips 2a, 2b können gemeinsam auf dem Träger 6 montiert sein. Bei dem Träger 6 handelt es sich bevorzugt um eine Leiterplatte, kurz PCB. Optional kann sich an oder in dem Träger 6 eine nicht gezeichnete Ansteuerschaltung und/oder eine Auswertelektronik befinden.

Der erste Halbleiterchip 2a befindet sich an der

Linsenausnehmung 40, wie auch in den Figuren 6 und 7, kann sich jedoch auch in der Linsenausnehmung 40 befinden. Ein Abstand von Seitenkanten 27 einer dem Träger 6 abgewandten Oberseite des Halbleiterchips 2 zu Unterkanten 28 der

Linseninnenwand 42, die die Linse 4 zum Träger 6 hin

begrenzen, ist bevorzugt möglichst klein, zum Beispiel höchstens 0,2 mm oder 0,1 mm und/oder höchstens 20 % oder 10 % oder 5 % einer Dicke der Linse 4. Außerdem ist es möglich, dass sich die Seitenkanten 27 des Halbleiterchips 2 und die Unterkanten 28 der Linseninnenwand 42 fast berühren. Ferner können, wie etwa in Figur 2, die Seitenkanten 27 des Halbleiterchips 2 in der Linsenausnehmung 40 liegen.

Der Luftspalt 7 zwischen der Linse 4 und dem Reflektor 3 ist bevorzugt vorhanden, kann aber auch entfallen. Entsprechendes gilt für alle anderen Ausführungsbeispiele.

Neben der Linsenausnehmung 40 befindet sich ein Nebenplateau 24 der Linse 4. Das Nebenplateau 24 kann plan geformt sein und/oder parallel zur Montageseite 60 des Trägers 6

orientiert sein. Zudem kann das Nebenplateau 24 direkt von den Unterkanten 28 der Linseninnenwand 42 ausgehen. Im

Vergleich zur Linsenausnehmung 40 ist das Nebenplateau 24 klein .

Das Nebenplateau 24 dient als Lichteintrittsfläche für den zweiten Halbleiterchip 2b. Da es sich bei einer zweiten

Strahlung R2 vom zweiten Halbleiterchip 2b bevorzugt um eine Laserstrahlung handelt, ist die zweite Strahlung R2 nach Möglichkeit bereits vor Eintritt in die Linse 4 kollimiert, sodass eine Sammelwirkung durch die Linse 4 nicht sehr ausgeprägt sein muss. Insbesondere durchläuft die zweite Strahlung R2 die Linse 4, ohne mit der Linsenaußenseite 41 in Berührung zu kommen, von vernachlässigbarem Streulicht abgesehen. Das heißt, die Linse 4 wirkt bestimmungsgemäß nur mit dem Nebenplateau 24 und der Linsenoberseite 45 auf die zweite Strahlung R2.

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen gelangt die erste Strahlung Rl, die von dem ersten Halbleiterchip 2a erzeugt wird, teilweise zur Linsenaußenseite 41 und wird dort am Luftspalt 7 totalreflektiert. Ist kein Luftspalt 7

vorhanden, so erfolgt bevorzugt eine spekulare Reflexion an der Grenzfläche zwischen der Linsenaußenseite 41 und der Reflektorinnenwand 31, vergleiche auch Figur 19. Dies gilt insbesondere für den Anteil der ersten Strahlung Rl, die über die Linseninnenwand 42 in die Linse 4 gelangt. Der Teil der ersten Strahlung Rl, der über die Deckelfläche 43 in die Linse 4 gelangt, wird bevorzugt direkt zur Linsenoberseite 45 geführt und dort emittiert. Entsprechendes gilt für alle anderen Ausführungsbeispiele.

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zu den

Figuren 1 bis 8 entsprechend für Figur 11.

Abweichend von Figur 11 ist in Figur 12 gezeigt, dass das Nebenplateau 24 nicht flach sondern linsenförmig gestaltet ist, insbesondere als konkave Linse. Abweichend von Figur 12 kann auch eine konvexe Linse oder eine Freiformlinse

vorhanden sein. Zudem ist in Figur 12 gezeigt, dass

abweichend von Figur 11 die Unterkante 28 der Linseninnenwand 42 asymmetrisch gestaltet ist, sodass die Unterkante 28 hin zu dem zweiten Halbleiterchip 2b weiter von der Montageseite 60 entfernt liegt als die Unterkante 28 in Figur 12 rechts.

In Figur 13 ist die im Reflektor 3 untergebrachte Linse 4 der Figur 12 dreidimensional dargestellt. Die Linse 4 weist wie insbesondere in den Figuren 1 und 3 zur Platzersparnis die glatten Linsenseitenflächen 48 auf und weist für den ersten Halbleiterchip 2a eine verkippte optische Achse auf. Der Bereich um das Nebenplateau 24 macht nur einen kleinen Teil der Linse 4 aus, sodass gegenüber einer Linse ohne

Nebenplateau die Abstrahlcharakteristik für die erste

Strahlung Rl vom ersten Halbleiterchip 2a nicht signifikant beeinträchtigt ist.

Weiter ist in Figur 14 eine Draufsicht auf die Linse 4 der Figur 12 dargestellt. Zu erkennen ist insbesondere, dass in Figur 14 links aufgrund der Verkippung der optischen Achse eine Steigung der Linsenaußenseite 41 größer ist als an der in Figur 14 rechten Seite. Somit liegt der zweite

Halbleiterchip 2b bevorzugt an der Seite des ersten

Halbleiterchips 2a, an der die mittlere Steigung der

Linsenaußenseite 41 am größten ist. Das heißt, die optische Achse der Linse 4 für die Strahlung Rl des ersten

Halbleiterchips 2a kann von dem zweiten Halbleiterchip 2b weg weisen, in Figur 14 also nach rechts zeigen.

Der erste Halbleiterchip 2a kann in Draufsicht gesehen rechteckig geformt sein und mit Längsseiten parallel zu den Linsenseitenflächen 48 orientiert sein. Kürzere Querseiten verlaufen parallel zum zweiten Halbleiterchip 2b, welcher in Draufsicht quadratisch geformt sein kann.

Ferner ist in Figur 15 schematisch anhand von beispielhaften Strahlverläufen eine Abstrahlung der Strahlung Rl, R2 durch die beiden Halbleiterchips 2a, 2b innerhalb der Linse 4 illustriert. Zu sehen ist, dass der erste Halbleiterchip 2a eine Lambert 'sehe oder im Wesentlichen eine Lambert 'sehe Abstrahlcharakteristik aufweist, also nahezu über eine

Raumwinkelbereich von 2π emittiert.

Damit gelangt ein Teil der ersten Strahlung Rl aufgrund von Reflexionen auch zu dem Träger 6, weit überwiegend jedoch über die Linseninnenwand 42 zu der Linsenaußenseite 42 und dann zur Linsenoberseite 45 oder über die Deckelfläche 43 direkt zur Linsenoberseite 45. Dagegen wird die zweite

Strahlung R2 bereits sehr gerichtet von dem zweiten

Halbleiterchips 2b emittiert und gelangt vom Nebenplateau 24 direkt zur Linsenoberseite 45. Dazu kann der zweite

Halbleiterchip 2b eine Kollimationsoptik umfassen.

In Figur 16 ist die zugehörige Abstrahlcharakteristik gezeigt, also eine Intensität I in willkürlichen Einheiten über einen Abstrahlwinkel a . Aus Figur 16A ist zu erkennen, dass die Abstrahlung durch den ersten Halbleiterchip 2a in eine Richtung verkippt verläuft, beispielsweise mit einem Kippwinkel von 8°. Dagegen wird die zweite Strahlung R2 des zweiten Halbleiterchips 2b senkrecht zur Montageseite 60 emittiert und somit ohne Verkippung.

Ein Abstrahlwinkelbereich für die zweite Strahlung R2 liegt bei ungefähr 48°, volle Breite bei halber Höhe, kurz FWHM. Dieser Wert liegt für die erste Strahlung Rl entlang der Kipprichtung bei ungefähr 62° und in Richtung senkrecht dazu bei ungefähr 38°. Das heißt, die erste Strahlung Rl kann einen elliptischen Bereich ausleuchten und die zweite

Strahlung R2 einen kreisförmigen Bereich. Entlang zumindest einer Richtung kann die erste Strahlung Rl stärker gebündelt sein als die zweite Strahlung R2 und entlang zumindest einer anderen Richtung dagegen schwächer gebündelt sein als die erste Strahlung Rl .

Im Ausführungsbeispiel der Figur 17 ist das Nebenplateau 24 mit einem diffraktiven optischen Element, kurz DOE, als optisch wirksame Struktur 25 versehen, um eine Aufweitung der zweiten Strahlung R2 zu bewirken. Alternativ kann an dem Nebenplateau 24 eine Aufrauung vorhanden sein. Weniger bevorzugt, aber dennoch möglich, ist eine alternative oder zusätzliche Aufrauung an der Linsenoberseite 45.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den Figuren 11 bis 16 gleichermaßen für Figur 17.

In Figur 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels des

biometrischen Sensors 10 dargestellt. Die Halbleiterchips 2a, 2b, die Linse 4 und die Reflektorausnehmung 30 sind bevorzugt konfiguriert, wie in den Figuren 11 bis 17 erläutert,

insbesondere wie in Figur 11. Zusätzlich weist der Reflektor 3 eine Detektorausnehmung 38 auf, in der zwei Detektoren 8a, 8b vorhanden sind, alternativ nur ein Detektor. Die

Detektoren 8a, 8b sind zum Beispiel ein CCD-Chip und eine Fotodiode. Durch ein Material des Reflektors 3 erfolgt eine optische Abschirmung der Halbleiterchips 2a, 2b von den

Detektoren 8a, 8b. Dabei können die Detektoren 8a, 8b auf einem anderen Träger 6b angebracht sein als die

Halbleiterchips 2a, 2b, die sich an dem Träger 6a befinden.

Zur Befestigung der Linse 4 in der Reflektorausnehmung 30 ist optional eine Abdeckplatte 81 vorhanden, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich ist. Die

Abdeckplatte 81 kann den gesamten Reflektor 3 und damit auch die Detektorausnehmung 38 bedecken. Gemäß Figur 18 ist die Abdeckplatte 81 durchgehend gestaltet. Alternativ kann sich zwischen der Reflektorausnehmung 30 und der

Detektorausnehmung 38 auch eine optische Isolierung in der Abdeckplatte 81 befinden oder es sind zwei Abdeckplatten vorhanden .

Es ist möglich, dass die Abdeckplatte 81 nur für nahinfrarote Strahlung durchlässig ist und/oder nur für Strahlung, die von den Halbleiterchips 2a, 2b erzeugt wird. Ferner kann optional eine Beschichtung 82 vorhanden sein. Die Beschichtung 82 kann auf die Detektorausnehmung 38 beschränkt sein oder auch an der Reflektorausnehmung 30 vorhanden sein. Zum Beispiel handelt es sich bei der Beschichtung 82 um eine optische Filterschicht oder um eine Antireflexschicht .

Ferner ist es abweichend von Figur 18 möglich, dass die

Abdeckplatte 81 keine planparallele Platte ist, sondern eine Strukturierung aufweist, beispielsweise eine Aufrauung oder im Bereich der Detektorausnehmung 38 und/oder der

Reflektorausnehmung 30 eine Linsenform wie eine Fresnel-Linse. Die Detektorausnehmung 38 ist bevorzugt evakuiert oder gasgefüllt, kann aber auch teilweise oder vollständig mit einem Verguss, nicht gezeichnet, verfüllt sein.

In Figur 19 ist illustriert, dass zwischen der Linse 4 und dem Reflektor 3 an der Linsenaußenseite 41 kein Luftspalt vorhanden ist. Zudem können mehrere erste Halbleiterchips 2a vorhanden sein, die beispielsweise in einem Feld dicht angeordnet sind. Als weitere Option befinden sich die

Halbleiterchips 2a, 2b in unterschiedlichen Ebenen an dem Träger 6, sodass die Montageebene 60 gestuft verläuft.

Außerdem kann das Nebenplateau 24 weiter von dem Träger 6 entfernt liegen als die Unterkante 28 der Linseninnenwand 42, sodass das Nebenplateau 24 gegenüber der Unterkante 28 zurückversetzt ist. Damit kann sich die Unterkante 28 in Draufsicht gesehen kreisförmig oder als Ellipse um die ersten Halbleiterchips 2a herum erstrecken. Dabei ist über die optionale Stufe in der Montageebene 60 ein Abstand zwischen dem zweiten Halbleiterchips 2b und dem Nebenplateau 24 einstellbar .

Weiter können der oder die Detektoren 8a, 8b außerhalb des Reflektors 3 an dem Träger 6 angebracht sein, zum Beispiel in der gleichen Ebene wie die ersten Halbleiterchips 2a.

Optional ist ein Verguss 83 vorhanden, der die Detektoren 8a, 8b überdeckt. Der Verguss 83 kann linsenförmig gestaltet sein und/oder ein optisches Filtermaterial enthalten.

Die in Figur 19 erläuterten Variationen können auch in allen übrigen Ausführungsbeispielen auftreten.

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

Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben .

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 10 2017 130 779.6, 10 2017 118 396.5 und 10 2017 122 616.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch

Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichenliste

1 optoelektronisches Halbleiterbauteil

2 optoelektronischer Halbleiterchip

23 Bonddraht

24 Nebenplateau

25 optisch wirksame Struktur

27 Seitenkante einer Oberseite des Halbleiterchips

28 Unterkante der Linse

3 Reflektor

30 Reflektorausnehmung

31 Reflektorinnenwand

33 optische Achse des Reflektors

35 Reflektoroberseite

37 Knick

38 Detektorausnehmung

4 Linse

40 Linsenausnehmung

41 Linsenaußenseite

42 Linseninnenwand

43 Deckelfläche

44 optische Achse der Linse

45 Linsenoberseite

46 Bodenseite

48 Linsenseitenfläche

49 Linsenplateau

5 Verbindungsmittel

6 Träger

60 Montageebene

62 elektrische Kontaktfläche

7 Luftspalt

81 Abdeckplatte

82 Beschichtung

83 Verguss

8 Detektor

9 menschliches Auge

10 biometrischer Sensor/Irisscanner

I Intensität in willkürlichen Einheiten

L Längsachse

Q Querachse

R Strahlung

α Abstrahlwinkel in