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DE102023200393A1 - Photodetector device and method for producing a photodetector device - Google Patents

Photodetector device and method for producing a photodetector device Download PDF

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DE102023200393A1
DE102023200393A1 DE102023200393.7A DE102023200393A DE102023200393A1 DE 102023200393 A1 DE102023200393 A1 DE 102023200393A1 DE 102023200393 A DE102023200393 A DE 102023200393A DE 102023200393 A1 DE102023200393 A1 DE 102023200393A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
photodiode
filling
sealing element
photodetector device
filling element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023200393.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Julian Kassel
Andreas Brenneis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of DE102023200393A1 publication Critical patent/DE102023200393A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/50—Encapsulations or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Photodetektoreinrichtung (10), umfassend eine Photodiode (1), welche auf einer Leitereinrichtung (2) angeordnet ist; ein Gehäuse (3), welches auf der Leitereinrichtung (2) angeordnet ist und die Photodiode (1) zumindest bereichsweise seitlich umgibt; ein Dichtelement (4), welches in dem Gehäuse (3) angeordnet ist und die Photodiode (1) seitlich umgibt und an einer Oberseite (1a) der Photodiode (1) die Photodiode (1) abdeckt; ein Füllelement (5), welches das Dichtelement (4) an einer Oberseite (4a) des Dichtelements (4) abdeckt; ein Filterelement (6), welches auf dem Füllelement (5) auf einer Oberseite (5a) des Füllelements (5) angeordnet ist, wobei ein erster Brechungsindex (n1) des Dichteelements (4) an einen zweiten Brechungsindex (n2) des Füllelements (5) und an einen dritten Brechungsindex (n3) des Filterelements (6) gemäß einer Vorgabe angepasst sind.

Figure DE102023200393A1_0000
The present invention provides a photodetector device (10) comprising a photodiode (1) which is arranged on a conductor device (2); a housing (3) which is arranged on the conductor device (2) and laterally surrounds the photodiode (1) at least in some areas; a sealing element (4) which is arranged in the housing (3) and laterally surrounds the photodiode (1) and covers the photodiode (1) on an upper side (1a) of the photodiode (1); a filling element (5) which covers the sealing element (4) on an upper side (4a) of the sealing element (4); a filter element (6) which is arranged on the filling element (5) on an upper side (5a) of the filling element (5), wherein a first refractive index (n1) of the sealing element (4) is adapted to a second refractive index (n2) of the filling element (5) and to a third refractive index (n3) of the filter element (6) according to a specification.
Figure DE102023200393A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Photodetektoreinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung.The present invention relates to a photodetector device and a method for manufacturing a photodetector device.

Stand der TechnikState of the art

Optische Photodioden und Photodektoren können vorteilhaft im Bereich der klassischen Sensorik, im Bereich von Halbleiterelementen und im Bereich der Quantensensoren genutzt werden. Dabei wird vor allem im Bereich der Quantensensoren nach Photodetektoreinrichtungen gesucht, bei denen eine reproduzierbare, gute optische Kontaktierung von Filterelementen mit den Photodioden oder Photodetektoren sichergestellt ist.Optical photodiodes and photodetectors can be used advantageously in the field of classical sensor technology, in the field of semiconductor elements and in the field of quantum sensors. In the field of quantum sensors in particular, photodetector devices are sought that ensure reproducible, good optical contact between filter elements and the photodiodes or photodetectors.

In der In EP3762970 werden optoelektronische Module und Verfahren auf Wafer-Ebene zur Herstellung dieser beschrieben.In the In EP3762970 Optoelectronic modules and wafer-level processes for their production are described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Photodetektoreinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung nach Anspruch 8.The present invention provides a photodetector device according to claim 1 and a method of manufacturing a photodetector device according to claim 8.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred further developments are the subject of the subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Photodetektoreinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung anzugeben, wobei ein Aufbau der Photodetektoreinrichtung, die eine Photodiode sowie ein Dicht- und ein Filterelement aufweist, verbessert werden kann.The idea underlying the present invention is to provide a photodetector device and a method for producing a photodetector device, wherein a structure of the photodetector device, which has a photodiode and a sealing and a filter element, can be improved.

Es kann vorteilhaft eine Modifizierung einer Photodetektoreinrichtung mit einem Filterelement erzielt werden, bei der Signalverluste in einem optischen Pfad, den das Signal auf dem Weg zur Photodiode durch die Photodetektoreinrichtung zurücklegt, geringgehalten werden können.It is advantageous to achieve a modification of a photodetector device with a filter element in which signal losses in an optical path that the signal travels through the photodetector device on the way to the photodiode can be kept to a minimum.

Erfindungsgemäß umfasst die Photodetektoreinrichtung eine Photodiode, welche auf einer Leitereinrichtung angeordnet ist; ein Gehäuse, welches auf der Leitereinrichtung angeordnet ist und die Photodiode zumindest bereichsweise seitlich umgibt; ein Dichtelement, welches in dem Gehäuse angeordnet ist und die Photodiode seitlich umgibt und an einer Oberseite der Photodiode die Photodiode abdeckt; ein Füllelement, welches das Dichtelement an einer Oberseite des Dichtelements abdeckt; ein Filterelement, welches auf dem Füllelement auf einer Oberseite des Füllelements angeordnet ist, wobei ein erster Brechungsindex des Dichtelements an einen zweiten Brechungsindex des Füllelements und an einen dritten Brechungsindex des Filterelements gemäß einer Vorgabe angepasst ist.According to the invention, the photodetector device comprises a photodiode which is arranged on a conductor device; a housing which is arranged on the conductor device and laterally surrounds the photodiode at least in some areas; a sealing element which is arranged in the housing and laterally surrounds the photodiode and covers the photodiode on an upper side of the photodiode; a filling element which covers the sealing element on an upper side of the sealing element; a filter element which is arranged on the filling element on an upper side of the filling element, wherein a first refractive index of the sealing element is adapted to a second refractive index of the filling element and to a third refractive index of the filter element according to a specification.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann die von der Photodiode detektierte Signalintensität erhöht und damit eine Ausbeute an optischen Signalen verbessert und gesteigert werden. Es kann auf diese Weise ein Verlust an Signalintensität verringert werden, der sich aus dem Aufbau von üblichen Photodetektoreinrichtungen ergibt. Durch die gemäß der Vorgabe angepassten Brechungsindizes in den unterschiedlichen, vorzugsweise festen Materialien lässt sich somit deutlich mehr Signalintensität messen, als beispielsweise in einem Aufbau mit einem Hohlraum zwischen zwei Feststoffen. Dabei erfolgt die Anpassung der Brechungsindizes vorzugsweise durch eine geeignete Auswahl von Materialien für das Füllelement, das Dichtelement und/oder das Filterelement.The structure according to the invention can increase the signal intensity detected by the photodiode and thus improve and increase the yield of optical signals. In this way, a loss of signal intensity that results from the structure of conventional photodetector devices can be reduced. The refractive indices in the different, preferably solid materials, which are adjusted according to the specification, thus allow significantly more signal intensity to be measured than, for example, in a structure with a cavity between two solids. The refractive indices are preferably adjusted by a suitable selection of materials for the filling element, the sealing element and/or the filter element.

Durch die Anordnung des Füllelements auf dem Dichteelement können Hohlräume zwischen Dichtelement und Filterelement verhindert werden oder eine Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten von Hohlräumen zumindest verringert werden. Die Brechungsindizes können gemäß der Vorgabe so angepasst werden, dass beim Übergang zwischen den Materialien ein möglichst geringer oder gar kein Sprung im Brechungsindex entsteht. Auf diese Weise kann eine Signalausbeute der Photodetektoreinrichtung verbessert werden.By arranging the filling element on the sealing element, voids between the sealing element and the filter element can be prevented or the probability of voids occurring can at least be reduced. The refractive indices can be adjusted according to the specification so that the transition between the materials causes as little or no jump in the refractive index as possible. In this way, the signal yield of the photodetector device can be improved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung umfasst das Füllelement ein Polydimethylsiloxan.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the filling element comprises a polydimethylsiloxane.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung umfasst das Dichtelement ein Silikon.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the sealing element comprises a silicone.

Nach der Erfindung kann ein Dichtelement genutzt werden, welches silikonbasiert und transparent als Vergussmasse der Photodiode(n) dienen kann. Das Dichtelement ist dabei vorzugsweise im Wellenlängenbereich der Wellenlänge des zu detektierenden Signals transparent.According to the invention, a sealing element can be used which is silicone-based and transparent and can serve as a potting compound for the photodiode(s). The sealing element is preferably transparent in the wavelength range of the wavelength of the signal to be detected.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung deckt das Filterelement die Photodetektoreinrichtung zu einer Außenseite hin ab.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the filter element covers the photodetector device towards an outer side.

Auf dem Filterelement kann weiterhin ein Diamantelement aufliegen, vorteilhaft kann ein direkter optischer Übergang zum Diamantelement erzielt werden und dieses eine fluoreszente Abstrahlung erzeugen.A diamond element can also rest on the filter element; advantageously, a direct optical transition to the diamond element can be achieved and this can generate a fluorescent radiation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung umfasst das Filterelement eine Filterschicht, die derart ausgeprägt ist, dass diese zumindest eine vorbestimmte Wellenlänge absorbiert, und wobei die Filterschicht dem Füllelement zugewandt ist.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the filter element comprises a filter layer which is designed such that it absorbs at least one predetermined wavelength, and wherein the filter layer faces the filling element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung umfasst das Filterelement und/oder die Filterschicht zum Füllelement hin eine konkave Oberfläche.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the filter element and/or the filter layer comprises a concave surface towards the filling element.

Durch eine solche Filterschicht, welche dem Füllelement zugewandt sein kann, kann somit die vorbestimmte Wellenlänge mit einer hohen Effizienz herausgefiltert werden, wobei beispielsweise Licht mit der herauszufilternden Wellenlänge nahezu vollständig oder vollständig durch einen Seitenbereich des Füllelements transmittiert werden kann.By means of such a filter layer, which can face the filling element, the predetermined wavelength can thus be filtered out with a high degree of efficiency, whereby, for example, light with the wavelength to be filtered out can be transmitted almost completely or completely through a side region of the filling element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Photodetektoreinrichtung umgibt das Gehäuse die Photodiode seitlich ringsum in einem vorbestimmten Abstand.According to a preferred embodiment of the photodetector device, the housing surrounds the photodiode laterally at a predetermined distance.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung ein Bereitstellen einer Leitereinrichtung und Anordnen einer Photodiode auf der Leitereinrichtung; ein Anordnen eines Gehäuses auf der Leitereinrichtung, so dass das Gehäuse die Photodiode zumindest bereichsweise seitlich umgibt; ein Anordnen eines Dichtelements in dem Gehäuse, derart dass das Dichtelement die Photodiode seitlich umgibt und an einer Oberseite der Photodiode die Photodiode abdeckt; ein Anordnen eines Füllelements, derart dass das Füllelement das Dichtelement an einer Oberseite des Dichtelements abdeckt; ein Anordnen eines Filterelements, welches auf dem Füllelement auf einer Oberseite des Füllelements angeordnet wird, wobei ein erster Brechungsindex des Dichteelements an einen zweiten Brechungsindex des Füllelements und an einen dritten Brechungsindex des Filterelements gemäß einer Vorgabe angepasst ist.According to the invention, the method for producing a photodetector device comprises providing a conductor device and arranging a photodiode on the conductor device; arranging a housing on the conductor device such that the housing laterally surrounds the photodiode at least in some areas; arranging a sealing element in the housing such that the sealing element laterally surrounds the photodiode and covers the photodiode on an upper side of the photodiode; arranging a filling element such that the filling element covers the sealing element on an upper side of the sealing element; arranging a filter element which is arranged on the filling element on an upper side of the filling element, wherein a first refractive index of the sealing element is adapted to a second refractive index of the filling element and to a third refractive index of the filter element according to a specification.

Ein Bauteil mit dem Gehäuse auf der Leitereinrichtung, etwa einer Leiterplatte, der Photodiode und dem Dichteelement kann bereits zugekauft werden und dieses mit dem Füllelement und dem Filterelement, und bei Bedarf mit weiteren Elementen, versehen werden.A component with the housing on the conductor device, such as a circuit board, the photodiode and the sealing element can already be purchased and this can be provided with the filling element and the filter element, and if necessary with other elements.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird für das Füllelement ein Polydimethylsiloxan genutzt.According to a preferred embodiment of the method, a polydimethylsiloxane is used for the filling element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen dem Dichtelement und dem Füllelement ein direkter Kontakt erzeugt und/oder zwischen dem Füllelement und dem Filterelement wird ein direkter Kontakt erzeugt.According to a preferred embodiment of the method, a direct contact is created between the sealing element and the filling element and/or a direct contact is created between the filling element and the filter element.

Es kann an der Photodetektoreinrichtung vorteilhaft nur eine oder bestimmte Wellenlängen(-bereiche) erkannt werden. Gegenüber üblichen für bestimmte Wellenlängen speziell ausgelegten Photodetektoreinrichtungen wird die Photodetektoreinrichtung jedoch mithilfe eines Filters abgedeckt, welcher nur die gewünschten Wellenlängen(-bereiche) passieren lässt.Advantageously, only one or certain wavelengths (ranges) can be detected on the photodetector device. However, in contrast to conventional photodetector devices specially designed for certain wavelengths, the photodetector device is covered by a filter which only allows the desired wavelengths (ranges) to pass through.

Die Erfindung kann sich vorteilhaft zum Aufbau von Prototypen eignen.The invention can be advantageously used for the construction of prototypes.

Üblicherweise werden für Prototypen kommerziell erhältliche Photodetektoreinrichtungen verwendet, welche entweder nur die Photodiode als reines Siliziumbauteil aufweisen oder auf der Leitereinrichtung bereits mit der Photodiode, einer Vergussmasse als Dichtelement und dem Gehäuse oder Teilen des Gehäuses versehen sind, wobei jedoch meist der Filter nicht als Platte über der Vergussmasse platziert wird, ohne einen Holhraum zwischen Filter und der Vergussmasse einzuschließen.Commercially available photodetector devices are usually used for prototypes, which either only have the photodiode as a pure silicon component or are already provided with the photodiode, a potting compound as a sealing element and the housing or parts of the housing on the conductor device, although the filter is usually not placed as a plate above the potting compound without enclosing a hollow space between the filter and the potting compound.

Für einen optimalen Strahlengang sollte sich der Brechungsindex jedoch nicht zu stark ändern. Bei einem nicht ausreichend angepassten Brechungsindex durch eine entsprechende Materialwahl kann es zu Brechungsindexsprüngen und/oder zu einer chemischen Reaktion zwischen Vergussmasse und dem Material des Füllelements kommen, was durch die erfindungsgemäße Anpassung der Materialien aneinander nach einer Vorgabe und der dazugehörigen Anpassung der Brechungsindices (als Zusatzeffekt) zumindest weitgehend vermieden werden kann.However, for an optimal beam path, the refractive index should not change too much. If the refractive index is not sufficiently adjusted by choosing the appropriate material, this can lead to jumps in the refractive index and/or a chemical reaction between the casting compound and the material of the filling element, which can at least be largely avoided by adapting the materials to one another according to a specification and the associated adjustment of the refractive indices (as an additional effect).

Durch die Wahl des Dichteelements, etwa als Vergussmasse basierend auf Silikon, kann eine sehr gute optische Kontaktierung des Füllelements an das Dichtelement und des Dichtelements an die Photdiode erzielt werden. Durch die Wahl des Füllelements als eine Vergussmasse mit Polydymethylsiloxan (PDMS) kann eine gute Anbindung des Füllelements an das Dichtelement und an das Filterelement erzielt werden.By choosing the sealing element, for example a potting compound based on silicone, a very good optical contact between the filling element and the sealing element and between the sealing element and the photodiode can be achieved. By choosing the filling element as a potting compound with polydimethylsiloxane (PDMS), a good connection between the filling element and the sealing element and the filter element can be achieved.

PDMS ist ein Material in der Gruppe der Silikone und hat den Vorteil beim Aushärten bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur nicht oder nur gering auszugasen und zugleich eine ausreichende Klebewirkung (eine sehr große Adhäsion) auszubilden.PDMS is a material in the silicone group and has the advantage of not emitting any or only a small amount of gas when curing at room temperature or slightly elevated temperature and at the same time developing a sufficient adhesive effect (very strong adhesion).

Vorteilhaft kann das Filterelement eben auf dem Füllelement aufliegen, wobei das Dichteelement und das Füllelement mit der Photodiode ein opakes package (Bauelement) bilden kann und das Filterelement mit der Filterschicht, also mit der beschichteten, als Filter wirkendenden Seite nach unten, aufliegen kann, so dass nur oder größtenteils Licht einer vorbestimmten Wellenlänge, etwa rotes Licht, auf die Photodiode fallen kann.Advantageously, the filter element can lie flat on the filling element, whereby the density element and the filling element can form an opaque package (component) with the photodiode and the filter element element can rest with the filter layer, i.e. with the coated side that acts as a filter, facing downwards, so that only or mostly light of a predetermined wavelength, such as red light, can fall on the photodiode.

Die Photodetektoreinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.The photodetector device can also be characterized by the features and advantages mentioned in connection with the method and vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Photodetektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
The present invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the schematic figures of the drawing.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a photodetector device according to an embodiment of the present invention; and
  • 2 a block diagram of method steps of the method for producing a photodetector device according to an embodiment of the present invention;

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, identical reference symbols designate identical or functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Photodetektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of a photodetector device according to an embodiment of the present invention.

Die erfindungsgemäße Photodetektoreinrichtung 10 umfasst eine Photodiode 1, welche auf einer Leitereinrichtung 2 angeordnet ist; ein Gehäuse 3, welches auf der Leitereinrichtung 2 angeordnet ist und die Photodiode 1 zumindest bereichsweise seitlich umgibt; ein Dichtelement 4, welches in dem Gehäuse 3 angeordnet ist und die Photodiode 1 seitlich umgibt und an einer Oberseite 1a der Photodiode 1 die Photodiode 1 abdeckt; ein Füllelement 5, welches das Dichtelement 4 an einer Oberseite 4a des Dichtelements 4 abdeckt; ein Filterelement 6, welches auf dem Füllelement 5 auf einer Oberseite 5a des Füllelements 5 angeordnet ist, wobei ein erster Brechungsindex n1 des Dichteelements 4 an einen zweiten Brechungsindex n2 des Füllelements 5 und an eine dritten Brechungsindex n3 des Filterelements 6 gemäß einer Vorgabe angepasst sind. Es kann vorteilhaft das Füllelement 5 ein Polydimethylsiloxan umfassen und das Dichtelement 4 ein Silikon umfassen.The photodetector device 10 according to the invention comprises a photodiode 1, which is arranged on a conductor device 2; a housing 3, which is arranged on the conductor device 2 and laterally surrounds the photodiode 1 at least in some areas; a sealing element 4, which is arranged in the housing 3 and laterally surrounds the photodiode 1 and covers the photodiode 1 on an upper side 1a of the photodiode 1; a filling element 5, which covers the sealing element 4 on an upper side 4a of the sealing element 4; a filter element 6, which is arranged on the filling element 5 on an upper side 5a of the filling element 5, wherein a first refractive index n1 of the sealing element 4 is adapted to a second refractive index n2 of the filling element 5 and to a third refractive index n3 of the filter element 6 according to a specification. The filling element 5 can advantageously comprise a polydimethylsiloxane and the sealing element 4 can comprise a silicone.

Nach der Ausführung der 1 kann das Filterelement 6 die Photodetektoreinrichtung 10 zu einer Außenseite hin abdecken und eine Filterschicht 6a umfassen, die derart ausgeprägt ist, dass diese zumindest eine vorbestimmte Wellenlänge absorbiert, und wobei die Filterschicht 6a dem Füllelement 5 zugewandt ist (dabei kann ein Diamantelement auf dem Filterelement angeordnet sein, was in der 1 nicht gezeigt ist). Dabei können das Filterelement 6 und/oder die Filterschicht 6a zum Füllelement 5 hin eine konkave Oberfläche bilden und in einem direkten Kontakt miteinander sein. Das Gehäuse 3 kann ein Metall oder Kunststoff umfassen und das Dichtelement 4 als eine Vergussmasse in diesem eingebracht sein, beispielsweise das Gehäuse 3 somit auf Silikonbasis verfüllt sein. Ein üblicherweise entstehender Hohlraum zwischen der Verfüllmasse und den Filterelement(en) kann erfindungsgemäß mit einem optisch und mechanisch passenden Material, beispielsweise PDMS verfüllt werden, um zum einen den optischen Übergang zwischen dem Filterelement und der Vergussmasse zu optimieren und zum anderen, um das Filterelement mit der Photodiode mechanisch und optisch zu verbinden.After the execution of the 1 the filter element 6 can cover the photodetector device 10 towards an outside and comprise a filter layer 6a which is designed such that it absorbs at least a predetermined wavelength, and wherein the filter layer 6a faces the filling element 5 (a diamond element can be arranged on the filter element, which is shown in the 1 not shown). The filter element 6 and/or the filter layer 6a can form a concave surface towards the filling element 5 and can be in direct contact with one another. The housing 3 can comprise a metal or plastic and the sealing element 4 can be introduced into it as a potting compound, for example the housing 3 can thus be filled with a silicone base. A cavity that usually arises between the filling compound and the filter element(s) can be filled according to the invention with an optically and mechanically suitable material, for example PDMS, in order to optimize the optical transition between the filter element and the potting compound on the one hand and to mechanically and optically connect the filter element to the photodiode on the other.

2 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 shows a block diagram of method steps of the method for producing a photodetector device according to an embodiment of the present invention.

Nach dem Verfahren der 2 erfolgt ein Bereitstellen S1 einer Leitereinrichtung und Anordnen einer Photodiode auf der Leitereinrichtung; Anordnen S2 eines Gehäuses auf der Leitereinrichtung, so dass das Gehäuse die Photodiode zumindest bereichsweise seitlich umgibt; Anordnen S3 eines Dichtelements in dem Gehäuse, derart dass das Dichtelement die Photodiode seitlich umgibt und an einer Oberseite der Photodiode die Photodiode abdeckt; ein Anordnen S4 eines Füllelements, derart dass das Füllelement das Dichtelement an einer Oberseite des Dichtelements abdeckt; ein Anordnen S5 eines Filterelements, welches auf dem Füllelement auf einer Oberseite des Füllelements angeordnet wird, wobei ein erster Brechungsindex des Dichteelements an einen zweiten Brechungsindex des Füllelements und an einen dritten Brechungsindex des Filterelement gemäß einer Vorgabe angepasst sind.According to the procedure of 2 a conductor device is provided S1 and a photodiode is arranged on the conductor device; a housing is arranged S2 on the conductor device such that the housing laterally surrounds the photodiode at least in some areas; a sealing element is arranged S3 in the housing such that the sealing element laterally surrounds the photodiode and covers the photodiode on an upper side of the photodiode; a filling element is arranged S4 such that the filling element covers the sealing element on an upper side of the sealing element; a filter element is arranged S5, which is arranged on the filling element on an upper side of the filling element, wherein a first refractive index of the sealing element is adapted to a second refractive index of the filling element and to a third refractive index of the filter element according to a specification.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above using the preferred embodiment, it is not limited thereto but can be modified in many ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3762970 [0003]EP3762970 [0003]

Claims (10)

Photodetektoreinrichtung (10), umfassend: - eine Photodiode (1), welche auf einer Leitereinrichtung (2) angeordnet ist; - ein Gehäuse (3), welches auf der Leitereinrichtung (2) angeordnet ist und die Photodiode (1) zumindest bereichsweise seitlich umgibt; - ein Dichtelement (4), welches in dem Gehäuse (3) angeordnet ist und die Photodiode (1) seitlich umgibt und an einer Oberseite (1a) der Photodiode (1) die Photodiode (1) abdeckt; - ein Füllelement (5), welches das Dichtelement (4) an einer Oberseite (4a) des Dichtelements (4) abdeckt; - ein Filterelement (6), welches auf dem Füllelement (5) auf einer Oberseite (5a) des Füllelements (5) angeordnet ist, wobei ein erster Brechungsindex (n1) des Dichteelements (4) an einen zweiten Brechungsindex (n2) des Füllelements (5) und an einen dritten Brechungsindex (n3) des Filterelements (6) gemäß einer Vorgabe angepasst sind.Photodetector device (10), comprising: - a photodiode (1) which is arranged on a conductor device (2); - a housing (3) which is arranged on the conductor device (2) and laterally surrounds the photodiode (1) at least in some areas; - a sealing element (4) which is arranged in the housing (3) and laterally surrounds the photodiode (1) and covers the photodiode (1) on an upper side (1a) of the photodiode (1); - a filling element (5) which covers the sealing element (4) on an upper side (4a) of the sealing element (4); - a filter element (6) which is arranged on the filling element (5) on an upper side (5a) of the filling element (5), wherein a first refractive index (n1) of the sealing element (4) is adapted to a second refractive index (n2) of the filling element (5) and to a third refractive index (n3) of the filter element (6) according to a specification. Photodetektoreinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher das Füllelement (5) ein Polydimethylsiloxan (PDMS) umfasst.Photodetector device (10) according to Claim 1 , in which the filling element (5) comprises a polydimethylsiloxane (PDMS). Photodetektoreinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Dichtelement (4) ein Silikon umfasst.Photodetector device (10) according to Claim 1 or 2 , in which the sealing element (4) comprises a silicone. Photodetektoreinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das Filterelement (6) die Photodetektoreinrichtung (10) zu einer Außenseite hin abdeckt.Photodetector device (10) according to one of the Claims 1 until 3 in which the filter element (6) covers the photodetector device (10) towards an outer side. Photodetektoreinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Filterelement (6) eine Filterschicht (6a) umfasst, die derart ausgeprägt ist, dass diese zumindest eine vorbestimmte Wellenlänge absorbiert, und wobei die Filterschicht (6a) dem Füllelement (5) zugewandt ist.Photodetector device (10) according to one of the Claims 1 until 4 , in which the filter element (6) comprises a filter layer (6a) which is designed such that it absorbs at least one predetermined wavelength, and wherein the filter layer (6a) faces the filling element (5). Photodetektoreinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei welcher das Filterelement (6) und/oder die Filterschicht (6a) zum Füllelement (5) hin eine konkave Oberfläche umfasst.Photodetector device (10) according to one of the Claims 4 or 5 in which the filter element (6) and/or the filter layer (6a) comprises a concave surface towards the filling element (5). Photodetektoreinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das Gehäuse (3) die Photodiode (1) seitlich ringsum in einem vorbestimmten Abstand umgibt.Photodetector device (10) according to one of the Claims 1 until 6 in which the housing (3) surrounds the photodiode (1) laterally at a predetermined distance. Verfahren zum Herstellen einer Photodetektoreinrichtung (10), umfassend die Schritte: - Bereitstellen (S1) einer Leitereinrichtung (2) und Anordnen einer Photodiode (1) auf der Leitereinrichtung (2); - Anordnen (S2) eines Gehäuses (3) auf der Leitereinrichtung (2), so dass das Gehäuse (3) die Photodiode (1) zumindest bereichsweise seitlich umgibt; - Anordnen (S3) eines Dichtelements (4) in dem Gehäuse (3), derart dass das Dichtelement (4) die Photodiode (1) seitlich umgibt und an einer Oberseite (1a) der Photodiode (1) die Photodiode (1) abdeckt; - Anordnen (S4) eines Füllelements (5), derart dass das Füllelement (5) das Dichtelement (4) an einer Oberseite (4a) des Dichtelements (4) abdeckt; - Anordnen (S5) eines Filterelements (6), welches auf dem Füllelement (5) auf einer Oberseite (5a) des Füllelements (5) angeordnet wird, wobei ein erster Brechungsindex (n1) des Dichteelements (4) an einen zweiten Brechungsindex (n2) des Füllelements (5) und an einen dritten Brechungsindex (n3) des Filterelements (6) gemäß einer Vorgabe angepasst sind.Method for producing a photodetector device (10), comprising the steps: - providing (S1) a conductor device (2) and arranging a photodiode (1) on the conductor device (2); - arranging (S2) a housing (3) on the conductor device (2) so that the housing (3) laterally surrounds the photodiode (1) at least in some areas; - arranging (S3) a sealing element (4) in the housing (3) such that the sealing element (4) laterally surrounds the photodiode (1) and covers the photodiode (1) on an upper side (1a) of the photodiode (1); - arranging (S4) a filling element (5) such that the filling element (5) covers the sealing element (4) on an upper side (4a) of the sealing element (4); - Arranging (S5) a filter element (6) which is arranged on the filling element (5) on an upper side (5a) of the filling element (5), wherein a first refractive index (n1) of the sealing element (4) is adapted to a second refractive index (n2) of the filling element (5) and to a third refractive index (n3) of the filter element (6) according to a specification. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem für das Füllelement (5) ein Polydimethylsiloxan (PDMS) genutzt wird.Procedure according to Claim 8 , in which a polydimethylsiloxane (PDMS) is used for the filling element (5). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem zwischen dem Dichtelement (4) und dem Füllelement (5) ein direkter Kontakt erzeugt wird und zwischen dem Füllelement (5) und dem Filterelement (6) ein direkter Kontakt erzeugt wird.Procedure according to Claim 8 or 9 , in which a direct contact is created between the sealing element (4) and the filling element (5) and a direct contact is created between the filling element (5) and the filter element (6).
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