(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）アプリケーションのような、自動車分野において使用できる、より安価なレーザアレイを提供する。【解決手段】半導体パッケージ１００は、面発光レーザ２０と、面発光レーザ用の少なくとも１つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、少なくとも１つのインターポーザ５０と、を備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、少なくとも１つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザ（２０）と、
前記面発光レーザ（２０）用の少なくとも１つのドライバ回路（３０）と、
接続用構造体（４０）であって、該接続用構造体は複数のはんだバンプを備える、接続用構造体（４０）と、
少なくとも１つのインターポーザ（５０）であって、前記面発光レーザは該少なくとも１つのインターポーザ及び前記接続用構造体を介して、前記少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される、少なくとも１つのインターポーザ（５０）と、
を備える、半導体パッケージ（１００；２００；３００；４００；５００）。
【請求項２】
ポッティング構造体（６０）を更に備え、該ポッティング構造体（６０）は、外部の影響から前記接続用構造体（４０）を保護するように設計される、請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記ポッティング構造体（６０）は、前記面発光レーザ（２０）と前記半導体パッケージのパッケージ基板（１０）との間に少なくとも部分的に配置される、請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記面発光レーザ（２０）の少なくとも一部が前記パッケージ基板（１０）に直接接触している、請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのインターポーザ（５０）は、前記面発光レーザ（２０）と前記半導体パッケージのパッケージ基板（１０）との間に少なくとも部分的に垂直に配置されるか、又は前記少なくとも１つのインターポーザ（５０）は前記パッケージ基板（１０）によって形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの面発光レーザ（２０）は、前記少なくとも１つのインターポーザ（５０）と前記半導体パッケージのパッケージ基板（１０）との間に少なくとも部分的に垂直に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記複数のはんだバンプは複数のマイクロバンプに対応する、請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
更なる接続用構造体を備え、前記半導体パッケージのパッケージ基板（１０）の１つの接続構造体が、前記更なる接続用構造体を介して、前記少なくとも１つのドライバ回路（３０）に電気的に接続される、請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
更なるポッティング構造体（８０）を更に備え、該更なるポッティング構造体は、外部の影響から前記更なる接続用構造体を保護するように設計される、請求項８に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのドライバ回路（３０）は、各事例において、前記更なる接続用構造体の１つ又は複数のボンドワイヤ（７２）を介して、前記パッケージ基板（１０）の前記接続構造体に電気的に接続される、請求項８又は９に記載の半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのドライバ回路（３０）は、各事例において、前記更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプ（７４）を介して、前記パッケージ基板（１０）の前記接続構造体に電気的に接続される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのドライバ回路（３０）は、各事例において、前記少なくとも１つのインターポーザ（５０）を介して、前記更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプ（７４）を介して、前記パッケージ基板（１０）の前記接続構造体に電気的に接続される、請求項１１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１３】
少なくとも１つのインターポーザ（５０）は少なくとも１つの半導体構成要素である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのインターポーザ（５０）の水平面は、前記面発光レーザ及び前記少なくとも１つのドライバ回路の水平面を越えて少なくとも部分的に横方向に突出する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の半導体パッケージ（１００；２００；３００；４００；５００）を備えるＬＩＤＡＲ投光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージに関し、より厳密には、面発光レーザと、面発光レーザ用の少なくとも１つのドライバ回路と、少なくとも１つのインターポーザとを備える半導体パッケージに関し、そのような半導体パッケージを備えるＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）投光ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＩＤＡＲアプリケーション（光検出及び測距、光に基づく検出及び距離測定）の場合のようなレーザアレイ構成では、面発光レーザ、いわゆる、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ、垂直共振器を備える面発光レーザ）が頻繁に使用される。これらの面発光レーザは、対応するドライバ回路とともに、半導体パッケージ上に配置される。この場合、ボンドワイヤによって、ドライバ回路と面発光レーザとの間を電気的に接触させるのが通例である。
【０００３】
自動車分野のようないくつかの用途では、そのようなボンドワイヤは、「ピッチ」とも呼ばれる距離を有し、ピッチは、短絡を引き起こす可能性がある接触を回避するために最小距離に制限される。結果として、面発光レーザ内のレーザダイオードのアレイは、ボンドワイヤの最小距離に基づく最小距離を有する。面発光レーザの少なくとも要求される分解能の場合、それゆえ、レーザの最小サイズはあらかじめ規定され、結果として、半導体表面自体及びエラー率の両方に関して半導体製造において高いコストを生じる可能性があり、大規模な半導体構成要素の場合ほど不良品が増加し、結果として、コストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０８１２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、本発明による目的は、ＬＩＤＡＲアプリケーションのような、自動車分野において使用できる、より安価なレーザアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的は、請求項１に記載の半導体パッケージによって、及び請求項１５に記載のＬＩＤＡＲ投光ユニットによって達成される。
【０００７】
本発明は、ボンドワイヤによる接触の代わりに、いわゆる、インターポーザを介しての接触を使用するという考えに基づいており、インターポーザは、いわゆる、はんだバンプを介して、面発光レーザと対応するドライバ回路とを接触させる。そのようなインターポーザも半導体製造工程において製造できるので、これらのインターポーザは非常に小さいコンタクト間ピッチを有することができ、それにより、アレイ間隔が狭い面発光レーザを使用できるようにする。結果として、面発光レーザの分解能は同じままであるが、安価なレーザアレイが可能であるように、レーザを小型化することができる。
【０００８】
したがって、例示的な実施形態は、面発光レーザと、面発光レーザ用の少なくとも１つのドライバ回路と、接続用構造体と、少なくとも１つのインターポーザとを備える半導体パッケージを作り出す。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、少なくとも１つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。上記で既に詳述されたように、本発明による目的は、そのような半導体パッケージによって達成される。
【０００９】
いくつかの変形形態では、半導体パッケージはポッティング構造体を更に備える。このポッティング構造体は、外部の影響から接続用構造体を保護するように設計することができる。これにより、剥き出しの自動車の部分において特に、半導体パッケージのより高いロバスト性を達成できるようになる。
【００１０】
この場合、ポッティング構造体は、面発光レーザと、半導体パッケージのパッケージ基板との間に少なくとも部分的に配置することができる。したがって、ポッティング構造体は、半導体パッケージの、いわゆる、アンダーフィルの一部とすることができる。
【００１１】
それにもかかわらず、面発光レーザの一部がパッケージ基板に直接接触することができる。それにより、面発光レーザをパッケージ基板に安定して固定できるようになる。
【００１２】
少なくとも１つのインターポーザは、例えば、面発光レーザとパッケージ基板との間に少なくとも部分的に垂直に配置することができる。代替的には、少なくとも１つのインターポーザはパッケージ基板によって形成することができる。これは、平坦な構成を可能にする。
【００１３】
代替的には、少なくとも１つの面発光レーザは、少なくとも１つのインターポーザとパッケージ基板との間に少なくとも部分的に垂直に配置することができる。これは、任意選択により、面発光レーザと、パッケージ基板上の少なくとも１つのドライバ回路とをより安定して固定できるようにする。
【００１４】
例示的な実施形態では、複数のはんだバンプは複数のマイクロバンプに対応する。これにより、特に狭いピッチを達成できるようになる。
【００１５】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、半導体パッケージは更なる接続用構造体を備える。パッケージ基板の接続構造体は、更なる接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続することができる。これにより、パッケージ基板を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接触できるようになる。
【００１６】
それに応じて、半導体パッケージも更なるポッティング構造体を備えることができる。更なるポッティング構造体は、外部の影響から更なる接続用構造体を保護するように設計することができる。これは、過酷な自動車環境において特に、半導体パッケージのより高いロバスト性を可能にする。
【００１７】
この場合、少なくとも１つのドライバ回路は、種々の接触技術を介して、パッケージ基板の接続構造体に電気的に接続することができる。したがって、少なくとも１つのドライバ回路は、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のボンドワイヤを介して、パッケージ基板の接続構造体に電気的に接続することができる。その代わりに、又はそれに加えて、少なくとも１つのドライバ回路は、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプを介して、パッケージ基板の接続構造体に電気的に接続することができる。いずれの接触技術も、製造、コスト及びロバスト性に関して長短がある。
【００１８】
少なくとも１つのドライバ回路は、例えば、少なくとも１つのインターポーザを介して、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプを介して、パッケージ基板の接続構造体に電気的に接続することができる。したがって、インターポーザは、残りの構成要素がその上に配置される支持体としての役割を果たすことができる。
【００１９】
少なくともいくつかの例示的な実施形態では、少なくとも１つのインターポーザは少なくとも１つの半導体構成要素である。これにより、特に微細な構造体を、それゆえ、同様に、特に狭いピッチを製造できるようになる。
【００２０】
少なくとも１つのインターポーザの水平面は、面発光レーザ及び少なくとも１つのドライバ回路の水平面を越えて少なくとも部分的に横方向に突出することができる。これにより、例えば、インターポーザをパッケージ基板と電気的に接触させるために、ボンドワイヤを介してインターポーザを接触させることができる。
【００２１】
したがって、例示的な実施形態は、レーザアレイ及びライダーアプリケーションのための電子構成要素のロバストな、及び／又は小型の構造体を作り出す。この場合、バンプの使用のような、新たな超小型電子構造体及び接続技法を使用することにより、レーザダイオード距離の更なる微細化を達成することができる。特殊な半導体材料は極めて高価であるので、この方法によれば、チップ面積、それゆえ、コストを削減することができる。さらに、そのような接続は、ボンドワイヤによる接続よりロバストである。
【００２２】
これ以降、図面に示される例示的な実施形態を参照しながら、更なる有利な構成が詳細に説明されるが、本発明は包括的には、それらの例示的な実施形態には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体パッケージの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】少なくとも１つのポッティング構造体を備える半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す図である。
【図３】パッケージ基板と面発光レーザとの間に２つのインターポーザが配置される半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す図である。
【図４】面発光レーザの一部がパッケージ基板と直接接触している半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す図である。
【図５】インターポーザ上に面発光レーザ及び２つのドライバ回路が配置される半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、例示的な実施形態が、いくつかの例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら詳細に説明される。いくつかの例示的な実施形態を単に示す添付図の以下の説明において、同じ参照番号は同じ構成要素又は同等の構成要素を示すことができる。さらに、１つの例示的な実施形態において、又は１つの図面において何度も現れるが、１つ又はいくつかの特徴に関して共通に説明される構成要素及び対象物に関して、集合的な参照番号を使用することができる。この場合、垂直延長部又は垂直配置は、パッケージ基板の正面に対して直交する方向に規定され、横方向延長部又は横方向配置は、パッケージ基板の正面に対して平行に規定される。
【００２５】
図１は、半導体パッケージの例示的な実施形態を示す。半導体パッケージ１００は、パッケージ基板１０と、面発光レーザ２０と、面発光レーザ２０用の２つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、２つのインターポーザ５０とを備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、少なくとも１つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。
【００２６】
図１に示される半導体パッケージは、本発明による半導体パッケージの例示的な実施形態を構成する。半導体パッケージは、この場合、その半導体パッケージが、面発光レーザ及び少なくとも１つのドライバ回路のような少なくとも１つの半導体チップを収容するために、そして、少なくとも１つの半導体チップを接続するための接触用構造体を設けるために提供されることを意味する。この場合、半導体パッケージの個々の構成要素、詳細には、パッケージ基板は、半導体材料から製造される必要はない。例示的な実施形態において、パッケージ基板は、任意のパッケージ基板、例えば、プリント回路基板材料から形成される基板とすることができる。この場合、パッケージ基板は、（有機）プラスチック又はセラミック基板とすることができる。いくつかの例示的な実施形態では、パッケージ基板を貫通して、又はパッケージ基板上に導体トラックは延在しない。したがって、パッケージ基板はアルミニウムパッケージ基板とすることもできる。
【００２７】
半導体パッケージは、この場合、マルチチップモジュールとすることができ、すなわち、面発光レーザ及び少なくとも１つのドライバ回路のような２つ以上のチップを収容することができる。この場合、図１の半導体パッケージでは、２つのドライバ回路３０及び面発光レーザ２０が、パッケージ基板上に直接配置されるか、又は半導体基板と直接接触している。これに関連して、「〜上に直接配置される」又は「〜と直接接触している」は、パッケージ基板と個々の構成要素（ドライバ回路、面発光レーザ、又はその後に同様にインターポーザ）との間に、はんだ固着又は固着用接着剤のような固着手段が配置されることを単に意味する。詳細には、ポッティング構造体、いわゆる、ポッティングは、パッケージ基板と個々の構成要素との間に配置されない。
【００２８】
図１の例示的な実施形態において（そして、図２の例示的な実施形態においても）、各インターポーザは、面発光レーザ及び２つのドライバ回路のうちの１つの上方に垂直に配置される。言い換えると、２つのドライバ回路だけでなく、少なくとも１つの面発光レーザ２０も、インターポーザ５０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に垂直に配置される。
【００２９】
図１〜図５の例示的な実施形態において、複数のはんだバンプはマイクロバンプによって形成される。マイクロバンプは、特殊な形のはんだバンプを構成し、「通常の」はんだバンプより小さいという事実により規定される。マイクロバンプは、５０μｍ未満（又は３０μｍ未満）の直径を有することができる。１μｍまでの、著しく小さい直径を有するマイクロバンプも知られている。マイクロバンプは、隣り合うはんだバンプ間の特に狭い間隔を、そして結果として、面発光レーザの特に狭いアレイ間隔を達成できるようにする。この場合、複数のはんだバンプの隣り合うはんだバンプ間の間隔は、８０μｍ未満又は５０μｍ未満のような、１００μｍ未満とすることができる。この場合、「隣り合う」は、その間隔が測定される２つのはんだバンプが同じ構成要素（レーザ又はドライバ回路）上に配置されることを意味する。マイクロバンプの代替物として、いわゆる、銅ピラーを使用することもできる。本出願においては、これらもはんだバンプと見なされる。
【００３０】
インターポーザと、面発光レーザ又は２つのドライバ回路とを互いに電気的に接触させることができるようにするために、いわゆる、リフロー技法を使用することができ、その技法では、インターポーザがレーザ及びドライバ回路上に配置される前に（又は逆に、１つ又は複数のインターポーザがパッケージ基板とレーザ／ドライバ回路との間に配置される場合にも）、バンプの材料が部分的に液化され、バンプが部分的に液化されているインターポーザが、面発光レーザ及びドライバ回路の対応するコンタクト上に配置される。この場合、部分的に液化されたバンプは、凝固するときにインターポーザが面発光レーザ及び個々のドライバ回路のコンタクトに厳密に合致するようにして位置合わせされるような、自動位置合わせ構造を形成する。液化は、例えば、熱風によってもたらすことができる。
【００３１】
例示的な実施形態の少なくともいくつかにおいて、インターポーザは半導体構成要素であり、すなわち、インターポーザは、ケイ素、炭化ケイ素又はガリウムヒ素のような半導体材料から製造することができる。言い換えると、インターポーザは、半導体ウエハから、又は半導体ウエハ上に製造することができる。代替的には、インターポーザ自体が、粒度の細かい導体トラック及びコンタクトを可能にするパッケージ基板を備えることができ、すなわち、インターポーザは更なるパッケージ基板によって形成することができる。この場合、インターポーザは、面発光レーザの接触用の第１の複数のコンタクトと、ドライバ回路の接触用の第２の複数のコンタクトと、第１の複数のコンタクトと第２の複数のコンタクトとの間の電気的接続をもたらす複数の導体トラックとを備えることができる。この場合、第１の複数のコンタクト及び第２の複数のコンタクトは、インターポーザの同じ側に配置することができる。
【００３２】
少なくともいくつかの例示的な実施形態において、面発光レーザはＶＣＳＥＬアレイであり、すなわち、面発光レーザは、面発光レーザの第１の横方向延長部内の複数のエミッタ要素と、第１の横方向延長部に直交して配置される面発光レーザの第２の横方向延長部内の複数のエミッタ要素とを備える。例えば、面発光レーザは、マトリックス配列に配置される複数のエミッタ要素を備えることができる。代替的には、六角形に基づく配列のような、異なる配列を選択することができる。
【００３３】
この場合、複数のレーザエミッタをライン毎に制御することができ、すなわち、各ドライバ回路が複数のドライバセルを備えることができ、各セルが、面発光レーザの１つのラインを制御するように構成される。面発光レーザの各ラインが、同様に、複数のエミッタ要素を備えることができる。この場合、図１〜図５に示されるように、複数のドライバ回路が使用される場合には、ラインの制御は「インターリーブ」方式において成し遂げることができる。これは、２つのドライバ回路の事例において、面発光レーザのラインを２つのドライバ回路によってライン毎に交互に制御できることを意味する。これも同様に、より狭いライン間隔を達成できるようにする。
【００３４】
例えば、面発光レーザは、ＬＩＤＡＲ投光ユニット用の面発光レーザとすることができる。このＬＩＤＡＲ投光ユニットは半導体パッケージに対応することができるか、又はＬＩＤＡＲ投光ユニットは半導体パッケージを備えることができる。面発光レーザは、複数のエミッタ要素を通して複数のレーザビームを生成するように構成することができ、複数のレーザビームは、投光光学系を介して投光されるために与えられ、この場合には、好ましくはレーザパルスが使用される。
【００３５】
少なくとも１つのドライバ回路は、面発光レーザの少なくとも一部を制御するように構成される。この場合、少なくとも１つのドライバ回路は、複数のエミッタ要素を制御するために、制御信号に基づいて複数の電力供給信号を生成するように構成することができる。言い換えると、各ドライバ回路は、（制御信号に基づいて）面発光レーザの複数のエミッタ要素の電力供給を制御するように構成することができる。この場合、各ドライバ回路は、更なる接続用構造体を介して、制御信号を受信するように構成することができる。半導体パッケージは、更なる接続用構造体を備えることができる。パッケージ基板１０の接続構造体は、更なる接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路３０に電気的に接続することができる。制御信号は、更なる接続用構造体を介して送信することができる。この場合、更なる接続用構造体は、図１及び図２のボンドワイヤ７２として形成される。言い換えると、少なくとも１つのドライバ回路３０は、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のボンドワイヤ７２を介して、パッケージ基板１０の接続構造体に電気的に接続することができる。この場合、パッケージ基板の接続構造体は、例えば、半導体パッケージを更なる構成要素に接続するための第１の複数のコンタクト（コンタクトパッド）と、１つ又は複数のドライバ回路を接続構造体に接続するための第２の複数のコンタクトとを備えることができる。代替的には、半導体パッケージを更なる構成要素に接続するために、そして、１つ又は複数のドライバ回路を接続構造体に接続するために同じコンタクトパッドを使用することができる。少なくともいくつかの例示的な実施形態において、第１の複数のコンタクトを第２の複数のコンタクトに電気的に接続するために、接続構造体は、複数の導体トラックを更に備える。
【００３６】
上記で既に説明されたように、半導体パッケージは、ＬＩＤＡＲ投光ユニットの一部とすることができるか、又はＬＩＤＡＲ投光ユニットに対応することができる。ＬＩＤＡＲ投光ユニットは、一般に、ＬＩＤＡＲ測定システムの１つの構成要素である。したがって、例示的な実施形態は、半導体パッケージを備えるＬＩＤＡＲ投光ユニットと、ＬＩＤＡＲ受光ユニットとを備えるＬＩＤＡＲ測定システムも作り出す。ＬＩＤＡＲ測定システムは、その基本構造において、従来技術（特許文献１参照）に関する説明に従って構成される。
【００３７】
ＬＩＤＡＲ受光ユニット及び／又はＬＩＤＡＲ投光ユニットは、焦点面アレイ構成において構成されることが好ましい。個々のユニットの要素は、１つの平面内に、好ましくは１つのチップ上に実質的に配置される。個々のユニットは、対応する光学系、投光光学系又は受光光学系の焦点において、ＬＩＤＡＲ測定システム上に配置されることが好ましい。詳細には、センサ要素又はエミッタ要素が受信光学系の焦点に配置される。そのような光学系は、例えば、光学レンズ系によって形成することができる。
【００３８】
ＬＩＤＡＲ受光ユニットは複数のセンサ要素を備え、センサ要素は、ＳＰＡＤ、シングル・フォトン・アバランシェ・ダイオードとして形成されることが好ましい。ＬＩＤＡＲ投光ユニットはレーザ光、好ましくはレーザパルスを放射するための複数のエミッタ要素を備える。エミッタ要素は、ＶＣＳＥＬ、垂直共振器面発光レーザとして構成されることが好ましい。
【００３９】
投光ユニットは面発光レーザの投光チップの表面にわたって分布するエミッタ要素を備える。受光ユニットは、受光チップの表面にわたって分布するセンサ要素を備える。投光光学系は投光チップに割り当てられ、受光光学系は受光チップに割り当てられる。光学系は、空間領域からの光を個々のチップ上に結像させる。空間領域は、対象物上で調査又は検知される、測定システムの視認範囲に対応する。投光ユニット及び受光ユニットの空間領域は実質的に同一である。投光光学系は、空間領域の部分領域を形成する立体角上にエミッタ要素を結像させる。エミッタ要素は、それに応じて、この立体角内にレーザ光を放射する。エミッタ要素は合わせて、全空間領域を網羅する。
【００４０】
受光光学系は、空間領域の部分領域を形成する立体角上にセンサ要素を結像させる。全てのセンサ要素の数が全空間領域を網羅する。同じ立体角を観測するエミッタ要素及びセンサ要素は互いに結像し、それに応じて、互いに割り当てられる。エミッタ要素のレーザ光は、通常の場合、関連するセンサ要素上に常に結像する。任意選択で、１つのエミッタ要素の立体角内に複数のセンサ要素が配置される。
【００４１】
空間領域内の対象物を特定するために、測定システムは測定プロセスを実行する。そのような測定プロセスは、測定システム及びその電子回路の構成に応じて、１つ又は複数の測定サイクルを含む。
【００４２】
好ましくは、時間相関単一光子係数法、ＴＣＳＰＣ（ｔｉｍｅ  ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ）が使用される。この場合、個々の入射光子が、特にＳＰＡＤによって検出され、センサ要素のトリガ時刻が、検出時刻とともに、記憶要素に記憶される。検出時刻は、レーザ光が放射される基準時刻に関連する。その差からレーザ光の通過時間を特定することができ、その時間から、対象物の距離を特定することができる。
【００４３】
センサ要素は、一方ではレーザ光によって、他方では周囲放射によってトリガされる可能性がある。レーザ光は、対象物が特定の距離にある場合に常に同じタイミングで入射するのに対して、周囲光は、センサ要素をいつでも同じ確率でトリガする。測定が何度も実行されるとき、詳細には、複数の測定サイクルが実行されるとき、センサ要素のトリガは、対象物の距離との関連でレーザ光の通過時間に対応する検出時刻において総計されるのに対して、周囲放射によるトリガは、測定サイクルの測定時間にわたって均一に分布する。測定は、レーザ光の放射と、その後の検出とに対応する。記憶要素に記憶された測定プロセスの個々の測定サイクルのデータは、対象物の距離を特定するために、複数の特定された検出時刻を評価できるようにする。
【００４４】
センサ要素は、記憶要素内にセンサユニットのトリガ時刻を記憶する、時間／デジタル変換器、ＴＤＣ（ｔｉｍｅ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に接続されることが好ましい。そのような記憶要素は、例えば、短期記憶デバイスとして、又は長期記憶デバイスとして構成することができる。ＴＤＣは、測定プロセスの間に、センサ要素が入射光子を検出した時刻で記憶ユニットを満たす。これは、記憶要素のデータに基づくヒストグラムによってグラフ表示することができる。ヒストグラムにおいて、測定サイクルの持続時間は、短い期間、いわゆる、ビンに分割される。センサ要素がトリガされる場合には、ＴＤＣはビンの値を１だけ増やす。レーザパルスの通過時間、すなわち、検出時刻と基準時刻との間の差に対応するビンが満たされる。
【００４５】
図２は、少なくとも１つのポッティング構造体６０を備える半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す。半導体パッケージ２００は、パッケージ基板１０と、面発光レーザ２０と、面発光レーザ２０用の２つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、２つのインターポーザ５０とを備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、少なくとも１つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。それゆえ、多くの点において、半導体パッケージ２００は、図１の半導体パッケージに類似の構造を有する。
【００４６】
図１の半導体パッケージに加えて、半導体パッケージ２００は、ポッティング構造体６０を更に備える。ポッティング構造体は、合成樹脂のようなポッティング材料から設計される。この場合、例えば、熱可塑性物質又は熱硬化性プラスチックを使用することができる。ポッティング構造体６０は、外部の影響から接続用構造体４０を保護するように設計される。したがって、ポッティング構造体６０は、少なくとも、複数のはんだバンプが、インターポーザ、面発光レーザの少なくとも１つのドライバ構造体のコンタクトと接触していない場所において、接続用構造体４０、すなわち、複数のはんだバンプを完全に密封することができる。図２の半導体パッケージにおいて、ポッティング構造体６０は、面発光レーザ及びインターポーザを少なくとも部分的に密封するだけでなく、少なくとも１つのドライバ回路３０及び接続用構造体４０も密封する。ここで、（ポッティング構造体のために透明材料が使用されない限り）面発光レーザの放射方向において、面発光レーザがポッティング構造体によって覆われないのを確実にするように注意を払うべきである。
【００４７】
図２に更に示されるように、ポッティング構造体６０は、外部の影響から更なる接続用構造体を（ボンドワイヤ７２とともに）保護するように更に設計することができる。言い換えると、ポッティング構造体６０は、少なくとも、更なる接続用構造体４０がパッケージ基板の接続構造体と接触していないか、又は少なくとも１つのドライバ回路のコンタクトと接触していない場所において、更なる接続用構造体４０、すなわち、ボンドワイヤ７２を少なくとも完全に密封することができる。
【００４８】
半導体パッケージ２００の更なる細部及び態様が、先行して説明された概念又は例（例えば、図１）に関連して言及される。半導体パッケージ２００は、先行して、又はその後に説明されてきたような、提案された概念又は説明された例の１つ又は複数の態様に対応する１つ又は複数の更なる任意選択の特徴を含むことができる。
【００４９】
図３は、パッケージ基板１０と面発光レーザ２０との間に２つのインターポーザ５０が配置される半導体パッケージの更なる例示的な実施形態を示す。半導体パッケージ３００は、パッケージ基板１０と、面発光レーザ２０と、面発光レーザ２０用の２つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、２つのインターポーザ５０とを備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、２つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。それゆえ、多くの点において、半導体パッケージ３００は、図１及び／又は図２の半導体パッケージに類似の構造を有する。
【００５０】
図１及び図２の例示的な実施形態とは対照的に、図３の例示的な実施形態では、２つのインターポーザ５０は、面発光レーザ２０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に垂直に配置される。さらに、２つのインターポーザ５０は、インターポーザの一方とパッケージ基板との間に少なくとも部分的に垂直に配置される。更なる実現可能な実施形態において、１つ又は複数のインターポーザ５０は、パッケージ基板１０内に集積することができ、すなわち、パッケージ基板がプリント回路基板材料から、又は半導体材料から製造される場合には、パッケージ基板１０によって形成することができる。
【００５１】
それに応じて、ポッティング構造体６０も、面発光レーザ２０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に、そして２つのドライバ回路とパッケージ基板との間に少なくとも部分的に配置される。この場合、ポッティング構造体は、いわゆる、アンダーフィルとして使用することができる。ポッティング構造体は、外部の影響から、ここでははんだバンプ７４から形成される更なる接続用構造体を保護するように更に構成することができる。図３において更に見ることができるように、ポッティング構造体は、面発光レーザと２つのドライバ回路との間に少なくとも部分的に横方向に更に配置される。
【００５２】
既に上記で説明されたように、半導体パッケージ３００は、更なる接続用構造体を更に備える。パッケージ基板１０の接続構造体（コンタクトパッド、図示せず）が、更なる接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路３０に電気的に接続される。この場合、更なる接続用構造体は、ドライバ回路とパッケージ基板との間に配置される１つ又は複数のはんだバンプ又ははんだボール７４を備える。言い換えると、少なくとも１つのドライバ回路３０は、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプ７４又ははんだボールを介して、パッケージ基板１０の接続構造体に電気的に接続される。さらに、更なる接続用構造体は導体トラックを備え、導体トラックは、はんだバンプ７４を、半導体パッケージを接続するのに適したパッケージ基板のコンタクト（図示せず）に電気的に接続する。
【００５３】
半導体パッケージ３００の更なる細部及び態様が、先行して説明された概念又は例（例えば、図１）に関連して言及される。半導体パッケージ３００は、先行して、又はその後に説明されてきたような、提案された概念又は説明された例の１つ又は複数の態様に対応する１つ又は複数の更なる任意選択の特徴を含むことができる。
【００５４】
図４は、面発光レーザ２０の一部がパッケージ基板１０と直接接触している半導体パッケージ４００の更なる例示的な実施形態を示す。半導体パッケージ４００は、パッケージ基板１０と、面発光レーザ２０と、面発光レーザ２０用の２つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、２つのインターポーザ５０とを備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、２つのインターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。それゆえ、多くの点において、半導体パッケージ４００は、図１〜図３の半導体パッケージのうちの１つに類似の構造を有し、詳細には、図３からの半導体パッケージに類似である。
【００５５】
図３と同様に、少なくとも１つのインターポーザ５０は、面発光レーザ２０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に垂直に配置され、ポッティング構造体６０は面発光レーザ２０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に配置される。図３とは対照的に、面発光レーザ２０の少なくとも一部が、パッケージ基板１０と直接接触している。パッケージ基板は、この場合、ｘ−ｙスタビライザを備える支持体又はサブマウントとすることができる。このために、パッケージ基板は、面発光レーザ２０と直接接触している安定化部１２を有することができる。この安定化部は、面発光レーザと直接接触するように設けられる、パッケージ基板の残りの表面より高くした部分である。この場合、安定化部は、面発光レーザを横方向において安定させるように、すなわち、水平面において面発光レーザが動くのを防ぐように設計することができる。
【００５６】
半導体パッケージ４００の更なる細部及び態様が、先行して説明された概念又は例（例えば、図１〜図３）に関連して言及される。半導体パッケージ４００は、先行して、又はその後に説明されてきたような、提案された概念又は説明された例の１つ又は複数の態様に対応する１つ又は複数の更なる任意選択の特徴を含むことができる。
【００５７】
図５は、インターポーザ５０上の面発光レーザ２０及び２つのドライバ回路３０が配置される半導体パッケージ５００の更なる例示的な実施形態を示す。半導体パッケージ５００は、パッケージ基板１０と、面発光レーザ２０と、面発光レーザ２０用の２つのドライバ回路３０と、接続用構造体４０と、（単一の）インターポーザ５０とを備える。接続用構造体は複数のはんだバンプを備える。面発光レーザは、インターポーザ及び接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路に電気的に接続される。それゆえ、多くの点において、半導体パッケージ５００は、図１〜図４の半導体パッケージに類似の構造を有する。
【００５８】
半導体パッケージ５００の場合、インターポーザ５０も、面発光レーザ２０とパッケージ基板１０との間に垂直に配置される。この場合、インターポーザは面発光レーザ２０及び２つのドライバ回路３０のためのプラットフォームも形成し、すなわち、この場合、インターポーザ、レーザ、ドライバ回路及び接続用構造体の組合せを結合ユニットとしてパッケージ基板１０上に実装することができる。このために、インターポーザ５０は、接続用構造体４０を介して、面発光レーザ２０及びドライバ回路３０に非ポジティブに（ｎｏｎ−ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ）結合することができる。この場合、インターポーザ５０及びパッケージ基板１０は２つの別々の構成要素である。代替的には、少なくとも１つのインターポーザ５０はパッケージ基板１０によって形成することができるか、より厳密には、インターポーザ５０がパッケージ基板を形成することができる。この場合、インターポーザ５０も形成するパッケージ基板は、半導体構成要素とすることができる。他の例示的な実施形態と同様に、ポッティング構造体６０は、面発光レーザ２０及び／又はドライバ回路３０とパッケージ基板１０との間に少なくとも部分的に配置される。
【００５９】
図５に示されるように、半導体パッケージ５００は、更なる接続用構造体を備えることができる。パッケージ基板１０の接続構造体は、更なる接続用構造体を介して、少なくとも１つのドライバ回路３０に電気的に接続することができる。これは、図５に示されるように、はんだバンプ又ははんだボールによって成し遂げることができる。言い換えると、少なくとも１つのドライバ回路３０は、各事例において、更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプ７４を介して、パッケージ基板１０の接続構造体に電気的に接続することができる。この場合、少なくとも１つのドライバ回路３０は、各事例において、少なくとも１つのインターポーザ５０を介して、更なる接続用構造体の１つ又は複数のはんだバンプ７４を介して、パッケージ基板の接続構造体に電気的に接続することができる。代替的には、ボンドワイヤを使用することができる。言い換えると、少なくとも１つのドライバ回路３０は、更なる接続用構造体の１つ又は複数のボンドワイヤを介して、パッケージ基板１０の接続構造体に電気的に接続することができる。この場合、１つ又は複数のボンドワイヤ７２は、図１及び図２と同様に、パッケージ基板１０の接続構造体に、そしてドライバ回路のコンタクトに接続することができる。代替的には、１つ又は複数のボンドワイヤは、パッケージ基板１０の接続構造体に、そしてインターポーザ５０のコンタクト（図示せず）に接続することができる。このために、１つ又は複数のボンドワイヤをインターポーザ５０のコンタクトに固着することができるエッジが作り出されるように、少なくとも１つのインターポーザ５０の水平面が、面発光レーザ及び少なくとも１つのドライバ回路の水平面を越えて少なくとも部分的に横方向に突出することができる。この場合、更なる接続用構造体は、１つ又は複数のはんだバンプ７４を備えることができ（ドライバ回路とインターポーザとの間の電気的接続用）、１つ又は複数のボンドワイヤも備えることができる（インターポーザとパッケージ基板の接続構造体との間の電気的接続用）。この場合、更なるポッティング構造体８０によって更なる接続用構造体を同様に保護することができる。
【００６０】
半導体パッケージ５００の更なる細部及び態様が、先行して説明された概念又は例（例えば、図１〜図４）に関連して言及される。半導体パッケージ５００は、先行して、又はその後に説明されてきたような、提案された概念又は説明された例の１つ又は複数の態様に対応する１つ又は複数の更なる任意選択の特徴を含むことができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  パッケージ基板
１２  安定化部
２０  面発光レーザ
３０  ドライバ回路
４０  接続用構造体
５０  インターポーザ
６０  ポッティング構造体
７２  ボンドワイヤ
７４  はんだバンプ
８０  更なるポッティング構造体
１００、２００、３００、４００、５００  半導体パッケージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020188256.tif 000007
【外国語明細書】
2020188256000001.pdf